Gruntowe pompy ciepła pobierają energię ze źródeł o znacznie niższej temperaturze niż ta, którą docelowo chcemy uzyskać w domu. Najlepsze efekty otrzymuje się zatem dzięki współpracy z systemami niskotemperaturowymi, takimi jak podłogówka czy ogrzewanie ścienne. Pompy można także wykorzystać do podgrzewania ciepłej wody użytkowej lub do chłodzenia pomieszczeń. Wszystkie rozwiązania powinny być uwzględnione na etapie projektu – bowiem umożliwi to stworzenie spójnej instalacji o niskich kosztach eksploatacji i łatwej obsłudze.

Jak zmniejszyć koszt inwestycji?
Przy standardowych projektach budynków mieszkalnych często wykorzystuje się rozwiązania, które w przypadku pomp ciepła są bezużyteczne.

– Pierwszym elementem, który pozwoli nam zaoszczędzić jest komin dymowy. Pompa ciepła, w odróżnieniu od tradycyjnych metod grzewczych, nie wytwarza energii w skutek spalania określonego paliwa. Pobiera ją z otoczenia, a następnie oddaje do instalacji grzewczej, dlatego nie emituje spalin – mówi Piotr Słaby z firmy Nateo.

Kolejnym – jeszcze bardziej kosztownym – elementem jest kotłownia. W zależności od rodzaju pompy stosuje się dwa rozwiązania. Jeśli korzystamy z systemów modułowych, to instalacja wymaga uwzględnienia w projekcie odrębnego pomieszczenia, w którym zostaną rozmieszczone jej poszczególne elementy. Możemy jednak skorzystać z bardziej zaawansowanego urządzenia, jakim jest kompaktowy węzeł cieplny. Umożliwia to ulokowanie wszystkich podzespołów w zabudowanym zestawie, który zajmuje około 1 m2 powierzchni.

– Przykładem takiego rozwiązania jest produkowana przez naszą firmę pompa SmartPlus. Jest ona na tyle estetyczna, że możemy ją ustawić w dowolnym miejscu w domu np. spiżarni czy pralni. Konstruktorzy zadbali o odpowiednie wygłuszenie systemu, dlatego pracuje bardzo cicho i nie powoduje drgań. W dodatku urządzenie jest bezobsługowe, a temperaturę reguluje się za pomocą dowolnego komputera podłączonego do Internetu – mówi Piotr Słaby.

Jeśli w projekcie domu ogrzewanego pompą ciepła, zamiast tradycyjnej wentylacji grawitacyjnej zastosujemy wentylację mechaniczną z odzyskiem ciepła, to budynek nie będzie posiadał także kominów wentylacyjnych. Świeże powietrze będzie dostawać się do wnętrza poprzez kratki nawiewne, a ucieknie kratkami wywiewnymi. Dzięki takiemu rozwiązaniu możemy dodatkowo obniżyć koszty ogrzewania domu.

Jak wybrać źródło dolne?
Energię dla gruntowej pompy ciepła możemy pobierać z dwóch źródeł – wody oraz gruntu. W zależności od tego, w jakich warunkach ulokowany jest dom, powinniśmy wybrać rozwiązanie, które będzie bardziej wydajne i tańsze w eksploatacji.

Woda
Pompa może czerpać energię z wody stojącej lub gruntowej. Jeżeli na terenie działki mamy do dyspozycji np. staw, to najlepszym rozwiązaniem jest zastosowanie tzw. kolektora wodnego. Temperatura na dnie zbiorników jest względnie stała, więc może stać się efektywnym źródłem dolnym. Zaletą tego systemu jest niski koszt inwestycji, która przynosi zadowalające efekty.
W pozostałych przypadkach można skorzystać z wód gruntowych, które również są bardzo wydajnym źródłem ciepła. Na głębokości 6 metrów utrzymuje się stała temperatura ok. 10 stopni, co daje stabilny dopływ energii przez cały rok. W tym systemie wykorzystuje się układ złożony z dwóch studni. Z pierwszej z nich (tzw. biorczej) pobierana jest woda, która jest ogrzewana, natomiast druga (tzw. zdawczej) służy do odprowadzania schłodzonej cieczy z powrotem do środowiska naturalnego.

- Przed podjęciem decyzji o wykorzystaniu tego rozwiązania warto zlecić badania geologiczne. W pierwszej kolejności należy sprawdzić, na jakiej głębokości są wody gruntowe. Jeżeli jest ona zbyt duża, odwierty będą kosztowne i dodatkowo trzeba będzie zainwestować w droższe urządzenia, które umożliwią pobieranie wody z takiej głębokości – mówi Piotr Słaby - Następnie warto zbadać skład chemiczny wody. Zbyt intensywne zanieczyszczenia mogą doprowadzić do uszkodzenia poszczególnych podzespołów pompy. Powinniśmy też sprawdzić, jaki będzie średni pobór wody w ciągu doby, bo jeśli przekroczy on 15 metrów, trzeba uzyskać stosowne pozwolenie.

Grunt
Drugim rozwiązaniem jest czerpanie energii bezpośrednio z gruntu. Promienie słoneczne, woda deszczowa oraz ciepło z wnętrza ziemi zapewniają stabilną temperaturę. Czynnik roboczy – najczęściej glikol – który krąży w układzie pobiera ciepło i przekazuje do urządzenia. Warto zrobić badania przewodności cieplnej gruntu, bo dzięki nim uzyskamy dokładne informacje, które umożliwią optymalne dostosowanie pompy ciepła. Do pozyskiwania energii wykorzystuje się specjalne kolektory. Można wybierać spośród trzech typów: poziomych, spiralnych oraz pionowych.
Kolektor poziomy instaluje się na głębokości od 1,5 do 2 metrów, gdzie temperatura w ciągu roku waha się od 5 – 8 stopni C. Wykorzystuje się w tym celu rury polietylenowe, w których krąży czynnik roboczy. Przy takim systemie istotny jest rodzaj gleby, bo w zależności od tego czy jest sucha czy wilgotna - ciepło oddawane jest z innym natężeniem. Ważne też, by dochodziło do pełnej regeneracji cieplnej gruntu - tzn. by zachowywał on stałą temperaturę w ciągu roku i nie wychładzał się zbytnio w zimie. Warunkiem koniecznym dla kolektorów poziomych jest posiadanie dużej działki. Musi być ona kilkukrotnie większa od powierzchni budynku, który będzie ogrzewany pompą. Ziemia nad instalacją nie powinna być też niczym przykryta, więc najlepszym rozwiązaniem jest posadzenie na niej trawy.
Alternatywą dla kolektora poziomego jest tzw. kolektor spiralny, który zajmuje nieco mniej miejsca. Dzięki temu koszty inwestycyjne związane z pracami gruntowymi są niższe, jednak efektywność systemu jest nieco słabsza..
W Polsce najczęściej wykorzystywane są kolektory pionowe. Są one dużo droższe w porównaniu do pozostałych ponieważ wymagają wykonania odwiertów sięgających głębokości nawet do 130 m. W otworach umieszcza się sondy geotermalne. Rury są z reguły układane podwójnie, przypominając kształtem literę „U”, co zapewnia większą niezawodność. Taka instalacja zajmuje znacznie mniej miejsca niż kolektor poziomy, więc można ją założyć niemal na każdej działce. Jej największą zaletą jest jednak bardzo stabilne źródło energii. W systemie wykorzystuje się energię z głębszych warstw złóż geotermalnych, czyli ciepło pochodzące z wnętrza ziemi. Powstaje ono w skorupie ziemskiej, a temperatura jest częściowo wspomagana przez działanie promieni słonecznych.

Co warto wiedzieć o odwiertach?
Odwierty na potrzeby źródła dolnego wykonywane są przez specjalistyczne firmy. Warto korzystać z usług renomowanych przedsiębiorstw, bowiem to głównie od źródła zależy efektywność całego systemu grzewczego. Powinniśmy też zadbać o to, by przygotowany został projekt geologiczny oraz dokumentacja wykonawcza.
– W przypadku odwiertów do kolektorów pionowych, głębokość dostosowywana jest do mocy wybranej pompy. Ważna jest łączna liczba metrów bieżących wszystkich odwiertów. Nieważne zatem czy będą to trzy otwory po 40 m czy jeden 120 m. Warto jednak zostawić pewien zapas wykonując 10-15% więcej niż zaleca producent. Prace najlepiej wykonywać jeszcze przed wylaniem fundamentów budynku. Można oczywiście zrobić w momencie, kiedy dom jest już gotowy, jednak ze względu na duże gabaryty urządzeń wiertniczych jest to utrudnione – mówi Piotr Słaby z firmy Nateo.
Odwierty wykonuje się w temperaturach dodatnich. Wiertnica umocowana jest ciężarówce, która musi wjechać na teren działki. Prace odbywają się metodą płuczkową. Urobek, czyli pozostałości skał/ziemi, które powstają w trakcie wiercenie są wypłukiwane są wodą i przenoszone do otworu płuczkowego. Niezbędny jest zatem hydrant lub studnia. Ewentualnie wodę można przywieźć cysterną. Wywiercenie 100 metrowego otworu i umieszczenie w nim rur polietylenowych trwa kilka godzin.

Wybieramy pompę
Szeroka oferta pomp gruntowych dostępnych obecnie na rynku, pozwala na zakup dokładnie takiego urządzenia, który spełni nasze wymagania. Na początek należy - na podstawie projektu - zrobić bilans cieplny, czyli zmierzyć, jakie zapotrzebowanie na ciepło będzie miał dany obiekt. Uwzględnia się tu jego technikę izolacji, lokalizację, kubaturę etc, a następnie określa moc, która będzie potrzebna. Można zlecić wykonanie takiego badania lub w oparciu o dostępne dane spróbować szacunkowo zrobić to samemu Warto też uwzględnić średnie zużycie wody oraz ewentualnie chłodzenie, jeżeli mamy zamiar to wykorzystywać.
Dostosowanie parametrów pompy do budynku stanowi podstawę do opłacalności tej inwestycji. W tej kwestii warto zatem skorzystać z pomocy fachowców, jednak nic nie stoi na przeszkodzie by zapoznać się z podstawowymi wartościami, na które należy zwracać uwagę.

Moc grzewcza Pg
Pg informuje o energii z jaką sprężarka dostarcza ciepło do instalacji. Ma ona kluczowe znaczenie dla działania systemu, ponieważ urządzenie o niewystarczającej mocy nie będzie w stanie ogrzać budynku, natomiast zbyt duża wartość spowoduje nadmierne zużycie prądu. Z reguły powinna ona wynosić ok 70% maksymalnego zapotrzebowania na moc (zakładając, że pompa ma dodatkowe urządzenie grzewcze).

Moc elektryczna Pe
Pe określa maksymalną ilość energii, którą wykorzystuje sprężarka. Im mniejszy wskaźnik, tym tańsza będzie eksploatacja urządzenia.

Moc chłodnicza Pch
Pch to największa moc, z którą sprężarka pobiera ciepło ze źródła dolnego. Na parametr należy zwrócić szczególną uwagę, jeśli pompa będzie odpowiadać również za system chłodniczy. Im jego wartość jest wyższa - tym lepiej.

Współczynnik COP
COP to tzw. współczynnik wydajności cieplnej. Za jego pomocą wyrażany jest stosunek mocy grzewczej pompy, a energią potrzebną do zasilenia jej układu. Najwyższą wartość osiąga się, gdy różnica temperatur systemu grzewczego oraz źródła dolnego jest najmniejsza. Im wyższy współczynnik, tym pompa jest bardziej wydajna.

O firmie
Firma NATEO Sp. z. o.o. powstała w 1991 roku i jest jednym z najstarszych polskich przedsiębiorstw produkujących pompy ciepła. Firma od niemal 20 lat specjalizuje się w produkcji i dystrybucji ekologicznych systemów grzewczych. Posiada w swojej ofercie produkty przeznaczone zarówno do domów jednorodzinnych, jak i budynków wielorodzinnych, dużych obiektów przemysłowych, zakładów produkcyjnych a także szpitali, szkół i obiektów sakralnych. Uzupełnieniem oferty NATEO są usługi projektowe oraz produkcja nowoczesnych układów elektronicznych: sterowników, systemów łagodnego startu oraz kart rozszerzeń do komputerów przemysłowych. www.nateo.pl