Pompa ciepła – jak zrobić to z głową
Pompa ciepła to nowoczesne, ekologiczne i oszczędne rozwiązanie do ogrzewania budynków. Jednak jej skuteczność i efektywność zależy od właściwego doboru urządzenia do potrzeb konkretnej nieruchomości. Jakie czynniki należy wziąć pod uwagę przy wyborze pompy ciepła?
Najważniejszym aspektem doboru mocy pompy ciepła jest określenie zapotrzebowania na ciepło budynku. Parametr ten wyrażany jest w kW i określa zapotrzebowanie na moc budynku dla projektowej temperatury zewnętrznej oraz wewnętrznej. Zależy on od kilku parametrów:
Lokalizacja – region kraju podzielony został na 5 stref klimatycznych, które różnią się zewnętrzną temperaturą projektową.
Izolacja termiczna – jest najważniejszym parametrem, to głównie od poziomu izolacji budynku oraz stanu stolarki okiennej/drzwiowej zależne jest jego zapotrzebowania na ciepło obiektu.
Powierzchnia budynku – powierzchnia ogrzewania ma wpływ na dobór mocy urządzenia; większa powierzchnia oznacza większe zapotrzebowanie
Rodzaj systemu ogrzewania – ogrzewanie podłogowe pracuje efektywniej od tradycyjnych grzejników (niższa temperatura zasilania).
Istotną kwestią przy budynkach, gdzie modernizowane jest źródło ciepła jest ustalenie dotychczasowej temperatury zasilania przy niskich temperaturach. Ustalając ten parametr, można ustalić czy pompa ciepła będzie odpowiednim źródłem ciepła dla danego budynku – w przypadku wysokich temperatur zasilania (powyżej 55-60 stopni może okazać się, że pompa ciepła nie jest odpowiednim źródłem ciepła dla danego obiektu).
Przykład budynku w III strefie (-20 projektowana temperatura zewnętrzna), parter ogrzewany, poddasze nieogrzewane. Podłoga betonowa, styropian 12cm, ściany pustak Ytong, styropian 15cm, strop parter-poddasze betonowy, styropian 25cm, okna 3 szybowe, drzwi z ociepleniem, instalacja podłogowa, wentylacja mechaniczna z odzyskiem (rekuperacja) – zapotrzebowanie wynosi 6kW.
Przykład budynku w III strefie (-20 projektowana temperatura zewnętrzna), parter ogrzewany, poddasze nieogrzewane. Podłoga betonowa, bez izolacji, ściany cegła pełna, styropian 5cm, strop parter-poddasze betonowy, styropian 10cm, okna 2 szybowe, drzwi 10-cio letnie, instalacja grzejnikowa, wentylacja grawitacyjna – zapotrzebowanie wynosi 8,6kW.
Dobór pompy ciepła jest bardzo istotny – należy dopasować moc urządzenia do budynku. Warto korzystać z konsultacji specjalisty, wykonać audyt energetyczny lub skorzystać z dostępnych kalkulatorów.
Źródło szczytowe w pompie ciepła
Przy doborze mocy urządzenia należy także wziąć pod uwagę źródło szczytowe współpracujące z pompą ciepła. Ilość ciepła niezbędna do utrzymania zadanej temperatury wewnątrz rośnie ze spadkiem temperatury, natomiast moc grzewcza pompa ciepła maleje wraz ze spadkiem temperatury zewnętrznej.
Kiedy mówimy o źródle szczytowym dla pompy ciepła? Odpowiedzią na to pytanie jest punkt biwalentny – jest to temperatura zewnętrzna, przy której pompa ciepła osiąga granicę swojej wydajności i wymaga wsparcia dodatkowego źródła ciepła. Najczęściej jest to wbudowana grzałka elektryczna, ale może to być też kocioł gazowy. Poniżej znajduje się wykres, który ilustruje sposób doboru pompy ciepła wraz z określeniem punktu biwalentego.
Przewymiarowanie mocy pompy ciepła
Wielu naszych klientów obawiało się uruchomienia się grzałki wbudowanej w pompie ciepła. W tym celu prosili o dobór tzw. monowalentny – pompa ciepła pokrywa zapotrzebowanie dla projektowej temperatury zewnętrznej. W skrócie mówiąc, pompa ciepła ma pokryć zapotrzebowanie budynku przy np. -20 samodzielnie. Sprawdzając tabele wydajnościowe, chcąc w ten sposób dobrać moc, okazuje się, że musi zostać zamontowana pompa ciepła o mocy np. 10kW (zależnie od producentów i wydajności urządzeń). Taki dobór może prowadzić do kilku istotnych problemów:
– Częste cykle włączania i wyłączania (tzw. taktowanie) – zauważalne będzie to głównie w zakresie temperatur zewnętrznych -5 do +15; wynika to z mocy minimalnej, z jaką może pracować pompa ciepła. Urządzenie szybko osiągnie żądaną temperaturę, a następnie się wyłączy. Takie działania mocno skracają żywotność sprężarki i zwiększa zużycie energii
– Niższa efektywność energetyczna – krótkie cykle pracy prowadzą do obniżenia sprawności sezonowej, przez co zwiększają koszty eksploatacji.
– Większe koszty inwestycyjne – pompa ciepła o większej mocy to wyższa cena urządzenia, ale także osprzętu (wymagania minimalnej średnic instalacji)
– Problemy z regulacją temperatury – może wystąpić przegrzanie pomieszczeń i problemy z utrzymaniem zadanej temperatury
Jest to sytuacja, w którym nie ma punktu biwalentenego.
Niedowymiarowanie mocy pompy ciepła
Popularne zjawisko, w którym słyszymy „mam za małą pompę”. Zakładając poprawne wykonanie montażu urządzenia, mogą wystąpić dwa powody takiego problemu. Pierwszy, to kwestia temperatury zasilania istniejącej instalacji – jaka temperatura „była puszczana” na instalację z poprzedniego źródła ciepła w budynku. Zakładając, że to zostało zweryfikowane i pompa ciepła może osiągnąć zbliżone temperatury zasilania do poprzedniego urządzenia, to możemy mówić o niepoprawnym doborze mocy urządzenia. Taki dobór również prowadzi do kilku istotnych problemów:
– Niedogrzewanie budynku – w zimniejszym okresie, pompa ciepła nie dostarcza wystarczającej ilości ciepła; brak uzyskania zadanej temperatury.
– Wzmożona praca grzałki elektrycznej – wbudowane źródło szczytowe będzie uruchamiało się zbyt często, skutkuje to zwiększonymi kosztami eksploatacji systemu.
– Skrócona żywotność urządzenia – pompa ciepła pracuje na maksymalnych obrotach przez dłuższy czas, co przyspiesza zużycie jej komponentów
Jest to sytuacja, w którym punkt biwalentny występuje w zbyt wysokiej temperaturze zewnętrznej (np. -5oC).
Podsumowanie
Dobór pompy ciepła to kluczowa decyzja, która wpływa na komfort, koszty eksploatacyjne i efektywność energetyczną budynku. Należy uwzględnić zapotrzebowanie cieplne budynku, rodzaj pompy, efektywność energetyczną oraz sposób przygotowania ciepłej wody użytkowej. Warto skorzystać z pomocy specjalistów, którzy pomogą dobrać optymalne rozwiązanie dla konkretnej nieruchomości. Pamiętaj, aby nie pytać „jaka moc pompy ciepła?”, a zadawaj pytania: „jakie jest zapotrzebowanie na ciepło mojego budynku?, „jaki jest szacunkowy punkt biwalentny?”.
