Grzanie z pompą (ciepła) – 3. Zmienne kilowaty

* bezpośrednio od temperatury dolnego źródła, czyli powietrza,

* pośrednio od temperatury zasilania instalacji c.o.

Dlatego przy określaniu mocy grzewczej i współczynnika COP należy brać pod uwagę zmienność obu temperatur. Współczynnik COP należy więc obliczać w zależności od statystycznych danych klimatycznych danego regionu. Nazywam go nie współczynnikiem efektywności mocy, lecz współczynnikiem energetycznym COP.

Szczególnie mylącym dla niezaznajomionych bliżej z problematyką pomp ciepła jest podawana moc katalogowa tego urządzenia. I tak np. dla pompy o mocy katalogowej 10 kW zmienia się ona od ok. 4,5 kW przy temperaturze zewnętrznej -20ºC do 13,5 kW przy +16ºC.

Zapotrzebowanie na moc grzewczą wraz ze wzrostem temperatury zewnętrznej maleje przy temperaturze -20ºC i przy zapotrzebowaniu budynku 4,5 kW wynosi ona dla najczęstszych temperatur sezonu grzewczego np.+3ºC jedynie ok. 1,9 kW przy mocy grzewczej pompy ciepła ok. 9,5 kW.

Dlatego optymalnym doborem powietrznej pompy ciepła jest dobór na zapotrzebowanie mocy grzewczej przy temperaturze zewnętrznej ok. -8ºC. W naszym przypadku dla zapotrzebowania obliczeniowego 10 kW należy dobrać pompę o mocy katalogowej 10 kW przy założeniu dogrzewania grzałką przy niższych temperaturach. O tym powinien być uprzedzony inwestor. Dobór powietrznej pompy ciepła na pełne zapotrzebowanie mocy przy obliczeniowej temperaturze zewnętrznej jest poważnym błędem projektowym.

Ze względu na dużą moc grzewczą przy wysokich letnich temperaturach odbiór ciepła tylko na potrzeby przygotowania ciepłej wody przy jej niewielkim rozbiorze i małej wężownicy zasobnika może być niewystarczający i prowadzić do zakłóceń pracy pompy ciepła.

Inną sytuację mamy w przypadku budynków istniejących, w których ma być pozostawiona istniejąca kotłownia i instalacja centralnego ogrzewania grzejnikowego. Należy tutaj rozważyć dwie możliwości współpracy pompy ciepła z kotłem:

* praca biwalentna równoległa, tj. pompa ciepła pokrywa zapotrzebowanie ciepła do pewnej określonej temperatury zewnętrznej, a przy niższej jest wspomagana kotłem gazowym czy olejowym. Jest to trudne do zautomatyzowania przy współpracy z kotłem na paliwo stałe.

* praca biwalentna alternatywna, tj. pompa ciepła pokrywa zapotrzebowanie ciepła do pewnej określonej temperatury zewnętrznej, a przy niższej całkowite obciążenie przejmuje kocioł gazowy czy olejowy. Przy kotłach na paliwo stałe zaleca się manualne przełączanie z pracy pompy na pracę kotła.

Z praktycznego doświadczenia punktem biwalentnym równoległym będzie tu temperatura ok. -2ºC, a alternatywnym -5ºC. W tym przypadku należy dobrać mniejszą pompę ciepła, dla naszego przypadku o mocy katalogowej 8 kW.

Wbrew ogólnym opiniom, koszty ogrzewania pracy alternatywnej są tylko o ok. 3% wyższe od kosztów pracy równoległej.

Pompa woda/woda Zgodnie z uwagami dotyczącymi dolnego źródła, z pompą taką w czystym tego słowa znaczeniu możemy mieć jedynie do czynienia w systemach odzysku ciepła z procesów technologicznych. Najczęściej podawane przez producenta pompy ciepła schłodzenie wody w parowniku wynosi ok. 3 K. Przy zastosowaniu wymiennika pośredniego temperatura wlotu do parownika przy studniach lub wodzie z wodociągu wynosi więc ok.6ºC. A więc temperatura wody wychodząca z parownika wynosi ok. 3ºC. Jest to temperatura niższa od granicznego ustawienia zabezpieczenia przeciwzamrożeniowego.

Stosuje się pompy woda/woda przy założeniu obniżenia temperatury przeciwzamrożeniowej do 2ºC. Może to być jednak niebezpieczne ze względu na możliwość zalodzenia parownika. Istnieją jednak korzyści takiego systemu, gdyż osiągalne temperatury wlotu i wylotu z parownika są o ok. 3 K wyższe od systemów gruntowych, a więc moc osiągalna grzewcza pompy i COP o ok. 9% wyższa. Obniża to koszty eksploatacji pompy ciepła.

Moc grzewcza pompy ciepła woda/woda jest tu przed wszystkim zależna od wymaganej temperatury instalacji grzewczej. Przy pogodowej regulacji instalacji centralnego ogrzewania moc grzewcza zależy więc pośrednio od temperatury zewnętrznej. Istotny przy doborze pompy w tym systemie jest więc jedynie rodzaj ogrzewania budynku i wymagane parametry czynnika grzewczego.

Pompa solanka/woda Urządzenia tego typu zaczynają być obecnie najpopularniejszym systemem dolnego źródła ze względu na krążenie czynnika uzyskującego ciepło z gruntu w obiegu zamkniętym bez bezpośredniego z nim kontaktu. Nie ma więc problemu z zanieczyszczeniem parownika i wpływem warunków zewnętrznych na jego przedwczesną korozję. Temperatury czynnika (najczęściej mieszaniny wody z glikolem) są w przybliżeniu stabilne. Dobór pompy ciepła należy przeprowadzać podobnie jak dla systemu woda/woda.

Uwagę należy zwrócić na prawidłowy dobór pompy dolnego źródła, gdyż nie zawsze pompy wbudowane w obudowie pompy ciepła są odpowiednie przy zastosowaniu kolektorów innych niż zalecane przez producenta. Niezmiernie ważny jest materiał złączek i rur. Temperatura, szczególnie czynnika wychodzącego z pompy, może spaść poniżej 0ºC i pomimo dobrej izolacji przeciwroszeniowej może dojść do wykraplania się wody, oszraniania, a nawet oblodzenia rur.

W przypadku zastosowania rur PE l PP  czy dobrze zabezpieczonych antykorozyjnie rur stalowych nie jest to problem. Problemem może być szybka korozja złączek ocynkowanych lub kołnierzy pomp. Dlatego, o ile to możliwe, należy unikać pomp z połączeniami kołnierzowymi, gdyż w przypadku przedwczesnej korozji przy pompach ze śrubunkami możemy wymienić jedynie śrubunki.

W celu zapobieżenia wykraplaniu się wody na elementach instalacji dolnego źródła należy zwrócić uwagę na konieczność dobrej wentylacji pomieszczenia centrali grzewczej. O ile korozji można zapobiec, stosując odpowiednie materiały, o tyle trudno jest wyjaśnić zawilgocenie lub wręcz zalewanie podłogi czy ścian. Należy zwrócić uwagę na montaż pionowy pompy obiegowej dolnego źródła. Zalecany jest montaż na pionowym rurociągu ze skrzynką podłączeń elektrycznych u góry. Wszystkie rurociągi i armatura powinny być starannie zaizolowane kauczukową izolacją przeciwroszeniową.

Poświęciłem tej problematyce dużo miejsca, gdyż projektanci i wykonawcy branży ciepłowniczej, z którymi mamy na ogół do czynienia przy projektowaniu i wykonawstwie central grzewczych z pompami ciepła nie spotykali się dotychczas z tą problematyką. Z problematyką tą spotykali się instalatorzy urządzeń chłodniczych i to instalacji wytwarzających bardzo niskie temperatury.

Centrala grzewcza z pompą ciepła jest zainstalowana najczęściej w pomieszczeniach z ceramicznym wykończeniem ścian i podłóg. Łącznie z estetyczną obudową pompy ciepła i innych elementów instalacji sprawia estetyczne wrażenie i jest często pokazywana osobom zewnętrznym. Przy niestarannym i niewłaściwym wykończeniu izolacji i zabezpieczeń antykorozyjnych pokazywana jest ona tylko w pierwszym roku eksploatacji.

Mirosław Kozłow

Zobacz artykuł w wersji pdf pdfpdf

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

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

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