Gruntowa pompa ciepła – jak działa, ile kosztuje i dla kogo?

Jak działa gruntowa pompa ciepła?

Gruntowa pompa ciepła wykorzystuje energię cieplną z gruntu do ogrzewania domu i przygotowania ciepłej wody użytkowej.

Obieg chłodniczy w gruntowej pompie ciepła jest praktycznie identyczny jak w pompach powietrznych. Jedyną różnicą jest to, skąd i w jaki sposób pozyskujemy ciepło.

Pozyskiwanie ciepła dla pomp gruntowych odbywa się poprzez pionowe sondy wiercone sięgające nawet do 200 m głębokości lub kolektory poziome układane na głębokości około 1,5 m. Zarówno sondy, jak i kolektory poziome są wypełnione czynnikiem niezamarzającym tzw. solanką. Solanka jest to roztwór wody i glikolu propylenowego lub etylonowego.

Pompy ciepła gruntowe, podobnie jak powietrzne, są urządzeniami ekologicznymi, które mogą znacznie obniżyć koszty ogrzewania domu.

Podział gruntowych pomp ciepła

Gruntowe pompy ciepła dzielimy na:

z sondami (kolektorami) pionowymi;
z kolektorami poziomymi.

Różnice pomiędzy gruntowymi pompami ciepła
Źródło: https://tiny.pl/dgn86

Gruntowe pompy ciepła z pionowymi sondami (kolektorami)

• Dokumenty

Dla potrzeb gruntowych pomp ciepła z sondami pionowymi wykonuje się odwierty o głębokości dochodzącej do 200 m. Jednak w przeważającej części są to odwierty do 100 m. Ma to związek z tym, iż przy takiej głębokości nie są jeszcze wymagane specjalne pozwolenia górnicze. Dla każdego typu odwiertów wymagany jest projekt prac geologicznych i zgłoszenie go do urzędu gminy, gdy odwiert jest głębszy niż 30 m.

Jeżeli mieszkamy na terenie Natura 2000 wymagane jest pozwolenie na budowę i ocena oddziaływania na środowisko.

• Rozwiązania techniczne

Wykonanie odwiertów pionowych wymaga odpowiedniej powierzchni działki, gdyż sondy muszą być rozstawione w odległości od 7 do 10 m. Rozstaw sond uzależniony jest z kolei od głębokości odwiertów.

Na każde 10 m głębokości sondy powinno się przyjmować 1 m dodatkowego odstępu, lecz nie powinien być mniejszy niż 6 m. Rozstaw sond uzależniony też jest od kształtu naszej działki i sposobu jej zabudowy, zadrzewienia oraz uzbrojenia podziemnego.

Sytuowanie sond zbyt blisko siebie prowadzi do wzajemnego przemarzania i obniżenia efektywności. Należy pamiętać, że im bardziej oddalimy sondy od siebie tym uzyskamy ich lepszą wydajność.

Podstawowe odległości sondy pionowej w gruntowej pompie ciepła:

• 1,5 m – od fundamentów budynku;
• 3 m – od granicy działki;
• 1,5 m – od wszystkich sieci ułożonych pod ziemią;
• 1,5 m – od korony drzewa;
• możliwość wiercenia pod budynkiem pod warunkiem ustaleń z konstruktorem budynku;
• 3 m – długość rury ochronnej podczas krzyżowania się z uzbrojeniem podziemnym;
• 0,7 m – odległość pomiędzy rurami zasilania i powrotu danej sondy.

Z jednego metra odwiertu możemy uzyskać około 40 W – czyli z jednej sondy o długości 100 m możemy uzyskać około 4000 W energii cieplnej o parametrach 0-3°C.

Dokładną informację o możliwościach uzyskania ciepła pozyskamy dopiero po wykonaniu projektu geologicznego. Wpływ na to ile ciepła uzyskamy zależne jest od rodzaju gruntu, występujących lub nie podziemnych cieków wodnych oraz rodzaju zastosowanych sond.

Zalety sond pionowych

• w miarę stabilna i wysoka temperatura dolnego źródła;
• mniejsze możliwości wpływu czynników zewnętrznych na efektywność;
• oszczędność miejsca;
• możliwość wykorzystania sond do pasywnego chłodzenia budynku – freecooling.

Wady sond pionowych

• wykonanie specjalistycznej dokumentacji;
• konieczność uzgodnień z urzędami;
• wykonanie prac przez firmy specjalistyczne;
• konieczność dysponowania działką o odpowiednich wymiarach;
• brak możliwości zabudowy i zadrzewień głęboko korzeniących na terenie, na którym wykonano sondy;
• wysoki koszt inwestycyjny;
• w przypadku uszkodzenia sondy brak możliwości naprawy;
• wraz ze zbliżaniem się końca sezonu grzewczego spada wydajność dolnego źródła;
• koszt odwiertu waha się w granicach od 75 do 250 zł za 1 mb – uzależnione to jest od rodzaju gruntu i technologii wiercenia.

Rodzaje sond gruntowych i ich charakterystyka.
Źródło: https://tiny.pl/dgcfc

Pompy ciepła gruntowe z poziomymi kolektorami

• Dokumenty

Brak konieczności wykonywania specjalistycznych opracowań.

• Rozwiązania techniczne

Do położenia kolektora poziomego potrzebujemy zdecydowanie większej powierzchni, niż było to w przypadku sond pionowych. Kolektory poziome mają bowiem mniejsze zdolności do pochłaniania ciepła, dlatego też ich powierzchnia musi być większa.

Najbardziej popularnymi kolektorami poziomymi są te w wykonaniu spiralnym. Układa się je w przygotowanych rowach o szerokości około 0,8 m. Przed ułożeniem spirali na spodzie rowu powinno się oczyścić z kamieni i wykonać podsypkę piaskową. Odległość dwóch sąsiednich spiral powinna wynosić 5 m, licząc w osiach spirali. Długość jednej spirali to ok 18 m.

Głębokość ułożenia spirali uzależniona jest od strefy przemarzania, w której zlokalizowany jest budynek.

Strefy przemarzania w Polsce
Źródło: https://tiny.pl/dgcf5

Mimo iż w większości przypadków spirale są układane na głębokości 1,5 m, to jednak w strefie IV głębokość ułożenia spirali powinna znajdować się na głębokości 1,7 m. Wynika to z faktu, iż każde orurowanie wypełnione czynnikiem ciekłym tak jak, np. wodociągi ułożone w gruncie, powinno znajdować się minimum 20 cm poniżej strefy przemarzania.

Ułożenia kolektora poziomego w I-szej strefie na głębokości 1 m, nie będzie błędem z prawnego punktu widzenia, jednak będzie prowadzić do niższego odzysku energii w okresie zimy i niższej sprawności pompy ciepła.

Odległości kolektorów poziomych od elementów wyposażenia działki są podobne jak w przypadku sond pionowych.

Zalety kolektora poziomego

• w miarę stabilna temperatura dolnego źródła;
• brak konieczności wykonywania dokumentacji specjalistycznej;
• brak konieczności korzystania z firm specjalistycznych;
• możliwość wykorzystania sond do pasywnego chłodzenia budynku – freecooling;
• możliwość naprawy uszkodzonego kolektora.

Wady kolektora poziomego

• dużo większa powierzchnia działki;
• niższa temperatura dolnego źródła;
• brak możliwości zabudowy i zadrzewień na terenie, na którym wykonano kolektory;
• wysoki koszt inwestycyjny;
• w stosunku do sond pionowych niższa efektywność;
• wraz ze zbliżaniem się końca sezonu grzewczego spada wydajność i efektywność dolnego źródła.

Dla kogo gruntowa pompa ciepła?

Być może masz dylemat: „pompa gruntowa” czy „powietrzna”. Jeżeli posiadasz odpowiednią działkę i finanse, a także interesuje Cię lepsza i stabilna praca pompy ciepła, to można powiedzieć, że pompa gruntowa jest dla Ciebie. Przed zakupem jednak przyjrzyj się wszystkim wadom i zaletom.

Wady i zalety gruntowej pompy ciepła

Zalety:

• możliwość pracy z maksymalną wydajnością nawet przy -25°C;
• COP przy ujemnych temperaturach jest wyższe niż przy pompach powietrznych;
• SCOP jest wyższe niż przy pompach powietrznych;
• brak generowania hałasu na zewnątrz budynku;
• brak jednostki zewnętrznej;
• możliwość chłodzenia pasywnego bez udziału sprężarki pompy ciepła – freecooling;
• nie występuje defrost;
• niskie koszty ogrzewania – gruntowe pompy ciepła mogą znacznie obniżyć koszty ogrzewania w stosunku do innych metod ogrzewania;
• połączenie z fotowoltaiką – pompa ciepła może być połączona z fotowoltaiką, co pozwoli dodatkowo zaoszczędzić na rachunkach;
• opłacalność – koszt użytkowania gruntowej pompy ciepła jest bardziej opłacalny niż powietrznej pompa ciepła ze względu na panujące temperatury przez cały rok (grunt poniżej odpowiedniej głębokości, cały czas ma temperaturę dodatnią);
• bezpieczeństwo – pompa ciepła nie wymaga stosowania paliwa ani instalacji kominowej;
• automatyka – pompa ciepła jest w pełni zautomatyzowana, przez co nie wymaga częstej obsługi;
• żywotność urządzenia – pompa ciepła potrafi pracować wiele lat;
• ekologia – pompa ciepła nie emituje szkodliwych substancji do atmosfery.

Wady:

• wysokie koszty inwestycji – pompa ciepła wraz z montażem (dla domu o powierzchni 120 m²) może kosztować nawet 70 tys. zł, co zwiększa czas zwrotu inwestycji;
• wymagania techniczne – urządzenie wymaga wystarczającej powierzchni do montażu wymiennika gruntowego;
• niższe (niż w pompach powietrznych) COP przy dodatnich temperaturach powietrza zewnętrznego (powyżej 7°C);
• koszt produkcji c.w.u. w okresie letnim może być wyższy niż w pompach powietrznych;
• wymagana regeneracja gruntu;
• możliwość wzajemnego przemarzania sond przy zbyt małej odległości;
• konieczność stosowania płynów niezamarzających (solanki);
• teren zajęty przez sondy pionowe lub kolektory gruntowe nie może być przewidziany pod zabudowę i zadrzewienie.

Gruntowa pompa ciepła – koszty. Jakie są ceny montażu?

Koszt inwestycji nie należy do tanich. Pompa ciepła gruntowa wraz z montażem może kosztować nawet 70-80 tys. zł (w zależności od tego czy wymiennik instalowany jest poziomo czy pionowo), dlatego warto rozważyć wyznaczenie punktu biwalentnego, w którym pompa ciepła pracuje z innym urządzeniem grzewczym, np. elektrycznym przepływowym podgrzewaczem wody. Dzięki temu zabiegowi, możemy kupić gruntową pompę o mniejszej mocy, co przekłada się na niższe koszty nie tylko samego urządzenia, ale także wymaganą powierzchnią wymiennika poziomego lub długość wymiennika pionowego.

Sam koszt gruntowej pompy ciepła oscyluje w granicach około 40 tys. zł (w zależności od mocy samego urządzenia). Decydując się na zakup pompy ciepła, zawsze sprawdzaj SCOP pompy ciepła i związane z nim certyfikaty.