Wodna pompa ciepła – jak działa, ile kosztuje, dla kogo?

Jak działa wodna pompa ciepła?

Wodna pompa ciepła to urządzenie, które wykorzystuje ciepło bezpośrednio z wody do ogrzewania lub chłodzenia budynku, a także do przygotowania ciepłej wody użytkowej. Pompy te nazywane są pompami układu woda-woda, czyli woda jest bezpośrednim nośnikiem ciepła odnawialnego i pozyskane ciepło przekazywane jest do wody naszej instalacji c.o. poprzez układ chłodniczy pompy ciepła.

Działanie pompy ciepła można podzielić na następujące etapy:

Woda przepływa przez układ dwóch studni głębinowych, pobierając ciepło zgromadzone w wodzie pierwszej studni;
Ciepło wody oddawane jest poprzez parownik do układu chłodniczego pompy ciepła;
Schłodzona woda trafia do drugiej studni głębinowej;
Ciepły czynnik roboczy jest przesyłany do sprężarki, gdzie jest sprężany, co zwiększa jego temperaturę;
Sprężony czynnik przekazuje ciepło do systemu ogrzewania budynku lub ciepłej wody;
Ochłodzony czynnik roboczy cyrkuluje z powrotem do parownika, aby ponownie pozyskać ciepło z wody.

Pompy ciepła wodne są urządzeniami ekologicznymi, które mogą znacznie obniżyć koszty ogrzewania budynku.

Schemat instalacji wodnej pompy ciepła
Źródło: https://tiny.pl/dxknb

Pompy ciepła ze studnią wierconą

Dokumenty

Dla potrzeb pomp ciepła w układzie woda-woda wykonuje się odwierty pod dwie studnie głębinowe o głębokości od 20 do 50 m. Gdy studnia jest o głębokości powyżej 30 m i zapotrzebowanie na wodę jest w ilości większej niż 5 m³/dobę wymagane jest złożenie do Starostwa operatu wodnego z wnioskiem o korzystanie z zasobów wód gruntowych do celów grzewczych w ilościach podanych w karcie katalogowej producenta pompy ciepła lub wielkości wskazanej przez projektanta.

Jeśli mieszkamy na terenie Natura 2000, wymagane są: pozwolenie na budowę i ocena oddziaływania na środowisko. Rozpoczęcie prac i użytkowanie można rozpocząć dopiero po uzyskaniu pozwolenia wodnoprawnego.

Dodatkowo przed rozpoczęciem wszystkich powyższych działań powinniśmy odbyć konsultacje z hydrogeologiem znającym nasz teren, który może wstępnie określić dostęp do warstw wodonośnych jak i ich jakości.

Rozwiązania techniczne

Wykonanie dwóch studni na działce wymaga odpowiedniej powierzchni działki, gdyż studnie muszą być rozstawione w odległości około 15 m, a dodatkowo muszą zachować odpowiednią odległość od pozostałych elementów zlokalizowanych na tej działce.

Głębokość i wzajemna lokalizacja studni względem siebie powinna być określona przez hydrogeologa i projektanta pompy ciepła. Sytuowanie studni blisko siebie jak i nieodpowiednio względem migracji wód podziemnych prowadzić będzie do obniżenia efektywności całego układu. Należy pamiętać, że im bardziej oddalimy studnie od siebie tym uzyskamy ich lepszą wydajność.

Poniżej podstawowe odległości dla studni i podłączonych rurociągów:

4,0 m – od budynku mieszkalnego lub jego drenażu;
5,0 m – od granicy działki;
1,5 m – od wszystkich sieci ułożonych pod ziemią;
7,5 m – od osi przydrożnego rowu;
15 m – od budynków inwentarskich;
30 m – od przydomowej oczyszczalni ścieków;
3,0 m – długość rury ochronnej podczas krzyżowania się z uzbrojeniem podziemnym;
0,7 m – odległość pomiędzy rurami zasilania i powrotu danej studni.

OPIS OBRAZKA
Źródło: https://tiny.pl/dtlgp

Wykonanie studni to jednak nie koniec drogi poprawnego funkcjonowania całego układu. Należy bowiem wykonać pompowanie próbne, które potwierdzi wydajność studni. Trzeba również wykonać badania fizyko-chemiczne wody, które dadzą nam ostateczną odpowiedź na to jak i czy w ogóle mogą studnie współpracować z pompą ciepła.

Aby zapewnić optymalną pracę wodnej pompy ciepła, głębokość studni, z której pobierana jest ciecz, nie powinna przekraczać 20 metrów, a głębokość czerpania powinna zawierać się w przedziale 10-15 metrów. Przy głębokości powyżej 20 metrów całość przedsięwzięcia może być już mniej rentowna, gdyż zwiększa się zużycie prądu przez pompę głębinową.

Wady i zalety wodnej pompy ciepła – czy pomp wodna jest dla Ciebie?

Wodna pompa ciepła to urządzenie, które pobiera ciepło z wody (stawy, jeziora, rzeki) lub wód gruntowych i przekazuje je do instalacji grzewczej lub podgrzewania wody użytkowej. Dzięki stabilnej temperaturze wody (około 10°C) przez cały rok, wodna pompa ciepła może efektywnie ogrzewać lub chłodzić budynek. Kluczowymi cechami wodnej pompy ciepła są jej wysoka efektywność i energooszczędność. Współczynnik COP pompy ciepła woda-woda może wynosić nawet 6.0 dla punktu W10/W35.

Wodna pompa ciepła jest dobrym rozwiązaniem dla osób, które chcą obniżyć koszty ogrzewania lub chłodzenia swojego domu lub budynku. Jest to szczególnie korzystne w przypadku osób, które mają dostęp do wody, np. z jeziora, rzeki lub studni.

Pompy ciepła typu woda-woda wykorzystują energię cieplną zawartą w wodzie gruntowej lub zbiornikach wodnych. Dzięki stabilnym temperaturom wód gruntowych przez cały rok, pompy ciepła tego typu charakteryzują się wysoką efektywnością.

Przed podjęciem decyzji o inwestycji w wodną pompę ciepła należy wziąć pod uwagę kilka czynników:

dostęp do wody – wodna pompa ciepła działa najlepiej, gdy ma dostęp do wody o temperaturze od 7°C do 12°C stopni Celsjusza. Jeśli woda w Twoim miejscu jest zbyt niska, może to zmniejszyć efektywność pompy ciepła, a nawet uniemożliwić korzystanie z takiego źródła ciepła;
budżet – koszt instalacji wodnej pompy ciepła jest stosunkowo wysoki, jednak koszty jej eksploatacji są znacznie niższe niż w przypadku konwencjonalnych systemów grzewczych;
wymagania instalacji – wodna pompa ciepła wymaga odpowiedniej instalacji, dlatego przed podjęciem decyzji o zakupie należy skonsultować się z instalatorem.

Zalety wodnej pompy ciepła:

stabilna temperatura dolnego źródła pompy ciepła;
możliwość uzyskania wysokich temperatur na zasilaniu instalacji c.o. przez cały rok;
wyższe SCOP niż przy pompach gruntowych i powietrznych;
nie występuje jednostka zewnętrzna pompy ciepła;
pompa ciepła nie generuje hałasu na zewnątrz budynku;
nie występuje defrost;
możliwość chłodzenia pasywnego i aktywnego;
wodna pompa ciepła jest znacznie bardziej energooszczędna niż konwencjonalne systemy grzewcze, takie jak piec gazowy lub węglowy. Może obniżyć koszty ogrzewania nawet o 50%, a koszty chłodzenia nawet o 70%;
ekologiczność wodnej pompy ciepła jest rozwiązaniem, które przyczynia się do zmniejszenia emisji zanieczyszczeń do środowiska. Nie wytwarza żadnych spalin ani innych szkodliwych substancji;
elastyczność wodnej pompy ciepła – może być wykorzystywana do ogrzewania, chłodzenia, a także do podgrzewania wody użytkowej;
wodna pompa ciepła jest łatwa w obsłudze i nie wymaga częstej konserwacji.

Wady wodnej pompy ciepła:

możliwość niekontrolowanej migracji wód podziemnych, które mogą wpłynąć na efektywność pracy dolnego źródła i w konsekwencji pompy ciepła;
konieczność wykonania specjalistycznej dokumentacji;
konieczność skorzystania z usług firm specjalistycznych;
brak możliwości określenia ze 100% pewnością, że dolne źródło w postaci studni głębinowych będzie odpowiednie, nim nie wykona się pompowania próbnego;
wysoki koszt instalacji, rekompensuje koszty jej eksploatacji które są znacznie niższe niż w przypadku konwencjonalnych systemów grzewczych;
wymagania instalacyjne wymagają odpowiedniej instalacji, dlatego przed podjęciem decyzji o zakupie należy skonsultować się z instalatorem;
ograniczony dostęp do wody. Wodna pompa ciepła działa najlepiej, gdy ma dostęp do wody o temperaturze od 7°C do 12°C stopni Celsjusza.

Jakie są koszty wodnej pompy ciepła?

Koszt instalacji wodnej pompy ciepła jest stosunkowo wysoki, jednak koszty jej eksploatacji są znacznie niższe niż w przypadku konwencjonalnych systemów grzewczych. Wodna pompa ciepła jest ekologicznym rozwiązaniem, które przyczynia się do zmniejszenia emisji zanieczyszczeń do środowiska.

Ceny wodnych pomp ciepła zaczynają się od około 30 tys. zł, co czyni je, jednymi z najdroższych pomp ciepła, a do tego trzeba doliczyć montaż, oraz wykonanie dolnego źródła, jakim jest np. studnia głębinowa. Montaż wodnej pompy ciepła i pierwsze jej uruchomienie może kosztować nawet 60-80 tys. zł. Cena wykonania samych studni głębinowych jest zawsze ustalana indywidualnie do faktycznie występujących warunków geologicznych i sposobu wiercenia.

Woda gruntowa może mieć niekorzystny wpływ na pracę wodnej pompy ciepła. Może zawierać zanieczyszczenia, które mogą uszkodzić pompę lub zmniejszyć jej efektywność. Dlatego, często stosuje się pośrednie wymienniki ciepła (obieg pośredni), co skutkuje zwiększonymi kosztami całej inwestycji. Jednak w przypadku dobrze zaprojektowanego układu wysokie parametry sprawności pompy ciepła woda-woda, zrekompensują nam wysokie koszty inwestycyjne.