Pompa ciepła do grzania wody – czy warto, ile prądu zużywa?

Myślisz o tańszym podgrzewaniu wody pod prysznicem, do kąpieli czy zmywania naczyń i zastanawiasz się nad pompą ciepła? Z tego artykułu dowiesz się, czym dokładnie jest pompa ciepła do grzania wody, jak działa i ile mniej więcej prądu zużywa w różnych warunkach. Dzięki temu łatwiej ocenisz, czy takie rozwiązanie opłaci się w twoim domu.

Co to jest pompa ciepła do grzania wody i jak działa?

Pompa ciepła do cwu, nazywana też pompą ciepła cwu albo pompą ciepła do ciepłej wody użytkowej, to kompaktowe urządzenie służące wyłącznie do podgrzewania wody użytkowej. Chodzi o wodę, którą wykorzystujesz do kąpieli, prysznica, mycia rąk, zmywania naczyń czy prania. Taki sprzęt nie ogrzewa wody krążącej w instalacji grzewczej, dlatego nie zasili grzejników ani ogrzewania podłogowego. W praktyce pompa ciepła do ciepłej wody zastępuje bojler elektryczny, gazowy podgrzewacz czy wężownicę w kotle, przejmując na siebie całe przygotowanie ciepłej wody użytkowej.

W odróżnieniu od dużej powietrznej pompy ciepła do centralnego ogrzewania, mała pompa ciepła do cwu ma dużo mniejszą moc, a przez to i gabaryty. Dzięki temu łatwo ją zmieścisz w kotłowni, garażu lub pomieszczeniu gospodarczym. Pracuje niezależnie od głównego źródła ciepła w domu, więc nawet gdy kocioł gazowy czy na paliwo stałe jest latem wyłączony, nadal masz tanią ciepłą wodę z pompy.

Pompa ciepła do grzania wody wykorzystuje energię cieplną zawartą w powietrzu i przekazuje ją do wody w zasobniku. Najczęściej pobiera powietrze z wnętrza budynku, na przykład z kotłowni, pralni, garażu, pomieszczenia z zamrażarką lub suszarką, gdzie masz sporo ciepła odpadowego. Może też pracować na powietrzu zewnętrznym, jeśli podłączysz do niej kanały nawiewu i wywiewu. Im więcej „darmowego” ciepła z otoczenia uda się odzyskać, tym mniej prądu zużyje sprężarka, a rachunki spadną. Dodatkową korzyścią jest lekkie chłodzenie i osuszanie pomieszczenia, z którego urządzenie pobiera powietrze.

Typowe pompy ciepła do ciepłej wody działają w szerokim zakresie temperatur powietrza, na przykład od około –10 do +43°C w przypadku modeli przystosowanych do zasysania powietrza z zewnątrz. Urządzenia do pracy głównie na powietrzu wewnętrznym zwykle wymagają minimalnej temperatury kilku stopni powyżej zera, dlatego świetnie radzą sobie w kotłowni czy garażu. Dla kategorii urządzeń do przygotowania cwu na etykietach spotkasz klasy efektywności od F do A+, przy czym nowoczesne pompy osiągają klasę A+. Woda w zasobniku jest zazwyczaj podgrzewana do około 55–60°C, a maksymalnie do 62–65°C pracą samej pompy. Po włączeniu grzałki elektrycznej da się dojść nawet do 75–80°C, co przydaje się na przykład do dezynfekcji zasobnika.

Pompa ciepła do cwu może pracować całkowicie samodzielnie, czyli w trybie monowalentnym, zapewniając całą ciepłą wodę dla domu. Często jednak staje się elementem układu hybrydowego. Można ją połączyć przez wężownicę z kotłem gazowym, kotłem na paliwo stałe, a także z kolektorem słonecznym lub instalacją fotowoltaiczną. Przy dobrze zaprojektowanym systemie, zwłaszcza z PV, podgrzew wody może w praktyce opierać się niemal w 100% na odnawialnych źródłach energii.

Zasada działania pompy ciepła do ciepłej wody krok po kroku

1. Urządzenie zasysa ciepłe powietrze z otoczenia – z pomieszczenia, w którym stoi, z kanału wentylacyjnego albo z zewnątrz przez przewody powietrzne.
2. W parowniku pompy ciepła ciepło z powietrza jest przekazywane do czynnika roboczego o niskiej temperaturze wrzenia, który zaczyna odparowywać.
3. Sprężarka podnosi ciśnienie par czynnika, co powoduje wyraźny wzrost jego temperatury i umożliwia dalsze przekazanie energii cieplnej.
4. Gorący czynnik chłodniczy trafia do skraplacza, czyli wymiennika ciepła, gdzie oddaje energię do wody zgromadzonej w zasobniku cwu.
5. Podgrzana woda jest rozprowadzana instalacją do punktów poboru, takich jak krany, prysznice czy wanny, zapewniając komfortową temperaturę użytkową.
6. Schłodzone powietrze po oddaniu części energii wraca do pomieszczenia, działając jak delikatna klimatyzacja, lub jest wyrzucane na zewnątrz budynku.

Nowoczesna pompa ciepła do wody użytkowej jest zwykle wyposażona w sprężarkę inwerterową, czyli tzw. DC Inverter. Taka sprężarka płynnie moduluje moc w zależności od aktualnego zapotrzebowania na ciepło i parametrów powietrza, dzięki czemu pracuje dłużej w trybie ciągłym i z wyższą sprawnością. Z tym rozwiązaniem łączy się nowy czynnik chłodniczy, na przykład R32, który pozwala osiągać lepszy współczynnik COP i jednocześnie ogranicza wpływ instalacji na środowisko. W wielu modelach jest też wbudowana grzałka elektryczna, stosowana jako źródło szczytowe. Włącza się ona przy bardzo niskich temperaturach powietrza, przy trybie szybkiego dogrzania zasobnika lub podczas cykli antylegionella, umożliwiając podniesienie temperatury wody nawet do 75–80°C.

Pompy ciepła do ciepłej wody mogą działać w kilku konfiguracjach. W wariancie monowalentnym pompa samodzielnie pokrywa całe zapotrzebowanie na cwu. W układzie biwalentnym albo hybrydowym współpracuje z innymi źródłami, na przykład z kolektorem słonecznym, instalacją PV, kotłem gazowym czy kotłem na paliwo stałe poprzez wężownicę w zasobniku. Wbudowany sterownik hybrydowy analizuje temperaturę wody, parametry powietrza oraz koszty energii i decyduje, kiedy pracuje sama pompa, kiedy warto dołączyć grzałkę elektryczną, a kiedy lepiej wykorzystać ciepło z kolektora słonecznego lub z kotła.

Jakie są główne rodzaje pomp ciepła do ciepłej wody?

• Powietrzne pompy ciepła do cwu w wersji monoblok ze zintegrowanym zasobnikiem, najczęściej o pojemności 200 lub 260 litrów, czasem z wężownicą do podłączenia kotła lub kolektorów słonecznych, a czasem bez dodatkowej wężownicy.
• Pompy ciepła do cwu bez wbudowanego zasobnika, przeznaczone do współpracy z już istniejącym zbiornikiem ciepłej wody użytkowej, na przykład po kotle gazowym albo instalacji solarnej.
• Układy typu split, w których jednostka zewnętrzna z wentylatorem, parownikiem i sprężarką stoi na dworze, a wewnątrz budynku jest tylko zasobnik z wbudowanym skraplaczem oraz automatyką sterującą.
• Urządzenia dzielone ze względu na źródło powietrza – modele przystosowane do pracy przede wszystkim na powietrzu wewnętrznym w recyrkulacji oraz konstrukcje, które efektywnie wykorzystują wyłącznie powietrze zewnętrzne.
• Wersje przygotowane do współpracy z dodatkowymi źródłami ciepła poprzez wężownicę w zasobniku, pozwalając dołączyć kocioł gazowy, kocioł na paliwo stałe albo kolektor słoneczny.

Każdy z tych typów najlepiej sprawdza się w nieco innym scenariuszu. Zintegrowane pompy ciepła cwu z zasobnikiem to wygodne rozwiązanie „all‑in‑one” przy nowej instalacji lub przy wymianie tradycyjnego bojlera. Urządzenia bez zasobnika dobrze służą w modernizacjach, gdy w kotłowni stoi już zbiornik, który można dalej wykorzystać. Systemy split poleca się tam, gdzie szczególnie zależy ci na obniżeniu hałasu w budynku, bo głośniejsze elementy znajdują się na zewnątrz. Wybór wariantu z powietrzem wewnętrznym albo zewnętrznym wpływa na elastyczność montażu, długość kanałów powietrznych i wymagania co do kubatury pomieszczenia.

Czym różni się pompa ciepła do cwu od pompy ciepła do ogrzewania domu?

• Pompa ciepła do cwu służy wyłącznie do przygotowania ciepłej wody użytkowej i nie bierze udziału w ogrzewaniu pomieszczeń w budynku.
• Powietrzna pompa ciepła do centralnego ogrzewania jest pełnym źródłem ciepła dla domu, bo ogrzewa zarówno instalację CO, jak i zapewnia przygotowanie cwu w oddzielnym zasobniku.
• Pompa do cwu ma znacznie mniejszą moc oraz mniejsze wymiary, ponieważ nie musi pokrywać strat ciepła całego budynku, a jedynie dostarczać wodę do mycia.
• Urządzenia do CO i cwu pracują w innym trybie niż pompy wyłącznie do wody – pompa do CO powinna działać długimi, stabilnymi cyklami, a pompa cwu załącza się cyklicznie, zależnie od ilości zużytej wody i zaprogramowanego harmonogramu.

Różnica dotyczy również źródła ciepła. Pompa ciepła do cwu z reguły wykorzystuje ciepłe powietrze wewnętrzne, powietrze wywiewane z systemu wentylacji lub powietrze z pomieszczeń technicznych i gospodarczych. Dzięki temu odzyskuje energię, która i tak byłaby stracona. Z kolei duże pompy do CO pracują przeważnie na powietrzu zewnętrznym, bo tylko wtedy są w stanie zapewnić wystarczający strumień energii dla ogrzewania całego budynku. Niewielka pompa do cwu może więc działać przez cały rok, także poza sezonem grzewczym, kiedy główne źródło ogrzewania jest wyłączone.

Pompa ciepła do ciepłej wody użytkowej nie jest przystosowana do zasilania grzejników, klimakonwektorów czy wodnego ogrzewania podłogowego, dlatego nie może zastąpić pełnowymiarowej pompy ciepła do CO. Sprawdza się natomiast w domach, gdzie ogrzewanie pomieszczeń zapewnia inne źródło, na przykład kocioł gazowy, kocioł na pellet, kocioł na węgiel, ogrzewanie miejskie czy kominek z płaszczem wodnym. W takich układach pompa ciepła cwu skutecznie obniża koszt przygotowania wody, odciążając kocioł, szczególnie poza sezonem grzewczym.

Na etapie planowania instalacji musisz jasno określić, czy chcesz tylko tanio przygotowywać ciepłą wodę, czy potrzebujesz także ogrzewania całego domu. Wybranie samej pompy do cwu tam, gdzie budynek wymaga nowego źródła ogrzewania CO, albo odwrotnie, inwestowanie w dużą pompę CO tylko do podgrzewania wody, kończy się niepotrzebnie wyższymi kosztami i ograniczeniami w użytkowaniu.

Ile prądu zużywa pompa ciepła do grzania wody?

Zużycie prądu przez pompę ciepła do ciepłej wody zależy od kilku czynników, dlatego nie ma jednej uniwersalnej wartości w kWh na dobę. Na pobór energii wpływa przede wszystkim dzienne zużycie wody w gospodarstwie domowym, różnica temperatur między wodą zimną a wymaganą temperaturą w zasobniku, a także temperatura powietrza zasilającego pompę – czy jest to powietrze wewnętrzne z kotłowni, czy chłodniejsze powietrze zewnętrzne. Znaczenie ma tryb pracy urządzenia, profil poboru (czy woda jest pobierana krótkimi skokami podczas kąpieli, czy równomiernie w ciągu dnia), izolacja zasobnika oraz samego budynku. Najważniejszym parametrem jest współczynnik COP, czyli stosunek uzyskanej mocy grzewczej do pobranej mocy elektrycznej. Dzięki temu, że COP jest większy od 1, pompa ciepła do grzania wody zużywa zdecydowanie mniej energii elektrycznej niż bojler, który na każdą 1 kWh ciepła potrzebuje około 1 kWh prądu.