Pompa ciepła do cwu – rodzaje, działanie i koszt

W poprzednim artykule „Elektryczne ogrzewanie wody i domu – koszty i porównanie rozwiązań” omówiliśmy inne sposoby na podgrzanie wody użytkowej urządzeniami na prąd. Teraz skupimy się na pompach ciepła.

Pompy ciepła są znane przede wszystkim jako urządzenie będące źródłem ciepła. Ich popularność w tym zakresie jest spora, ale tym razem nie będziemy przyglądać się pompom ciepła służącym do ogrzewania domu. Wykorzystamy pompy ciepła jako urządzenie do przygotowywania ciepłej wody użytkowej – to trochę inny ich rodzaj. Przede wszystkim tańszy!

Do przygotowywania ciepłej wody użytkowej wykorzystywana jest powietrzna pompa ciepła. To złożone urządzenie elektryczne składa się z:

Wentylator zasysa powietrze z otoczenia, które doprowadzane jest do wymiennika ciepła, w którym następuje proces parowania czynnika chłodniczego do stanu gazowego. Następnie trafia on do sprężarki, w której następuje sprężenie gazowego czynnika chłodniczego. W trakcie sprężania czynnik chłodniczy się ogrzewa i kierowany jest do skraplacza. Tam następuje wymiana ciepła i przekazanie go do zbiornika cwu.

Pompa ciepła jest urządzeniem, które jest powszechnie stosowane do ogrzewania domów. Pojawia się pytanie – co jest lepsze, pompa ciepła czy folie grzewcze? Odpowiedzi pomoże udzielić nasz tekst pt. „Jakie ogrzewanie – pompa ciepła czy folia grzewcza? Porównanie”.

Skroplony czynnik chłodniczy traci swoje ciśnienie i temperaturę, przepływając przez zawór rozprężny. Zimny już czynnik chłodniczy wpływa ponownie do wymiennika ciepła i cały cykl powtarza się.

Każda pompa ciepła, w tym te do przygotowywania cwu, wykorzystuje energię elektryczną, która zasila:

Aby ułatwić wybór odpowiedniej pompy do przygotowania ciepłej wody, opiszemy ich rodzaje i kryteria podziału. Jeśli budujemy nowy dom, to wybór odpowiedniego typu pompy ciepła jest prosty. Inaczej sprawa wygląda, jeśli dom jest remontowany i decydujemy się na zmianę dotychczasowego ogrzewania np. na ogrzewanie podczerwienią i jednocześnie zmieniamy źródło cwu – wtedy mamy więcej ograniczeń do uwzględnienia. Powietrzne pompy ciepła do cwu można podzielić na te z zasobnikiem wody lub bez zasobnika wody. Innym kryterium podziału jest źródło powietrza.

Jest najbardziej popularnym typem pompy ciepła do użytkowej wody, a swoim wyglądem przypomina trochę bojler. Montaż urządzenia polega na podłączeniu przewodów powietrznych, podłączeniu zasobnika do instalacji wody ciepłej i zimnej. Trzeba również podłączyć odpływ skroplin do kanalizacji.

Zasobnik ma przeważnie wielkość od 150 do 200 l. W tego typu pompach dostępnych na rynku zasobnik jest bardzo często wyposażony w dodatkową wężownicę, do której można podłączyć grzałkę elektryczną, co usprawni działanie urządzenia. Rozwiązanie to jest idealne dla osób, które nie posiadają zasobnika, więc i tak musiałyby go kupić. Montaż pompy ciepła tego typu można wykonać samodzielnie, co obniży koszty inwestycji w to rozwiązanie.

Jeśli posiadamy już odpowiedni zasobnik i nie chcemy go wymieniać, to możemy kupić samą pompę ciepła. Urządzenie działa oczywiście tak samo z tą różnicą, że podgrzana woda gromadzi się w zasobniku już wcześniej zamontowanym.

Może się również tak zdarzyć, że nie mamy miejsca i zasobnik musi być w innym miejscu niż pompa. W przeciwieństwie do pomp typu monoblock, pompy ciepła do przygotowania ciepłej wody użytkowej typu split mogą być montowane wyłącznie przez osoby posiadające odpowiednie kwalifikacje nadane przez Urząd Dozoru Technicznego – to tzw. kwalifikacje F-gazowe. Samodzielny montaż jest wykluczony.

O wyborze zasobnika ciepłej wody przede wszystkim decyduje szacowane zużycie wody. Założenie jest takie, że jedna osoba zużyje minimum 50 l dziennie. Przeważnie zasobniki mają więc 150 – 200 l pojemności, choć oczywiście całkiem często zdarzają się też takie na 300 l.

Drugim czynnikiem, na który trzeba zwrócić uwagę, jest wielkość wężownicy, w którą jest wyposażony zasobnik. Niektóre zasobniki są wyposażone w stosunkowo małą wężownicę, która działa, gdy pompa jest połączona z kotłem na paliwo stałe. Z tego powodu przed zakupem zasobnika należy sprawdzić, jaka jest minimalna wielkość wężownicy.

Inne kryterium podziału pomp do ciepłej wody użytkowej jest sposób, w jaki doprowadzane jest do nich powietrze. Możemy zdecydować się na pompy, które pobierają powietrze z pomieszczenia, w którym się znajdują, albo z zewnątrz. Czasem warto zdecydować się na pobieranie ciepła z innego pomieszczenia, w którym z racji na jego charakter panuje wyższa temperatura, takich jak np. pralnia lub suszarnia. Będzie to bardziej ekonomiczne rozwiązanie.

Instalacja takiego układu należy do najprostszych, ponieważ nie wymaga prowadzenia dodatkowych przewodów powietrznych. Urządzenie pobiera na ogół powietrze wprost z otoczenia, w którym się znajduje.

Wybierając pomieszczenie, w którym ma stanąć pompa, trzeba mieć na uwadze fakt, że produktem ubocznym będzie zimne powietrze. Z tego powodu nie instaluje się pomp ciepła w łazienkach, a na przykład w kotłowniach czy pomieszczeniach gospodarczych.

Mając powyższe na uwadze, można wykorzystywać latem pompę ciepła jako układ klimatyzacyjny, chłodzący pomieszczenie, w którym się znajduje. Może być to na przykład spiżarnia!

Innym typem są pompy, które pobierają powietrze z zewnątrz. Odbywa się to za pomocą przewodów powietrznych. Rozwiązanie to sprawdza się nie tylko latem, kiedy temperatura powietrza przekracza 30^oC, ale także jesienią czy w okresie przedwiośnia, kiedy temperatury na zewnątrz są zdecydowanie niższe. Decydując się na takie rozwiązanie, trzeba zwrócić uwagę na najniższą temperaturę, w której może pracować dana pompa ciepła.

Istnieje również rozwiązanie pośrednie, w którym pompa ciepła pobiera powietrze zarówno z wewnątrz, jak i z wewnątrz budynku. Tryb pracy urządzenia może być ustawiany ręcznie lub automatycznie. Rozwiązanie to będzie jednak działało jedynie w domach z wentylacją mechaniczną wyciągową, co w Polsce nie znajduje wielu zwolenników.

Ceny omawianych pomp ciepła są dość zróżnicowane, tak jak ich wybór. Cena pompy ciepła do cwu bez zasobnika na najbardziej popularnym serwisie aukcyjnym zaczyna się od około 5000 złotych.

Z kolei ceny pomp ciepła z wbudowanym zasobnikiem zaczynają się już od około 9000 złotych. Zdarzają się urządzenie droższe, które kosztują kilkadziesiąt tysięcy złotych, przy czym górna granica na wspomnianym serwisie wynosi nieco ponad 14 000 złotych. Niemniej jednak nie są to urządzenia drogie. Nawet najwyższa cena pompy do cwu jest przynajmniej trzykrotnie niższa niż pompy ciepła do centralnego ogrzewania i cwu.

Koszt ogrzewania wody za pomocą pompy ciepła można wyliczyć za pomocą sprawdzając jej współczynnik COP, czyli współczynnik wydajności chłodniczej. Jest to stosunek mocy chłodniczej do pobieranej. Dla omawianych tutaj pomp ciepła wynosi on 4 – przy założeniu, że temperatura pobieranego powietrza wynosi 20^oC.

Dokonajmy obliczeń przyjmując następujące warunki:

Przyjmując powyższe założenia, możemy wyliczyć, że pompa ciepła do cwu zagrzeje wodę do podanej wyżej temperatury w ciągu około 7 godzin. W tym czasie urządzenie zużyje 4,9 kWh, więc zagrzanie całego zasobnika – 270 litrów – będzie kosztowało około 3,77 zł. To korzystna cena, także w porównaniu do omówionych w innym artykule bojlerów.

Pompy ciepła jako źródło ciepła w domu generuje dodatkowe koszty eksploatacyjne, jakie? Dowiedzie się tego z tekstu “Pompa ciepła – koszt przeglądu, kiedy konieczny“.

Powyższe obliczenia wskazują, że koszt przygotowania ciepłej wody przez pompę ciepła jest porównywalny z kosztem przygotowania c.w.u. przez zwykły bojler z grzałką. Oba te rozwiązania świetnie uzupełniają ogrzewanie na podczerwień foliami grzewczymi, o którym więcej piszemy w artykule „Folia grzewcza – cena, opinie i koszty ogrzewania”.

Różnic między pompą ciepła a bojlerem należy szukać w źródle energii cieplnej. W pompach ciepła jest to powietrze i  prąd, podczas gdy w bojlerach jest to wyłącznie prąd. Niewielkie różnice w cenie obu urządzeń i kosztach ich eksploatacji sprawiają, że wybór rozwiązania dla własnego domu nie jest jednak oczywisty. Istotne mogą okazać się z pozoru drugorzędne kwestie – takie jak umiejscowienie urządzenia, ewentualny koszt napraw czy jego głośność.