Dlaczego pompa ciepła nie pracuje stabilnie? Jakie mogą być przyczyny?
Instalacja pompy ciepła w domu ma pomóc zaoszczędzić na rachunkach za ogrzewanie. Będzie to jednak możliwe tylko w momencie, kiedy odpowiednio dobrane urządzenie będzie działać prawidłowo. Z jakich powodów pompa ciepła może nie pracować stabilnie?
Spis treści
- Co powoduje niestabilną pracę pompy ciepła?
- Co zrobić, aby pompa ciepła pracowała stabilnie?
- Jak dobrać zasobnik ciepłej wody użytkowej do pompy ciepła?
- Zmienna moc pompy ciepła
- Konserwacja pompy ciepła – sprawdź fachowców!
Co powoduje niestabilną pracę pompy ciepła?
Problem zbyt częstego uruchamiania i wyłączania się pompy przy niewielkim obciążeniu cieplnym rozwiązuje duża pojemność cieplna instalacji. Uzyskuje się ją dzięki dużej ilości wypełniającej ją wody. Wtedy nawet pomimo niewielkiego zapotrzebowania na ciepło (przy umiarkowanej temperaturze na dworze), gdy odbiór ciepła z instalacji jest niewielki, ogrzanie dużej masy płynu wymaga dostarczenia sporej ilości energii, więc cykle pracy sprężarki pompy ciepła mogą być dostatecznie długie. Nie oznacza to, że ogrzewanie jest wtedy bardziej energochłonne, bo dostarczane ciepło jest akumulowane w wodzie, która oddaje je do pomieszczeń powoli – zgodnie z zapotrzebowaniem.
Co zrobić, aby pompa ciepła pracowała stabilnie?
Owszem, pojedynczy cykl pracy pompy trwa dłużej, ale dłuższe są też okresy przerw między cyklami. Projektując instalację, należy dążyć do tego, żeby sprężarka uruchamiała się nie częściej niż dwa-trzy razy na godzinę. Mówi się, że pompa pracuje wtedy stabilnie – osiąga najwyższą efektywność, a jej sprężarka nie jest narażona na przedwczesne zużycie. W dużym uproszczeniu można przyjąć, że jeżeli dobierze się pompę ciepła o nie za dużej mocy nominalnej, stabilną pracę można uzyskać, gdy na każdy kilowat mocy przypada 15-20 l wody w instalacji. Jeśli jest nią ogrzewanie podłogowe zaprojektowane do zasilania wodą o temperaturze 30-35ºC, to ten warunek zwykle jest spełniony. Funkcję akumulatora energii pełni wtedy woda wypełniająca długie rury oraz gruba warstwa betonu, w którym są one umieszczone. Ale w innych przypadkach, szczególnie gdy pompa ciepła ma pracować samodzielnie przy temperaturze na zewnątrz poniżej -10ºC (czyli ma dużą moc nominalną), możliwości odbioru ciepła przez instalację w okresach przejściowych (jesienią i wiosną) mogą być niewystarczające.
- Przeczytaj również: Jak dobrać odpowiednią moc pompy ciepła?
Wtedy w celu uzyskania stabilnej pracy pompy należy zwiększyć pojemność instalacji, włączając do niej duży zasobnik wody nazywany buforowym. Jego pojemność w litrach przyjmuje się jako 1/10 nominalnego (wynikającego z mocy nominalnej) przepływu wody w instalacji grzewczej w l/h – w domach jednorodzinnych jest to kilkaset litrów. Zapewnia on odpowiednie warunki pracy pompy przy umiarkowanej temperaturze na zewnątrz, przydaje się także do usuwania lodu z parownika powietrznej pompy ciepła – wykorzystuje się do tego zakumulowane w nim ciepło (odpowiada za to układ sterujący pompy).
Zasobnik buforowy jest dość drogi i zdarza się, że instalatorzy nie proponują go z obawy o utratę klienta. Mógłby on bowiem uznać wtedy inwestycję za nieopłacalną. Czasem też instalatorzy po prostu lekceważą znaczenie zasobnika, bo gdzieś już wykonali instalacje bez niego i wszystko działało. Niestety, każdy przypadek jest trochę inny i bez dokładnych obliczeń nie można stwierdzić, czy zasobnik jest potrzebny, czy nie. Brak zasobnika buforowego nie musi być czymś złym – instalacja jest wtedy tańsza, a jej sprawność nieco wyższa – ale trzeba się upewnić, że nie spowoduje to problemów. Trudności z odbiorem ciepła przez instalację o zbyt małej pojemności są przyczyną niespodziewanego wyłączania się pompy przy umiarkowanej temperaturze na zewnątrz i sygnalizowania zbyt wysokiego ciśnienia w układzie.
Jak dobrać zasobnik ciepłej wody użytkowej do pompy ciepła?
Pompa ciepła, podobnie jak kotły grzewcze, jest na ogół wykorzystywana nie tylko do ogrzewania pomieszczeń, ale także do przygotowywania ciepłej wody do mycia. Służy do tego podgrzewacz pojemnościowy nazywany zasobnikiem, czyli zbiornik, w którym jest zamontowana wężownica – spiralna rura. Zbiornik wypełnia woda użytkowa (podgrzewana), a przez wężownicę przepływa woda z urządzenia grzewczego, czyli czynnik grzewczy. Pozornie woda w zasobniku jest podgrzewana tak samo niezależnie od tego, czy czynnik grzewczy dopływa z kotła, czy z pompy ciepła. Jednak w tym drugim przypadku temperatura czynnika jest zwykle znacznie niższa.
Autor: Piotr Mastalerz
Podstawowym zadaniem przed montażem pompy ciepła jest odpowiedni dobór jej mocy w stosunku do zapotrzebowania budynku. Rzetelne obliczenia pozwolą wybrać najbardziej efektywne i wydajne urządzenie
Zmienna moc pompy ciepła
Można dopasować charakterystykę zmian mocy pompy ciepła do charakterystyki zmian obciążenia cieplnego budynku przez zastosowanie sprężarki o zmiennej wydajności (inwerterowej) i elektronicznego zaworu rozprężnego. Na naszym rynku są wyposażone w nie urządzenia, których moc może się zmieniać nawet w zakresie 25-100%.
To na ogół pompy powietrzne, bo w ich przypadku problem niedopasowania mocy jest największy – rośnie ona wraz ze wzrostem temperatury na zewnątrz, czyli wraz ze spadkiem zapotrzebowania na nią w pomieszczeniach. Pojawiają się już także pompy gruntowe ze sprężarkami inwerterowymi, jednak zdecydowana większość modeli, a na pewno te w rozsądnej cenie, pracuje ze stałą wydajnością i wówczas trzeba szukać innych rozwiązań problemu nadmiaru mocy (na przykład zastosować zasobnik buforowy).
Każdy kocioł paliwowy bez problemu podgrzewa wodę do 80ºC, a pompa ciepła tego nie zrobi, chyba że we współpracy z grzałką elektryczną. Woda płynąca z kranu nie musi mieć więcej niż 45ºC, więc nie stanowi to problemu – do takiej temperatury pompa ciepła jest w stanie podgrzać ją samodzielnie. Ale ponieważ temperatura czynnika grzewczego jest niższa niż w przypadku dostarczania go z kotła, większa powinna być powierzchnia wymiany ciepła, czyli wężownicy. W przeciwnym razie nie tylko bardzo długo trwa podgrzewanie wody w zasobniku, ale też pojawiają się problemy z pracą pompy ciepła. Zbyt mała wężownica sprawia, że ciepło nie jest odbierane w odpowiedniej ilości i czynnik grzewczy nie zostaje dostatecznie schłodzony – temperatura wody wracającej do pompy ciepła jest niewiele niższa od temperatury na wyjściu. Może to być przyczyną wyłączania się pompy ciepła i wyświetlania komunikatu o potrzebie wezwania serwisu.
Taki problem raczej nie występuje, gdy zasobnik jest dostarczony w komplecie z pompą ciepła, bo oba urządzenia były przetestowane pod kątem współpracy. Wybierając zasobnik innego producenta, należy szukać takiego, który zapewni wystarczającą moc wynikającą z dużej powierzchni wężownicy (niekoniecznie przy dużej pojemności zbiornika) – optymalna wartość to około 0,25 m² na 1 kW mocy pompy. Tego warunku na ogół nie spełniają zasobniki przeznaczone do współpracy z kotłami – ich wężownice są o połowę za małe. Z problemem podgrzewacza nieodpowiedniego do zasilania pompą ciepła stykają się często właściciele instalacji z kotłem i zasobnikiem, którzy do tego układu dołączają pompę. Wydaje się im (lub nawet instalatorowi), że zakup nowego zasobnika jest wtedy niepotrzebnym wydatkiem. Dopiero w trakcie eksploatacji przekonują się, że system nie działa tak, jak powinien.
Konserwacja pompy ciepła – sprawdź fachowców!
Zdarza się, że uruchamiający bądź naprawiający pompę ciepła fachowcy mają lekceważący stosunek do obowiązujących przy tym procedur, co może być dla właściciela pompy przyczyną bardzo przykrych konsekwencji. Nie wszyscy zdają sobie sprawę z tego, jak ważne jest zapewnienie czystości wewnątrz jej układu. Podczas łączenia rur nie powinny się do nich dostać żadne zanieczyszczenia, w tym wilgoć. Dlatego w trakcie prac wszystkie końcówki w miarę możliwości powinny pozostawać zaślepione. Przed uruchomieniem instalacji po raz pierwszy lub po wykonaniu naprawy polegającej na demontażu któregoś z jej elementów nie można liczyć na to, że wnętrze pozostało czyste. Jest oczywiste, że zanieczyszczenia mechaniczne mogą bardzo szybko zniszczyć sprężarkę, ale równie duże zagrożenie stanowi woda, choć efekty jej działania mogą się ujawnić później.
Dlatego za każdym razem przed napełnieniem instalacji czynnikiem chłodniczym trzeba przeprowadzić jej czyszczenie i osuszanie polegające na wytworzeniu w niej próżni, bo w ten sposób można usunąć z niej powietrze zawierające parę wodną. Instalację napełnia się między innymi olejem, który chłonie wodę z powietrza. Zmieniają się wtedy jego właściwości – przestaje smarować sprężarkę, co prowadzi do jej zatarcia. Niedopatrzenie może zatem spowodować, że już po kilku latach będziemy musieli ją wymienić, a kosztuje to bardzo dużo. Dlatego podczas prac zawsze należy dołożyć wszelkich starań, żeby do wnętrza instalacji nie dostała się woda, także w postaci pary wodnej. W instalacji pompy ciepła jest wprawdzie filtr-odwadniacz (osuszacz) wyłapujący zanieczyszczenia, w tym także wodę. Jednak nie zwalnia to z obowiązku zachowania czystości podczas wszelkich prac i starannego (wymagającego czasu) osuszenia wnętrza przed napełnieniem go czynnikiem chłodniczym.
Filtr jest przewidziany do odseparowania niewielkiej ilości zanieczyszczeń, których nie da się wyeliminować nawet pomimo starannego przeprowadzenia prac. Zbyt duże zanieczyszczenie powoduje jego zapchanie, a wtedy trzeba go zdemontować i całą (dość kosztowną i czasochłonną) procedurę napełnienia instalacji przeprowadzić od początku.
Producenci pomp ciepła oferują już nie tylko serwis na miejscu, ale również szereg aplikacji do zdalnej obsługi i diagnostyki oferowanych przez siebie urządzeń. Znacząco przyspiesza to odnalezienie problemu i jego diagnostykę. Możliwość zdalnego serwisu urządzenia to realna oszczędność czasu i pieniędzy.
Listen to "Murowane starcie" on Spreaker.
