O pompach ciepła słów kilka

Jednym ze sposobów jest pompa ciepła. Każdy w pewnym sensie jej używa, choć większość użytkowników o tym nie wie. Mowa tu o chłodziarce, pompującej ciepło ze swego wnętrza na zewnątrz – od temperatury niższej (parownik w chłodziarce) do temperatury wyższej (pomieszczenie, w którym stoi chłodziarka). I to już wszystko, co trzeba wiedzieć, by zrozumieć, że transport ciepła od niższej temperatury do wyższej jest możliwy i działa skutecznie od bardzo już wielu lat. Odbywa się on kosztem doprowadzanej energii elektrycznej do napędu sprężarki w chłodziarce.

Wykorzystanie tego mechanizmu transportu ciepła – jego „pompowania pod gorę” – jest także na ogromną skalę wykorzystywany do ogrzewania rozmaitych obiektów ciepłem pobieranym ze środowiska, które – przynajmniej na razie – nic nie kosztuje. Zapłacić trzeba tylko za transport, to znaczy za energię elektryczną do napędu sprężarki. Rzecz w tym, że do ogrzewania odbiorca ma całą energię, tę „darmową”, pobraną ze środowiska, plus tę opłaconą, zużytą do napędu sprężarki. Przy czym ta opłacona część energii to tylko jedna czwarta całej energii do dyspozycji (do ogrzewania). Malkontenci powiedzą, że czasem aż jedna trzecia, ale przy ogrzewaniu podłogowym to może być nawet tylko jedna piąta czy jedna szósta. Jednak tylko za tę część trzeba płacić, reszta bez opłat pobierana jest ze środowiska (z powietrza, z wody albo z gruntu).

Takie instalacje pracują już od wielu lat na całym świecie. Według danych¹, w 2005 r. pracowało na świecie ponad 130 mln pomp ciepła i liczba ta zwiększa się każdego roku o ok. 15 mln. Nawet jeśli wliczyć tutaj klimatyzatory (które też są pompami ciepła!), to liczby te każą zastanowić się, dlaczego w Polsce wykorzystanie pomp ciepła tak ociężale startuje. Według różnych oszacowań, w Polsce pracuje jak na razie ok. 10 000 pomp ciepła, a rocznie sprzedawanych jest kilkaset (200-300) pomp ciepła. Dla porównania – w Szwecji pracuje kilkaset tysięcy pomp ciepła…

Za podstawową przyczynę marazmu w Polsce przedstawiciele firm zachodnich uważają ciągle zbyt niskie ceny energii, w tym przede wszystkim elektrycznej. Można się na to oburzać, ale to prawda. Według najnowszych badań The Boston Consulting Group (BCG) średniej wielkości gospodarstwo domowe w Polsce płaci o ponad połowę mniej za zużycie energii elektrycznej rocznie w porównaniu do średniej wielkości gospodarstwa domowego w krajach Unii Europejskiej. Z drugiej strony, jeśli zajrzymy na stronę internetową (http://www.business.gov.pl/Standard,zycia,44.html), to dowiemy się, że poziom życia w Polsce jest w przybliżeniu dwukrotnie niższy niż w najbardziej rozwiniętych krajach UE.

Łatwo z tego wywnioskować, że ceny energii elektrycznej (i nie tylko – znaczny wzrost ceny gazu w tym roku już przecież zapowiedziano) będą rosły i, niestety, zapewne szybciej niż nasz poziom życia. Oszczędzaniem energii – w celu zmniejszenia opłat za nią – trzeba więc zająć się bardziej serio niż dotychczas, we własnym dobrze rozumianym interesie. A o tym, że przyniesie to także korzyści dla naszego środowiska naturalnego, wiedzą już nawet ci, którzy nie interesują się ekologią na co dzień.

Schemat wykorzystywania zasobów energii środowiska przy użyciu pompy ciepła

Bardzo dobrym źródłem informacji są strony internetowe, poświęcone pompom ciepła. Prowadzą je często krajowe Stowarzyszenia Pomp Ciepła, warto także zajrzeć na stronę EHPA – Europejskiego Stowarzyszenia Pomp Ciepła (http://ehpa.fiz-karlsruhe.de/). Z tematyką wykorzystania pomp ciepła i rozwojem technologii z tym związanych w szerszym ujęciu można zapoznać się na stronie internetowej IEA – International Energy Agency, Heat Pump Programme (http://www.heatpumpcentre.org/).

W Szwajcarii, gdzie bez wątpienia potrafią liczyć pieniądze (podobnie zresztą jak w innych rozwiniętych krajach), prowadzona była i jest nadal wielotorowa promocja pomp ciepła. Wśród licznych działań najefektywniejsze okazały się²:

Podobne działania, choć na mniejszą skalę, zostały podjęte również w Niemczech, gdzie wprowadzono także specjalne (czyli obniżone) ceny energii elektrycznej do napędu pomp ciepła. Konsekwentną politykę upowszechniania wykorzystania pomp ciepła można obserwować w Austrii.

Europejskim liderem w korzystaniu z pomp ciepła jest Szwecja, gdzie mają one największy udział w pokrywaniu zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynków³. Rozbudowany jest tam system opieki nad klientem.

Usytuowanie (pozycja) klienta-użytkownika w relacji do dostawcy-instalatora jest niezwykle ważne dla upowszechnienia stosowania pomp ciepła. W nawiązaniu do tytułu jednego z niemieckich referatów na ten temat („Klient jest królem”) trzeba zauważyć, że w Polsce też czasem można liczyć na stałą opiekę wykonawcy instalacji. Tych, którzy to zapewniają, nie mogę w tym miejscu wymienić z obawy o oskarżenie o reklamowanie znajomych, ale są już i na polskim rynku tak solidni wykonawcy i firmy.

Nie od razu było tak dobrze z pompami ciepła w krajach, z których teraz możemy czerpać dobre przykłady. Wobec zdarzających się nadmiernie często (w przeszłości) przypadków nieprawidłowego projektowania i wykonywania instalacji, trzy kraje – Austria, Niemcy i Szwajcaria – zainicjowały wprowadzanie europejskich standardów w odniesieniu do produkcji, instalowania i eksploatacji pomp ciepła. Inicjatywa ta, znana jako DACH, jest obecnie proponowana do wprowadzenia także w innych krajach, które nie miały dotąd własnych systemów certyfikacji. Co bardzo ważne, system ten obejmuje także kształcenie wykonawców instalacji – koniec więc epoki instalatorów-amatorów z innych branż instalacji sanitarnych czy elektrycznych, doszkalających się samodzielnie (na koszt i, niestety, nieraz na szkodę klienta).

Różnego rodzaju bariery stojące na drodze do upowszechnienia wykorzystania pomp ciepła omówione są bliżej w opracowaniu przedstawionym na stronie internetowej http://ekoenergia.polska-droga.pl/content/view/57/90/. Są to przeszkody: psychologiczne, informacyjne, edukacyjne, instytucjonalne, polityczne, ekonomiczne, a także w pewnych sytuacjach ekologiczne.

Odsyłając czytelnika do podanej strony internetowej odnośnie pozostałych barier, kilka słów poświęćmy ekologii.

Czy pompa ciepła jest ekologiczna? Problem sprowadza się głównie do oddziaływania na środowisko poprzez dolne źródło ciepła. Pompa może wychłodzić grunt aż do jego zamrożenia, może wychłodzić także wodę. Przy wierceniu otworów w gruncie mogą zostać naruszone warstwy wodonośne. Zaradzić temu można przez wprowadzenie i egzekwowanie odpowiednich regulacji prawnych. Na przykład w Holandii trzeba zwrócić do gruntu pobrane ciepło, aby bilans zerował się w okresie pięcioletnim. Jak to się robi? Bardzo prosto – latem pompa chłodzi pomieszczenia i oddaje ciepło do gruntu, wspomagają ją w tym kolektory energii słonecznej nadwyżkową energią. Okazuje się, że dzięki temu zwiększa się efektywność instalacji grzewczej, ponieważ grunt zaczyna pełnić rolę magazynu energii, ładowanego latem i opróżnianego zimą.

Problem przygotowania dolnego źródła pompy ciepła jest kluczowy dla opłacalności instalacji – koszt gruntowego dolnego źródła w warunkach polskich (koszt wiercenia otworów większy niż w USA…) może sięgnąć połowy całego kosztu instalacji^{4, 5}. A koszt instalacji grzewczej z pompą ciepła, jak powszechnie wiadomo, jest duży. Stereotyp ten chętnie propagują dostawcy innych rodzajów instalacji grzewczych, czyli konkurencja. Jest to połowa prawdy, czyli cała nieprawda, bo dotyczy tylko kosztu inwestycyjnego. Rzecz w tym, że jeśli policzymy koszt ciepła w okresie kilku, a być może kilkunastu lat wraz z tym tak dużym kosztem inwestycyjnym, to w dziwny sposób okazuje się, że pompa ciepła dostarcza najtańszego ciepła. Przy obserwowanych wzrostach cen energii elektrycznej i gazu przewaga pompy ciepła wzrasta w tym sensie, że okres zwrotu kosztów skraca się w porównaniu do taniej energii.

Wkrótce w Szwajcarii odbędzie się kolejna, już 9 Konferencja Pomp Ciepła (9th IEA Heat Pump Conference, Zürich, Switzerland, 20-22 maj, 2008 r.). Czy świat zwariował, iż tak mocno interesuje się wykorzystaniem pomp ciepła? Czy we wszystkich krajach z wyjątkiem Polski pompa jest opłacalna?

Niemieccy producenci kotłów kondensacyjnych poczuli się tak zagrożeni ekspansją pomp ciepła na rynku budowlanym nowych inwestycji i retrofitów, że wystąpili do Komisji Europejskiej o zakazanie ich stosowania. Cóż, pewnie tracą klientów, wybierających lepsze i tańsze rozwiązanie problemu ogrzewania zimą oraz chłodzenia latem, bo to pompa ciepła też potrafi!

Polskie Stowarzyszenie Pomp Ciepła powstało sześć lat temu, a od roku jest członkiem Europejskiego Stowarzyszenia Pomp Ciepła. Wszystko wskazuje na to, iż będzie miało sporo pracy już w najbliższym czasie. Warto „włączać się do Europy” także poprzez unowocześnianie systemów ogrzewania.

 

1. IEA Annual Report 2005. The 8th International Energy Agency Heat Pump Conference. Las Vegas, Nevada 2005.

2. Rivoalen H.: Heat pump market overview Europe,

3. Forsen M.: Heat pumps – technology and environmental impact. EHPA/SVEP. Part 1. July 2005.

4. Kapuściński J., Rodzoch A.: Geotermia niskotemperaturowa w Polsce – stan aktualny i perspektywy rozwoju, Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej. Warszawa 2006. (http://www.mos.gov.pl/2materialy_informacyjne/raporty_opracowania/index.shtml)

5. Grochal B.J.: Wykorzystanie pomp ciepła w geotermii. Ogólnopolski Kongres Geotermalny – „Geotermia w Polsce – doświadczenia, stan aktualny, perspektywy rozwoju”. 17-19 Radziejowice k. Mszczonowa. Października 2007.

 

dr hab. inż. Brunon J. Grochal
prof. UWM Olsztyn, Polskie Stowarzyszenie Pomp Ciepła