Ce sunt și de ce sunt importante pompele de căldură?

Înainte chiar de conflictul ruso-ucrainean, țările Uniunii Europene recunoșteau nevoia de a reduce emisiile de carbon, de a contribui la atenuarea schimbărilor climatice, și de a implementa soluții tehnologice care să facă posibilă atingerea acestor obiective. 

Pe fondul crizei energetice actuale, pompele de căldură pot juca un rol important în efortul de a reduce dependența de gaze naturale, nevoie motivată atât de impactul asupra climei, de creșterea prețurilor, cât și de implicațiile geopolitice legate de proveniența acestora.

Altfel spus, de ce pare că am descoperit abia acum pompele de căldură deși există de zeci de ani și de ce puțini dintre noi le avem în case, deși sunt principala alternativă cu emisii scăzute de carbon la centralele pe gaz?

Ce sunt pompele de căldură?

Pompele de căldură sunt o astfel de opțiune tehnologică și una din cele mai simple soluții de încălzire. Ele pot fi montate relativ facil, nu necesită gaze naturale și utilizează surse regenerabile pentru a funcționa. Pompa de căldură este un sistem electric care extrage energia termică dintr-un loc (mediul exterior – aer, pământ, apă) și o transferă în altul în mod eficient și sustenabil.

Funcționarea ei este bazată pe a doua lege a termodinamicii conform căreia căldura nu poate fi transferată spontan dintr-o locație rece în una caldă, pentru acest lucru fiind necesară energie suplimentară.

La pompele de căldură, energia suplimentară este introdusă de un compresor și transferată de o substanță numită refrigerant, care trece printr-un ciclu de evaporare și condensare.

Pompa de căldură este formată dintr-o unitate exterioară și una interioară, între care circulă agentul frigorific ce transferă căldura schimbându-și starea din lichid în gaz, și invers.

De ce sunt ele importante în economisirea de energie și în reducerea emisiilor de carbon?

Deoarece nu generează căldură, ci o transferă dintr-un loc în altul, pompele de căldură folosesc mai puțină energie pentru a încălzi casa decât un sistem convențional electric sau pe gaz. Acest lucru le face să fie cea mai eficientă metodă de a asigura încălzire (și răcire): chiar și la temperaturi pe care le considerăm scăzute, aerul, apa și solul conțin cantități de căldură pe care pompele de căldură le pot capta, și care sunt regenerate de soare. Cu un mic adaos de energie electrică, pompa va aduce această energie termică la nivelul dorit și o va furniza clădirii pe care dorim să o încălzească.

Pentru fiecare kW de energie electrică consumată de o pompă de căldură, aproximativ 4 kW de energie termică sunt generați, iar acest coeficient tinde să crească pe măsură ce tehnologia evoluează. Prin urmare, pompele de căldură sunt deja extrem de eficiente din punct de vedere energetic. Pe lângă performanțele lor de eficiența energetică, pompele de căldură contribuie la reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră. Contează, desigur, și modul în care a fost produsă electricitatea utilizată de acestea, rămânând esențial faptul că, în loc să utilizeze energie pentru a genera căldură, pompele preiau căldura deja existentă dintr-un mediu (natural) și o transferă în altul (antropic).

Mituri despre pompele de căldură

Numeroase credințe circulă în spațiul public cu privire la pompele de căldură și merită să clarificăm o parte din ele.

Pompele de căldură nu funcționează (bine) în zone reci

Testele arată că pompele de căldură continuă să funcționeze eficient la temperaturi de până la -20°C, această tehnologie fiind potrivită și pentru locații cu o climă mai rece. Ele continuă să funcționeze chiar dacă temperaturile scad încă și mai mult, însă vor avea nevoie de un aport crescut de energie electrică.

Trebuie neapărat să ai o casă bine izolată înainte de a putea instala o pompă de căldură

Este adevărat că o pompă de căldură va fi mai eficientă dacă locuința este bine izolată, dar acest lucru nu este obligatoriu pentru a putea utiliza pompa. Cu sistemul și instalația potrivite, pompele de căldură pot funcționa cu succes în clădiri mari și aerisite, neizolate termic, inclusiv clădiri impunătoare datând din anii 1700, biserici și catedrale.

Pompele de căldură sunt zgomotoase

Aceste temeri își au originea în perioada când pompele abia apăruseră pe piață, erau voluminoase și relativ zgomotoase. Însă, după ani de cercetări și inovare, pompele de căldură moderne sunt compacte, eficiente și nu fac mai multă găglăgie decît un frigider sau congelator. Atunci când funcționează, produc un murmur undeva în jur de 40 – 60 de decibeli (nivel echivalent cu cel al conversației dintre două persoane aflate la 1m una de cealalată, sau de zgomotul mediu dintr-un restaurant). Sunetul despre care e vorba provine de la ventilatorul pompei. E important ca ea să fie instalată de tehnicieni acreditați, pentru a evita eventualele zgomote provenite de la o montare imperfectă.

Pompele de căldură trebuie să funcționeze non stop

Acest mit se poate să fi apărut în cazul montării unor pompe de căldură la clădiri neizolate termic. Atunci când se întâmplă așa, datorită pierderilor de căldură e posibil să fie nevoie ca pompa de căldură să funcționeze tot timpul pentru a asigura nivelul de temperatură ales. Însă, în cazul clădirilor izolate termic, pompa de căldură va încălzi în primă fază tot spațiul, iar apoi va porni doar atunci când este nevoie, pentru a menține temperatura dorită.

Pompele de căldură au nevoie de multă mentenanță

În realitate, chiar deloc. De fapt, tot ce trebuie să facem este să ne asigurăm că pompa de căldură rămâne curată și că fluxul de aer nu e obstrucționat. În funcție de garanția oferită de producător, vom beneficia în general de o verificare de rutină pe an, iar dacă vom urma instrucțiunile primite, nu ar trebui să avem nici un fel de durere de cap vreo 20 de ani.

Pompele de căldură funcționează doar cu încălzire în pardoseală

Merită să spunem că pompele de căldură au nevoie de mai mult timp (decât o centrală pe gaze) pentru a încălzi tot spațiul pe care ni-l dorim, prin urmare o suprafață mai mare e utilă pentru a obține temperatura dorită. Acest lucru se întâmplă deoarece pompa de căldură încălzește agentul termic la 35-40°C, comparativ cu 60-65°C la o centrală pe gaz. De aceea, pompa de căldură este mai eficientă și are rezultate mult mai plăcute dacă e conectată la un sistem de încălzire prin pardoseală, dar funcționează foarte bine și cu calorifere (care trebuie să fie, însă, mai mari decât cele asociate unei centrale pe gaz – tocmai pentru a oferi acea suprafață mai mare despre care spuneam mai sus).

Pompele de căldură ocupă mult spațiu

Chiar dacă pompele de căldură au destul de multe componente (unitate internă, unitate externă, uneori tubulaturi subterane – pentru cele de tip geotermal), ele nu ocupă foarte mult spațiu, și sigur acesta e comparabil cu cel necesar unei centrale pe gaz și/sau aparatului de aer condiționat. În cazul tubulaturii, ea se montează toată în pământ, ascunsă vederii, la fel și cea supraterană, care se instalează pe perete.

Pompele de căldură se folosesc doar pentru încălzire

În pofida denumirii (pompe de căldură), tehnologia a fost creată pentru a putea fi utilizată în două direcții: să transfere căldură spre interior în sezonul rece (pentru încălzire), și dinspre interior în sezonul cald (pentru răcire). În plus, pompele de căldură pot fi echipate cu unități de încălzire a apei menajere.

Pompele de căldură se pot instala doar la construcții noi

Apartamente, case, clădiri de birouri, școli, bazine de înot și multe alte tipuri de clădiri, nou construite sau deja existente, pot să fie dotate cu pompe de căldură. Cantitatea de efort (financiar, temporal, tehnic) va depinde de sistemul de încălzire deja existent, și de tipul de pompă pe care îl alegem. În funcție de faptul că există izolație termică sau nu, necesarul termic va fi calculat și instalatorul va determina dimensiunea pompei de care avem nevoie.

Tehnologia pompelor de căldură e prea nouă și nu a avut timp să fie testată

De fapt, primele pompe de căldură a fost construită acum 150 de ani. Deși la început erau utilizate pentru extragerea sării, în ani 1950 pompele încep să fie montate ca surse de căldură în locuințe. Criza petrolului din anii 1970 reprezintă un motiv pentru ca tehnologia pompelor de căldură să ia avânt, iar astăzi nu mai încape îndoială că vorbim despre ceea ce va deveni principala modalitate de a capta căldură, și nu numai.

Limitări și constrângeri – nu totul este roz

Într-adevăr, trebuie să avem în vedere câteva aspecte cel puțin la fel de importante ca tot ce am discutat până aici. În primul rând, e vorba despre costul de achiziție și instalare, care rămân ridicate. Ele depind de marca și tipul pompei, cele care utilizează sursa geotermală fiind cele mai scumpe, și pot să ajungă la câteva mii de euro pentru o singură pompă. Acesta este principalul motiv pentru care pompele de căldură nu se instalează încă pe scară largă și pentru care cei mai mulți oameni sunt încă reticenți. În plus, centralele pe gaze sunt disponibile la costuri mult mai reduse, și chiar dacă ulterior instalării cheltuielile pot fi destul de mari, consumatorii tind să fie cel mai mult influențați de valoarea investiției inițiale.

De asemenea, trecerea de la o formă de încălzire tip centrală pe gaz la o pompă de căldură în clădiri mai vechi implică și alte costuri, de exemplu cele cu reabilitarea instalației electrice interioare și cu izolarea termică a construcției, și eventual cu schimbarea caloriferelor pentru încălzire în pardoseală. Într-adevăr, toate aceste investiții promit un confort sporit ulterior și costuri lunare mai scăzute, precum și eficiență energetică ridicată … însă e vorba de a lua o decizie să investim mult astăzi pentru promisiunea unui viitor mai rentabil, și pentru destul de multă lume această decizie nu este ușor de luat.

Apoi, chiar dacă reușim să depășim obstacolul financiar, durează încă frustrant de mult să intrăm în posesia pompei mult dorite. De și mai puțin ajutor este faptul că, adesea, furnizorul nici măcar nu ne va putea oferi un termen de livrare, iar noi va trebui să așteptăm undeva între 3 luni și un an, deoarece se pare că încă fluxurile de producție nu reușesc să satisfacă cererea într-un ritm previzibil.

Unde e cel mai bine să instalăm pompe de căldură?

Luând în calcul toate aspectele ce țin de instalarea unei pompe de căldură, reiese că ar fi cel mai facil să o instalăm la o casa unifamilială sau de tip duplex. Într-o astfel de situație, cresc șansele să dispunem de un spațiu adecvat atât pentru echipamentul propriu-zis cât și (dacă este nevoie) pentru eventualele foraje/săpături/bazine de apă. Anticipând argumentația în favoarea subvențiilor publice pentru instalarea de pompe de căldură, aceste subvenții ar putea crește proporțional cu eficiența echipamentului ales.

Acestea fiind spuse, însă, pompele de căldură pot fi instalate și în/pentru locuințe multi-familiale, inclusiv blocuri. Inițiative publice în acest sens există deja în sectoarele 1 și 3 ale Municipiului București; administrațiile publice locale respective își propun să subvenționeze cu până la 90% din valoarea investiției montarea de pompe de căldură (și de panouri fotovoltaice) la câteva sute de blocuri de locuințe. Ajută să existe deja un sitem de termoficare de cartier/zonă/sector, dar chiar și în lipsa acestuia pompe de căldură pot fi montate la nivel de clădire sau de apartament.

E posibil să apară și pompe de dimenisuni mari, instalate pe cvartale, și care să deservească mai multe clădiri de locuințe. De asemenea ajută să avem o clădire de o clasă energetică de cel puțin nivelul D, iar în caz contrar, să se investească în atingerea nivelului minim. Ca orizont temporal, este de așteptat să se dezvolte în primă fază mediul urban (cel mai probabil, în cel rural biomasa va mai fi o perioadă preferată ca mijloc de încălzire), focusul fiind pe zona rezidențială (și abia ulterior cea non-rezidențială).

Condiții de reglementare și de subvenționare necesare pentru adoptarea pe scară cât mai largă a pompelor de căldură

Deocamdată, cadrul de reglementare din România e prea puțin pregătit și echipat pentru a putea cataliza o implementare pe scară largă a pompelor de căldură. Structura pieței de energie, caracterizată în prezent de plafonarea prețului pentru gospodării, atât pentru energie electrică, cât și pentru gazele naturale, descurajează utilizarea pompelor de căldură, deoarece acestea pot duce consumul de energie electrică în gospodării peste cantitatea lunară subvenționată.

De aceea, cu toate că sunt eficiente din punct de vedere energetic, în România pompele de căldură nu se bucură de condiții economice favorabile, clienții nu beneficiază de nici o subvenție la achiziția lor, nici de tarife atractive la energia electrică utilizată pentru funcționarea pompelor.

La fel de important e faptul că mediul politic este marcat de un nivel slab de înțelegere a ceea ce sunt pompele de căldură, a tipului de beneficii pe care le aduc, precum și a condițiilor tehnice, de infrastructură și economice necesare pentru adoptarea lor. Convingerile false predomină, și încă nu există suficient de mulți formatori de opinie care să educe și să dezmintă mituri conform cărora pompele de căldură pot funcționa doar în clădiri perfect izolate termic, sau numai cu sisteme de încălzire prin pardoseală, sau doar în zone cu climă blândă, ca să reluăm doar câteva exemple.

Energy Policy Group își propune să elaboreze, în cursul anului 2023, printr-un proiect de sine stătător, un set de recomandări cu privire la un program public de subvenționare a instalării de pompe de căldură la nivel național. Acestea ar constitui un ghid de finanțare, însoțit de explicitarea elementelor propuse, și care ar urma să fie implementat prin intermediul Administrației Fondului pentru Mediu. Domeniul conține un număr important de variabile de ordin tehnic care ar trebui luate în calcul (exemple includ coeficientul de performanță – COP, și tehnologia echipamentului) și social (consumatori vulnerabili, gospodării care se confruntă cu sărăcia energetică) precum și legate de situațiile specifice de pe teren (nevoia sau nu de reabilitare a clădirilor, de creștere a eficienței energetice a acestora, etc.). Recomandările își vor propune să acorde atenție tuturor acestor aspecte și să nuanțeze algoritmii de analiză propuși în mod corespunzător și incluziv.

Nevoia de tehnicieni calificați

O dată ce pompa de căldură a fost instalată, aceasta ar trebui să necesite foarte puțină întreținere și să fie extrem de ușor de utilizat. E important de subliniat, însă, că pentru instalarea ei va fi nevoie de un profesionist. Există mai multe tipuri de pompe, și fiecare are un anumit specific de instalare. Deoarece o vom folosi undeva între 15 – 20 de ani, e important să discutăm cu instalatorul toate aspectele importante: care sunt nevoile noastre legate de pompă, unde să fie instalată, la ce trebuie să ne așteptăm în timp legat de costurile de utilizare, și orice altceva ne trece prin minte. Un profesionist va trebui să poată să ne răspundă corect la toate întrebările.

Observațiile empirice arată faptul că firmele producătoare de pompe de căldură investesc în pregătirea și calificarea echipelor care instalează aceste echipamente. Adesea, aceiași specialiști se ocupă și de procesul de vânzare și consiliere a clienților, precum și de mentenanța de după achiziție. De aceea, instalatorii se specializează pe aparatura unei singure companii producătoare. Nu în ultimul rând, realizarea instalării cu o echipă certificată de firma ofertantă ne va asigura și de garanția aferentă.

Cadrul național de reglementare are relevanță și în această privință. Claritatea pe care un astfel de cadru o poate aduce este esențială pentru companiile producătoare de pompe de căldură. Atunci când ele au o mai bună vizibilitate înclusiv pe ceea ce înseamnă subvenții publice, segmentul de business pe care îl pot dezvolta devine mult mai transparent și ușor de perceput. Firmele care văd un orizont de timp mai mare cu mai multă certitudine pot face calcule mai corecte, pot aloca bugetul în mod optim, inclusiv pentru a acoperi programe de specializare mai bine țintite spre nevoile clienților.