Pompa powietrze/woda czy powietrze/powietrze – co dla kogo?

Powietrze jest darmowe – dlaczego więc tego nie wykorzystać? Idealne do tego celu są powietrzne pompy ciepła, które jako źródło ciepła wykorzystują powietrze zewnętrzne, w związku z czym wykonywanie dolnego źródła w postaci sond pionowych lub kolektora gruntowego jest zbędne.

Pompy na powietrze zewnętrzne cieszą się ogromną popularnością w krajach zachodniej Europy. Według raportu Europejskiego Stowarzyszenia Pomp Ciepła EHPA – dominującym dolnym źródłem dla pomp ciepła jest i w najbliższej przyszłości pozostanie powietrze.

udział powietrznych pomp ciepła na rynku europejskim

Jak widać na rys. 1, udział powietrznych pomp ciepła na rynku europejskim z roku na rok rośnie, a segment ten podzielony jest na urządzenia typu powietrze/powietrze oraz powietrze/woda. Co ciekawe, wygląda na to, że aktualnie również w Polsce na cele grzewcze wykorzystywane są zarówno systemy wodne, jak i nadmuchowe (rys. 2).

udział powietrznych pomp ciepła na rynku polskim

Różnice

Pompa ciepła to urządzenie grzewcze wykorzystywane do ogrzewania budynków i produkcji ciepłej wody użytkowej. Powietrzna pompa ciepła pobiera energię cieplną o niskim poziomie temperatury z powietrza i poprzez doprowadzenie energii mechanicznej (sprężarka) doprowadza ją do poziomu wysokiej temperatury użytkowej. W ten sposób możliwe jest wykorzystanie energii cieplnej z otoczenia, przy niewielkim 20-30% udziale energii elektrycznej potrzebnej głównie do napędu sprężarki.

Pompa ciepła powietrze-powietrze pracuje w układzie nadmuchowym, w którym ogrzewamy bezpośrednio powietrze znajdujące się wewnątrz budynku. System grzewczy z pompą ciepła powietrze/powietrze wyposażony jest w jednostkę zewnętrzną odbierającą ciepło z powietrza zewnętrznego (w wyniku pracy wentylatora, parownika i sprężarki) oraz jednostkę nawiewną, wyposażoną w powietrzny wymiennik ciepła (skraplacz) i wentylator, która ogrzewa lub chłodzi powietrze w pomieszczeniach, w których przebywamy.

Pompa ciepła powietrze/woda pracuje w układzie wodnym, w którym ogrzewanym czynnikiem grzewczym jest woda. System grzewczy z pompą ciepła powietrze/woda wyposażony jest również w jednostkę zewnętrzną oraz jednostkę wewnętrzną wyposażoną w wodny wymiennik ciepła (skraplacz), który oddaje ciepło do wody grzewczej, którą pompa obiegowa tłoczy do instalacji grzejnikowej lub podłogowej i w ten sposób ogrzewa nasz dom. Pompy ciepła powietrze/woda składające się z dwóch osobnych jednostek nazywane są systemami typu „split”. Jednak w przypadku tego typu urządzeń skraplacz może być również wbudowany w jednostkę zewnętrzną i wtedy mówimy o pompie ciepła typu „monoblok”.

Zakres mocy powietrznych pomp ciepła jest szeroki. Na rynku spotyka się jednostki o mocy od ok. 2 do 160 kW w ramach pojedynczego systemu lub rozbudowanych układów kaskadowych. Pompy ciepła obecnie stosowane, często wyposażone są w technologię inwerterową, płynnie dopasowującą się do zapotrzebowania na ilość ciepła, co w znaczący sposób obniża koszty eksploatacyjne. Takie pompy ciepła pracują jak urządzenie chłodnicze i mogą być wykorzystywane zimą jako źródło ogrzewania, a latem jako układ schładzania na potrzeby klimatyzacji pomieszczeń.

Odbiorniki ciepła

W przypadku pomp ciepła typu powietrze/powietrze wymienniki montowane w ogrzewanych pomieszczeniach zintegrowane są z wentylatorem, kierownicami powietrza i automatyką sterującą. Wykonywane są w różnych wersjach, np. jednostki ścienne, kasetonowe, przypodłogowe czy kanałowe (do których podłącza się kanały wentylacyjne rozprowadzające powietrze po pomieszczeniu).

Przy tym ostatnim rodzaju układu nadmuchowego – kanałowego musimy mieć miejsce na instalację, czyli kanały, które wykonuje się najczęściej pod stropem piwnicy, w posadzce parteru budynku niepodpiwniczonego, pod stropem parteru w pustce sufitu podwieszanego czy też w pustce strychu. Sterowanie w przypadku pomp ciepła powietrze/powietrze jest najczęściej realizowane przy pomocy bezprzewodowych pilotów, a nadmuchowe jednostki wewnętrzne, w zależności od potrzeby, mogą realizować ogrzewanie lub chłodzenie pomieszczeń.

Istnieje również możliwość podłączenia do centralnego systemu sterowania, co sprawdza się w przypadku większych obiektów komercyjnych, takich jak biura, hotele. Na szczególną uwagę zasługuje niska bezwładność takich systemów oraz fakt, że nie ma dodatkowych mediów pośredniczących (jak woda), przez co redukuje się straty. Wadą tego typu układów jest brak możliwości przygotowania ciepłej wody użytkowej, bez dodatkowego modułu.

Pompy ciepła typu powietrze/woda wymagają instalacji odbiornika ciepła. W przypadku tego typu systemów możemy stosować wszelkiego rodzaju grzewcze systemy wodne, takie jak: grzejniki, ogrzewanie płaszczyznowe (podłogowe, ścienne, sufitowe), klimakonwektory, a nawet nagrzewnice powietrza. Zazwyczaj jednak są to systemy płaszczyznowe, ponieważ pompa ciepła jest źródłem ciepła nisko- lub średniotemperaturowym i najwyższe sprawności uzyskuje przy niskich temperaturach zasilania od 25 do 40ºC, które idealnie nadają się zasilania systemów z podłogówką.

Zaletą tego typu systemów jest energooszczędność, estetyka i komfort związany z brakiem elementów wymagających czyszczenia, a w okresie zimowym ciepła i szybkoschnąca podłoga. Jednocześnie wadą i zaletą systemu jest duża bezwładność, która powoduje, że mamy dużą pojemność buforową systemu, ale nie jest możliwe dokonanie szybkiej, natychmiastowo odczuwalnej zmiany temperatury w pomieszczeniu.

Wadą może być fakt, że nie każdy rodzaj posadzki będzie zapewniał odpowiednią przewodność cieplną, w związku z czym możemy zastosować płytki ceramiczne, większość paneli podłogowych oraz tylko wybrane rodzaje drewna. Systemy płaszczyznowe mogą również znaleźć zastosowanie do chłodzenia budynku w okresie letnim, jednak ograniczeniem wydajności chłodzenia w ich przypadku będzie temperatura punktu rosy, której nie należy przekraczać. Jeżeli w budynku wymagany jest komfort klimatyzacji zaleca się zastosowanie klimakonwektorów, które mogą ogrzewać i chłodzić budynek niemal bez ograniczeń.

Zaletą systemów pomp ciepła powietrze/woda jest możliwość produkcji ciepłej wody użytkowej bez dodatkowych modułów.

Bitwa o efektywność

Powietrzne pompy ciepła osiągają zazwyczaj klasę energetyczną A – A++. Na efektywność tego rodzaju pomp ciepła mają wpływ pozostałe elementy, takie jak rodzaj silnika napędzającego sprężarkę, czynnik chłodniczy, typ sprężarki, wymienniki, automatyka. Dodatkowym czynnikiem wpływającym na współczynnik efektywności jest proces odszraniania, który musi być wykonywany przez urządzenie automatycznie w celu usunięcia oblodzenia parownika. Podczas procesu odszraniania pompa ciepła wykorzystuje część energii cieplnej do usunięcia szronu z wymiennika, w związku z czym jej wydajność spada, ale dotyczy to obydwu typów urządzeń.

Pompa ciepła powietrze/woda pracująca w systemie niskoparametrowym, w porównaniu do urządzeń typu powietrze/powietrze, osiąga wyższy roczny współczynnik efektywności SCOP: odpowiednio 4,5 do 4. Jest to głównie związane z niższą temperaturą zasilania wymaganą dla instalacji płaszczyznowej (25-35oC), która w układzie nadmuchowym musi osiągać (30-55oC), a także wyższym poborem energii przez wentylatory w porównaniu do pompki obiegowej wody grzewczej.

Dwa w jednym

Ciekawym rozwiązaniem są systemy tzw. multisplit, łączące cechy obu typów opisanych wyżej urządzeń. Pompy tego typu współpracują zarówno z jednostkami wewnętrznymi nadmuchowymi sterowanymi pilotem, jak i z wodną instalacją centralnego ogrzewania (poprzez zastosowanie mudułu z wodnym wymiennikiem ciepła, pompką obiegową i sterownikiem). Wyjątkową zaletą takiego systemu jest jego „elastyczność”, która daje możliwość ogrzewania lub chłodzenia powietrzem kilku pomieszczeń równocześnie, przy jednoczesnym ogrzewaniu/chłodzeniu pomieszczeń wodnym systemem grzewczym (np. podłogówka).

Ogrzewanie podłogowe, a przede wszystkim grzejnikowe, może być również używane wyłącznie do ogrzewania (zima), a powietrzne jednostki wewnętrzne wyłącznie do chłodzenia (lato). Ponadto do jednostki zewnętrznej można podłączyć moduł służący do produkcji ciepłej wody użytkowej w osobnym zasobniku c.w.u., który do ogrzewania wykorzystuje głównie ciepło powstające podczas chłodzenia. Daje to ogromną przewagę nad typowymi powietrznymi pompami ciepła, ponieważ ogrzewanie wody jest bardzo ekonomiczne, nie obniża współczynnika sprawności pompy ciepła i może zachodzić jednocześnie z procesem chłodzenia budynku.

dr inż. Małgorzata Smuczyńska

Rys. 1, Rozwój rynku pomp ciepła w Europie w latach 2005-2014 wg typów pomp ciepła, bez uwzględnienia urządzeń pracujących wyłącznie w funkcji chłodzenia. Źródło: EHPA, European Heat Pump Market and Statistics Report 2015.

Rys. 2. Rozwój rynku pomp ciepła Polsce w latach 2010-2014 wg typów pomp ciepła, bez uwzględnienia urządzeń pracujących wyłącznie w funkcji chłodzenia. Źródło: EHPA, European Heat Pump Market and Statistics Report 2015.

Prenumerata Magazynu Instalatora

2 myśli na temat “Pompa powietrze/woda czy powietrze/powietrze – co dla kogo?

  • 11 lutego 2018 o 12:14
    Permalink

    Pieknie pisane czary , ale zero praktyki. Duzy pobor pradu to jedna z wielu wad!!!

    Odpowiedz
    • 31 sierpnia 2018 o 13:36
      Permalink

      Kolega się myli. Pobór prądu nie jest aż taki duży. Mieszkam w przedwojennej kamienicy gdzie wszystko oprócz kuchenki mam na prąd. Dwa pokoje z kuchnią ogrzewam pompą ciepła powietrze powietrze.
      Tak naprawdę są to klimatyzatory inverterowe fabrycznie przystosowane do grzania w temperaturze do -20stC
      W łazience mam grzejnik szczebelkowy elektryczny. Rachunki za dwa miesiące w zimie nie przekraczają 600 zł (cały zużyty prąd w mieszkaniu). Grzeję tak już trzecią zimę. Wcześniej były zwykłe olejaki a rachunki powyżej 800 zł i niedogrzane mieszkanie.
      Tak więc oszczędność w prądzie jest. Zapewne ogrzewanie gazem może wychodzić taniej, nie wiem nie mam porównania.

      Odpowiedz

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