Problemy związane z pompą ciepła: jak dobrać odpowiednią moc urządzenia?
Pompy ciepła coraz częściej wykorzystuje się do ogrzewania domów, ale wciąż zainteresowanie nimi nie jest tak duże, jak stosowanymi od dawna kotłami grzewczymi. Jednak aby instalacja działała poprawnie musisz odpowiednio dobrać moc cieplną urządzenia.
Autor: Andrzej T. Papliński
Wybór pompy ciepła o zbyt małej mocy skutkuje koniecznością dłuższej pracy innego urządzenia grzewczego, czyli droższym ogrzewaniem. Pompa o zbyt dużej mocy może nie działać poprawnie lub ulec poważnej awarii
Jednym z ważnych powodów mniejszej popularności pomp ciepła jest na pewno to, że inwestorzy nie znają tej technologii, często też obawiają się, że pompa ciepła nie jest wystarczająco niezawodna, by warto było wydać niemałą kwotę na jej zakup. Trzeba jednak wiedzieć, że konstrukcja tych urządzeń jest dopracowana, a przewidywany czas bezawaryjnej pracy to nawet 20 lat. Jednak wiele zależy od prawidłowego montażu i rozruchu instalacji z pompą ciepła. Niestety nie wszyscy fachowcy stosują się do zasad, których należy przy tym przestrzegać.
Pompa ciepła o zbyt małej mocy – konsekwencje
Przykre konsekwencje mogą wynikać z błędów popełnionych już na etapie doboru urządzenia i projektowania instalacji do odbioru ciepła. Podstawą jest precyzyjne obliczenie, ile energii potrzeba do ogrzewania domu, aby można było ustalić niezbędną moc cieplną. Wydaje się oczywiste, że moc pompy ciepła nie może być zbyt mała. Producenci zalecają dobierać ją tak, żeby sprężarka pompy pracowała 1800-2500 godzin w ciągu roku, i twierdzą, że wtedy nie zużyje się przed upływem 20 lat. Zbyt mała moc powoduje, że czas pracy sprężarki się wydłuża, więc trzeba ją wymienić wcześniej. W przypadku pomp odbierających ciepło z gruntu zdarza się, że moc urządzenia jest odpowiednia, a problemy wynikają z niedopasowania do niej wielkości instalacji odbierającej ciepło ze źródła (gruntu).
Zbyt krótkie lub niewłaściwie ułożone rury wymiennika gruntowego czy rzeczywista wydajność cieplna gruntu gorsza od zakładanej mogą sprawić, że moc źródła ciepła okaże się za mała w stosunku do mocy pompy. Wówczas nie jest ona w stanie zapewnić w pomieszczeniach wymaganej temperatury, czas pracy sprężarki się wydłuża, a regeneracji gruntu (uzupełniania energii przez słońce i wodę gruntową) się skraca i w rezultacie dochodzi do awaryjnego wyłączania się pompy z powodu zbyt niskiej temperatury parownika. Najgorsze dla inwestora jest to, że gdy zima jest ciepła, praca pompy nie budzi podejrzeń, więc może się zdarzyć, że to, iż wymiennik jest zbyt mały, wyjdzie na jaw dopiero wtedy, gdy już wygaśnie odpowiedzialność wykonawcy z tytułu rękojmi.
Jeśli naprawa sytuacji wymaga znacznych wydatków i jesteśmy przekonani, że wymiennik jest zbyt mały z winy wykonawcy (a nie z przyczyn od niego niezależnych, jak na przykład obniżenie się poziomu wód gruntowych), a ten nie chce dokonać zmian na własny koszt lub zwrócić nam pieniędzy, możemy wystąpić na drogę sądową z roszczeniem odszkodowawczym z tytułu nienależytego wykonania umowy (o ile ją zawarliśmy). Mamy na to dziesięć lat od dnia wykonania umowy.
Pompa ciepła o zbyt dużej mocy – czy to duży problem?
Pozornie wybór pompy ciepła o mocy większej niż zapotrzebowanie na nią może się wydawać niewielkim problemem, ale w praktyce wynikają z tego większe kłopoty niż z niedostatku mocy. Im większą moc cieplną zapewnia pompa, tym większy jest koszt inwestycji – różnica tylko 2 kW przekłada się na wydatek większy o kilka tysięcy złotych.
Jeszcze gorsze jest to, że na skutek przewymiarowania żywotność pompy ulega skróceniu, bo zbyt małe obciążenie cieplne sprawia, że sprężarka pompy pracuje w krótkich cyklach, często się uruchamiając i wyłączając. Jej rozruchowi towarzyszą zwiększone naprężenia mechaniczne, więc duża liczba startów oznacza jej szybsze zużycie. Zamiast wytrzymać 20 lat, może ulec zniszczeniu już po kilku. Każdy rozruch oznacza też skokowy wzrost poboru energii wynikający z konieczności pokonania bezwładności elementów ruchomych. Dlatego przewymiarowane urządzenie pracuje mniej efektywnie – pobiera więcej energii elektrycznej, z czego wynika wyższy koszt eksploatacji.
Kłopot z doborem odpowiedniej mocy pompy ciepła wynika z tego, że ogrzewanie domu jest potrzebne zarówno wtedy, gdy na zewnątrz jest +10oC, jak i przy -20oC. W tym drugim przypadku moc ogrzewania musi być cztery razy większa niż w pierwszym. To się przekłada na zmiany częstotliwości uruchamiania i wyłączania sprężarki – częstotliwość zwiększa się, gdy obciążenie cieplne maleje. Czterokrotna różnica maksymalnego i minimalnego obciążenia cieplnego powoduje problemy z dobraniem pompy tak, żeby mogła pracować stabilnie.
To jedna z przyczyn, dla których w naszym klimacie zakłada się, że pompa ciepła zapewnia potrzebną moc do temperatury na zewnątrz na poziomie od -5 do -12oC (konkretną wartość przyjmuje się w zależności od możliwości danego urządzenia i strefy klimatycznej, w której ma pracować).Gdy jest jeszcze zimniej, wspomaga ją inne urządzenie grzewcze tworzące z pompą układ biwalentny. Wówczas różnica między maksymalnym i minimalnym obciążeniem cieplnym pompy jest już tylko mniej więcej trzykrotna.
Dlaczego pompa ciepła się wyłącza?
Wyłączanie się pompy ciepła z powodu zbyt niskiej temperatury w parowniku uniemożliwiającej odparowanie czynnika roboczego nie zawsze jest spowodowane zbyt małą wydajnością wymiennika gruntowego. Czasami problem jest znacznie mniejszy i łatwiejszy do rozwiązania.
Powodem może być na przykład zapchany filtr zbierający zanieczyszczenia z instalacji wymiennika gruntowego (wystarczy wyczyścić filtr) lub ubytek nawet niewielkiej ilości płynu z instalacji (trzeba go uzupełnić, żeby uzyskać wymagane ciśnienie).
