W obliczu rosnących cen energii i coraz większej świadomości ekologicznej, pompy ciepła stają się jednym z najpopularniejszych rozwiązań grzewczych w polskich domach. Jednak wybór odpowiedniego typu pompy ciepła może być wyzwaniem dla inwestorów. Dwa najczęściej rozważane rozwiązania to pompy ciepła powietrze-woda oraz pompy gruntowe. Każde z nich ma swoje zalety i wady, a wybór zależy od wielu czynników. Porównamy oba rozwiązania, aby pomóc Ci podjąć najlepszą decyzję dla Twojego domu.

Jak działają pompy ciepła?

Zanim przejdziemy do porównania, warto zrozumieć podstawową zasadę działania pomp ciepła. Urządzenia te nie wytwarzają ciepła, lecz przenoszą je z jednego miejsca do drugiego. Wykorzystują do tego czynnik chłodniczy, który krąży w zamkniętym obiegu, zmieniając stan skupienia i przenosząc energię cieplną.

Pompa ciepła powietrze-woda

Pompa ciepła powietrze-woda pobiera energię cieplną z powietrza atmosferycznego i przekazuje ją do systemu grzewczego budynku. Składa się z jednostki zewnętrznej (z wentylatorem i parownikiem) oraz jednostki wewnętrznej (z kondensatorem i elementami sterującymi). Powietrze jest zasysane przez wentylator, a ciepło z niego jest przekazywane do czynnika chłodniczego, który następnie jest sprężany, co podnosi jego temperaturę. Ciepło to jest przekazywane do wody w systemie grzewczym.

Pompa ciepła gruntowa

Pompa ciepła gruntowa (zwana też solankową) pobiera energię cieplną z gruntu za pomocą wymiennika gruntowego. Wymiennik może być wykonany jako poziomy (rury ułożone na głębokości około 1,5-2 m) lub pionowy (sondy wprowadzone na głębokość 30-150 m). W rurach wymiennika krąży glikol (solanka), który pobiera ciepło z gruntu i przekazuje je do pompy ciepła. Tam, podobnie jak w pompie powietrznej, ciepło jest przekazywane do systemu grzewczego budynku.

Efektywność energetyczna – porównanie współczynników COP i SCOP

Jednym z najważniejszych parametrów przy wyborze pompy ciepła jest jej efektywność energetyczna, wyrażana współczynnikiem COP (Coefficient of Performance) lub SCOP (Seasonal Coefficient of Performance).

Co to jest COP i SCOP?

COP to stosunek energii cieplnej wytworzonej do energii elektrycznej pobranej przez pompę ciepła. Na przykład, jeśli pompa ciepła ma COP równy 4, oznacza to, że z 1 kWh energii elektrycznej wytwarza 4 kWh energii cieplnej. Pozostałe 3 kWh pochodzą z odnawialnego źródła (powietrza lub gruntu).

SCOP to średnia wartość COP w całym sezonie grzewczym, uwzględniająca zmienne warunki pracy urządzenia.

Porównanie efektywności

Pompy ciepła powietrze-woda:

• COP: zazwyczaj 3-5 (zależnie od temperatury zewnętrznej)
• SCOP dla ogrzewania podłogowego: około 4-4,5
• SCOP dla ogrzewania grzejnikowego: około 3-3,5

Pompy ciepła gruntowe:

• COP: zazwyczaj 4-5,5 (bardziej stabilny w ciągu roku)
• SCOP dla ogrzewania podłogowego: około 4,3-5
• SCOP dla ogrzewania grzejnikowego: około 3,5-4

Jak widać, pompy gruntowe charakteryzują się nieco wyższą i bardziej stabilną efektywnością. Wynika to z faktu, że temperatura gruntu na głębokości kilku metrów jest względnie stała przez cały rok (około 8-12°C), podczas gdy temperatura powietrza może wahać się od -20°C zimą do +35°C latem.

Wpływ temperatury zewnętrznej na efektywność

Efektywność pompy ciepła powietrze-woda znacząco spada przy niskich temperaturach zewnętrznych. Przy temperaturze poniżej -15°C współczynnik COP może spaść nawet do 2, co oznacza, że pompa zużywa więcej energii elektrycznej. W takich warunkach często włącza się dodatkowe źródło ciepła (np. grzałka elektryczna), co dodatkowo zwiększa zużycie energii.

Pompy gruntowe są mniej wrażliwe na warunki atmosferyczne, ponieważ temperatura gruntu jest stabilna. Dzięki temu ich efektywność pozostaje wysoka nawet podczas mroźnych zim.

Koszty inwestycyjne i eksploatacyjne

Koszty inwestycyjne

Pompa ciepła powietrze-woda:

• Koszt urządzenia: 25 000 – 45 000 zł
• Koszt instalacji: 5 000 – 10 000 zł
• Łączny koszt inwestycji: 30 000 – 55 000 zł

Pompa ciepła gruntowa:

• Koszt urządzenia: 30 000 – 50 000 zł
• Koszt wymiennika gruntowego: 15 000 – 30 000 zł (zależnie od typu i wielkości)
• Koszt instalacji: 8 000 – 15 000 zł
• Łączny koszt inwestycji: 53 000 – 95 000 zł

Jak widać, pompa ciepła gruntowa wymaga znacznie wyższych nakładów początkowych, głównie ze względu na koszty wykonania wymiennika gruntowego.

Koszty eksploatacyjne

Koszty eksploatacyjne zależą głównie od efektywności urządzenia (SCOP) oraz cen energii elektrycznej. Dla typowego domu jednorodzinnego o powierzchni 150 m² i zapotrzebowaniu na ciepło 10 000 kWh rocznie, koszty te mogą wyglądać następująco:

Pompa ciepła powietrze-woda:

• Przy SCOP 4,0: 10 000 kWh / 4,0 = 2 500 kWh energii elektrycznej
• Koszt roczny przy cenie 0,85 zł/kWh: około 2 125 zł

Pompa ciepła gruntowa:

• Przy SCOP 4,5: 10 000 kWh / 4,5 = 2 222 kWh energii elektrycznej
• Koszt roczny przy cenie 0,85 zł/kWh: około 1 889 zł

Różnica w kosztach eksploatacyjnych wynosi około 236 zł rocznie na korzyść pompy gruntowej. Przy różnicy w kosztach inwestycyjnych wynoszącej średnio 30 000 – 40 000 zł, zwrot z inwestycji w pompę gruntową nastąpi po około 127-169 latach, co czyni ją mało opłacalną z czysto ekonomicznego punktu widzenia.

Należy jednak pamiętać, że w przypadku bardzo niskich temperatur zewnętrznych różnica w kosztach eksploatacyjnych może być większa, a w regionach o surowym klimacie pompa gruntowa może okazać się bardziej opłacalna w dłuższej perspektywie.

Wymagania przestrzenne i montażowe

Pompa ciepła powietrze-woda

Zalety:

• Nie wymaga dużej przestrzeni – jednostka zewnętrzna może być zamontowana na ścianie budynku lub na specjalnym stelażu obok domu
• Szybki i prosty montaż – instalacja trwa zazwyczaj 2-3 dni
• Możliwość instalacji w istniejących budynkach bez ingerencji w otoczenie
• Brak konieczności posiadania dużej działki

Wady:

• Jednostka zewnętrzna generuje pewien hałas (około 35-60 dB, zależnie od modelu i obciążenia)
• Konieczność odprowadzania skroplin, które mogą zamarzać zimą
• Estetyka – jednostka zewnętrzna jest widoczna

Pompa ciepła gruntowa

Zalety:

• Brak jednostki zewnętrznej – cały system jest ukryty w gruncie i w budynku
• Cicha praca – brak hałasu na zewnątrz
• Dłuższa żywotność – mniej narażona na warunki atmosferyczne

Wady:

• Wymaga dużej przestrzeni na wymiennik gruntowy:
  • Dla wymiennika poziomego: około 1,5-2 razy większa powierzchnia niż ogrzewana (np. dla domu 150 m² potrzeba około 225-300 m² terenu)
  • Dla wymiennika pionowego: mniejsza powierzchnia, ale konieczność wykonania głębokich odwiertów
• Ingerencja w otoczenie – konieczność wykonania wykopów lub odwiertów
• Dłuższy czas montażu – instalacja może trwać nawet 1-2 tygodnie
• Trudniejsza modernizacja w istniejących budynkach z zagospodarowanym ogrodem

Trwałość i serwisowanie

Pompa ciepła powietrze-woda

Trwałość:

• Jednostka zewnętrzna: 10-15 lat
• Jednostka wewnętrzna: 15-20 lat
• Narażona na warunki atmosferyczne, co może skrócić jej żywotność

Serwisowanie:

• Regularne przeglądy: raz w roku
• Czyszczenie wymiennika zewnętrznego: 1-2 razy w roku
• Kontrola szczelności układu chłodniczego: raz w roku
• Wymiana filtrów: co 1-2 lata

Pompa ciepła gruntowa

Trwałość:

• Pompa ciepła: 15-25 lat
• Wymiennik gruntowy: 30-50 lat (praktycznie bezawaryjny)
• Mniej narażona na warunki atmosferyczne

Serwisowanie:

• Regularne przeglądy: raz w roku
• Kontrola szczelności układu chłodniczego: raz w roku
• Kontrola ciśnienia w układzie glikolowym: raz w roku
• Wymiana filtrów: co 1-2 lata

Komfort użytkowania i dodatkowe funkcje

Hałas

Pompy ciepła powietrze-woda generują hałas na zewnątrz budynku, co może być uciążliwe, szczególnie w gęstej zabudowie. Poziom hałasu zależy od modelu i obciążenia, ale zazwyczaj wynosi 35-60 dB. Dla porównania, normalna rozmowa to około 60 dB.

Pompy gruntowe są praktycznie bezgłośne na zewnątrz, ponieważ nie mają jednostki zewnętrznej. Wewnątrz budynku obie technologie generują podobny, niewielki hałas (około 35-45 dB), porównywalny z pracą lodówki.

Chłodzenie

Obie technologie mogą być wykorzystywane do chłodzenia pomieszczeń latem, ale robią to w nieco inny sposób:

Pompa ciepła powietrze-woda:

• Chłodzenie aktywne – odwrócenie obiegu czynnika chłodniczego (jak w klimatyzacji)
• Wyższa wydajność chłodnicza
• Wyższe zużycie energii

Pompa ciepła gruntowa:

• Chłodzenie pasywne – wykorzystanie naturalnie niskiej temperatury gruntu
• Niższa wydajność chłodnicza
• Bardzo niskie zużycie energii (tylko pompy obiegowe)
• Możliwość regeneracji dolnego źródła ciepła latem

Integracja z innymi systemami

Obie technologie mogą być łatwo integrowane z:

• Instalacją fotowoltaiczną
• Systemami zarządzania budynkiem (BMS)
• Inteligentnymi termostatami
• Zasobnikami ciepłej wody użytkowej
• Buforem ciepła

Dla kogo która pompa ciepła?

Pompa ciepła powietrze-woda będzie dobrym wyborem dla:

1. Osób z ograniczonym budżetem – niższy koszt początkowy
2. Właścicieli małych działek – brak miejsca na wymiennik gruntowy
3. Domów w regionach o łagodnym klimacie – gdzie temperatura rzadko spada poniżej -10°C
4. Modernizacji istniejących systemów grzewczych – łatwiejsza instalacja bez ingerencji w otoczenie
5. Domów letniskowych lub użytkowanych sezonowo – niższy koszt początkowy przy mniejszym wykorzystaniu

Pompa ciepła gruntowa będzie dobrym wyborem dla:

1. Domów w regionach o surowym klimacie – gdzie temperatura często spada poniżej -15°C
2. Inwestorów nastawionych na długoterminowe oszczędności – wyższa efektywność przez cały rok
3. Właścicieli dużych działek – wystarczająco miejsca na wymiennik gruntowy
4. Osób ceniących ciszę – brak hałasu na zewnątrz
5. Nowych budynków – łatwiej zaplanować wymiennik gruntowy przed zagospodarowaniem terenu
6. Domów pasywnych i energooszczędnych – gdzie każdy procent efektywności ma znaczenie

Praktyczne wskazówki przy wyborze pompy ciepła

1. Przeprowadź dokładne obliczenia zapotrzebowania na ciepło – zbyt duża lub zbyt mała pompa ciepła będzie pracować nieefektywnie.
2. Sprawdź temperaturę biwalentną – to temperatura zewnętrzna, poniżej której pompa ciepła powietrze-woda potrzebuje dodatkowego źródła ciepła. Im niższa, tym lepiej.
3. Zwróć uwagę na poziom hałasu – szczególnie jeśli jednostka zewnętrzna ma być zamontowana blisko okien sypialni lub granicy działki.
4. Wybierz odpowiedni system grzewczy – pompy ciepła pracują najefektywniej z ogrzewaniem niskotemperaturowym (podłogowym lub grzejnikami niskotemperaturowymi).
5. Rozważ instalację bufora ciepła – zwiększy on efektywność systemu i przedłuży żywotność pompy ciepła.
6. Sprawdź dostępne dotacje – programy takie jak „Czyste Powietrze” czy „Mój Prąd” mogą znacząco obniżyć koszty inwestycji.
7. Wybierz sprawdzonego producenta i instalatora – jakość urządzenia i montażu ma kluczowe znaczenie dla efektywności i bezawaryjności systemu.

Podsumowanie

Wybór między pompą ciepła powietrze-woda a gruntową zależy od wielu czynników, takich jak budżet, dostępna przestrzeń, klimat w regionie czy indywidualne preferencje. Pompy powietrzne oferują niższy koszt początkowy i łatwiejszą instalację, ale są mniej efektywne przy niskich temperaturach. Pompy gruntowe zapewniają wyższą i bardziej stabilną efektywność przez cały rok, ale wymagają większych nakładów początkowych i odpowiedniej przestrzeni na wymiennik gruntowy.

Niezależnie od wyboru, pompa ciepła jest inwestycją w przyszłość – ekologiczną i ekonomiczną. Przy rosnących cenach paliw kopalnych i coraz większym nacisku na redukcję emisji CO2, pompy ciepła stają się jednym z najlepszych rozwiązań grzewczych dla domów jednorodzinnych.

Źródła

1. Viessmann. „Co wybrać: powietrzną pompę ciepła czy gruntową?”
2. Agrosolar. „Pompy ciepła typu powietrze-woda vs. gruntowe – które rozwiązanie wybrać?”
3. Polski Instalator. „Pompa ciepła gruntowa i powietrzna – porównanie kosztów eksploatacji. Z czego wynikają te różnice?”