Pompa ciepła – jeszcze kilka lat temu egzotyczne urządzenie dla bogaczy – dziś ogrzewa coraz więcej zwykłych polskich domów. Rozwój technologii pomp ciepła (szczególnie powietrznych) na tyle obniżył ich koszty (wciąż mógłby bardziej) i poprawił osiągi, że stały się one sensowną alternatywą właściwie dla każdego innego źródła ciepła. Sytuacja z niedoborem i księżycowymi cenami węgla w 2022 roku sprawiła, że pompa ciepła przez moment była najtańszym w eksploatacji źródłem ciepła. Niestety rosnące ceny prądu w 2024 roku znów mogą zepchnąć pompy ciepła do narożnika z towarami luksusowymi.

Ten artykuł to próba naświetlenia tematu z pozycji możliwie neutralnej: nie tylko wyliczenia oczywistych zalet, ale też wskazania potencjalnych problemów i pułapek, które marketing przemilcza, a które decydują o sensie i opłacalności instalacji takiego urządzenia na tle alternatyw – szczególnie gazu ziemnego.

Jak działa pompa ciepła

Pompę ciepła większość z nas ma od zawsze w domu i trzyma w niej wczorajsze kotlety. Jest nią każda domowa lodówka czy zamrażarka. Jak również klimatyzator. Pompa ciepła działa na identycznych zasadach – tylko w drugą stronę: zamiast chłodzić – grzeje (ale chłodzić też może).

Dokładniej: jest to odwrócony cykl Carnota, o którym uczyliśmy się w szkole w kontekście maszyny parowej:

• W maszynie parowej ciepło wytwarza ciśnienie, które następnie jest zamieniane na energię mechaniczną; sprawność jest tu raczej kiepska, od kilku do może 30%.
• Pompa ciepła robi na odwrót: energia mechaniczna (sprężarka napędzana prądem) wytwarza ciśnienie, które pozwala transportować ciepło z miejsca o niższej temperaturze do miejsca o temperaturze wyższej (odwrotnie niż ono samo w naturze płynie); sprawność też jest "odwrócona": z jednostki prądu uzyskuje się kilka jednostek ciepła, czyli "sprawność" wynosi kilkaset procent.

To jest właśnie "magia" pompy ciepła: dostarcza kilka razy więcej ciepła niż zużywa prądu. Nie jest to bynajmniej gwałt na podstawach fizyki – ciepło nie jest produkowane w pompie ciepła, lecz transportowane z jednego miejsca w drugie (o tym za chwilę). Stąd też nazwa: pompa ciepła – analogicznie do pompy wody, która też nie produkuje wody, lecz transportuje ją wbrew jej naturalnemu biegowi (np. pod górę).

Inżynierskich terminów użyłem, ale się nie cieszyłem. I tak są powszechnie stosowane, więc warto je kojarzyć:

• Źródło dolne – stąd pompa ciepła pobiera energię cieplną.
• Źródło górne (rzadziej używane) – to instalacja grzewcza w ogrzewanym budynku.

Skąd pompa ciepła bierze ciepło

Źródłem energii (dolnym źródłem) dla pompy ciepła może być:

• powietrze
• grunt (z różnymi rodzajami wymienników)
• woda

Najbardziej dostępne jest powietrze, stąd przytłaczająca popularność powietrznych pomp ciepła. Warto jednak wiedzieć, jakie są koszty, plusy i minusy innych rodzajów pomp ciepła. Podsumowuję to w osobnym artykule.

Efektywność pompy ciepła

Raczej nie mówi się o sprawności pompy ciepła, bo to pojęcie odnosi się do urządzeń produkujących energię i bezwzględnie maksymalną możliwą sprawnością zawsze jest 100%. Pompa ciepła wymyka się tej definicji, dlatego dla odróżnienia stosowany jest tu współczynnik wydajności (COP albo SCOP gdy mowa o średnim COP dla całego sezonu grzewczego). Jego znaczenie jest takie samo jak sprawności (stosunek energii dostarczonej przez pompę w postaci ciepła do energii włożonej w postaci prądu), z tym że wartości zawsze są dużo wyższe od 1 (100%).

COP równy 1 ma zwykła grzałka elektryczna. Pompy ciepła, zależnie od rodzaju i warunków pracy, osiągają COP w zakresie 2 do 6. Granice wydajności wyznaczone prawami fizyki sięgają nawet wartości 8 do 12, co oznacza, że pole do ulepszeń wciąż jest duże i coraz nowsze pompy są coraz wydajniejsze.

COP pompy zależy od tego, ile pracy musi ona wykonać, by przetransportować jednostkę ciepła. Nakład pracy rośnie wraz z różnicą temperatur między źródłem dolnym a górnym. Na tę różnicę z jednej strony wpływu nie mamy (temperatura zewnętrzna przy pompie powietrznej), a z drugiej strony wpływ jest (temperatura wody grzewczej). Dlatego pompa ciepła najlepiej sprawdza się w instalacjach grzewczych niskotemperaturowych (duże grzejniki, podłogówka, ogrzewanie ścienne), gdzie podgrzewa wodę tylko do 30-40st.C.

Z badań niemieckiego Instytutu Fraunhofera, w których przez 20 lat wielokrotnie sprawdzano rzeczywiste osiągi pomp ciepła ogrzewających różne rodzaje budynków, wynikają następujące osiągi, które można uznać za minimum przyzwoitości:

• SCOP = 3,0 dla powietrznej pompy ciepła
• SCOP = 4,0 dla gruntowej pompy ciepła

Poprawnie dobrana, zainstalowana i skonfigurowana pompa na pewno osiągnie co najmniej takie pułapy efektywności.

Koszty instalacji

Koszt instalacji powietrznej pompy ciepła o mocy 10kW to min. 30-40 tys. zł. Gruntowa pompa ciepła to koszt spokojnie ponad 50 tys. zł (zależnie od rodzaju wymiennika gruntowego). A i niewiele mniejsze kwoty można wydać na najdroższe powietrzne pompy ciepła – na tej najwyższej półce o dziwo jest gęsto od polskich producentów. Czy za cenami idzie stosowna jakość? Pojęcia nie mam.

Czy to są kwoty zaporowe? Nie dla wszystkich, ale też nielekkie dla portfela zwykłego Polaka. Chociaż w ostatnich latach koszt montażu jakiegokolwiek źródła ciepła podskoczył do kwot min. 10 tys. zł po tym jak zniknęły z rynku najtańsze kotły.

Da się dość istotnie obniżyć koszt zakupu pompy ciepła poprzez dobór biwalentny – w zestawie z innym (szczytowym) źródłem ciepła, czy to będzie obecny kocioł węglowy, gazowy, kominek czy grzałki. Kupujesz wtedy pompę ciepła o mocy nawet 1/3 mniejszej niż to wynika z max. zapotrzebowania budynku na moc grzewczą, ale wciąż pokryje ona 90-95% produkcji ciepła sezonie grzewczym.

Dla niektórych pompa ciepła będzie jedyną lub jedno z niewielu sensownych opcji np. w przypadku braku gazu lub chorej uchwały antysmogowej zakazującej ogrzewania drewnem i pelletem.

Koszt grzania

Cena energii uzyskanej przez pompę ciepła (zakładając cenę prądu 1,2zł/kWh jaka się zapowiada na rok 2024) waha się od 0,6zł/kWh przy COP = 2 do 0,2zł/kWh przy COP = 6. Warto zauważyć, że już w 2023 roku firmy energetyczne po cichu zlikwidowały nocną taryfę zrównując cenę prądu w taryfach G12/G12w/G13 w szczycie i poza szczytem. Obowiązuje jedna cena przez całą dobę. To bardzo zła wiadomość dla posiadaczy pomp ciepła.

Niezależnie od cen prądu, pompa ciepła z wymiennikiem gruntowym zawsze jest bezkonkurencyjna pod względem kosztu użytkowania. Dobrze wykonana, w budynku z ogrzewaniem niskotemperaturowym, utrzymuje stale COP w okolicach 5,0 – co da koszt ciepła w okolicach 25gr/kWh, konkurencyjny nawet względem węgla. Średni COP pompy powietrznej będzie niższy, w okolicach 3,0, a więc cena 1kWh uzyskanego ciepła wyniesie ok. 40 groszy. To już są koszty podobne lub wyższe od ogrzewania gazem z rury.

Sposobem na ubezpieczenie się od wzrostów cen prądu nadal jest fotowoltaika – ale warunki nie są już tak korzystne jak były w latach 2018-2022, gdzie odpowiednio dobraną instalacją dało się nieomal wyzerować rachunki za prąd i taki stan był gwarantowany na najbliższe 15 lat.

O czym się nie mówi

Tajemnice pompiarskiego poliszynela. Ci, co z pomp ciepła żyją, raczej unikają tych spraw – tak jakby nadmierne uświadomienie klienta miało im go spłoszyć. Taak, lepiej niech się znienacka zderzy z problemem – na pewno się nie zrazi i nie zniechęci 10 innych osób.

Przeglądy gwarancyjne

Pięcioletnia gwarancja na powietrzną pompę ciepła nie jest czymś niespotykanym. To co może zaskoczyć to jej warunki, w szczególności fakt, że dla jej utrzymania konieczne są rokroczne przeglądy, oczywiście płatne. Koszt takiego przeglądu zależy od konkretnego instalatora. Zwykle będą to okolice 300zł.

• Zła wiadomość jest taka, że nawet te 300zł może zjeść znaczną część oszczędności, jakie pompa ciepła powoduje.
• Dobra wiadomość jest taka, że innych "ukrytych" kosztów już nie ma.

Różnie można do tej sprawy podejść. Jedni płacą. Inni nie płacą, tracą gwarancję, ale biorą na siebie ryzyko kosztów ew. napraw w razie braku gwarancji. Trzeba jeszcze pamiętać, że nawet przy braku gwarancji obowiązuje dwuletnia rękojmia, za którą nic się nie płaci, bo wynika z przepisów prawa.

Rejestracja pompy ciepła w CRO

Niektóre pompy ciepła podlegają rejestracji w systemie CRO. Choć instalator powinien poinformować klienta o takim obowiązku – dominuje wciąż niewiedza i/lub ton lekceważący "panie, jak żyję żadnej kontroli CRO nie widziałem". Tymczasem kontrole są prowadzone (i może być ich więcej) a brak rejestracji może skutkować karami w tysiącach złotych, natomiast jeśli brałeś pompę na dotację to najdotkliwszy będzie ból zwrotu dotacji, jaki może z takiej kontroli wyniknąć.

Po co CRO? System CRO gromadzi dane o urządzeniach chłodniczych zawierających "znaczne" ilości szkodliwych dla środowiska czynników chłodniczych (gazów fluorowanych, w skrócie: f-gazów) w celu zapewnienia okresowej kontroli ich szczelności. Dzisiejsze czynniki chłodnicze to już nie ten freon od dziury ozonowej, ale nadal są to mocne gazy cieplarniane (1kg czynnika to odpowiednik nawet kilku ton spalonego węgla), które nie powinny być beztrosko uwalniane do atmosfery.

Jakie pompy ciepła podlegają wpisowi do CRO? Takie, w których nabita nominalnie ilość czynnika przekłada się na ekwiwalent ponad 5 ton CO2 (urządzenia typu split) lub 10 ton CO2 (urządzenia typu monoblok). Informacja jest na tabliczce znamionowej pompy ciepła. Różne czynniki chłodnicze mają ten ekwiwalent bardzo różny a ilość czynnika w układzie rośnie wraz z mocą urządzenia. Dla najpopularniejszych czynników w pompach ciepła min. ilości czynnika, od których urządzenie podlega wpisowi do CRO:

• R407C – 2,8kg (5,6kg w monobloku)
• R410A – 2,4kg (4,8kg w monobloku)
• R32 – 7,4kg (14,8kg w monobloku)

Pierwsze w kolejce do wpisu do CRO będą pompy na czynniku R410A – tutaj już moce ok. 10kW będą podlegały wpisowi. A czynnika tego używa wiele popularnych marek. Na drugim biegunie znajdują się pompy na czynniku R32 – tutaj obowiązek wpisu zaczyna się dopiero gdzieś powyżej 20kW.

Wpisowi do CRO nie podlegają żadne pompy ciepła nabite propanem (R290) ponieważ nie jest to f-gaz a prosty węglowodór.

Ile kosztuje to całe CRO? Niewiele. Jest to portal internetowy, gdzie należy odnotować czynności związane z układem chłodniczym wykonywane przy pompie ciepła przez uprawnionego instalatora:

• instalację
• coroczną próbę szczelności
• uzupełnienie czynnika, gdyby było konieczne

Jedynym dodatkowym obowiązkiem jest coroczna próba szczelności, którą można wykonać w ramach przeglądu urządzenia, co powinno w najgorszym razie kosztować 100-200zł ekstra do ceny przeglądu.

Czy coś grozi za brak rejestracji w CRO? Jeśli przytrafi się kontrola, kara może iść w kilkanaście tysięcy złotych. Póki co kontrole wydają się rzadkie, nie znalazłem na razie w internecie relacji z pierwszej ręki kogoś kontrolowanego, choć zdarzają się cytaty "z innej grupy na FB" o mandatach rzędu paru-kilku tysięcy. Na pewno na baczności powinny mieć się osoby kupujące pompę ciepła w ramach dotacji, ponieważ w ich przypadku urzędy wiedzą wszystko, czego potrzeba do wysłania kontroli. Brak wpisu do CRO może mieć w tym przypadku katastrofalne skutki w postaci konieczności zwrotu dotacji.

Hałas pracującej pompy ciepła

Decydując się na pompę ciepła trzeba brać pod uwagę, że jest to urządzenie "generujące dźwięki". Trudno to zgrabnie opisać, aby nie przesadzić w żadną stronę. Nie można powiedzieć, żeby było "hałaśliwe" – ale też nie jest bezgłośne.

Uciążliwość odgłosów pracy pompy ciepła może być bardzo różna, od niezauważalnej po powodującą trudności ze snem i zgrzyty międzyludzkie. Zależy:

• gdzie i jak pompę zamontujesz
• jakie będzie otoczenie i jak będzie się niósł dźwięk
• czysto subiektywnie, na ile jesteś wrażliwy – ty, żona, sąsiad – na dźwięki.

Producenci podają głośność swoich pomp – zwykle ok. 50 dB – ale zwykłemu człowiekowi to nic nie mówi. Subiektywny odbiór tych 50 dB może być bardzo różnych w różnych warunkach i dla różnych osób.

Po internetach można znaleźć filmiki mające dokumentować głośność pracy pomp ciepła – i to niestety też jest kiepskie źródło odniesienia, bo to, co nagrała kamerka i odtwarza komputer, ma się nijak do poziomu głośności w rzeczywistości.

Jak ocenić uciążliwość hałasu pompy ciepła? Jedyna rzetelna metoda: na żywo, stojąc w pobliżu pompy ciepła pracującej na możliwie dużych obrotach (czyli na mrozie). To będzie wariant pesymistyczny.

• Poziom hałasu można istotnie zmniejszyć montując pompę w odpowiednim miejscu – np. z dala od okna sypialni swojej / sąsiada (o ile jest na to miejsce).
• Pompy mają też programowalne tryby cichszej pracy (niestety cudów nie ma: ciszej = niższa moc grzewcza).
• Istnieją też specjalne modele o bardzo niskim poziomie hałasu, niestety zwykle to najwyższa półka.
• Na rynku pojawiają się też specjalne dodatkowe obudowy do pomp ciepła mające je wyciszać – z tym że to też może mieć skutki uboczne, bo nieco ogranicza swobodę przepływu powietrza przez pompę ciepła.

Jeżeli masz sporą działkę i odległe sąsiedztwo – odgłosy pracy pompy ciepła nie powinny stanowić problemu. Gorzej jeśli miejsca do zlokalizowania urządzenia masz niewiele a zabudowa jest ciasna. Wtedy istnieje ryzyko, że sąsiadowi może przeszkadzać to nowe brzęczące urządzonko – i może podjąć krucjatę przeciw niemu: od awantur przez płot aż po kroki prawne, w których może mieć pewne szanse sukcesu, bo istnieją przepisy regulujące różne uciążliwe oddziaływania międzysąsiedzkie.

Kiedy pompa ciepła sprawdzi się najlepiej

Najlepiej świadomie zdecydować się na pompę ciepła już na etapie projektowania domu. Pozwoli to uniknąć kosztów budowy komina i zoptymalizować instalację grzewczą.

Pompa ciepła najbardziej się opłaci gdy:

• masz do ogrzania dobrze zaizolowany, zwłaszcza nieduży dom (im mniejsza moc urządzenia, tym całość jest tańsza)
• ogrzewanie jest niskotemperaturowe – wyłącznie podłogowe lub ścienne, chociaż stara instalacja z przewymiarowanymi grzejnikami też nieźle się nadaje
• w okolicy nie ma większych problemów z dostawami prądu zimą
• masz wolny kawałek działki pod kolektor gruntowy lub przewiewne miejsce na podwórku, w którym odgłosy pracy czegoś na kształt dużej lodówki nie będą przeszkadzać tobie ani sąsiadom nawet w nocy
• pompa została ściśle dobrana mocą do potrzeb budynku - co prawda współczesne pompy ciepła modulują w szerokim zakresie moc z jaką pracują, ale mają swoje minimum, poniżej którego będą się wyłączać - a tego trzeba unikać, bo na tym najbardziej urządzenie się zużywa.

Dopilnowanie wszystkich tych kwestii pozwoli uzyskać największą wydajność pompy ciepła przy najniższym koszcie inwestycji. Oczywiście możesz mieć grzejniki jeśli chcesz lub musisz, ale będzie to wymagało ich powiększenia celem obniżenia temperatury pracy oraz – nawet przy największych grzejnikach – podniesienia temperatury pracy pompy ciepła względem tego, co byłoby możliwe przy ogrzewaniu podłogowym, co obniży wydajność. Dla jednego grzejnika w łazience nie opłaca się tego robić. Taniej wyjdzie zainstalować tam grzejnik elektryczny do suszenia ręczników, a właściwe grzanie zostawić ogrzewaniu podłogowemu.

Nie można pomijać kwestii niezawodności. Pompa ciepła konsumuje prąd, a jego dostawy zimą w niektórych rejonach kraju mogą być niepewne. Nie oznacza to, że należy skreślać ten rodzaj ogrzewania (chyba że w okolicy problemy z prądem są naprawdę nagminne), ale trzeba się mądrze zabezpieczyć na wypadek 20. stopnia zasilania. Nowoczesny piec / kominek świetnie się do tego nadaje.

W krajach skandynawskich (gdzie pompy ciepła są bardzo popularne) obowiązkowe jest posiadanie awaryjnego źródła ciepła (np. kominka czy piecyka - "kozy"), by nawet w razie klęski naturalnej i braku prądu uniknąć zamarznięcia. W Polsce również możemy zastosować takie podejście: kominek świetnie sprawdzi się jako rezerwowe źródło energii.

Jak z pompy ciepła zrobić porażkę

Oto niektóre ze sposobów, aby zepsuć pompę ciepła i zrobić czarny PR tej technologii za własne pieniądze:

• montując pompę ciepła w starej instalacji, w starym budynku, bez pomyślunku – stara instalacja najczęściej jest obliczona pod bardzo wysokie temperatury zasilania a ponadto może być zamulona. Jedno i drugie jest bardzo niekorzystne dla pompy ciepła. Brud w instalacji osiądzie w wymienniku pompy, w skrajnym przypadku może go zatkać. Z tym można sobie poradzić przeprowadzając na wstępie gruntowne płukanie instalacji i montując stosowne filtry (czasem są wbudowane w pompę).
  Jednak najważniejsza rzecz to temperatura pracy instalacji. Jeśli w największe mrozy grzejniki nie muszą być cieplejsze niż 40-45 stopni, aby dogrzać dom – wtedy można do takiej instalacji montować pompę ciepła. Jeśli instalacja musi się kręcić na temperaturach rzędu 60 stopni albo więcej – przed montażem pompy ciepła trzeba wymienić grzejniki na większe, aby obniżyć temperaturę pracy instalacji. Wyższe temperatury to niższa efektywność pompy ciepła i krótsza jej żywotność.
• budując gruntowy wymiennik zbyt mały, zbyt płytko, na przeważnie zacienionym gruncie lub w zbyt lekkiej glebie – otrzymując tym samym zbyt mało wydajne źródło ciepła, które skończy się jeszcze nim nastaną srogie mrozy. Dobrze wykonane źródło ciepła powinno zasilać budynek bez problemu przez całą zimę.

Wybór między ogrzewaniem gazowym a pompą ciepła

Jeżeli szukasz zupełnie bezobsługowego ogrzewania domu, które nie zabije rachunkami – prędzej czy później dojdziesz do dylematu: iść w gaz, czy może te nowomodne pompy ciepła wypróbować. Jednej zawsze słusznej odpowiedzi nie ma, jak mawiają najwięksi mędrcy: to zależy.

Przyłącze gazowe – jest, nie ma, będzie?

• Masz już przyłącze gazowe? Gaz będzie najbardziej opłacalnym wyborem a pompę ciepła zawsze można dołożyć dodatkowo.
• Nie masz przyłącza gazowego i nie ma perspektyw, że będzie? Pompa ciepła jest w tym przypadku najtańszym bezobsługowym ogrzewaniem (wygrywa z gazem płynnym).
• Gaz-rura jest w pobliżu i masz możliwość się przyłączyć? Tu wszystko zależy od długości przyłącza, czyli ceny jego wykonania. Kilka-kilkanaście metrów może jeszcze być konkurencyjny względem kosztu instalacji pompy ciepła.

Potrzebny wróżbita

Żeby rzetelnie porównać pompę ciepła i ogrzewanie gazowe, nie wystarczy zestawić koszty samego kotła/pompy albo same tylko rachunki. Trzeba podsumować całkowite koszty instalacji i użytkowania w perspektywie np. 10 lat. Tego się jednak nie da zrobić bez zdolności wróżbiarskich.

Ceny zarówno gazu jak i prądu są ostatnio mocno zmienne. Przy czym cenę gazu zmieniały głównie zdarzenia losowe (COVID najpierw ją obniżył a potem wojna w Ukrainie spowodowała skokowy wzrost, który już minął) a cena prądu rośnie przede wszystkim z powodu opłat emisyjnych za palenie węglem i gazem w elektrowniach.

• Dostawy gazu do Polski są raczej pewne, aczkolwiek podmorskie gazociągi na Bałtyku miewały ostatnio tendencję do nagłych awarii, więc nie wiadomo, jak to będzie z tym naszym.
• Na horyzoncie (bliżej końca tej dekady) majaczy ETS-2 czyli opłaty emisyjne od paliw kopalnych używanych w ogrzewaniu budynków. Dotkną one gazu i (na ile da się teraz przewidywać) podniosą jego ceny o ok. 15-20%. Pomp ciepła te opłaty nie będą dotyczyły, bo są już wliczone w cenę prądu.
• Na ten moment (aktualizacji tego artykułu) pompa ciepła nie jest konkurencyjna względem gazu ziemnego w większości scenariuszy. Mogłoby się to zmienić gdyby pompy ciepła istotnie potaniały i/lub wprowadzono by jakieś ulgi dla osób grzejących pompami ciepła (np. specjalną tańszą taryfę – tylko kto będzie dokładał do tego interesu, skoro prąd dla gospodarstw domowych nawet po podwyżkach i tak jest sprzedawany poniżej cen rynkowych?).