Pompa ciepła na polskie warunki – spójrz na te parametry, a będziesz wiedział, jaką kupić

Zeszłoroczny sezon grzewczy przypomniał tradycyjną polską zimę. W wielu regionach średnia temperatura dobowa utrzymywała się poniżej zera nawet przez okres dłuższy niż miesiąc. Nocą notowane były spadki do temperatur poniżej -20o C. To tylko potwierdziło, że w naszej szerokości geograficznej pomimo zmian klimatycznych i ocieplenia musimy być przygotowani na okresy długotrwałego zimna.

Pompa ciepła w Polsce - gotowość na mroźną zimę

Polska nie ma jednolitego klimatu. Zimy na zachodzie i nad morzem są zwykle łagodniejsze niż na północnym wschodzie czy w górach. To ważne przy wyborze powietrznej pompy ciepła, której wydajność zależy od temperatury powietrza zewnętrznego.

W obliczeniach projektowych instalacji ogrzewczych stosuje się podział Polski na pięć stref klimatycznych. Przyjmowane temperatury obliczeniowe wynoszą od -16°C w strefie I, przez -18, -20 i -22°C w kolejnych strefach, do -24°C w strefie V.

Są to wartości wykorzystywane do ustalenia mocy potrzebnej do ogrzania budynku w niekorzystnych warunkach.

Pompa ciepła przeznaczona do domu na Dolnym Śląsku może więc pracować w innych warunkach niż identyczny model zainstalowany na Suwalszczyźnie czy Bukowinie Tatrzańskiej. O kosztach ogrzewania będzie jednak decydowała nie tylko lokalizacja, lecz również standard energetyczny budynku i rodzaj instalacji grzewczej.

Zapotrzebowanie domu na ciepło - decyduje nie tylko metraż

Podstawowym błędem przy wyborze pompy ciepła jest kierowanie się wyłącznie powierzchnią budynku. Dwa domy o powierzchni 150 m² mogą mieć zupełnie różne zapotrzebowanie na moc grzewczą.

Nowy, dobrze ocieplony budynek z wentylacją mechaniczną i odzyskiem ciepła może potrzebować znacznie mniejszej mocy niż dom o tej samej powierzchni, ocieplony, ale z gorszej jakości oknami i wentylacją grawitacyjną.

Podstawą doboru urządzenia powinno być obliczenie projektowego obciążenia cieplnego, najczęściej określane jako OZC. Uwzględnia ono straty ciepła przez przegrody i wentylację oraz temperaturę obliczeniową właściwą dla lokalizacji budynku.

Jeśli z obliczeń wynika, że podczas mrozu -20°C dom potrzebuje 8 kW mocy grzewczej, nie oznacza to automatycznie konieczności zakupu pompy o nominalnej mocy 8 kW. Trzeba jeszcze sprawdzić, jak zmienia się jej moc w różnych temperaturach i kiedy będzie potrzebowała dodatkowego źródła ciepła.

Nie należy też wybierać pompy z dużym zapasem mocy na wszelki wypadek.Takie przewymiarowane urządzenie może pracować nieekonomicznie przez większą część sezonu,a dodatkowo może także przez charakter swojej pracy być narażone na częste awarie.

Przeczytaj także: Dwa domy po 120 m². Jeden ogrzewany gazem, drugi pompą ciepła. Kto płaci mniej?

Moc pompy ciepła 8 kW – ale przy jakiej temperaturze?

Jednym z najważniejszych parametrów jest moc grzewcza przy określonej temperaturze powietrza i wody grzewczej.

W dokumentacji powietrznych pomp ciepła spotyka się oznaczenia:

• A7/W35 – temperatura powietrza wynosi +7°C, a temperatura wody wychodzącej z pompy 35°C;
• A-7/W35 – temperatura powietrza wynosi -7°C, a temperatura wody 35°C;
• A-15/W35 – temperatura powietrza wynosi -15°C, a temperatura wody 35°C;
• A-7/W55 – temperatura powietrza wynosi -7°C, a temperatura wody 55°C.

To podstawowe informacje pozwalające ocenić przydatność urządzenia do ogrzewania domu.

Dwie pompy reklamowane jako urządzenia o mocy 8 kW mogą mieć zbliżoną wydajność przy +7°C, ale zupełnie inną przy -7 lub -15°C. Jedna będzie utrzymywała wysoką moc dzięki odpowiedniej konstrukcji sprężarki i układu chłodniczego, a druga może w tych warunkach dostarczać znacznie mniej ciepła.

Właśnie dlatego warto żądać od sprzedawcy tabeli lub wykresu mocy grzewczej w funkcji temperatury zewnętrznej. Najlepiej, aby przedstawiał również zakres mocy minimalnej i maksymalnej.

Do polskich warunków szczególnie przydatne są dane dla -7, -15 i -20°C, oczywiście przy temperaturze wody odpowiadającej instalacji w konkretnym domu.

Punkt biwalentny – ważny element wyboru pompy ciepła

Punkt biwalentny to temperatura zewnętrzna, przy której moc grzewcza pompy ciepła zrównuje się z zapotrzebowaniem budynku na ciepło.

Powyżej tej temperatury pompa może samodzielnie ogrzewać dom. Poniżej punktu biwalentnego jej moc staje się niewystarczająca i brakującą ilość ciepła musi dostarczyć dodatkowe źródło, najczęściej grzałka elektryczna, w którą wyposażane są pompy ciepła.

W przypadku powietrznych pomp ciepła sytuacja jest szczególna. Im zimniej na zewnątrz, tym więcej ciepła potrzebuje budynek, a jednocześnie pompa na ogół pracuje z coraz mniejszą wydajnością. W pewnym momencie obie charakterystyki się przecinają. To właśnie punkt biwalentny.

Przykład: dom potrzebujący 8 kW przy -20°C

Załóżmy, że projektowe obciążenie cieplne domu wynosi 8 kW przy temperaturze zewnętrznej -20°C i wewnętrznej +20°C.

W uproszczonym obliczeniu, pomijając zyski ciepła, budynek będzie potrzebował:

• przy -7°C około 5,4 kW;
• przy -10°C około 6 kW;
• przy -15°C około 7 kW;
• przy -20°C około 8 kW.

Załóżmy teraz, że rozpatrywana pompa dostarcza przy -7°C moc 6 kW, a przy -10°C już tylko 5,3 kW.

Przy -7°C urządzenie jeszcze samodzielnie ogrzeje budynek. Przy -10°C zabraknie około 0,7 kW, które musi uzupełnić grzałka. Punkt biwalentny znajdzie się więc między tymi temperaturami.

Ten poglądowy przykład pokazuje, dlaczego sama informacja o mocy nominalnej nie wystarcza do prawidłowego doboru urządzenia.

Warto przeczytać: Pompa ciepła w starym domu: kiedy obniży rachunki, a kiedy stanie się kosztownym błędem?

Jaki punkt biwalentny najlepszy -7, -10 czy -15°C?

Nie ma jednej temperatury odpowiedniej dla wszystkich domów w Polsce.

Im niżej znajduje się punkt biwalentny, tym dłużej pompa może pracować bez wspomagania i tym mniejszy może być udział grzałki w sezonowym zużyciu energii. Nie oznacza to jednak, że zawsze warto kupować urządzenie zdolne samodzielnie ogrzewać budynek nawet przy -20°C.

Takie rozwiązanie może wymagać zakupu znacznie mocniejszej i droższej pompy, która przez większość sezonu będzie miała zbyt dużą moc w stosunku do potrzeb domu.

W dobrze zaprojektowanej instalacji dopuszcza się wspomaganie grzałką podczas największych mrozów. Ważne, aby jej udział w rocznym bilansie ciepła był niewielki.

Punkt biwalentny powinien zostać ustalony przez projektanta na podstawie obciążenia cieplnego budynku, charakterystyki konkretnej pompy, lokalnego klimatu oraz temperatury zasilania instalacji.

Uwaga na punkt biwalentny podany przez producenta. W dokumentacji technicznej można znaleźć parametr Tbiv, czyli temperaturę biwalentną deklarowaną w ramach znormalizowanych obliczeń efektywności sezonowej. Nie należy automatycznie przyjmować, że pompa o deklarowanym Tbiv = -7°C będzie w każdym domu potrzebowała grzałki dopiero poniżej -7°C.

Wartość podawana na potrzeby normowych obliczeń SCOP odnosi się do określonego obciążenia i profilu klimatycznego. Rzeczywisty punkt biwalentny instalacji zależy od parametrów konkretnego domu.

Przy zakupie trzeba sprawdzić nie tylko Tbiv z karty produktu, ale przede wszystkim porównać go z obliczonym punktem biwalentnym dla konkretnego budynku.

Przeczytaj także: Punkt biwalentny - czym jest? Jaki jest jego wpływ na opłacalność pracy pompy ciepła?

Temperatura graniczna TOL – do jakiego mrozu pompa będzie pracować?

Drugim parametrem związanym z pracą zimą jest TOL, czyli graniczna temperatura pracy określona w danych sezonowej efektywności urządzenia.

Poniżej zadeklarowanej wartości TOL sprężarka nie uczestniczy już w pokrywaniu obciążenia cieplnego w danym modelu obliczeniowym. Nie należy mylić tego parametru z punktem biwalentnym.

Można spotkać urządzenia pracujące przy temperaturach -20, -25°C, a nawet niższych. Jednak deklaracja możliwości pracy podczas takiego mrozu nie oznacza jednak, że pompa zapewnia wtedy pełną moc i wysoką efektywność.

Należy sprawdzić, ile ciepła urządzenie rzeczywiście dostarcza przy takich temperaturach, z jakim COP i przy jakiej temperaturze wody grzewczej.

COP i SCOP – nie kieruj się tylko najwyższą wartością

COP określa stosunek uzyskanej mocy cieplnej do pobieranej mocy elektrycznej w określonych warunkach pracy. Jeśli COP wynosi 4, oznacza to, że urządzenie dostarcza w danych warunkach 4 kW ciepła przy poborze 1 kW energii elektrycznej.

COP nie jest wartością stałą. Zmienia się wraz z temperaturą zewnętrzną i temperaturą wody grzewczej. Pompa osiągająca COP 5 przy A7/W35 może mieć znacznie niższą efektywność przy A-15/W55. Dlatego porównywanie współczynników COP różnych urządzeń ma sens tylko wtedy, gdy zostały wyznaczone w takich samych warunkach.

Bardziej przydatnym parametrem jest SCOP, czyli sezonowy współczynnik efektywności. Uwzględnia on pracę urządzenia przy różnych temperaturach występujących w określonym modelu sezonu grzewczego. To jednak nie są pełne dane do wyboru i trzeba zachować ostrożność.

SCOP dla klimatu umiarkowanego czy chłodnego?

W europejskich obliczeniach efektywności sezonowej wyróżnia się trzy strefy klimatyczne: ciepłą, umiarkowaną i chłodną. Dla klimatu umiarkowanego normowa temperatura obliczeniowa wynosi -10°C, a dla chłodnego -22°C.

To nie jest to samo co pięć polskich stref używanych do projektowania instalacji grzewczych. Warto o tym pamiętać, porównując karty produktów.

Urządzenie może osiągać bardzo dobry SCOP w warunkach klimatu umiarkowanego, ale wyraźnie gorsze wyniki w chłodniejszym klimacie.

Jeśli producent udostępnia SCOP zarówno dla klimatu umiarkowanego jak i chłodnego, warto przeanalizować obie wartości. Trzeba też zwracać uwagę, czy dotyczą wody grzewczej o temperaturze 35 czy 55°C.

Niewielka, wydawałoby się, różnica pomiędzy SCOP 4 a SCOP 3 oznacza duże różnice w rachunkach. Przy rocznym zapotrzebowaniu na 12 000 kWh ciepła pierwsze urządzenie zużyje teoretycznie 3000 kWh prądu, a drugie 4000 kWh. To różnica 1000 kWh rocznie.

Są to tylko uproszczone obliczenia, ale pokazują możliwą skalę Rzeczywisty wynik zależy od warunków pracy całej instalacji, w tym od udziału grzałki, regulacji oraz przebiegu zimy.

Przeczytaj także: Chcesz pompę ciepła, ale masz stare grzejniki? Sprawdź to przed wymianą całej instalacji

Ogrzewanie podłogowe czy grzejniki?

Pompy ciepła pracują najefektywniej wtedy, gdy nie muszą podgrzewać wody do wysokiej temperatury. Dlatego ogrzewanie podłogowe, zwykle pracujące z temperaturą zasilania około 30-35°C, jest dla nich korzystne.

W domach z tradycyjnymi grzejnikami temperatura wody podczas silnego mrozu może wynosić 50-55°C, a w niektórych starszych instalacjach więcej.

Ta różnica ma ogromne znaczenie dla efektywności. Urządzenie, które bardzo dobrze wypada przy A-7/W35, może uzyskiwać znacznie słabsze wyniki przy A-7/W55.

Do modernizowanego domu z grzejnikami trzeba więc wybierać pompę na podstawie jej parametrów przy wyższej temperaturze zasilania. Należy także sprawdzić, czy grzejniki zapewnią odpowiednią moc przy możliwie niskiej temperaturze wody.

Czasami bardziej opłacalne od zakupu droższej pompy wysokotemperaturowej będzie powiększenie powierzchni grzejników lub ich wymiana na modele zasilane wodą o niższej temperaturze.

Zobacz projekty domów z pompą ciepła. Galeria.

Pompa „na zapas” - zbyt duża moc to błąd!

Pompa ciepła musi być przygotowana nie tylko na silne mrozy, ale również na długie okresy, kiedy temperatura zewnętrzna wynosi kilka stopni powyżej zera.

W takich warunkach dobrze ocieplony dom potrzebuje niewiele ciepła. Jeśli minimalna moc pompy będzie zbyt wysoka, urządzenie zacznie często włączać się i wyłączać, co nazywa się taktowaniem. To obniża efektywność eksploatacyjną i zwiększa zużycie elementów sprężarki.

Dlatego podczas porównywania pomp inwerterowych trzeba sprawdzać zakres modulacji mocy, a szczególnie moc minimalną przy temperaturach dodatnich.

Dobrze dobrana pompa powinna pracować stabilnie zarówno podczas mrozu, jak i przy niewielkim zapotrzebowaniu na ciepło.

Grzałka elektryczna – zabezpieczenie czy źródło wysokich rachunków?

Grzałka elektryczna jest normalnym elementem wielu instalacji z pompą powietrze/woda. Jej zadaniem jest uzupełnianie mocy podczas największych mrozów, ale może również uczestniczyć w innych funkcjach urządzenia.

Problem występuje, kiedy grzałka musi przez dłuższy czas pokrywać znaczną część zapotrzebowania na ogrzewanie domu.Pompa ciepła może dostarczać kilka kilowatogodzin ciepła z jednej kilowatogodziny energii elektrycznej, grzałka przekształca pobrany prąd w ciepło w stosunku 1:1. To bardzo wyraźnie zwiększyć zużycie energii.

Warto sprawdzić prognozowany roczny udział grzałki w ogrzewaniu budynku oraz o sposób sterowania jej pracą. Istotne jest także, czy jej moc wystarczy do bezpiecznego pokrycia niedoboru ciepła przy temperaturze projektowej.

Warte uwagi parametry pompy ciepła

Powietrzne pompy ciepła okresowo odszraniają parownik, na którym przy niskiej temperaturze i wysokiej wilgotności osadza się szron. Proces odszraniania zużywa energię i czasowo ogranicza dostarczanie ciepła do instalacji. Ważne więc, aby producent uwzględniał rzeczywiste warunki zimowej pracy w danych technicznych, a instalacja umożliwiała prawidłowy przebieg tego procesu.

Warto sprawdzić również poziom hałasu jednostki zewnętrznej, dostępność autoryzowanego serwisu, zakres gwarancji, automatykę pogodową oraz możliwość kontroli zużycia energii przez sprężarkę i grzałki.

Dobrą podstawą porównania są wyniki badań według EN 14511 i EN 14825 oraz niezależnie weryfikowane dane, na przykład dostępne w systemie certyfikacji HP KEYMARK.

Pompa ciepła do polskiego domu - sprawdź te parametry

Dobry instalator powinien przedstawić zestawienie zawierające:

• Projektowe obciążenie cieplne domu – ustalone na podstawie obliczeń, a nie metrażu.
• Moc pompy przy -7, -15 i -20°C – przy temperaturze zasilania właściwej dla instalacji.
• Punkt biwalentny wyliczony dla budynku – wraz z prognozowanym udziałem grzałki w rocznym ogrzewaniu.
• COP i SCOP – dla porównywalnych warunków, z uwzględnieniem klimatu i temperatury wody grzewczej.
• Minimalną i maksymalną moc urządzenia – aby ocenić możliwość stabilnej pracy także jesienią i wiosną.
• Graniczną temperaturę pracy i możliwości grzałki – w tym moc dostępną przy największych mrozach.

Warto także poprosić o symulację rocznego zużycia energii elektrycznej dla konkretnego budynku. Kalkulatory kosztów ogrzewania, w tym narzędzie udostępniane przez Porozumienie Branżowe na Rzecz Efektywności Energetycznej (POBE), pozwalają wstępnie porównać koszty użytkowania różnych źródeł ciepła. Nie zastąpią indywidualnego doboru pompy.

Największa moc, najwyższy SCOP, praca przy najsilniejszym mrozie to nie są kryteria doboru. Najlepsza pompa ciepła to urządzenie, którego charakterystyka odpowiada zapotrzebowaniu cieplnemu budynku i parametrom instalacji. Dopiero takie dopasowanie pozwala uzyskać dobrą efektywność, rozsądne rachunki i komfort ogrzewania przez całą zimę.