W obliczu nowych wyzwań klimatycznych coraz większą popularność zyskują systemy grzewcze rzadziej stosowane dotychczas, gdyż z uwagi na ograniczanie emisji nie tylko spełniają swoje zadania w zakresie ogrzewania i ciepłej wody użytkowej, ale robią to z uwzględnieniem dbałości o środowisko naturalne, co w konsekwencji wiąże się z możliwością uzyskania finansowego wsparcia inwestycji.

W artykule przedstawię kilka przykładów (w tym schematy pomp ciepła), w jaki sposób można zastosować pompę w budynku jednorodzinnym od podstawowych po rozbudowane funkcjonalności.

W budownictwie jednorodzinnym ostatnie lata charakteryzują trzy tendencje:

  • do zwiększania energooszczędności w obszarze materiałów budowlanych i stolarki wykończeniowej,
  • coraz powszechniejszego zastosowaniu odnawialnych źródeł energii do ogrzewania,
  • związana z ograniczeniem zużycia energii elektrycznej lub jej wytwarzaniem z odnawialnych źródeł.

Dzisiejsze źródło ciepła nie tylko ma ogrzewać pomieszczenia i ciepłą wodę użytkową, ale powinno również umożliwiać chłodzenie latem, a ponadto być jak najbardziej odnawialne, niedrogie w użytkowaniu, sterowane ze smartfona, a najlepiej bezobsługowe.

Najlepszą odpowiedzią na wszystkie te zagadnienia jest niewątpliwie pompa ciepła niezależnie od typu dolnego źródła. Poniżej kilka przykładów, w jaki sposób można zastosować pompę w budynku jednorodzinnym od podstawowych po rozbudowane funkcjonalności.

Ogrzewanie pomieszczeń – schematy pomp ciepła

Na schemacie 1 pokazano system stosowany tylko do ogrzewania pomieszczenia. Choć mamy do dyspozycji dwa główne typy emisji ciepła, tzn. grzejnikową i płaszczyznową, mogą być jeszcze stosowane systemy mieszane (parter podłogówka – piętro grzejniki). Dla pompy ciepła najlepszym rozwiązaniem są systemy płaszczyznowe, gdyż wymagają niskiej temperatury zasilania i mają dużą bezwładność cieplną.

Instalacja pompy ciepła do ogrzewania - schematy pomp ciepła
Instalacja pompy ciepła do ogrzewania – schematy pomp ciepła

Jeśli muszą być grzejniki, to najlepiej, żeby były zwymiarowane na niskie temperatury pracy, tak jak dla ogrzewania podłogowego, a jeśli są to jedyne w całym systemie wymagające wyższych temperatur grzejniki łazienkowe, to nawet mogą być elektryczne. Systemy grzejnikowe w przeciwieństwie do podłogowych z uwagi na mały zład wodny dobrze jest wyposażyć w bufor powiększający pojemność wody w instalacji dla zwiększenia stabilności pracy w szczytowych obciążeniach.

Ogrzewanie + c.w.u. – schematy pomp ciepła

Na schematach 2 i 3 pokazano system ogrzewania z ciepłą wodą użytkową. Z uwagi na specyfikę pracy pompy ciepła układ ciepłej wody użytkowej wymagający wyższych temperatur niż płaszczyznowe systemy grzewcze, będzie odseparowany zaworem trójdrogowym przełączającym i wymiennikiem, a pompa ciepła zastosuje na wygrzew ciepłej wody użytkowej, inną logikę sterowania niż dla ogrzewania pomieszczeń.

Instalacja pompy ciepła do ogrzewania i ciepłej wody użytkowej - schematy pomp ciepła
Instalacja pompy ciepła do ogrzewania i ciepłej wody użytkowej – schematy pomp ciepła

Wymiennik zazwyczaj stanowi wężownica w zasobniku, która powinna mieć dostosowaną do mocy pompy ciepła, powierzchnię wymiany ciepła. W pompach ciepła nie stosuje się wygrzewu przepływowego, tylko pojemnościowy zasobnik, zwymiarowany zazwyczaj na połowę średnio dobowego zużycia. W przypadku zwiększonego zapotrzebowania na ciepłą wodę użytkową zasobniki można łączyć w zestawy, stosownie do zapotrzebowania, przewidując wtedy odpowiednią do obciążeń moc pompy ciepła.

Instalacja pompy ciepła do ogrzewania i ciepłej wody użytkowej - schematy pomp ciepła
Instalacja pompy ciepła do ogrzewania i ciepłej wody użytkowej – schematy pomp ciepła

Do wygrzewu przeciw bakteriom Legionella w układach pomp ciepła zazwyczaj stosuje się grzałki, które albo wbudowane są jako zanurzeniowe w zasobniku, albo zamontowane jako przepływowe po stronie zasilania z instalacji.

Ciepła woda i chłodzenie – schematy pomp ciepła

Na schemacie numer 4 zaprezentowano system ogrzewania ciepłej wody użytkowej i chłodzenia. Trzecia funkcja użytkowa pomp ciepła obok wymienionych powyżej dwóch funkcji grzewczych to chłodzenie. Ma ona duże znaczenie w coraz lepiej izolowanych i szczelnych domach.

Instalacja pompy ciepła do ogrzewania ciepłej wody użytkowej i chłodzenia - schematy pomp ciepła
Instalacja pompy ciepła do ogrzewania ciepłej wody użytkowej i chłodzenia – schematy pomp ciepła

W przypadku chłodzenia pompami ciepła, najlepiej w wybranych do chłodzenia pomieszczeniach zastosować klimakonwektory, gdyż są one w stanie zapewnić komfort latem. Pętle ogrzewania podłogowego mogą również chłodzić pomieszczenia, ale robią to w mniej efektywny sposób, gdyż są zwymiarowane do przenoszenia mniejszych mocy grzewczych oraz z uwagi na temperaturowy punkt wykraplania wilgoci, który ogranicza obniżanie temperatury zasilania właściwie do minimum 18 oC.

Typowymi temperaturami do zasilania klimakonwektorów jest 7/12 oC dla pętli podłogowych w trybie chłodzenia 18/23 oC. Najkorzystniejsze ekonomicznie jest rozwiązanie dostępne tylko w gruntowych pompach ciepła – pasywne chłodzenie. Możemy wtedy, w zależności od zapotrzebowania, wykorzystywać obydwa typowe dla chłodzenia zakresy temperaturowe, a cały nakład energetyczny to praca dwóch pompek obiegowych po stronie dolnego i górnego źródła.

Pompa ciepła i fotowoltaika

Wszystkie dotychczas stosowane paliwa kopalne lub ropopochodne miały jeden mankament. Raz wykorzystane znikały bezpowrotnie i nie dało się ich wyprodukować lokalnie na własne potrzeby. Odmienną sytuację mamy w przypadku urządzeń grzewczych napędzanych energią elektryczną, takich jak pompy ciepła.

Montując system fotowoltaiczny, możemy zapewnić sobie produkcję energii stosownie do potrzeb zarówno gospodarstwa domowego, jak i ogrzewania, jeśli realizowane jest ono poprzez pompę ciepła. Do magazynowania energii nie potrzebujemy magazynów, gdyż nadprodukcję przesyłamy do sieci z możliwością odbioru 80% tego, co oddane. Dodatkowo system fotowoltaiczny może być dopięty w każdym momencie użytkowania systemu pompy ciepła i o dowolnie pokrywającej zapotrzebowanie mocy.

Instalacja pompy ciepła z fotowoltaiką - schematy pomp ciepła
Instalacja pompy ciepła z fotowoltaiką – schematy pomp ciepła

Wiedząc to, możemy rachunki za ogrzewanie zredukować w dowolny sposób do dogodnego dla nas poziomu. Oprócz ogólnego pokrycia zapotrzebowania możemy, również lepiej wykorzystywać na bieżąco produkowaną energię elektryczną.

Służy do tego celu szereg programowalnych funkcji, takich jak zwiększenie nastaw, wykorzystanie grzałek, praca pełną mocą lub zwiększony wygrzew ciepłej wody użytkowej. Samo podłączenie jest bardzo proste i wymaga dwukierunkowego licznika.

Zdalne sterowanie

Poza wbudowanym sterowaniem i wraz z rozwojem technologii cyfrowych pompy ciepła coraz częściej wymagają dobrej komunikacji cyfrowej w celu umożliwienia sterowania przez Internet, smartfona lub współpracy z systemami inteligentnych budynków, coraz częściej stosowanymi w budownictwie jednorodzinnym. Przy zastosowaniu zaawansowanych opcji w tym zakresie ułatwione są również diagnostyka i serwis urządzeń oraz zbieranie danych i tworzenie wykresów zbiorczych na temat np. zużycia energii.

Przykłady – schematy pomp ciepła

Biorąc pod uwagę wszystko, co powyżej, wydawać by się mogło, że taki system będzie miał kosmicznie wysoką cenę i nie znajdzie wielu nabywców. Jest to jednak raczej mylne wrażenie. Takie systemy w nowych budynkach zaczynają być standardem, a ich zastosowanie rośnie z roku na rok, co pozwala myśleć, że w najbliższej przyszłości tendencja jeszcze się umocni.

Ale żeby nie być gołosłownym, sprawdźmy to na przykładzie, który zawierają tabele poniżej. Są tam zamieszczone orientacyjne wartości dla trzech typowo stosowanych wielkości domów jednorodzinnych. Nawet jeśli wielkość domu jest pomiędzy przyjętymi wartościami, w przykładzie można bez większego błędu zakładać również pośrednie wartości zużycia i kosztów dla takiego budynku.

Podane w tabeli 1 wartości zbliżone są do średniorynkowych, co oznacza, że zawsze w takiej sytuacji można znaleźć zarówno przypadki odstające w dół, jak i w górę.

Tabela 1.  Orientacyjne wartości dla trzech typowo stosowanych wielkości domów jednorodzinnych
Tabela 1. Orientacyjne wartości dla trzech typowo stosowanych wielkości domów jednorodzinnych

Krótka analiza długoterminowa potwierdza opłacalność inwestycji w odnawialne źródła energii. Dla trzech wybranych domów zaprezentowano to w tabeli 2.

Tabela 2. Analiza długoterminowa opłacalności inwestycji w odnawialne źródła energii
Tabela 2. Analiza długoterminowa opłacalności inwestycji w odnawialne źródła energii

Trzy szczegóły

Zanim padną wnioski z powyższej analizy, warto zaznaczyć trzy szczegóły przyjęte do obliczeń. Po pierwsze, jednostkowe straty ciepła rosną wraz z wielkością domu i są odpowiednio o około +/- 11% większe/mniejsze od wartości dla domu średniego 160 m2.

Drugą istotną kwestią jest przyjęcie stałych cen energii elektrycznej w całym zakresie 15 lat, co jest bardzo mało prawdopodobne, niemniej jednak popularyzująca się możliwość generowania energii elektrycznej może w przyszłości znacząco spowolnić wzrosty jej ceny. Trzecią kwestią, którą można było uwzględnić w obliczeniach, jest dotacja do pompy ciepła.

Z uwagi jednak na to, że będzie ona zróżnicowana i zależna od dochodów w gospodarstwie, wartości nie zostały o nią pomniejszone. Obecnie dostępne programy mające na celu ograniczanie emisji pozwalają na dofinansowanie zakupu pompy ciepła i sfinansowanie niskooprocentowanym kredytem zakup fotowoltaiki.

Wykorzystanie obydwu możliwości, choć wiąże się ze stosunkowo dużym wydatkiem na początek, wydaje się być korzystnym rozwiązaniem w długofalowej perspektywie. Dla mniej zasobnych cały czas korzystna pozostaje inwestycja w pompę ciepła z perspektywą na fotowoltaikę w przyszłości, gdyż już dziś widać, że systemy oparte o paliwa, z uwagi na ich wyczerpywalne zasoby, powoli będą usuwać się z rynku, robiąc miejsce energii odnawialnej.

Erwin Szczurek

Prenumerata Magazynu Instalatora

2 myśli na temat “Schematy pomp ciepła

  • 11 czerwca 2019 o 10:47
    Permalink

    Pompa ciepła to świetne rozwiązanie do domu

    Odpowiedz
  • 11 czerwca 2019 o 12:17
    Permalink

    Mam pompe ciepla powietrzną. Koszt inewstycji ok, zużyciem dla taryfy nocnej połowa tego co w tabeli. A chcialem myśleć nad panelami ale ostatnia tabelka rozwiala watpliwosci to sie w ogóle nie opłaca.

    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