Gazowa pompa ciepła - działanie, rodzaje, producenci i montaż

Czym jest gazowa pompa ciepła?

Gazowa pompa ciepła to urządzenie grzewcze zasilane gazem ziemnym lub LPG, które czerpie energię z otoczenia – powietrza, gruntu czy wody.

Jednym z przykładów jest powietrzna pompa ciepła powietrze/woda GAHP-A, zasilana zarówno gazem ziemnym, jak i LPG. Rozwiązania tego typu stają się coraz popularniejsze, zwłaszcza w nowych i modernizowanych budynkach, ponieważ zapewniają efektywne ogrzewanie, chłodzenie i podgrzewanie wody użytkowej przez cały rok.

Do podstawowych elementów gazowej pompy ciepła należą sprężarka, parownik, skraplacz i zawór rozprężny.

Jak działa gazowa pompa ciepła?

Gazowa pompa ciepła przeznaczona do podgrzewania ciepłej wody użytkowej (CWU) działa poprzez pobieranie energii cieplnej z powietrza zewnętrznego i przekazywanie jej do zasobnika, co umożliwia ekonomiczne oraz ekologiczne przygotowanie wody.

Proces działania przypomina odwrócony cykl chłodzenia: powietrze oddaje ciepło do parownika, w którym paruje czynnik chłodniczy.

Sprawia to, że pompa ciepła CWU jest nie tylko tania w eksploatacji i montażu, ale również przyjazna dla środowiska.

Silnik gazowy i odzysk ciepła

W absorpcyjnych pompach ciepła (GAHP) silnik gazowy napędza system, który do produkcji ciepłej wody użytkowej i zasilania centralnego ogrzewania wykorzystuje zarówno ciepło spalania, jak i ciepło odpadowe z samego silnika. Taki mechanizm pozwala efektywnie zagospodarować energię, która w tradycyjnych systemach po prostu by się marnowała.

Urządzenia te osiągają maksymalną temperaturę ciepłej wody do 65°C, a dzięki odzyskowi ciepła ze spalin i silnika ich ogólna wydajność znacząco wzrasta. To sprawia, że są one szczególnie korzystne w budynkach wymagających stałej produkcji ciepłej wody i ogrzewania przy jednoczesnej minimalizacji zużycia energii elektrycznej.

Sprężarka gazowa i obieg chłodniczy

Sprężarka gazowa odgrywa kluczową rolę w gazowej pompie ciepła – odpowiada za podnoszenie ciśnienia i temperatury czynnika chłodniczego.

Mimo że sprężarka zużywa energię elektryczną, to większość ciepła pochodzi z otoczenia, dzięki czemu urządzenie generuje kilkukrotnie więcej energii cieplnej, niż pobiera prądu.

Systemy przekazywania energii (Dx, AWS, AHU)

Gazowe pompy ciepła wykorzystują trzy główne systemy przekazywania energii:

• Freonowy (Dx)

• Wodny (AWS)

• Powietrzny (AHU) – system ten (Air Handling Unit) umożliwia bezpośrednie połączenie jednostki zewnętrznej GHP z wymiennikiem centrali wentylacyjnej, co jest rozwiązaniem idealnym do efektywnego ogrzewania i chłodzenie dużych obiektów, takich jak hale czy centra sportowe.

System freonowy Dx jest w stanie zasilić nawet 41 niezależnych odbiorników ciepła lub chłodu, z których każdy posiada własne sterowanie, co przekłada się na wyjątkową elastyczność i oszczędność energii.

Przeczytaj również

Pompa ciepła CWU - jak wybrać i porównać modele

Rodzaje gazowych pomp ciepła

Gazowe pompy ciepła dzielimy ze względu na źródło, z którego pozyskują energię. Do najpopularniejszych typów należą:

• Powietrzne – pobierają energię z powietrza zewnętrznego. Dzielą się na modele powietrze-powietrze i powietrze-woda, różniące się sposobem przekazywania ciepła do budynku.

• Gruntowe – czerpią ciepło z ziemi za pomocą kolektorów lub sond pionowych.

• Wodne – wykorzystują energię cieplną z wód gruntowych lub powierzchniowych.

Wybór konkretnego typu pompy powinien zależeć od lokalnymi warunkami, indywidualnym zapotrzebowaniem na ciepło oraz technicznymi możliwościami instalacji.

Absorpcyjne pompy ciepła (GAHP)

Absorpcyjne gazowe pompy ciepła (GAHP) to zaawansowane technologicznie urządzenia, w których silnik gazowy napędza proces absorpcji. Ich zadanie polega na przenoszeniu ciepła ze źródła o niższej temperaturze (powietrza, wody, gruntu) do instalacji grzewczej, czyli obszaru o temperaturze wyższej.

Pompy GAHP wyróżniają się wysoką trwałością, niezawodnością i efektywnością energetyczną (klasa A++).

Sprężarkowe gazowe pompy ciepła (GHP)

W sprężarkowych gazowych pompach ciepła (GHP) silnik spalinowy zasilany gazem napędza sprężarkę, która z kolei podnosi ciśnienie czynnika chłodniczego. Co istotne, ciepło generowane podczas pracy silnika nie marnuje się – jest odzyskiwane i wykorzystywane do ogrzewania, co znacząco podnosi efektywność całego systemu.

Technologia GHP zapewnia szybki rozruch urządzenia i umożliwia jego pracę nawet w ekstremalnie niskich temperaturach, sięgających -21°C. Dodatkowym atutem jest możliwość wykorzystania ciepła odpadowego z silnika do podgrzewania wody użytkowej, co czyni cały system wyjątkowo ekonomicznym i ekologicznym.

ECO G i układy VRF zasilane gazem

Systemy ECO G to nowoczesne rozwiązania zasilane gazem ziemnym lub LPG, których cechą charakterystyczną jest zapotrzebowanie jedynie na zasilanie jednofazowe. Taka konstrukcja pozwala przeznaczyć moc przyłącza elektrycznego budynku na inne cele, a jednocześnie obniża nakłady inwestycyjne związane z modernizacją podstacji.

Zasilane gazem układy VRF oferują imponującą sprawność, sięgającą nawet 170%, co bezpośrednio przekłada się na znaczne oszczędności eksploatacyjne. Są one najlepszym wyborem tam, gdzie gaz jest tańszym nośnikiem energii niż prąd, a maksymalizacja efektywności energetycznej jest priorytetem.

Zalety i oszczędności gazowej pompy ciepła

Efektywność gazowych pomp ciepła, mierzona współczynnikiem COP (Coefficient of Performance), może sięgać imponujących 300–400%.

Stosowanie gazowych pomp ciepła przynosi również inne korzyści:

• wydłużenie żywotności urządzenia – dzięki zmniejszeniu liczby cykli start-stop,

• redukcja kosztów eksploatacji – poprzez efektywne wykorzystanie energii,

• lepsza kontrola pracy systemu – za sprawą zaawansowanej automatyki i sterowania.

Odpowiednio zaprojektowany system z gazową pompą ciepła pozwala zaoszczędzić nawet do 80% na kosztach eksploatacji w porównaniu z tradycyjnymi źródłami ciepła.

Wydajność COP i sprawność do 170%

Do oceny wydajności gazowych pomp ciepła służą współczynniki COP (Coefficient of Performance) i SCOP (Seasonal COP). Zasada jest prosta: im wyższe wartości tych wskaźników, tym bardziej efektywne i tańsze w eksploatacji jest urządzenie.

Nowoczesne modele osiągają sprawność wykorzystania gazu (GUE) na poziomie nawet 170%, co oznacza, że dostarczają 1,7 razy więcej energii cieplnej, niż wynosi wartość energetyczna zużytego paliwa.

Koszty eksploatacji gaz kontra prąd

Na koszty eksploatacji gazowej pompy ciepła składają się dwa elementy: zużycie energii elektrycznej do pracy sprężarki oraz koszt gazu jako paliwa. W porównaniu z pompami zasilanymi wyłącznie prądem, rozwiązania gazowe często okazują się tańsze w utrzymaniu, zwłaszcza w regionach, gdzie gaz jest bardziej ekonomicznym nośnikiem energii.

Przy analizie opłacalności warto wziąć pod uwagę aktualne ceny gazu i prądu, współczynnik wydajności pompy oraz ewentualny udział dodatkowych źródeł ciepła, np. grzałek.

Przeczytaj również

Pompa ciepła R290 — zalety, bezpieczeństwo, montaż i gdzie kupić

Gdzie sprawdzą się gazowe pompy ciepła?

Gazowe pompy ciepła to urządzenia o szerokim zastosowaniu, które sprawdzają się w wielu sektorach, m.in. w:

• budynki użyteczności publicznej,

• obiekty przemysłowe i sakralne,

• budownictwo wielorodzinne i usługowe.

Hybrydowe pompy ciepła zasilane gazem to idealny wybór dla modernizowanych budynków z dostępem do sieci gazowej, które wymagają dużej mocy grzewczej. Równie dobrze sprawdzają się w większych gospodarstwach domowych oraz przedsiębiorstwach poszukujących stabilnego i ekonomicznego źródła ciepła.

Zastosowania w budynkach przemysłowych

W przemyśle gazowe pompy ciepła służą do efektywnego ogrzewania, chłodzenia i przygotowywania wody użytkowej. Ich zastosowanie przynosi największe korzyści w dużych instalacjach i systemach mieszanych, które wymagają precyzyjnej kontroli temperatury i jednocześnie pozwalają zoptymalizować zużycie energii.

Dzięki nowoczesnym technologiom produkcji podzespołów urządzenia te zachowują wysoką efektywność nawet w trudnych warunkach. Co więcej, ich integracja z instalacjami fotowoltaicznymi umożliwia dodatkowe oszczędności, ponieważ wyprodukowana energia elektryczna może zasilać system.

Zastosowania w domach i budynkach mieszkalnych

Gazowe pompy ciepła są dobrym rozwiązaniem dla domów jednorodzinnych i budynków mieszkalnych, ponieważ pozwalają uzyskać wysoką temperaturę wody grzewczej (60–80°C). Umożliwia to modernizację istniejących instalacji grzejnikowych bez konieczności ich kosztownej wymiany.

Są to urządzenia ekologiczne i ekonomiczne, które zapewniają komfort cieplny i podgrzewają wodę użytkową do temperatury nawet 65°C. Ich dodatkowym atutem jest możliwość współpracy z innymi źródłami ciepła w systemach hybrydowych, co znacznie zwiększa uniwersalność i efektywność całej instalacji.

Montaż, wymagania i integracja systemów

Montaż gazowej pompy ciepła wymaga starannego przygotowania i obejmuje kilka głównych etapów:

• przygotowanie miejsca instalacji (montaż stelaży i uchwytów),

• umocowanie jednostek pompy ciepła,

• podłączenie elementów hydraulicznych i elektrycznych,

• przeprowadzenie testów systemu w celu zapewnienia prawidłowego i bezpiecznego działania.

Podczas planowania instalacji należy uwzględnić warunków technicznych działki i rodzaju instalacji. Równie ważny jest wybór certyfikowanych instalatorów, ponieważ tylko to gwarantuje pełną efektywność oraz zgodność z obowiązującymi normami.

Lokalizacja i wymagania instalacyjne

Wybierając lokalizację dla gazowej pompy ciepła, trzeba wziąć pod uwagę warunki lokalowe, w tym kubaturę i wentylację pomieszczenia, nośność podłoża oraz łatwy dostęp serwisowy. Należy również pamiętać o zapewnieniu odpowiedniego odprowadzenia skroplin i spalin na zewnątrz budynku.

Instalacja urządzenia wymaga wydzielenia specjalnego pomieszczenia (np. kotłowni), które spełnia przepisy budowlane i jest wyposażone w przewód dymowy lub spalinowy oraz kanał wentylacyjny. Dla zachowania bezpieczeństwa i trwałości systemu niezbędny jest regularny serwis i obsługa prowadzona przez wykwalifikowany personel.

Integracja z systemami HVACR i CWU

Gazowe pompy ciepła można łatwo zintegrować z istniejącymi systemami HVACR oraz instalacjami ciepłej wody użytkowej (CWU). Urządzenia te efektywnie współpracują z ogrzewaniem podłogowym, grzejnikami i konwektorami, a także z systemami buforowymi, co zapewnia równomierne rozprowadzenie ciepła w całym budynku.

Dzięki zaawansowanym systemom sterowania możliwa jest obsługa niezależnych stref grzewczych, automatyczne przełączanie między centralnym ogrzewaniem a CWU oraz optymalizacja pracy całego układu, co zapewnia wysoki komfort termiczny przez cały rok.

Ryzyka, przepisy i bezpieczeństwo gazowych pomp ciepła

Zarówno montaż, jak i serwis gazowych pomp ciepła wymagają posiadania specjalistycznych uprawnień i certyfikatów, w tym certyfikatu F-gazowego oraz uprawnień SEP. Niezbędną wiedzę i kwalifikacje można zdobyć na specjalistycznych szkoleniach i kursach, takich jak te organizowane przez kursyzawodowe.pl.

Aby zapewnić bezpieczeństwo użytkowania, konieczne jest ścisłe przestrzeganie przepisów dotyczących wentylacji, odprowadzania spalin oraz regularnych kontroli technicznych. Nie można również zapominać o ryzyku zamarznięcia instalacji oraz o zagrożeniach związanych z samym gazem, takich jak wybuch czy zatrucie tlenkiem węgla.

Normy, przeglądy i certyfikaty

Od 2018 roku obowiązują przepisy, które nakładają na instalatorów i firmy obowiązek posiadania certyfikatów F-GAZ podczas montażu i serwisu pomp ciepła z czynnikami chłodniczymi. W praktyce oznacza to, że klienci detaliczni muszą korzystać z usług uprawnionych fachowców, a sprzedawcy są zobowiązani do dokumentowania dalszej odsprzedaży urządzeń.

Dodatkowo wymagane są dane techniczne instalacji, umowy na zakup energii oraz oświadczenia instalatorów potwierdzające ich kwalifikacje. Kompletna dokumentacja jest niezbędna do zapewnienia zgodności z normami i bezpieczeństwa użytkowania.

Ryzyka, awarie i procedury bezpieczeństwa

Eksploatacja gazowych pomp ciepła wiąże się z następującymi ryzykami:

• zatrucie tlenkiem węgla,

• wybuch,

• pożar.

Aby zapobiegać tym zagrożeniom, konieczne jest zapewnienie sprawnej wentylacji i przeprowadzanie regularnych kontroli technicznych. Ryzyko dodatkowo wzrasta, jeśli w pobliżu urządzenia przechowywane są materiały łatwopalne.

Do najczęstszych awarii należą:

• zalanie czynnikiem chłodniczym,

• uderzenia cieczowe,

• przegrzanie sprężarki,

• problemy elektryczne.

Brak odpowiednich zabezpieczeń grozi poważnymi uszkodzeniami, a nawet utratą gwarancji, dlatego tak ważne jest rygorystyczne przestrzeganie procedur bezpieczeństwa.

Producenci, modele i dostępne rozwiązania

Rynek oferuje gazowe pompy ciepła o szerokim zakresie mocy, zazwyczaj od 3 kW do 19 kW.