Dobór pompy ciepła w nowych i modernizowanych instalacjach

Powietrzne pompy ciepła szybko zyskują grono zwolenników. W artykule chciałbym przypomnieć o kilku istotnych kwestiach przy wyborze, doborze i instalowaniu tego typu urządzeń.

Obecnie w Polsce wciąż używanych jest kilka milionów kotłów węglowych. Polskie miasta licznie zajmują najwyższe miejsca w rankingach najbardziej zanieczyszczonych miast w Europie. Niska emisja wywołuje corocznie skutki chorobowe i śmiertelne u dziesiątek tysięcy osób. W ostatnich latach znaczącą zmianę powoduje wzrost popularności odnawialnych źródeł energii i programy dotacyjne usuwające barierę finansową. Szczęśliwie przyczynia się to do poprawy niekorzystnych statystyk. Zdecydowanie prym wiodą w tym zakresie systemy: powietrzne pompy ciepła i fotowoltaika. Powietrzna pompa ciepła natomiast, jako jedna z najmłodszych technologii w tej grupie, szybko zyskuje grono zwolenników, ale również sprawia pewne trudności w coraz powszechniejszym zastosowaniu. W artykule poruszę temat jakim jest dobór pompy ciepła w nowych i modernizowanych instalacjach. Warto zapamiętać kilka istotnych kwestii przy wyborze, doborze i instalowaniu tego typu urządzeń.

Powietrzne pompy ciepła – przyszłościowe źródło ciepła

Jeśli źródło ciepła ma być wybrane przyszłościowo, to powinno wykorzystywać przynajmniej w pewnym stopniu energię odnawialną. Powinno również umożliwiać choćby częściowe wytworzenie energii napędowej, a przede wszystkim, patrząc na gorące lato tego roku, źródło takie powinno zapewnić możliwość chłodzenia, bez większych modyfikacji czy rozbudowy instalacji. Najlepiej na takie zapotrzebowanie odpowiadają pompy ciepła, niezależnie od typu. Tradycyjne źródła, czyli kotły, w znacznie mniejszym stopniu te wymogi spełniają i dlatego ich udział w dłuższej perspektywie będzie stopniowo malał. Najszybciej spadek odnotują te najbardziej zanieczyszczające środowisko, czyli kotły stałopalne/węglowe, następnie kotły na paliwa ciężkie, natomiast proces z kotłami gazowymi będzie postępował powoli, gdyż emisja związana z ich użytkowaniem jest już mocno ograniczona.

Jaka pompa ciepła?

W budownictwie jednorodzinnym – z uwagi na nieskomplikowaną instalację oraz z punktu widzenia kosztów – najlepiej sprawdzają się powietrzne pompy ciepła. PC gruntowe pozostają w sferze rozwiązań dla bardziej wymagających. Jeśli zatem powietrzna pompa ciepła, to pojawia się pytanie – w wersji split czy monoblok? Technicznie i cenowo odpowiadające sobie modele praktycznie niewiele się różnią, inna konstrukcja jednak (a właściwie umieszczenie skraplacza – wymiennika, którym ogrzewa się woda) powoduje istotne różnice w zastosowaniu. Monobloki narażone są na zamarzanie i choć w praktyce nie słyszy się o takich przypadkach, to teoretycznie obecność krótkiego odcinka przewodów wodnych, na zewnątrz budynku, może takie zagrożenie stwarzać.

Zalewanie instalacji mieszanką glikolową czy stosowanie wymienników pośredniczących, choć daje gwarancję w wypadku zaniku napięcia, niestety nieznacznie pogarsza parametry medium przenoszącego ciepło w całym okresie eksploatacyjnym i z tego względu nie jest polecane. Natomiast w pompach ciepła typu split wymogi F-gazowe obligują instalatora i użytkownika do pewnych działań pod rygorem kar w wypadku niedopełnienia. Kary te dla użytkownika mogą wynosić nawet do 3000 PLN przy stosunkowo niewielkim urządzeniu. Dla instalatora poza karami finansowymi przewidziane są również kary związane z ograniczeniem, nawet dożywotnim, dostępu do wykonywania zawodu, choć można zakładać, że na takie skutki nikt rozsądny raczej sobie nie pozwoli. Pozostałe kwestie zarówno dla urządzeń typu split, jak i monoblok wyglądają praktycznie identycznie.

Dobór pompy ciepła

W odróżnieniu od dotychczasowej praktyki stosowanej przy kotłach, charakteryzującej się tym, że pompy ciepła dobieramy na warunki obliczeniowe, obecnie dobieramy optymalnie do całego zakresu pracy w ciągu sezonu grzewczego. Oznacza to, że wystąpią przedziały temperatur zewnętrznych, w których samodzielna pompa ciepła nie będzie w stanie pokryć całkowitego zapotrzebowania mocy grzewczej. Wtedy wspomagać się będzie dodatkowym źródłem ciepła (najczęściej grzałką elektryczną), ale za to uzyska najwyższą sprawność w przedziale najczęściej występujących temperatur w sezonie i dzięki temu – najkorzystniejszy wynik roczny. Jednym słowem mówiąc – najniższy koszt ogrzewania. Jeśli chcielibyśmy wykorzystać pompę ciepła typu powietrze-powietrze, czyli klimatyzator do samodzielnego ogrzewania, brak szczytowego źródła ciepła spowoduje konieczność przewymiarowania go aż o 100% z uwagi na spadek mocy w niskich temperaturach zewnętrznych. Prawidłowy dobór pompy ciepła typu powietrze-woda rozpoznamy zatem po tym, że temperatury, przy których zaczyna się wspomaganie dodatkowym źródłem ciepła, wypadają w przedziale mniej więcej od -5ºC do -10ºC. Istotny jest również przy doborze temperaturowy zakres pracy po stronie wodnej, ale do tego wątku jeszcze wrócimy.

Przed powietrzną pompa ciepła?

Co powinno znaleźć się po stronie instalacji w systemie z pompą ciepła? Jeśli mamy dobrze zaprojektowaną i wyrównoważoną instalację, to nic. Ale jeśli występuje kilka obiegów grzewczych, dodatkowe pompy, to na pewno bufor. Bufor pełni również rolę magazynu energii podczas cyklu odszraniania, stabilizuje pracę pompy ciepła i może służyć do magazynowania energii, np. w drugiej taryfie energetycznej. Często jednak wszystkie te funkcje może przejąć system ogrzewania podłogowego, gdyż posiada dużą pojemność. Równie dobrze w tej roli sprawdza się sprzęgło hydrauliczne, które nie wprowadza dodatkowej bezwładności. Kolejnym ważnym elementem jest sterownik pompy ciepła. Dobrze, gdy może sterować pompami w obiegach grzewczych i mieszaczami, gdyż wtedy cały system pracuje prawidłowo.

Dobór pompy ciepła - schemat
Dobór pompy ciepła – schemat

Podobnie praca systemu rekuperacji – powinna być sprzężona z pracą systemu grzewczego najlepiej jednym sterownikiem, bo wtedy wykluczamy możliwość jednoczesnego ogrzewania i chłodzenia powietrza poprzez niezależnie pracujące systemy w okresach przejściowych. Istotna jest również odpowiednia współpraca systemu grzewczego z fotowoltaiką, gdyż konsumpcja własna pozwala uniknąć oddawania 20% prowizji za magazynowanie. Kolejnym elementem są możliwości sterowania. W dzisiejszych czasach intuicyjny interfejs zaczyna nie wystarczać, a standardem zaczynają być wszelkie systemy umożliwiające sterowanie z aplikacji na smartfona. Nie jest to specjalnie potrzebne, gdyż system powinien utrzymywać komfort pomieszczeń bez konieczności ludzkiej ingerencji, ale sterownik powinien posiadać taką opcję, bo za kilka lat standardy mogą się mocno zmienić w tym kierunku, a wtedy pompy ciepła nie wymienimy. I na koniec bardzo ważne czynniki – choć to oczywiste w wypadku każdego urządzenia – cena, zaplecze serwisowe i gwarancja.

Dofinansowanie

Program uwzględnia wszelkie zmiany zmierzające do ograniczenia zużycia energii pierwotnej i emisji CO2, natomiast, co ciekawe, najwyższy koszt kwalifikowany przypada na fotowoltaikę i pompy ciepła, z czego tylko pompy ciepła podlegają dotowaniu. System fotowoltaiczny może uzyskać jedynie preferencyjne kredytowanie. Środki w wysokości 103 miliardów PLN przewidziane są na 10 lat. Pompy ciepła jednak w tym programie będą dotowane według następującego podziału. Domy nowe – tylko w 2019 roku, dotacja tylko do źródła ciepła, oraz domy modernizowane do 2029 roku i oprócz źródła ciepła dotacją objęte będą również modernizacja instalacji, projekt, wykonanie docieplenia budynku, audyt etc. Modernizacja istniejących instalacji, która wydaje się tutaj mieć największy potencjał, charakteryzuje się jednak pewnymi ograniczeniami.

Na przykład w wypadku wejścia na istniejący i użytkowany budynek zazwyczaj niemożliwe będzie wykonanie odwiertów pod gruntową pompę ciepła. Likwidacja kotła węglowego wiązać się będzie z podejściem pompą ciepła do instalacji, najczęściej grzejnikowej, której wymiana może być niemożliwa lub możliwa tylko w ograniczonym zakresie. Instalacje grzewcze grzejnikowe wymiarowane były na wyższe parametry wody grzewczej, co oznacza, że niektóre powietrzne pompy ciepła mogą nie posiadać wystarczających możliwości technicznych do współpracy z nimi, a na pewno bardzo często będą na pograniczu możliwości przy pracy w okresach szczytowego zapotrzebowania. Dotacja z założenia wyklucza pozostawienie starego wyeksploatowanego źródła ciepła, zatem konieczne będzie w wypadku wymiany na pompę ciepła nie tylko zapewnienie wymagających parametrów pracy, ale również zapewnienie korzystnych parametrów eksploatacyjnych w tych warunkach. W wypadku powietrznych pomp ciepła warto wtedy zwrócić uwagę na temperaturowy zakres pracy szczególnie dla temperatur wody w niskich temperaturach zewnętrznych (wykres).

Dobór pompy ciepła - wykres
Dobór pompy ciepła – wykres

Skuteczne porównywanie

Jeśli już uda nam się znaleźć powietrzne pompy ciepła, które spełniają powyższe wymagania, bardzo łatwo możemy je ze sobą porównać pod względem efektywności energetycznej. Parametr ten będzie miał bezpośrednie przełożenie na rachunki za ogrzewanie i choć w podobnej technologii różnice raczej nie przekroczą 30%, to są one również w dużym stopniu odzwierciedleniem zaawansowania technologicznego danej pompy ciepła. Nie ma praktycznie możliwości, aby najwyższe efektywności miały urządzenia złożone ze słabej jakości podzespołów i odwrotnie. Parametrem, który najlepiej służy w porównywaniu efektywności powietrznych pomp ciepła, jest SCOP, czyli sezonowy współczynnik efektywności. Zdefiniowany jest dla trzech wzorcowych w Europie typów klimatów: chłodnego, umiarkowanego i ciepłego, oraz dla dwóch wzorcowych temperatur pracy odpowiednio 35ºC dla systemów płaszczyznowych i 55ºC dla systemów grzejnikowych. W wypadku modernizacji dla większości obszaru Polski najodpowiedniejszy wydaje się SCOP dla 55ºC w klimacie umiarkowanym. Jedynie dla północnego wschodu i obszarów górskich do porównań można skorzystać z wartości dla klimatu zimnego. Porównywanie chwilowych wartości efektywności, czyli COP, może prowadzić do błędnych wniosków i dlatego nie jest zalecane (tabela).

Dobór pompy ciepła - tabela
Dobór pompy ciepła – współczynniki SCOP

Podsumowanie

Popularyzacja odnawialnych źródeł ciepła, szczególnie pomp ciepła, i ogólnopolski program dotacyjny zapowiadają ogromne i długotrwałe zmiany w zakresie podejścia do wytwarzania ciepła dla budynków, na razie głównie jednorodzinnych ale w przyszłości na pewno i na szerszą skalę. Pompy ciepła w połączeniu z fotowoltaiką mogą stanowić jeden z najbardziej atrakcyjnych sposobów wytwarzania energii zarówno dziś, jak i w przyszłości. Właśnie zaczyna działać ogromny program dotacyjny, w którym środki dostępne będą, w zależności od dochodów, praktycznie dla każdego. W dodatku program ten został skonstruowany przyjaźnie bez skomplikowanych procedur i stanowi ogromną szansę w walce o czyste powietrze.

Erwin Szczurek

Prenumerata Magazynu Instalatora

3 thoughts on “Dobór pompy ciepła w nowych i modernizowanych instalacjach

  • 30 października 2018 at 09:51
    Permalink

    Pompa ciepła to świetne rozwiązanie do ogrzewanie domu

    Odpowiedz
  • 2 listopada 2018 at 10:35
    Permalink

    Pompa ciepła to doskonałe rozwiązanie do ogrzewanie domu ,energooszczędne i ekologiczne

    Odpowiedz
  • 10 listopada 2018 at 12:00
    Permalink

    Najlepszym rozwiązaniem na ten moment jest inwestycja w odnawialne źródła energii. Szkoda, że Polska nie jest krajem, w którym świadomość ludzi na ten temat jest wysoka, ale myślę, że wszystko idzie w poprawnym kierunku. Sam jeszcze jakiś czas temu nie byłem ,,uświadomiony” ale trochę poczytałem, porozmawiałem i dałem się namówić na inwestycję w fotowoltaikę. Montowała mi panele firma (…). Teraz sobie robię fazę testową czy to tak naprawdę się opłaca. Na razie jestem zadowolony, bardziej niż sądziłem ;)

    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