Pompy ciepła powietrze-woda typu split – uwaga na błędy!

W artykule chciałbym przedstawić czytelnikom częste błędy wykonawcze i eksploatacyjne w instalacjach z pompami ciepła powietrze/woda typu split.

Pierwszym błędem, który chciałbym omówić, jest instalacja grzewcza nieprzygotowana do pracy z pompą ciepła powietrze woda. Chodzi tutaj o przepływ wody grzewczej oraz jej temperaturę. Wymiennik zainstalowany w pompie ciepła(ten po stronie instalacji grzewczej) skraplacz zoptymalizowany został do pracy z różnicą temperatur zasilania i powrotu na poziomie od 5 do 7 K. Taka różnica temperatur odpowiada idealnie dystrybucji ciepła przez system ogrzewania płaszczyznowego (ogrzewanie podłogowe czy ścienne).

Instalacja grzejnikowa przeliczana jest zwykle na różnicę temperatur 10 K w nowym budownictwie do nawet 15-20 K w starszych instalacjach. Nie skreśla to jeszcze bezpośredniej pracy pompy ciepła z tak przygotowaną instalacją, ale jednak trzeba liczyć się z wyraźnie niższą efektywnością pracy.

Pompy ciepła powietrze-woda a regulacja przepływu

To, co definitywnie eliminuje instalację z pracy w układzie bezpośrednim z pompą ciepła, to występowanie regulacji przepływu.

Co może wpływać na zmianę przepływu wody przez instalację grzewczą? Wszelkiego rodzaju zawory regulacyjne, termostatyczne i mieszające. Instalacja ogrzewania podłogowego posiada efekt samoregulacji i w tym przypadku siłowniki regulujące przepływ na poszczególnych pętlach są zbędne. Jeżeli jednak ktoś skłania się do ich montażu, ponieważ planuje część pomieszczeń ogrzewać nieregularnie (część domu zamieszkała okresowo), to niestety będzie musiał rozważyć dodatkowe rozwiązania utrzymujące stały przepływ.

Rozwiązaniem może być montaż zbiornika buforowego w układzie równoległym lub szeregowym. W przypadku instalacji grzejnikowej montaż bufora jest zawsze obligatoryjny. Grzejniki wyposażone są w głowice termostatyczne regulujące w sposób ciągły przepływ wody, a krótkie czasy nagrzewania i studzenia grzejników powodują ciągłe zapotrzebowanie pracy pompy ciepła. Bufor zapewni tutaj odpowiednio długie cykle pracy pompy ciepła i długie czasy przerwy.

Dla kotła uruchomienie palnika nawet kilkanaście tysięcy razy w ciągu roku nie stanowi większego problemu, chociaż świadczy o mało optymalnej pracy. Dla sprężarki taka praca oznacza szybkie jej zużycie i rachunki za energię elektryczną – zdecydowanie większe niż nawet w pesymistycznych scenariuszach kreślonych przed zakupem pompy ciepła!

Bufor w instalacji

Bufor (nr 2 na rys. 1) wpięty równolegle w instalację staje się podstawowym odbiornikiem ciepła z pompy ciepła, a jednocześnie źródłem ciepła dla instalacji grzewczej. Rozwiązanie to jest stosowane zawsze, jeżeli po stronie instalacji grzewczej występuje więcej niż jeden obieg grzewczy i nie ma możliwości zapewnienia minimalnego przepływu wody grzewczej przez pompę ciepła.

Pompy-ciepla-powietrze-woda-bufor-w-instalacji
Bufor w instalacji

25 l/kW

Wytyczne projektowe większości firm wymagają zachowania pojemności około 25 litrów na każdy kW mocy grzewczej podanej w warunkach normatywnych.

Układy grzewcze z buforem wpiętym równolegle mają szereg zalet, ale i niestety pewne słabe strony. Woda grzewcza na zasilaniu pompy ciepła podnoszona jest w stosunku do najwyższej krzywej grzewczej obsługiwanych obiegów grzewczych. Spowodowane jest to koniecznością zachowania odpowiedniej temperatury zasilania z uwzględnieniem strat ciepła. Ten niewielki wzrost temperatury zasilania przekłada się na spadek efektywności pompy ciepła nawet o około 2-5%. Z punktu widzenia zachowania maksymalnej efektywności pracy pompy ciepła korzystniejsze są zatem układy bezpośrednie, jednak niekiedy bufor wpięty równolegle jest po prostu elementem koniecznym, aby w ogóle układ pracował.

Magazyn nadmiaru ciepła – bufor szeregowo

Z uwagi na montaż na powrocie bufor taki nie wymaga opomiarowania dodatkowym czujnikiem temperatury, a więc pompa ciepła pracuje według własnego czujnika temperatury na zasilaniu, a zbiornik pełni jedynie funkcję magazynu nadmiaru wyprodukowanego ciepła, optymalizuje czasy pracy sprężarki oraz zapewnia magazyn ciepła na czas odmrażania parownika (rys. 2).

Pompy-ciepla-powietrze-woda-bufor-w-instalacji-schemat
Pompy ciepła powietrze-woda schemat instalacji

Montowany wraz z buforem zawór by-pass zapewnia zachowanie minimalnego przepływu wody przez pompę ciepła. Powinien być zainstalowany w pobliżu pompy ciepła, a wartość nastawy otwarcia zaworu powinna gwarantować zachowanie przepływu minimalnego wody grzewczej w czasie całkowitego zamknięcia się instalacji.

************************************************************************** To tylko fragment artykułu. Pełne treści w drukowanym wydaniu "Magazynu Instalatora" i po zalogowaniu. Zamów prenumeratę wydania drukowanego (pomarańczowy banner poniżej) i uzyskaj pełen dostęp do treści portalu! ***************************************************************************

Dawid Pantera

Dobór pompy ciepła powietrze-woda został opisany w innym artykule pt. „Dobór powietrznej pompy ciepła”

Prenumerata Magazynu Instalatora

5 myśli na temat “Pompy ciepła powietrze-woda typu split – uwaga na błędy!

  • 7 lutego 2019 o 21:07
    Permalink

    Jestem na etapie kupna pompy ciepla. Dzieki informacja zawartym w tym artykule zaoszczedze sporo pieniedzy. Teraz wiem, ze bede musial przerobic swoja instalacje grzewcza. Bardzo dziekuje i pozdrawiam.

    Krzysiek,

    Odpowiedz
  • 8 lutego 2019 o 17:30
    Permalink

    Witam

    Mam pytanie do artykułu Panie Dawidzie. Mianowicie pisze Pan, że nie może być regulacji przepływu a ja właśnie zamierzam w budynku wielolokalowym zastosować taką regulację mimo zastosowania wyłącznie ogrzewania podłogowego w całym budynku. Tzn PC typu SPLIT INVERTER o modulowanej mocy ma pracować w sezonie grzewczym całodobowo dostarczając ciepło do lokali oraz grzejąc wodę w zbiorniku CWU (ewentualnie się wyłączać będzie sporadycznie w okresie przejściowym). Jednak część lokali może być nieużywana przez jakieś okresy czasu i wtedy ich ogrzewanie uważam za bezsensowne. Zamierzam zastosować sprzęgło hydrauliczne bez bufora a przepływ ustalić minimalny wymagany przez PC (na podstawie danych znamionowych). Ponadto mają to być dwie PC w układzie szeregowym w razie większego zapotrzebowania na moc grzewczą w zimne noce oraz ze względów serwisowych (w razie awarii PC zawsze pozostaje druga). Czy to są złe założenia? Dodatkowo napisał Pan, że nie wolno używać płaszczowych zbiorników CWU. W takim razie jakie należy używać??

    Odpowiedz
    • 9 lutego 2019 o 21:25
      Permalink

      Pompy ciepła typu powietrze/woda poza parametrem określonym jako przepływ minimalny, wymagają także zachowania minimalnej pojemności wodnej instalacji. Podyktowane jest to koniecznością zapewnienia energii cieplnej na czas odmrażania parownika. Sprzęgło hydrauliczne spełnia warunek minimalnego przepływu, jednak z pewnością nie zapewnia minimalnej pojemności. Można oczywiście zakładać, że część instalacji zawsze będzie otwarta i tym samym pojemność sprzed i za sprzęgłem przekroczy wartość określoną w dokumentacji technicznej jako minimalna pojemność. Układ jednak nie jest w 100% poprawny, ponieważ co jeżeli jednak instalacja za sprzęgłem zostanie odcięta? Samoczynnie przez zawory termostatyczne, czy mieszające, a w tym czasie zamarznie parownik np. w wyniku pracy pompy ciepła na cele CWU? Pompa ciepła zatrzyma się awaryjnie, ponieważ podczas realizacji procesu odmrażania wykryto ryzyko zamrożenia wody grzewczej tj. temperatura po stronie wody grzewczej spadnie poniżej wartości określonej w automatyce jako minimalna temperatura (z reguły jest to 10stC lub 15stC na powrocie z instalacji grzewczej).

      Inna sprawa, że układ kaskadowy wymaga z reguły montażu zbiornika buforowego. Pozwoliłem sobie napisać „z reguły” ponieważ być może istnieją algorytmy pozwalające obyć się bez niego. Dlaczego bufor w kaskadzie? Pompy ciepła jako uzupełniające się wzajemnie źródła ciepła załączane są i wyłączane od jakiejś wspólnej temperatury zasilania. Ta jakaś wspólna temperatura mierzona jest właśnie w zbiorniku buforowym.
      Duża pojemność bufora oznacza wciąż te same zalety – długie cykle pracy i długie cykle przerwy.
      Odnośnie zbiorników CWU. Zalecane są zbiorniki pojemnościowe z wężownicą lub bez niej. Modele z wężownicą pozwalają na współpracę z większością dostępnych na rynku pomp ciepła typu split. W przypadku układów kaskadowych trzeba na początku zdecydować czy woda użytkowa przygotowywana będzie przez jedną pompę ciepła z kaskady czy może wszystkie dostępne stopnie mogą pracować jednocześnie na CWU. Jeżeli tylko jedna pompa ciepła to sprawa doboru jest identyczna jak dla pojedynczej pompy ciepła. Natomiast w przypadku kaskady pompy zaleca się zastosowanie zbiornika pojemnościowego ładowanego w systemie wymiennika zewnętrznego. Powierzchnia wymiennika dopierana jest wtedy do mocy łącznej wszystkich dostępnych pomp ciepła w kaskadzie.
      Tutaj uwaga. Często w układach kaskadowych pojawia się niepoprawne wykonanie podłączenia od strony hydraulicznej. Należy szczególnie zwrócić uwagę na to, aby powrotu z obiegu grzewczego (powrót z bufora) nie mieszał się z powrotem z obiegu ogrzewania CWU. Jest to zawsze ważne, niezależnie od tego czy do pracy na CWU dopuszczona jest tylko jedna pompa ciepła czy wszystkie stopnie w kaskadzie. Zawsze może zaistnieć sytuacja kiedy jeden ze stopni kaskady pracować będzie na CWU a drugi na CO.
      Dawid Pantera

      Odpowiedz
  • 9 lutego 2019 o 23:48
    Permalink

    Panie Dawidzie ciekawy artykuł, zwłaszcza uwagi na temat mocowania przewodów. Czekam z niecierpliwością na drugą część.
    Czy jest szansa na opis błędów przy montażu pomp typu monoblok?
    Pozdrawiam

    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