Współczesna pompa ciepła – nowe możliwości powietrznych pomp ciepła
Jeszcze do niedawna stosowanie powietrznych pomp ciepła było w naszym klimacie uznawane za nieopłacalne. Jednak możliwości oferowanych obecnie powietrznych pomp ciepła są znacznie lepsze od tych sprzed kilku lat.
Autor: Piotr Mastalerz
Efektywność powietrznych pomp ciepła maleje wraz ze spadkiem temperatury powietrza, z którego odbierają ciepło. Starsze i tańsze modele nie moga pracować, gdy docierające do nich powietrze ma mniej niż -7 stopni C. Dlatego urządzenia te stosuje się w połączeniu z innym źródłem ciepła, które uruchamia się w takiej sytuacji
Starsze i prostsze modele powietrznych pomp ciepła charakteryzują się tym, że gdy temperatura na zewnątrz spada do kilku stopni poniżej zera, nie są zdolne do efektywnego działania. Zastępuje je wtedy urządzenie grzewcze. Na tym argumencie bazuje opinia, że pompy ciepła nie są odpowiednie do ogrzewania domów w naszym klimacie.
Nowoczesna pompa ciepła – niższa cena lepsza efektywność
Odpowiedzią producentów było wprowadzenie na polski rynek urządzeń pozbawionych tej niedogodności, a następnie dążenie do dostosowania ich cen do możliwości naszych kieszeni. W rezultacie można już kupić pompy ciepła pracujące z zadowalającą efektywnością, gdy temperatura powietrza wynosi –20 stopni C, a nawet –25 stopni C. Co więcej ich cena jest zbliżona, a niekiedy nawet niższa od tej, którą kilka lat temu trzeba było zapłacić za urządzenie o znacznie gorszych osiągach.
Nowe możliwości współczesnych pomp ciepła
Współczesne powietrzne pompy ciepła zawdzięczają swoje dobre parametry nowoczesnym czynnikom roboczym (R 407C i R 410A), a przede wszystkim coraz częściej stosowanemu w nich rozwiązaniu o nazwie EVI (Enhanced Vapour Injection). Polega ono na umieszczeniu w obiegu pompy ciepła dodatkowego zaworu rozprężnego oraz wymiennika ciepła i wtryskiwaniu do sprężarki części czynnika roboczego wypływającego ze skraplacza, a następnie ponownie odparowanego w dodatkowym wymienniku. Różnica temperatury między dolnym a górnym źródłem pompy z cyklem EVI może sięgać 80 K, a woda może być przez nią podgrzewana do 75 stopni C, podczas gdy większość pomp bez cyklu EVI w temperaturze powietrza – 7 stopni C podgrzewa wodę zaledwie do 35 stopni C . W dodatku do napędu sprężarki w systemie EVI potrzeba znacznie mniej energii niż do porównywalnej bez wtrysku pary.
Powietrzna pompa ciepła jest lepszym rozwiązaniem niż gruntowa pompa w przypadku przebudowy istniejącej instalacji grzewczej. System EVI umożliwia podgrzewanie wody do temperatury przekraczającej 65 stopni C, więc można zastąpić kocioł pompą ciepła bez zmian w instalacji c.o.
W sytuacji, gdy jest już kotłownia, można też rozważyć zakup znacznie tańszej pompy ciepła o mniejszej mocy, która będzie pracować tylko przy umiarkowanej temperaturze (na przykład do –5 stopni C, czyli przez mniej więcej 3/4 sezonu grzewczego), osiągając wtedy wysoki COP, to znaczy pobierając niewiele energii elektrycznej. W najzimniejszym okresie będzie ją wspomagał użytkowany dotychczas kocioł.
Nowoczesne pompy ciepła – system Digital Scroll i inwenter
Kolejnym nowym rozwiązaniem we współczesnych pompach ciepła jest stosowanie sprężarek o zmiennej wydajności – z systemem Digital Scroll albo, coraz częściej, z inwerterem. System Digital Scroll polega na zastosowaniu w sprężarce zaworu upustowego, którego otwarcie powoduje rozłączenie spiral sprężarki i zmniejszenie jej wydajności, mimo pracy silnika ze stałą prędkością obrotową. Dzięki temu liczba rozruchów i towarzyszących im skokowych wzrostów energii jest zredukowana.
Wydajność sprężarek inwerterowych coraz częściej stosowanych w pompach powietrznych zmienia się dzięki regulowaniu prędkości obrotowej silnika przez układ sterujący, który dostosowuje ją do zapotrzebowania na moc grzewczą. Dzięki temu liczba rozruchów silnika jest mniejsza. Wraz ze zmniejszeniem prędkości obrotowej, gdy pompa nie musi działać z pełną mocą, maleje także pobór energii. Szacując, że pompa pracuje średnio z obciążeniem stanowiącym 1/3 maksymalnego, i uwzględniając, że czas jej pracy jest trzy razy dłuższy niż działającej na zasadzie włącz-wyłącz, okazuje się, że dzięki mniejszym oporom przepływu czynnika roboczego (jego prędkość jest średnio 2/3 mniejsza od nominalnej, a opory są wprost proporcjonalne do kwadratu prędkości) oszczędność energii wynosi mniej więcej 30%. Na wyższą sprawność sprężarek inwerterowych ma wpływ także zasilanie prądem stałym, a nie zmiennym. W najnowszych modelach powietrznych pomp ciepła stosuje się też usprawnione systemy odmrażania parownika (na jego powierzchni wykrapla się para wodna, która zamarza, a lód utrudnia wymianę ciepła) – uruchamiające się rzadziej i pracujące w krótszych cyklach.
Pompa ciepła – gruntowa czy powietrzna
Ceny pomp ciepła nadających się do ogrzewania całego domu jednorodzinnego zaczynają się od niespełna 2 tys. zł. Jest to cena samego urządzenia. Do tej kwoty trzeba doliczyć koszty zainstalowania i dodatkowego wyposażenia niezbędnego do działania ogrzewania (pompy obiegowe, armatura). A w przypadku urządzenia odbierającego ciepło z gruntu potrzebny jest jeszcze wymiennik ciepła – ułożone w ziemi rury, tym dłuższe, im większą moc ma osiągnąć pompa. Koszt jego wykonania to co najmniej 1000 zł/kW dla wymiennika poziomego i 1800 zł/kW dla sond pionowych. Jednak jeśli grunt jest suchy, czyli niezbyt „ciepłonośny”, wydatek może być większy.
Powietrzne pompy ciepła takiego wymiennika nie potrzebują i to jest ich główną zaletą. Inwestycja jest tańsza i znacznie mniej kłopotliwa do przeprowadzenia. Wybór między tymi dwoma systemami nie jest jednak oczywisty. Pompa powietrzna jest mniej efektywna – żeby uzyskać dzięki niej taką samą ilość ciepła, trzeba dostarczyć więcej energii elektrycznej do jej napędu. Wynika z tego, że droższa jest jej eksploatacja.
Autor: Daikin
Pompy ciepła i najlepszych osiągach odbierają ciepło z powietrza o temperaturze zaledwie - 25 stopni C i są w stanie podnieść temperaturę czynnika roboczego nawet o 80 K
