Gruntowe pompy ciepła przyszłość ogrzewania czy moda?

Gruntowa pompa ciepła – ciepło z głębi ziemi

Gruntowa pompa ciepła, zwana także glikolową lub solankową pompą ciepła, to urządzenie wykorzystujące ciepło zgromadzone w gruncie lub podziemnych wodach do ogrzewania budynków oraz dostarczania w nich ciepłej wody użytkowej. Sposób funkcjonowania takiej pompy oparty jest na wymuszonym przepływie ciepła między gruntem a budynkiem. 

Proces działania pompy gruntowej jest zamknięty w obiegu, co umożliwia wielokrotne wykorzystanie ciepła z głębi ziemi do ogrzewania budynków. W zależności od rodzaju wymiennika ciepła, pozyskującego ciepło z gruntu, który został zastosowany w pompie ciepła gruntowej, wyróżnić możemy kolektory poziome i kolektory pionowe.

Jak działa gruntowa pompa ciepła?

Pompy ciepła gruntowe działają poprzez wykorzystywanie ciepła zgromadzonego w ziemi do efektywnego ogrzewania budynków. Cały ten proces oparty jest na zjawisku termodynamicznym, inaczej też cyklu chłodzenia sprężarkowego, który to pozwala na przenoszenie ciepła – z obszaru o niższej temperaturze do obszaru o wyższej temperaturze.

Cykl pracy w przypadku gruntowej pompy ciepła polega na pobraniu energii cieplnej z gruntu – dzieje się tak dzięki zastosowaniu kolektora, który to jest zanurzony na odpowiedniej głębokości. Zawarty w nim płyn roboczy (czynnik chłodniczy, którym zwykle jest mieszanina wody z glikolem), przepływa przez rurki umieszczone w ziemi. 

Następnie, ciecz robocza, która to zawiera zgromadzone ciepło, zostaje przepompowana do jednostki pompy ciepła znajdującej się wewnątrz budynku. Ciepło z głębi ziemi ogrzewa przez wymiennik ciepła czynnik chłodniczy powodując jego parowanie. Za parownikiem znajduje się sprężarka, która podnosi ciśnienie i temperaturę pary czynnika. Następnie przegrzana para oddaje ciepło na kolejnym wymienniku do instalacji grzewczej, a to z kolei pozwala na efektywne ogrzewanie pomieszczeń.

Na kolejnym etapie dochodzi do przekazania ciepła z cieczy roboczej do układu grzewczego budynku –  poprzez system ogrzewania grzejnikowego lub ogrzewanie podłogowe. Następnie ogrzana woda jest rozprowadzana przez system grzewczy budynku, dostarczając ciepło do poszczególnych pomieszczeń w danym budynku.

Ostatni krok cyklu pracy gruntowej pompy ciepła to powrót cieczy roboczej do kolektora, gdzie ponownie pobiera on ciepło z gruntu. Cały przedstawiony proces rozpoczyna się od nowa. Ten ciągły cykl umożliwia efektywne i ekonomiczne wykorzystanie energii odnawialnej zgromadzonej w gruncie. 

Odwierty pod pompy ciepła – jaką pełnią rolę?

Odwierty pod pompy ciepła odgrywają zasadniczą rolę w procesie pozyskiwania ciepła z ziemi i działaniu gruntowych pomp ciepła. Ich głównym zadaniem jest umożliwienie instalacji sond, które są niezbędne do pobierania energii cieplnej z głębi ziemi. Istotą działania odwiertów jest stworzenie dostępu do warstw gruntu, w których temperatura jest stosunkowo stabilna przez cały rok, co umożliwia efektywne wykorzystanie ciepła do ogrzewania budynków.

Proces wykonania odwiertów pod pompy ciepła rozpoczyna się od zbadania warunków geologicznych terenu, na którym ma być zainstalowana pompa ciepła. Na podstawie przeprowadzonej analizy geologicznej określane są parametry techniczne, takie jak głębokość odwiertów.

Przeznaczenie gruntowych pomp ciepła – do czego służą i gdzie sprawdzą się najlepiej?

Pompy ciepła gruntowe znajdują szerokie zastosowanie – zarówno w budynkach mieszkalnych, jak i komercyjnych. Głównym celem tych zyskujących na popularności urządzeń jest efektywne i ekonomiczne ogrzewanie oraz chłodzenie budynków przy minimalnym wpływie na środowisko naturalne. 

Gruntowe pompy ciepła znakomicie spisują się jako główne źródło ogrzewania w nowo budowanych domach jednorodzinnych oraz w większych obiektach, takich jak szkoły, hotele, biurowce czy inne budynki użyteczności publicznej. 

W budynkach mieszkalnych gruntowe pompy ciepła mogą być stosowane zarówno w nowo wznoszonych domach, jak i w budynkach starszych, które będą odpowiednio dostosowane do nowoczesnych standardów energetycznych. Wszechstronne urządzenia mogą być instalowane w różnych typach budynków, bez względu na ich wielkość. 

Pompa ciepła gruntowa, mająca wszechstronne zastosowanie, najlepiej sprawdza się w określonych warunkach. W tej kwestii kluczową rolę odgrywa teren planowanej inwestycji, który to powinien być odpowiednio przystosowany do wykonania odwiertów lub położenia kolektorów. Obszary o łatwym dostępie do gruntu, bez przeszkód w postaci korzeni drzew czy dużych kamieni, najlepiej sprawdzają się do wykonania systemu z gruntową pompą ciepła. Gruntowa pompa ciepła działa najefektywniej w tych budynkach, które zostały dobrze ocieplone. Pozwala to zminimalizować straty ciepła i maksymalizować efektywność takich systemów. 

Jakie są zalety gruntowej pompy ciepła? 

Pompa ciepła gruntowa to urządzenie mające wiele zalet, które sprawiają, że są one coraz popularniejszym wyborem w zakresie ogrzewania budynków. 

1.Efektywność pomp ciepła

Jedną z najważniejszych korzyści płynących z instalacji pompy ciepła typu gruntowego jest wysoka efektywność tego rodzaju rozwiązania. Gruntowe pompy ciepła wykorzystują energię zgromadzoną w gruncie, która jest stabilna przez cały rok, bez względu na warunki panujące na powierzchni ziemi. To powoduje, że urządzenia te są w stanie zagwarantować skuteczne i niezawodne ogrzewanie, również w bardziej wymagających warunkach klimatycznych. 

2.Niższe rachunki

Użytkowanie gruntowych pomp ciepła jest też wyborem uzasadnionym ekonomicznie. Dzięki wykorzystaniu darmowej energii pochodzącej z gruntu możliwe jest znaczne obniżenie rachunków za ogrzewanie, a tym samym spore oszczędności (nawet do 50%) w porównaniu do konwencjonalnych systemów grzewczych.

Pomimo wyższego kosztu inwestycji początkowej, związanej głównie z wykonaniem odwiertów, zakupem pompy i instalacją systemu, długoterminowe oszczędności mogą być znaczne. Koszt inwestycji obniżyć można dzięki dostępnym formom dofinansowania do wymiany systemu ogrzewania. Ogrzewanie z wykorzystaniem pomp ciepła może być połączone z fotowoltaiką, co pozwoli dodatkowo zaoszczędzić na rachunkach.

3.Przyjazność dla środowiska

Kolejnym atutem pomp ciepła gruntowych jest ich ekologiczny charakter. Urządzenie wykorzystywane do ogrzewania budynków (a także ich chłodzenia, a nawet podgrzewania wody użytkowej), nie emitują spalin ani innych szkodliwych substancji do atmosfery podczas pracy, co przyczynia się do poprawy jakości powietrza. 

Z tego powodu pompy ciepła są coraz częściej wybierane przez osoby, którym zależy na ochronie środowiska naturalnego. Fakt wykorzystania energii odnawialnej pozwala na zmniejszenie zależności od paliw kopalnych i przyczynia się do redukcji emisji gazów cieplarnianych.

4.Brak hałasu

Brak jednostki zewnętrznej i odpowiednie wygłuszenie jednostki wewnętrznej powoduje to, że gruntowe pompy ciepła nie powodują niezwykle niską emisję hałasu. Pompa obiegowa znajdująca się w maszynowni jest w stanie zagłuszyć pracę pompy gruntowej.

5.Wygoda użytkowania

Istotnym atutem pomp gruntowych jest również niemal bezobsługowe ich użytkowanie, bez konieczności dokładania opału czy czyszczenia pieca. 

6.Wszechstronne zastosowanie

Urządzenia te są też bardzo uniwersalne – można wykorzystać je zarówno w nowych, powstających budynkach, jak i podczas modernizacji starszych obiektów.

7.Niezawodne działanie

Należy podkreślić również niezawodność gruntowych pomp ciepła, z której słyną te urządzenia. Umiejętnie zamontowane, użytkowane zgodnie z zaleceniami oraz poddawane regularnym serwisom urządzenia są w stanie działać bezawaryjnie przez wiele lat, bez potrzeby przeprowadzania kosztownych napraw. W efekcie użytkownicy takich pomp mogą czerpać korzyści płynące z tego stabilnego systemu ogrzewania przy jednoczesnej minimalizacji kosztów utrzymania. nane są w Polsce przypadki użytkowania przez 20 a nawet więcej lat jednego urządzenia.

8.Funkcja chłodzenia budynków

Na koniec, choć równie istotna zaleta – gruntowe pompy ciepła mogą być też wykorzystywane do chłodzenia budynków w okresie letnim, działając w sposób odwrotny do procesu ogrzewania. Tym sposobem pompy ciepła typu gruntowego mogą pełnić funkcję zarówno ogrzewania, jak i chłodzenia, zapewniając komfortowe warunki nie tylko zimą, ale również w okresie lata. To wszechstronne rozwiązanie przyczynia się do zwiększenia jego atrakcyjności jako alternatywy dla tradycyjnych systemów grzewczych.

Wady pompy ciepła gruntowej – czy ciepło z ziemi ma swoje minusy?

Pomimo licznych, przedstawionych wcześniej zalet, pompa ciepła gruntowa nie jest pozbawiona wad, których warto być świadomym przed podjęciem decyzji o inwestycji. Minusem systemu grzewczego wykorzystującego energię z gruntu jest przede wszystkim wysoki koszt początkowy związany z wykonaniem odwiertów oraz zakupem i instalacją systemu. Sam proces wykonywania odwiertów, zwłaszcza w przypadku pionowych pętli zbierających, wymaga specjalistycznego sprzętu i umiejętności, co przekłada się na znaczne koszty takiego przedsięwzięcia. 

Wadą może być też konieczność zapewnienia odpowiedniej przestrzeni na działce budynku, zwłaszcza pod kątem umieszczenia odwiertów. W przypadku niewielkich działek, może to stanowić dodatkowe wyzwanie. Wykonanie odwiertów pod pompy ciepła może wymagać odpowiednich zezwoleń i pozwolenia na wykonanie prac. 

Kolejną potencjalną wadą jest konieczność odpowiedniego dostosowania systemu do warunków geologicznych danego terenu. W niektórych miejscach, na przykład w obszarach zawierających duże ilości kamieni, wykonanie odwiertów może być znacznie trudniejsze, a tym samym bardziej kosztowne. 

Podobnie jak każde urządzenie – w tym też pompy ciepła powietrzne i wodne, również gruntowa pompa ciepła wymaga regularnej konserwacji i serwisu, aby zapewnić jej niezawodne działanie. 

Pompa ciepła gruntowa vs. powietrzna lub wodna – co wybrać?

Wybór między gruntową, powietrzną i wodną pompą ciepła zależy głównie od indywidualnych warunków lokalnych oraz potrzeb użytkowników systemu. Pompy grunt-woda cechują się lepszymi współczynnikami efektywności w porównaniu do pomp powietrznych. Dzieje się tak, ponieważ temperatury gruntu są bardziej stabilne od powietrza - w zimie osiągają wyższe wartości. 

Instalacja gruntowej pompy ciepła oznacza równocześnie wyższe koszty początkowe, związane z wykonaniem odwiertów lub położeniem wymiennika poziomego pętli zbierających. Pompy gruntowe wymagają też odpowiedniej przestrzeni montażowej. Dlatego pompy powietrzne lepiej zdadzą egzamin w miejscach z ograniczonym miejscem. Z kolei pompy wodne mogą być bardziej ekonomiczne od gruntowych, ale ich efektywność może być ograniczona przez dostępność odpowiedniego źródła wody. Wiążą się też z bardziej skomplikowanym procesem administracyjnym, który może trwać nawet ponad rok.

Gruntowa pompa ciepła – cena. Ile kosztuje system grzewczy?

Pompa ciepła gruntowa to dość kosztowne rozwiązanie – finalna cena zależna jest od typu zastosowanego wymiennika ciepła i modelu samej pompy. Cena urządzenia może wahać się od 15 do 40 tysięcy złotych. Koszt montażu to kolejne 10 tys. zł. Wykonanie odwiertów może to dodatkowo zwiększyć ok. 15 – 40 tyś. zł.  Całościowy koszt zamknąć może się więc przedziale od ok. 40 do ponad 100 tysięcy złotych. Poniesione wydatki zwracają się jednak na przestrzeni lat, a na pokrycie kosztów pozwalają również opcje dofinansowania. Niskie są też koszty eksploatacji pompy, które wynoszą zazwyczaj 3-4 tys. zł w skali roku. Decyzję o wyborze gruntowej pompy ciepła należy oprzeć na opłacalności takiego przedsięwzięcia. W tym celu niezbędna jest analiza potrzeb grzewczych danego budynku oraz porównanie kosztów instalacji względem innych rozwiązań grzecznych. Niezbędne będzie wsparcie specjalisty, który pomoże inwestorowi w doborze odpowiedniego rozwiązania.

Przyszłość gruntowych pomp ciepła – podsumowanie

Gruntowe pompy ciepła są niewątpliwie przyszłościowym rozwiązaniem z zakresu odnawialnych źródeł energii. Z uwagi na wysoką efektywność energetyczną tych urządzeń do ogrzewania (a także chłodzenia) budynków, są one atrakcyjną alternatywą dla tradycyjnych systemów grzewczych opartych na paliwach kopalnych. 

Inwestycja w gruntową pompę ciepła przynosi szereg korzyści, które sprawiają, że jest to rozwiązanie warte rozważenia. Instalacja pompy ciepła gruntowej może okazać się szczególnie korzystna w przypadku budynków, które charakteryzują się wysokim zapotrzebowaniem na ciepło oraz ciepłą wodę użytkową. 

Pomimo wyższego kosztu początkowego, inwestycja w gruntową pompę ciepła przynosi długoterminowe oszczędności. W obliczu rosnącej świadomości ekologicznej, pompa ciepła gruntowa ma olbrzymi potencjał stać się jednym z wiodących rozwiązań z zakresu zrównoważonego rozwoju.