Pompa ciepła – schematy instalacji

W dzisiejszym, czwartym już, artykule tej serii będę starał się Państwu zaprezentować i przybliżyć aspekty związane z ostatnim elementem omawianego przez nas układu hydraulicznego pompy ciepła, a mianowicie układem górnego źródła ciepła, a dokładnie obiegów grzewczych. Ponieważ zagadnienie jest rozległe, artykuł ten będzie poświęcony rozwiązaniom grzewczym, a dystrybucją chłodu zajmę się w kolejnych odsłonach.

Układ ogrzewania w budynkach jednorodzinnych to zazwyczaj około 80% zapotrzebowania na ciepło całego obiektu. Niezbędne jest więc, aby został on zaprojektowany i wykonany w sposób właściwy. A co to tak naprawdę znaczy? Z punktu widzenia eksploatacji systemu z pompą ciepła największy wpływ odgrywa maksymalna temperatura zasilania systemu grzewczego.

Wpływ temperatury zasilania pompy ciepła na jej sprawność jest odwrotnie proporcjonalny, wzrost temperatury zasilania pompy ciepła o 1 K to spadek sprawności o 2,5%, czyli po prostu im wyższa temperatura, tym niższa sprawność. Dlatego przy stosowaniu pomp ciepła absolutnie konieczne jest, abyśmy z głową podeszli do projektowania systemu grzewczego.

Najlepszy odbiornik

Najlepszym rozwiązaniem jest stosowanie systemów ogrzewania niskotemperaturowego, płaszczyznowego, np. ogrzewania podłogowego, ściennego czy sufitowego, gdzie maksymalnie wymagana temperatura zasilania oscyluje w granicach 30 – 35°C. Taka temperatura również nie jest wymagana przez cały okres trwania sezonu grzewczego, ale przy skrajnie niskich temperaturach obliczeniowych zależnych od danej strefy klimatycznej. Przy temperaturach wyższych niż obliczeniowe system może płynnie pracować według kompensacji pogodowej i dopasowywać temperaturę zasilania do wartości wymaganych.

Wpływa to pozytywnie na poprawę sprawności pracy pompy ciepła i wzrost SCOP (sprawność sezonowa). Oczywiście ograniczenie temperatury zasilania nie może wpływać negatywnie na komfort termiczny użytkowania obiektu. Nie mówię tutaj o potrzebie kompromisu, gdyż w przypadku poprawnie wykonanego projektu i odpowiedniej kultury wykonania z łatwością możemy osiągnąć niskie temperatury zasilania przy wymaganym komforcie termicznym użytkownika.

Często popełnianym błędem jest stosowanie zaawansowanej automatyki, sterującej indywidualnie ogrzewaniem każdego pomieszczenia przy ustawianiu pompy ciepła na stałym parametrze. Wówczas niezależnie od potrzeb i warunków pogodowych przygotowuje ona wysoki parametr co często nie jest potrzebne a przede wszystkim nieekonomiczne. Należy zawsze pamiętać że to właśnie pompa ciepła jest urządzeniem które wytwarza ciepło i obniżenie jego kosztów eksploatacji jest dla nas sprawą kluczową. W pierwszej kolejności powinniśmy starać się dopasować parametry pracy pompy ciepłą a dopiero później zarządzać układem hydraulicznym rozbioru ciepła.

Obieg pojedynczy

Na rysunku 1 pokazana jest instalacja z pojedynczym obiegiem grzewczym, gdzie wymagany jest tylko jeden poziom temperatury. System taki będzie pracował poprawnie dla instalacji ogrzewania płaszczyznowego, jak i grzejnikowego. Kluczem jest, aby układ hydrauliczny był tak zaprojektowany i wykonany, aby temperatura zasilania obiegu grzewczego była równa temperaturze zasilania z pompy ciepła, bez żadnych strat ani podmieszania – tak jak w prezentowanym układzie szeregowego podłączenia bufora.

Schemat hydrauliczny pompy ciepła typu solanka/woda. Jeden obieg grzewczy oraz przygotowanie ciepłej wody użytkowej.

Układ prezentowany na rysunku 1 jest układem ideowym i w przypadku, gdy w obiekcie znajdują się dwa odbiorniki zasilane takim samym parametrem, nie ma konieczności stosowania układów podmieszania. Zastosowane tutaj szeregowe podłączenie z podwójnym by-passem hydraulicznym gwarantuje zapewnienie wymaganego przepływu przez pompę ciepła w każdych warunkach pracy. W innych układach hydraulicznych należy zapewnić przepływ przez pompę ciepła niezależnie od stanu pracy odbiorników.

Podział obiegów

Jeżeli jednak konieczny jest podział obiegów grzewczych pod względem temperatury zasilania, wówczas stosujemy podmieszanie – rys. 2. Dla przykładu w domu jednorodzinnym może pojawić się sytuacja, gdzie na parterze będzie zainstalowany system ogrzewania podłogowego, a na pierwszym piętrze układ grzejnikowy. Układ ogrzewania podłogowego sterowany będzie przy pomocy zaworu mieszającego (M22) według odczytu czujnika temperatury (R5), sterowanie może odbywać się w zależności od temperatury zewnętrznej (krzywa grzewcza), wartości stałej lub temperatury pomieszczenia (SMART RTC).

Schemat hydrauliczny pompy ciepła typu solanka/woda. Dwa obiegi grzewcze oraz przygotowanie ciepłej wody użytkowej

Obieg bezpośredni, grzejnikowy sterowny będzie w tym przypadku wg temperatury powrotu odczytanej przez czujnik R2.1. Każdy z tych obiegów jest wyposażony w osobną pompę obiegową (M13) dla obiegu grzejników oraz (M15) dla ogrzewania podłogowego. W takim przypadku pompa ciepła pracuje zawsze na wyższy parametr obiegu grzejnikowego, np. 45°C, a obieg ogrzewania podłogowego obniża temperaturę poprzez zawór mieszający.

Ważnym faktem jest, iż w takiej instalacji pompa ciepła „nie czerpie” żadnych korzyści z niskotemperaturowej instalacji ogrzewania podłogowego. A sprawność całego system jest identyczna jak w systemie, gdzie w 100% znajdują się grzejniki i w ogóle nie ma ogrzewania podłogowego. Warto więc na etapie projektowym lub przy wstępnych ustaleniach z inwestorami zwrócić ich uwagę na dobrodziejstwa wynikające z faktu posiadania tylko (!) instalacji niskotemperaturowej, a odbiorniki, które w standardzie wymagają wyższych temperatur zasilania, z uwagi na sprawność całego systemu przewymiarować lub zastąpić odbiornikami niskotemperaturowymi, np. grzejniki zastąpić konwektorami wentylatorowymi o znacznie niższych parametrach pracy.

W przypadku załączenia się trybu przygotowania ciepłej wody użytkowej pompy grzewcze zostają wyłączone, a czynnik grzewczy poprzez pompę ładującą zasobnik ciepłej wody użytkowej (M18) zostaje przekazany do zasobnika. Przy pracy systemu w trybie centralnego ogrzewania pompa M18 nie pracuje. Aby zapobiec rozładowywaniu zasobnika ciepłej wody użytkowej przy pracy na centralnym ogrzewaniu zarówno pompy centralnego ogrzewania, jak i pompa ładująca ciepłej wody użytkowej zostały wyposażone w zawory zwrotne (KR).

Przemysław Radzikiewicz

Rys 1. Schemat hydrauliczny pompy ciepła typu solanka/woda. Jeden obieg grzewczy oraz przygotowanie ciepłej wody użytkowej.

Rys 2. Schemat hydrauliczny pompy ciepła typu solanka/woda. Dwa obiegi grzewcze oraz przygotowanie ciepłej wody użytkowej.



Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

fotowoltaika-SolarPV-moduly-fotowoltaiczne-pompa-ciepla
kociol-co-piec-co-kotly-SAS-piąta-klasa-kociol-EFEKT-BIO-EFEKT

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij