Zasada działania i podstawowe różnice technologiczne
Kluczową różnicą między pompą ciepła powietrzną a gruntową jest źródło, z którego czerpane jest ciepło. Pompa powietrzna wykorzystuje energię zawartą w powietrzu zewnętrznym, przetwarzając ją na ciepło użytkowe, nawet przy temperaturach ujemnych sięgających -25°C, choć efektywność maleje wraz z obniżaniem się temperatury. W przypadku gruntowej pompy, dolnym źródłem jest grunt o względnie stałej temperaturze od 8 do 10°C na głębokości ok 1,5 m, co przekłada się na stabilniejszą i wyższą efektywność energetyczną.
Pompa ciepła powietrzna – elastyczność i ekonomia
Powietrzne pompy ciepła, takie jak modele Viessmann Vitocal 250-A czy Viessmann Vitocal 200-S, cechują się prostotą montażu i stosunkowo niższym kosztem inwestycji. Ich konstrukcja umożliwia szybkie wdrożenie, nie wymaga realizacji wymiennika gruntowego, co eliminuje konieczność przeprowadzania prac ziemnych i związanych z tym formalności. Urządzenia te, zwłaszcza monoblokowe, nie wymagają specjalistycznych uprawnień do instalacji, co obniża koszty i komplikacje realizacyjne. Ponadto, ich funkcjonalność obejmuje odwrócenie cyklu pracy, pozwalającą na chłodzenie pomieszczeń latem.
Wadą jest zmienność parametrów powietrza, która wpływa na spadek efektywności w trakcie mrozów. Jednak w kontekście umiarkowanego klimatu Polski, gdzie średnia temperatura roczna oscyluje wokół +7°C, a dni skrajnych mrozów jest niewiele, pompy powietrzne zapewniają wystarczający komfort cieplny i oszczędności.
Pompa ciepła gruntowa – stabilność i efektywność
Gruntowe pompy ciepła, takie jak Viessmann Vitocal 222-G z wymiennikiem pionowym lub poziomym, korzystają z energii zgromadzonej w gruncie. Temperatura ziemi pod powierzchnią pozostaje przez cały rok stabilna, co znacząco podnosi współczynnik efektywności COP oraz SCOP, przekładając się na niższe zużycie energii elektrycznej. Przykładowo, pompa Vitocal 200-G osiąga współczynnik SCOP na poziomie nawet 5,3, co jest wynikiem wyraźnie przewyższającym typowe wartości dla pomp powietrznych.
Wymiennik gruntowy występuje w dwóch podstawowych formach: poziomego lub pionowego. Wybór zależy od dostępności powierzchni działki oraz uwarunkowań geologicznych. Instalacja wymiennika pionowego wymaga odwiertów ok. 100 metrów głębokości i odpowiednich zezwoleń, jednak zajmuje minimalną powierzchnię na działce. Wymiennik poziomy wymaga większej przestrzeni, ale jest mniej kosztowny i prostszy w wykonaniu.
Pomimo wyższych kosztów początkowych, gruntowa pompa ciepła charakteryzuje się dłuższą żywotnością i niższymi kosztami eksploatacji, zwłaszcza gdy jest połączona z instalacją fotowoltaiczną, co dodatkowo optymalizuje bilans energetyczny całego systemu.
Porównanie efektywności i kosztów eksploatacyjnych
Symulacje dla domu o powierzchni około 150 m², wyposażonego w ogrzewanie podłogowe, wskazują, że roczne zużycie energii elektrycznej przez pompę powietrzną wynosi około 3 500 kWh, podczas gdy gruntowa pompa ciepła zużywa około 3 000 kWh. Różnica ta przekłada się na oszczędności rzędu kilkuset złotych rocznie, co jednak należy zestawić z wyższymi nakładami inwestycyjnymi na pompę gruntową, które mogą być nawet dwukrotnie większe.
Czynniki determinujące wybór pomiędzy pompą powietrzną a gruntową
Dostępność przestrzeni i uwarunkowania terenowe
Instalacja gruntowej pompy ciepła wymaga odpowiedniej powierzchni działki oraz warunków geotechnicznych pozwalających na wykonanie odwiertów lub wykonanie wymiennika poziomego. W przypadku ograniczonej przestrzeni lub terenów miejskich często jedynym racjonalnym wyborem pozostaje pompa powietrzna.
Rodzaj budynku i zapotrzebowanie cieplne
W budynkach nowoczesnych o niskim zapotrzebowaniu na ciepło (np. zgodnych z WT 2021, o współczynniku EP około 70 kWh/m² rocznie) pompa powietrzna może zapewnić komfortowe warunki przy niższych kosztach inwestycji. Natomiast w budynkach wyższym zapotrzebowaniu na energię do ogrzewania, gruntowa pompa ciepła wykazuje przewagę dzięki stabilnej i wyższej mocy grzewczej.
Aspekty środowiskowe i eksploatacyjne
Oba systemy znacząco ograniczają emisję CO₂ w porównaniu do tradycyjnych źródeł ciepła bazujących na paliwach kopalnych. Pompa gruntowa cechuje się cichszą pracą, ponieważ nie posiada jednostki zewnętrznej z wentylatorem, co zwiększa komfort użytkowania. Z kolei pompy powietrzne mogą generować hałas, co w niektórych lokalizacjach wymaga odpowiedniego przemyślenia lokalizacji jednostki.
Formalności i wymagania instalacyjne
Instalacja gruntowej pompy ciepła wiąże się z koniecznością uzyskania pozwoleń na wykonanie odwiertów i realizację wymiennika gruntowego, co wydłuża czas realizacji i zwiększa koszty administracyjne. Pompy powietrzne, zwłaszcza monoblokowe, są mniej skomplikowane pod względem formalnym i mogą być szybciej uruchomione.
Podsumowanie
Wybór pomiędzy powietrzną a gruntową pompą ciepła nie jest jednoznaczny i wymaga indywidualnego podejścia. Pompy powietrzne wyróżniają się niskim kosztem inwestycji, prostotą montażu i wystarczającą efektywnością w warunkach umiarkowanego klimatu, co czyni je popularnym wyborem dla nowych i modernizowanych budynków, zwłaszcza tych o mniejszym zapotrzebowaniu cieplnym. Z kolei pompy gruntowe oferują wyższą stabilność pracy, lepszą efektywność energetyczną oraz niższe koszty eksploatacji, szczególnie w obszarach o bardziej zmiennych i surowych warunkach klimatycznych oraz w budynkach o większym zapotrzebowaniu na ciepło. Zatem optymalny wybór powinien być poprzedzony analizą techniczną i ekonomiczną, uwzględniającą specyfikę danego budynku oraz oczekiwania użytkowników.