Pompa ciepła jako klimatyzator?

W związku z obowiązującymi przepisami i polityką klimatyczną, pompy ciepła zyskują z roku na rok na popularności. Ich właściciele mogą liczyć na wydajne i ekologiczne źródło ciepła przy stosunkowo niewielkich kosztach energii. Dodatkowo po spełnieniu kilku warunków – urządzenie to może służyć także do obniżania temperatury. Jak takie rozwiązanie wypada w porównaniu do klimatyzatorów? Wyjaśniamy!

Pompy ciepła i klimatyzatory zyskują na popularności

Obserwowany wzrost zainteresowania, który notują zarówno pompy ciepła, jak i klimatyzatory, wynika m.in. z postępujących i ciągle przybierających na sile zmian klimatycznych. Pierwsze z nich korzystają na potrzebie odejścia od nieekologicznych źródeł energii na rzecz niskoemisyjnych bądź zeroemisyjnych odpowiedników, drugie z kolei – na rosnących rokrocznie temperaturach i przedłużających się falach upałów.

Jak raportują specjaliści z PORT-PC, sprzedaż pomp ciepła w 2021 roku w Unii Europejskiej przekroczyła liczbę 2 milionów sztuk. Według danych EurObserv’ER 2021, pod koniec 2020 w Polsce pracowały łącznie 232 892 pompy, z czego 167 tys. z nich stanowiły modele powietrze-powietrze. Zgodnie z prognozami European Heat Pump Station EHPA, owe rozwiązanie grzewcze będzie za trzy lata stanowić ponad 50% rynku urządzeń produkujących ciepło w Europie. Coraz bardziej restrykcyjna polityka klimatyczna Unii Europejskiej, w połączeniu z szerokimi możliwościami finansowania zakupu oraz montażu skutecznie przyciągają do siebie zarówno właścicieli prywatnych domów jedno- i wielorodzinnych, jak i przedsiębiorców oraz jednostki publiczne.

Podobne wnioski możemy wyciągnąć oczywiście także w odniesieniu do klimatyzatorów. Według Eurovent Market Intelligence (EMI), zajmującego się badaniem statystycznym rynku HVAC&R, w 2020 roku branża zewnętrznych klimatyzatorów VRF (o zmiennym przepływie czynnika chłodniczego) zanotowała 216 670 urządzeń sprzedanych w samej tylko  Europie. Zainteresowanie na naszym rodzimym rynku – zwłaszcza w okresie letnim – przekracza rokrocznie możliwości wielu przedsiębiorstw z branży, wydłużając terminy realizacji zleceń. Zainteresowanych na którekolwiek z omawianych rozwiązań więc nie brakuje. I nic nie zapowiada, by miało się coś w tej materii zmienić.

Czy pompa ciepła może pracować jako klimatyzator?

Oba tytułowe urządzenia łączy to samo – zdolność do zmniejszania bądź zwiększania temperatury wewnątrz, a dzieli to, w którą stronę położony jest nacisk.  W gruncie rzeczy sam klimatyzator możemy traktować jako pompę powietrze-powietrze. Jego zasada działania w trybie grzania polega na pobraniu energii cieplnej z zewnątrz oraz – po sprężeniu czynnika – oddaniu go do wnętrza budynku. W trybie chłodzenia obieg ten zostaje odwrócony. Ciepło pobierane jest z pomieszczenia, by następnie trafić na zewnątrz.

W czym więc tkwi różnica? Pomijając kwestie instalacyjne i osprzętowe, główną z nich stanowi sposób oddawania schłodzonego bądź ogrzanego powietrza. W przypadku klimatyzatora jest ono rozprowadzane nadmuchowo, bez czynnika pośredniego w postaci wody. Pompa ciepła będzie z kolei zmieniała temperaturę w wyniku oddawania ciepła lub chłodu poprzez ogrzewanie podłogowe, grzejniki niskotemperaturowe lub klimakonwektory. Mówiąc w sposób bardziej szczegółowy, funkcja chłodzenia może być realizowana w dwóch trybach – pasywnym oraz aktywnym.

Chłodzenie pasywne i aktywne pompą ciepła – na czym polega?

Zacznijmy od chłodzenia pasywnego pompami ciepła, pobierającymi energię z gruntu lub wody. Po wyposażeniu instalacji we wszystkie niezbędne elementy tj. wymiennik płytowy, pompę obiegową oraz zawór trójdrogowy, do chłodzenia będziemy mogli wykorzystać niższą temperaturę dwóch wskazanych źródeł i doprowadzić ją do wewnątrz. Co istotne, w trybie tym sprężarka nie zostaje uruchomiona, jeszcze bardziej zmniejszając rachunki za energię elektryczną. To, jak dużą skutecznością wykaże się pompa w tym trybie, będzie zależne od wielkości dolnego źródła ciepła, jego temperatury oraz czasu, przez który jest wykorzystywane. Oznacza to, że w związku z powolnym nagrzewaniem się gruntu, wydajność takiego chłodzenia może być niższa pod koniec lata, niż na początku.

Chłodzenie aktywne pompą polega z kolei na zamianie naszego budynku w dolne źródło ciepła, a dotychczasowe dolne źródło – w odbiornik ciepła, do którego doprowadzana jest energia z pomieszczeń. Do przeprowadzania tego procesu wykorzystuje się zawór czterodrogowy, pozwalający na odwrócenie kierunku przepływu czynnika w obiegu przy jednoczesnym zachowaniu kierunku tłoczenia sprężarki.

Który ze sposobów będzie lepszy? Jak wspomnieliśmy, chłodzenie pasywne odwdzięczy nam się brakiem potrzeby korzystania ze sprężarki, a co za tym idzie – jeszcze niższymi kosztami energii. Należy jednak pamiętać, że jego wydajność będzie całkowicie zależna od parametrów dolnego źródła ciepła, co sprawia, że stosowane jest głównie w budynkach o niedużym zapotrzebowaniu na chłód. Domy, w których występuje potrzeba sprawniejszego chłodzenia, skorzystają z dobrodziejstw układów aktywnych. Najlepszy możliwy efekt osiągniemy jednak, zlecając profesjonalnej firmie zaprojektowanie systemu, wykorzystujące oba rozwiązania jednocześnie, w zależności od potrzeb pomieszczenia. 

Chłodzenie pompą ciepła a rodzaj grzejników

Wydajność pompy ciepła jest zależna od różnicy temperatur – im niższą uda nam się osiągnąć między źródłem dolnym a górnym, tym większa efektywność. Klasyczne grzejniki, które montujemy na swoich ścianach, osiągają pełną wydajność w przedziale temperatur 70-80^oC, podczas gdy optymalna temp. wody w pompie ciepła wynosi 30-40^oC, czyniąc ich stosowanie nieefektywnymi energetycznie i ekonomicznie, także w trybie chłodzenia. Wprawdzie istnieją na rynku wysokotemperaturowe pompy ciepła, pracujące nawet przy 60-65^oC, jednak nie zawsze będzie to wybór uzasadniony pod względem opłacalności. Do rozwiązań, które sprawdzą się zarówno w trybie grzania, jak i chłodzenia, zaliczymy:

• ogrzewanie podłogowe – klasyczna podłogówka, z uwagi na dużą powierzchnię, pozwala na osiągnięcie wysokiej efektywności chłodzenia i grzania. Należy jednak pamiętać o kontrolowaniu temperatury punktu rosy – w przeciwnym wypadku ryzykujemy skraplaniem się pary wodnej, niebezpiecznym zwłaszcza na śliskich powierzchniach,
• klimakonwektory – czyli urządzenia, wyposażone w wentylatory, wymuszające przepływ ciepłego lub chłodnego powietrza. Wyróżniamy modele podsufitowe, przypodłogowe, kasetonowe i kanałowe. Zapewniają wysoką wydajność energetyczną oraz spotykaną w niektórych modelach funkcję oczyszczania powietrza,
• grzejniki niskotemperaturowe rewersyjne – dostępne w wersji ściennej lub kanałowej. W ich przypadku, by zapewnić odpowiednią efektywność, należy wybierać modele o odpowiednio dużej powierzchni grzania, w związku z czym nie zawsze istnieje możliwość ich zastosowania.

Ostateczna decyzja o tym, które z rozwiązań grzewczo-chłodniczych zastosować, powinna być podjęta na podstawie fachowego audytu. Firma wykonująca montaż pomp ciepła w pierwszej kolejności przeprowadza analizę efektywności energetycznej budynku, jego uwarunkowań technicznych oraz jakości izolacji. Na tej podstawie dobiera optymalne rozwiązanie w zakresie modelu i ustawień pomp ciepła by zagwarantować właściwe działanie systemu.

Chłodzenie pompą ciepła kontra klimatyzacja – co się bardziej opłaca?

Ze względu na odmienne przeznaczenie urządzeń typu pompy ciepła i klimatyzatory, nie traktujemy tych urządzeń jako swoich zamienników. Jeśli jednak planujemy zmianę systemu ogrzewania w domu, warto zastanowić się, czy wybór pompy ciepła nie będzie rozwiązaniem, które będziemy mogli wykorzystać zarówno do skutecznego ogrzania budynku zimą, jak i jego schłodzenia latem.

Biorąc pod uwagę konieczność zakupu urządzeń, skorzystania z usług profesjonalnego przedsiębiorstwa, a także zakupu elementów instalacyjnych, inwestycja w pompę ciepła na etapie montażu z pewnością jest dużo droższa niż w przypadku klimatyzatora. Należy jednak pamiętać, że rozwiązanie to stosujemy przede wszystkim jako system ogrzewania, w dodatku dalece bardziej energooszczędny, niż piece. Jedyne, za co przyjdzie nam płacić regularnie, to energia elektryczna, pobierana przez sprężarkę.

Pod względem eksploatacji chłodzenie pasywne pompą ciepła nie będzie nas kosztować nic z racji wspomnianego już kilkukrotnie braku potrzeby włączania sprężarki. Chcąc mieć pewność, że temperatura zawsze osiągnie wymagane przez nas wartości, koniecznym okaże się jednak inwestycja w systemy pasywno-aktywne. Dzięki rozmieszczeniu instalacji grzewczej po całym domu znikają koszty zakupu dodatkowych jednostek wewnętrznych, z którym musielibyśmy się liczyć, chcąc schładzać domy lub powierzchnie o dużej wielkości klimatyzacją.

Czy chłodzenie pompą ciepła będzie w stanie zapewnić nam podobny poziom komfortu, co tradycyjna klimatyzacja? Odpowiedź brzmi: to zależy od wyboru pompy, izolacji budynku, rodzaju grzejników oraz profesjonalizmu ekipy montującej. Na korzyść klimatyzacji przemawia jej zdecydowanie niższa cena, wyższa wydajność w trybie chłodzenia, czy obecne w dobrych modelach funkcje nawilżania, czy jonizacji. Jeśli jednak planujesz całkowitą wymianę ogrzewania i zależy ci na komfortowych warunkach podczas upałów, zastosowanie pompy może być najlepszym ekonomicznie wyjściem.