Wodna pompa ciepła to rozwiązanie, o którym mówi się zdecydowanie mniej niż o pompach powietrznych i gruntowych. Wynika to z faktu, że jej montaż jest bardziej skomplikowany i związany z konkretnymi wymogami środowiskowymi, czyli dostępem do wody. Pomimo tych wyzwań, wodne pompy ciepła oferują wiele korzyści i warto rozważyć ich wybór, gdy posiadamy na działce zbiornik wodny. W tym artykule bliżej przyjrzymy się działaniu wodnych pomp ciepła, ich efektywności oraz warunkom, które muszą być spełnione, aby możliwy był ich montaż.
Wodna pompa ciepła — jak działa?
Wodna pompa ciepła wykorzystuje wodę gruntową lub ze zbiorników wodnych jako źródło energii. Zasada jej działania polega na pobieraniu ciepła z wody i przekazywaniu go do systemu ogrzewania budynku. Głównymi komponentami wodnej pompy ciepła są: parownik, sprężarka, skraplacz i zawór rozprężny. Woda ze studni czerpalnej trafia do parownika, gdzie ogrzewa czynnik roboczy, który odparowuje i trafia do sprężarki. Następnie czynnik roboczy, już jako gorąca para, przenosi ciepło do skraplacza, ogrzewając wodę w systemie grzewczym. Po oddaniu ciepła, czynnik chłodniczy wraca do stanu ciekłego i trafia do zaworu rozprężnego, gdzie zachodzi proces obniżenia ciśnienia wraz z temperaturą. Po zakończeniu cyklu, czynnik chłodniczy jest ponownie przesyłany do parownika.
Rodzaje wodnych pomp ciepła
Wodne pompy ciepła można podzielić na kilka rodzajów, w zależności od źródła ciepła oraz sposobu wykorzystania wody:
- Pompy ciepła ze studniami wodnymi. Wykorzystują wodę gruntową z dwóch studni — czerpalnej i zrzutowej. Woda jest pobierana ze studni czerpalnej, przechodzi przez system pompy ciepła, a następnie jest odprowadzana do studni zrzutowej.
- Pompy ciepła z wymiennikami w zbiornikach otwartych. Są stosowane, gdy w pobliżu znajduje się jezioro, rzeka, czy staw. Mogą pobierać wodę bezpośrednio ze zbiornika lub korzystać z wymienników ciepła umieszczonych w wodzie.
- Pompy ciepła z obiegiem zamkniętym. W tym systemie woda lub roztwór glikolu krąży w zamkniętym obiegu między pompą ciepła a zbiornikiem wodnym, umożliwiając wymianę ciepła bez bezpośredniego kontaktu wody z systemem. System ten jest podobny do zasady działania gruntowej pompy ciepła.
Wodna pompa ciepła — gdzie możliwy jest montaż?
Montaż wodnej pompy ciepła jest możliwy w miejscach, gdzie zapewniony jest dostęp do odpowiedniej jakości wody. Najlepsze warunki zapewniają duże naturalne zbiorniki wodne, takie jak jeziora, rzeki czy stawy, gdzie jakość i temperatura wody są odpowiednie. Woda nie może być zanieczyszczona, aby uniknąć uszkodzenia instalacji. W mniejszych akwenach istotna jest głębokość, gdyż na dużych głębokościach woda utrzymuje dodatnią temperaturę, co jest kluczowe dla efektywności pompy.
W przypadku braku dostępu do naturalnych zbiorników wodnych, alternatywą jest wykopanie dwóch studni głębinowych – czerpalnej i zrzutowej. Studnia czerpalna służy do pobierania wody, z której pompa ciepła pobiera energię cieplną. Woda ta powinna być czysta i wolna od zanieczyszczeń, aby uniknąć uszkodzenia systemu. Studnia zrzutowa natomiast służy do odprowadzania schłodzonej wody po procesie wymiany ciepła. W przypadku studni czerpalnej i zrzutowej, istotną rolę odgrywa dostęp do wody gruntowej. Woda gruntowa musi być dostępna w odpowiedniej ilości i jakości, aby zapewnić ciągłe źródło energii dla pompy. Warunki techniczne studni obejmują ich głębokość i konstrukcję, które powinny być dostosowane do poziomu wód gruntowych i warunków geologicznych terenu. Głębokość studni czerpalnej nie powinna przekraczać 15 metrów, aby zapewnić efektywność pracy pompy i uniknąć nadmiernego zużycia energii przy pompowaniu wody gruntowej do układu chłodniczego pompy ciepła.
Czy wodna pompa ciepła grzeje również zimą?
Tak, wodna pompa ciepła jest w stanie ogrzewać pomieszczenia także zimą. Pomimo niskich temperatur na zewnątrz, woda w głębszych warstwach gruntowych lub w dużych zbiornikach wodnych utrzymuje dodatnią temperaturę, co pozwala pompie na efektywne działanie. W przypadku ekstremalnie niskich temperatur niektóre modele wodnych pomp ciepła mogą pracować w systemie biwalentnym i są wyposażone w dodatkowe systemy grzewcze, takie jak grzałki elektryczne, które zapewniają dodatkowe ogrzewanie i utrzymanie wydajności systemu.
Wodna pompa ciepła — do jakiego ogrzewania?
Najlepsze rezultaty osiąga się, łącząc wodną pompę ciepła z systemem ogrzewania podłogowego lub nadmuchowego. Ogrzewanie podłogowe jest szczególnie efektywne, ponieważ działa dobrze przy niższych temperaturach wody, które są typowe dla pomp ciepła. Możliwe jest również wykorzystanie wodnej pompy ciepła do zasilania grzejników konwekcyjnych, ale aby zapewnić odpowiedni poziom ogrzewania wnętrz, zaleca się wybór grzejników o większych rozmiarach, które są lepiej przystosowane do pracy przy niższych temperaturach.
Wodna pompa ciepła — zalety.
- Wysoki COP. Wodne pompy ciepła zazwyczaj posiadają COP na bardzo wysokim poziomie powyżej 5.
- Bezpieczeństwo. Brak ryzyka wybuchu, pożaru lub zaczadzenia.
- Wielofunkcyjność. Możliwość ogrzewania domu, wody użytkowej i chłodzenia wnętrz latem.
- Bezobsługowość. Minimalna potrzeba interwencji użytkownika, ograniczająca się do ustawienia temperatury.
- Ekologiczność. Niskia emisja CO2, co czyni je bardziej przyjaznymi dla środowiska niż tradycyjne systemy grzewcze.
- Energooszczędność. Wykorzystanie naturalnego ciepła, bez konieczności generowania dodatkowej energii.
- Niższe koszty budowy. Brak potrzeby budowy kotłowni, magazynu na opał czy komina.
- Oszczędność w eksploatacji. Niskie koszty działania dzięki wykorzystaniu odnawialnych źródeł energii.
Wodna pompa ciepła — formalności
Instalacja wodnej pompy ciepła wymaga dopełnienia pewnych formalności, regulowanych obowiązującymi przepisami prawa. Wymagane jest pozwolenie wodnoprawne, które jest niezbędne do wykorzystania wody do celów energetycznych, w tym do kopania studni. Dodatkowo, jeśli instalacja ma miejsce w obszarze o szczególnych wymogach konserwatorskich lub na terenie wpisanym do rejestru zabytków, konieczne może być uzyskanie dodatkowych zezwoleń, jak zgłoszenie robót budowlanych lub pozwolenie na budowę. Warto też wziąć pod uwagę konieczność wykonania badań hydrogeologicznych i uwzględnienia dodatkowych kosztów związanych z filtrowaniem wody oraz wymianą elementów instalacji narażonych na korozję.
Wodna pompa ciepła — koszt.
Koszt instalacji wodnej pompy ciepła może być znaczny i jest zmienny w zależności od wielu czynników, takich jak lokalizacja, wielkość pompy, konieczność wykopania studni czy też warunki gruntowo-wodne. Średnio, zakup samej pompy ciepła o mocy 8 kW może kosztować około 35 tysięcy złotych. Do tego należy doliczyć koszty montażu i uruchomienia (około 5 tysięcy złotych), a także podłączenia do źródła dolnego (około 3 tysiące złotych). W przypadku konieczności wykopania studni, koszty te mogą wzrosnąć nawet o 35 tysięcy złotych. Całkowity koszt instalacji może więc wynosić od około 40 do 100 000 tysięcy złotych, w zależności od konkretnych warunków i wymagań.
Alternatywy dla wodnych pomp ciepła.
Szukając tańszych i równie efektywnych alternatyw dla wodnych pomp ciepła, warto zwrócić uwagę na pompy ciepła powietrze-woda. Są one znacznie prostsze w instalacji, ponieważ nie wymagają dostępu do źródeł wodnych ani specjalistycznych prac ziemnych. Tym samym ich koszty początkowe są dużo niższe, co czyni je bardziej dostępnymi dla szerszego grona użytkowników. Pompy powietrze-woda są uniwersalne, mogą być stosowane w różnych warunkach i lokalizacjach, niezależnie od dostępności zbiorników wodnych, czy też wielkości działki i posiadanego miejsca na kotłownię.
