ABC ogrzewania. Wspomagana pompa ciepła

Praktyka pokazuje, że zbytnie rozbudowanie instalacji oraz brak dokładnego przemyślenia algorytmu jej pracy skutkuje często efektem odwrotnym od zamierzonego – urządzenia grzewcze „wchodzą” w stan awarii i ewentualna ekonomika ich pracy wynika z godzin przestoju we wspomnianym stanie i raczej trudno w takim przypadku być zadowolonym z oszczędności kosztem wychłodzenia budynku. Dlatego też, poszukując właściwego dla siebie rozwiązania, należy skorzystać z zaleceń producenta urządzenia, które ma stanowić podstawowe źródło ciepła. Instalacja powinna zostać dopasowana do jego specyfiki oraz możliwości automatyki nim sterującej.
Krótkie omówienie przykładowej koncepcji schematu hydraulicznego instalacji pompy ciepła, wspomaganej dodatkowym źródłem energii, pozwoli zwrócić uwagę na to, jak ważne są często detale, które należy przemyśleć przed zmontowaniem systemu. Schemat ten przedstawia instalację pompy ciepła typu powietrze/woda pracującej na cele ogrzewania budynku i podgrzewania wody użytkowej (zasobnik c.w.u. – z prawej strony). Zarówno podgrzewacz wody użytkowej, jak i bufor wody grzewczej wyposażone są w dodatkowe ogrzewanie elektryczne: pierwszy – do dezynfekcji wody, drugi do uzupełniania brakującej mocy przy niskich temperaturach powietrza atmosferycznego (stanowiącego dolne źródło ciepła) oraz do realizowania funkcji rozmrażania parownika pompy. Omówione do tej pory elementy stanowią raczej rozwiązanie standardowe w przypadku takiej konfiguracji urządzeń. Elementem dodatkowym jest wymiennik ciepła wspomagający podgrzewanie wody grzewczej, znajdujący się przy zasobniku buforowym (z lewej strony). Niekiedy jest to wymiennik zintegrowany z zasobnikiem. Czasami jest elementem zewnętrznym, który wymaga zastosowania dodatkowej pompy obiegowej wymuszającej przepływ pomiędzy nim i zbiornikiem.
Pierwszą kwestią, na którą należy zwrócić uwagę, jest to, by pracę pompy ciepła wspierało w taki sposób jedynie źródło o niższych kosztach wytworzenia ciepła (np. instalacja solarna) lub ciepło odpadowe, które tak czy inaczej zostałoby wyprodukowane. Włączenie do układu w ten sposób np. kotła olejowego spowodowałoby, że pracowałby on według algorytmu pracy swojej automatyki – na parametrach wyższych niż temperatura pracy pompy ciepła i nie pozwoliłby jej uruchomić się. Oczywiście, nie trzeba przypominać, że pompa ciepła jest znacznie bardziej oszczędna w eksploatacji niż wspomniany kocioł. Warto tu zaznaczyć, że istnieją również rozwiązania pozwalające pogodzić pracę kotła olejowego lub gazowego z pompą. Ważne jest wtedy, by jej regulator mógł decydować, czy kocioł może pracować czy też nie.
Jeśli jednak realizowana jest współpraca pompy ciepła – będącej niskotemperaturowym urządzeniem – z dodatkowym źródłem energii, które okresowo lub stale osiąga wyższe parametry pracy, a produkcja ciepła jest uzależniona od zewnętrznych czynników i w pewnych okresach nie można jej ograniczać, niezmiernie ważne jest wtedy rozdzielenie instalacji w taki sposób, by każdy generator ciepła mógł bezusterkowo pracować na swoich normalnych parametrach. Najczęściej instalacje pompy ciepła są podzielone na stronę pierwotną (pompa) i wtórną (obiegi grzewcze). Jest to z reguły realizowane poprzez spięcie zasilania i powrotu oraz zamontowanie w tym miejscu zaworu upustowego. Wynika to z konieczności zapewnienia wymaganego przepływu objętościowego wody grzewczej przez kondensator pompy ciepła. Rozwiązanie to sprawdza się dobrze, jednak tylko w standardowo skonfigurowanych instalacjach. Natomiast w przypadku, gdy do instalacji zostanie dołączone dodatkowe źródło ciepła o wyższych parametrach pracy, może to prowadzić do nadmiernego wzrostu temperatury wody grzewczej powracającej do pompy ciepła, który spowoduje nadmierny wzrost ciśnienia czynnika chłodniczego i zadziałanie presostatu zabezpieczającego – pompa wejdzie w stan awarii.
Przedstawiony schemat oparty jest o zastosowanie dwóch spięć zasilania i powrotu, pomiędzy którymi wyprowadzone są przewody do wpiętego szeregowo na zasilaniu zasobnika buforowego. Na spięciach zamontowane są zawory zwrotne o przeciwnych kierunkach przepływu. Zasobnik, poza normalną funkcją zabezpieczenia minimalnego czasu pracy sprężarki, jest dodatkowo połączony z wymiennikiem ciepła zasilanym przez zewnętrzne źródło energii. Dlatego też, z reguły, powinien on być większy niż w standardowych instalacjach – poza kwestią wspomnianego czasu pracy sprężarki należy uwzględnić zalecenia producenta przyłączonego dodatkowego źródła. Poniżej wspomnianych spięć z zaworami zwrotnymi znajduje się pompa obiegowa, która uruchamiana jest, gdy pracuje sprężarka – niezależnie od pracy pomp obiegów grzewczych. Jeśli więc dodatkowe źródło ciepła przekaże wyprodukowaną energię do zasobnika buforowego, będzie ona wykorzystana w pierwszej kolejności, a woda grzewcza będzie krążyła w instalacji poprzez niżej umieszczony zawór zwrotny, omijając pompę ciepła. Z drugiej strony, jeśli przepływy objętościowe obiegów grzewczych zostaną ograniczone, pompa ciepła bez trudu uzyska wymagany przepływ wody grzewczej przez kondensator dzięki wyżej położonemu zaworowi zwrotnemu. Aby jednak przedstawiona instalacja mogła tak pracować, niezmiernie ważne jest właściwe umiejscowienie czujnika temperatury powrotu (wskazane w prawym górnym rogu obszaru DDV32) tak, aby mierzył on temperaturę niezależnie od tego, która część instalacji będzie aktywna.
Na zakończenie warto jeszcze raz zachęcić branżystów, którzy po raz pierwszy sięgają po pompę ciepła, by wcześniej zapoznali się z materiałami dystrybuowanymi przez jej producenta. Nie dlatego, że pompy ciepła są trudniejszym tematem od kotłów grzewczych, ale dlatego, że są urządzeniami innymi, o innej specyfice pracy.
Gabriel Grabowski

Rys. Koncepcja systemu współpracy pompy ciepła i dodatkowego źródła po stronie grzewczej instalacji (z archiwum Glen Dimplex).
Zobacz artykuł w wersji pdf pdf pdf

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