Do napisania tego artykułu skłoniły mnie dwie rzeczy. Z jednej strony coraz więcej zapytań od użytkowników pomp ciepła dotyczących modernizacji ich instalacji, a z drugiej – zgłoszenie serwisowe związane właśnie z dokonaną modernizacją instalacji grzewczej pracującej dotychczas na pompie ciepła typu solanka/woda.

Osoby z branży pod hasłem „modernizacja” od razu wizualizują sobie w głowie instalację z kotłem na paliwo stałe – jak węgiel czy drewno lub kotłownię gazową wyposażoną w tradycyjny kocioł wiszący, który domaga się wymiany. Tymczasem modernizacja instalacji z pompą ciepła (pracujących już dłuży czas), zaczyna się już pojawiać w zapytaniach od instalatorów i inwestorów. Szczególnie w przypadkach, w których inwestor zainteresowany jest wymianą na nowy wysokoefektywny systemem grzewczy lub grzewczo-chłodzący.

Pompy ciepła typu powietrze/woda rozwijają się tak dynamicznie dopiero od około 5 lat, podczas gdy jeszcze 10 lat temu ich sprzedaż szacowana była na nieco ponad 1000 sztuk rocznie. W tych latach prym wiodły pompy ciepła typu solanka/woda oparte o dolne źródło w postaci kolektora poziomego lub odwiertów pionowych. Jeżeli dolne źródło oszacowane zostało prawidłowo, pompa ciepła mogła cały ten czas bezproblemowo wykorzystywać ciepło ziemi i zapewniać efektywne ogrzewanie budynku.

Efektywne zmiany

Co zmieniło się w zakresie efektywności w przeciągu ostatnich lat w pompach ciepła solanka/woda?

Po początku drogi obowiązywała norma EN255, wg której szacowano i umieszczano w dokumentacji technicznej podstawowe parametry pomp ciepła, jak moc grzewcza, moc elektryczna, moc chłodnicza i w końcu współczynnik efektywności COP. W roku 2009 norma została zastąpiona kolejną – EN14511, która w odróżnieniu od poprzedniczki uwzględnia m.in. energię elektryczną pobieraną przez pompy obiegowe dla potrzeb pokonania oporów wymienników dolnego i górnego źródła ciepła.

Zmieniono także różnice temperatur po stronie górnego źródła ciepła obowiązujące podczas badań. W efekcie pompy ciepła badane wg nowej normy wykazywały mniejszą efektywność pracy niż podczas badań wg poprzedniej normy.

modernizacja instalacji z pompą ciepła - wykres
Rynek pomp ciepła wg PORT PC (Rynek pomp ciepła w Polsce w latach 2010-2016. Perspektywy rozwoju rynku pomp ciepła do 2030 roku. Październik 2017).

Podobnie jest obecnie, kiedy to wciąż obowiązująca norma EN14511 została zaktualizowana w roku 2018 i tutaj również wprowadzone zmiany dotyczące badań w wyniku końcowym oznaczają mniejsze wartości współczynników efektywności. W tym przypadku związane jest to, w dużym uproszczeniu, z zakończeniem promowania stosowania elektronicznych pomp obiegowych w pompach ciepła, gdyż stały się one po prostu rozwiązaniem standardowym.

Nowe metody obliczeń…

Nowe metody obliczeń zgodnie z obecną normą EN14511:2018 mają zarówno negatywny, jak i pozytywny wpływ na współczynnik efektywności COP w porównaniu z obliczeniami według standardu z roku 2013. Jednakże ponieważ negatywny wpływ na moc elektryczną pobieraną przez urządzenie jest znacznie większy w ujęciu procentowym niż pozytywny wpływ na moc grzewczą, to wyniki badań wg standardu 2018 dają gorszy wynik COP nawet o 0,2 dla tego samego pomiaru niż było to w standardzie z 2013 roku.

Nie da się ukryć, że wprowadzone zmiany dają w efekcie pozytywny wpływ na rozwój technologii, ponieważ naturalnym celem producenta pomp ciepła jest oferowanie urządzeń o najwyższej efektywności pracy. Obserwując ofertę pomp ciepła z lat obowiązywania normy EN255, pompy ciepła solanka/woda mogły pochwalić się wartością COP na poziomie do 4,6.

Wartość ta jest spotykana również dzisiaj, jednak uwzględniając zmiany w sposobie badania pomp ciepła, dzisiejsza wartość współczynnika efektywności COP = 4,6 to nie to samo, co kiedyś, a różnica może wynosić nawet 10%.

Modernizacja instalacji z pompą ciepła na…

Cóż jest trudnego w modernizacji instalacji wyposażonej w pompę ciepła solanka/woda?

Z pewnością inaczej umieszczone króćce przyłączeniowe po stronie dolnego i górnego źródła ciepła, do wymiany część armatury jak zawory odcinające oraz elementy zabezpieczające jak naczynia przeponowe i zawory bezpieczeństwa.

A co z dolnym źródłem ciepła?

Zostaje? Medium transportujące ciepło nie podlega tutaj tak dużym zmianom temperatury jak to jest w przypadku instalacji solarnej, jednak podlega sprawdzeniu pod kątem temperatury zamarzania i wartości pH.

A wielkość dolnego źródła?

Hmm, skoro modernizacja instalacji z pompą ciepła polega jedynie na wymianie źródła ciepła na model o podobnej mocy grzewczej, to chyba nic nie szkodzi. Należy zauważyć, że nowe modele są pod kątem efektywności pracy wyraźnie lepsze od poprzednich, a dodatkowo warunki badań były inne, co dodatkowo zwiększa dysproporcje.

Model nowej pompy ciepła, którego dotyczy ten konkretny przypadek modernizacji, posiada wartość COP = 5,0 dla parametrów B0/W35 wg normy EN14511. Z kolei wymieniana pompa ciepła posiadała wartość COP = 4,49 uzyskanych dla tych samych parametrów pracy B0/W25, lecz wg normy EN255. Jedynie na postawie porównania wartości współczynników efektywności różnica wynosi ponad 10%, a uwzględniając dodatkowe różnice w badaniach wg normy, różnica zwiększy się do blisko 16%.

Efektywność pracy pompy ciepła określa skuteczność wykorzystania energii elektrycznej do uzyskania energii zielonej ze środowiska. Im wartość COP jest większa, tym mniejszy jest wymagany nakład energii elektrycznej dla pozyskania tej samej ilości energii ze środowiska lub, inaczej mówiąc, po prostu wraz ze wzrostem współczynnika COP zwiększa się skuteczność wykorzystywania energii środowiska do wytworzenia jednostki energii cieplnej.

Modernizacja instalacji z pompą ciepła a wpływ COP na dolne źródło

Nowa pompa ciepła w większym stopniu wykorzystuje ciepło dolnego źródła ciepła i tym samym wielkość dolnego źródła powinna zostać ponownie obliczona i z całą pewnością powiększona o mniej więcej taką różnicę, jaką uzyskaliśmy, porównując współczynniki COP.

modernizacja instalacji z pompą ciepła - dolne źródło
Fot. 1. Kolektor zasilający pompę ciepła / powrót z ziemi (autor: Mat-Instal, Toruń).

Zwykle przy planowaniu takich prac sugeruje się dodatkowe przewymiarowanie wymiennika dla zniwelowania ewentualnych problemów z dostępnością ciepła w istniejącym wymienniku. Koniczna może okazać się przebudowa układu rozdzielacza o dodatkowe układy zaworów i rotametrów dla uzyskania stabilizacji przepływu dla dotychczasowych i nowych odcinków wymiennika ciepła.

Jeżeli modernizacja instalacji z pompą ciepła ograniczy się jedynie do wymiany samego urządzenia bez rozbudowy dolnego źródła ciepła, to efekt może wyglądać jak na zdjęciach 1 i 2, na których wyraźnie widać, jak w środku trwania sezonu grzewczego, na pracującej już nowej pompie ciepła, część dolnego źródła ciepła uległa szybkiemu wyczerpaniu i zmrożeniu pierwszych odcinków rur kolektora poziomego.

Modernizacja instalacji z pompą ciepła - zmrożone dolne źródło
Fot. 2. Kolektor powrotny z pompy ciepła / zasilanie dolnego źródła ciepła (autor: Mat-Instal, Toruń).

Wniosek na koniec

Dolne źródła ciepła do pomp ciepła solanka/woda należy przeliczyć ze względu na wymaganą moc chłodniczą, ale przede wszystkim należy je policzyć pod kątem energetycznym – jest to szalenie istotne podczas każdej modernizacji, a także podczas doboru w nowym budownictwie, gdzie zapotrzebowanie energii na ciepłą wodę użytkową sięga już blisko 40% całkowitego zapotrzebowania na energię cieplną w budynku.

Dawid Pantera

Prenumerata Magazynu Instalatora

Jedna myśl na temat “Modernizacja instalacji z pompą ciepła solanka/woda

  • 29 maja 2019 o 20:42
    Permalink

    Wszysyko fajnie ale to jest tak drogie ze domki jednorodzinne moga pomarzyc ,kogo stac dac 30 lub 40 tys ,wartosc auta,a prad i tak bedzie bralo.Moze w Norwegi ,Hollandi to tak ale nie w biednej Polsce

    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