Jak dobrać pompę ciepła, aby wspomagała chłodzenie domu latem?

Urządzenie pompy ciepła stereotypowo kojarzy się z ogrzewaniem lub podgrzewaniem ciepłej wody użytkowej. Jednak warto wiedzieć, że pompa ciepła może również wspomagać chłodzenie domu, co jest bardzo pomocne szczególnie podczas letnich upałów. Przeczytaj, jaka pompa ciepła zagwarantuje Ci chłodzenie latem i ogrzewanie zimą.

Zobacz galerię 3 zdjęcia

Autor: Andrzej Szandomirski

Kiedy w ochładzanym pomieszczeniu temperatura spadnie poniżej punktu rosy, wilgoć z powietrza zacznie się wykraplać i spływać po chłodnej powierzchni grzejników, dlatego temperatura czynnika w instalacji nie może być za niska

Funkcje ogrzewania i chłodzenia zarazem mogą pełnić pompy wszystkich typów: woda (solanka)-woda, powietrze-woda, powietrze-powietrze. Przestawienie z trybu ogrzewania w tryb chłodzenia polega na zamianie funkcji parownika i skraplacza. Sposób, w jaki jest realizowana zmiana funkcji pompy ciepła, zależy między innymi od rodzaju zastosowanych odbiorników oraz automatyki sterującej systemem.

Możliwość dwojakiego (do ogrzewania i do chłodzenia) wykorzystywania pompy ciepła powinniśmy przewidzieć już w fazie projektowej. Wybór takiej opcji będzie bowiem wpływał na decyzje dotyczące wyboru konkretnego rodzaju pompy ciepła i automatyki sterującej instalacją. Gdy pompa ciepła jest już kupiona, a instalacja wykonana, możliwości są bardzo ograniczone, a często na tym etapie realizacja funkcji chłodzenia jest już niemożliwa.

Jaką pompę ciepła wybrać – pompa ciepła typu woda-woda

Pompy ciepła typu woda-woda. Są najlepiej dostosowane do specyfiki naszej strefy klimatycznej (zimą temperatura spadająca do -30^oC, latem upały sięgające 38^oC), dlatego najczęściej stosowane. W tych systemach, gdy pompa ciepła jest wykorzystywana do ogrzewania, dolnym źródłem ciepła jest grunt, a górnym – instalacja grzewcza w ogrzewanym budynku. W przypadku chłodzenia jest dokładnie na odwrót. Aby instalacja mogła działać w ten sposób, pompa ciepła musi być wyposażona w zawór rewersyjny umożliwiający zamianę dolnego i górnego źródła ciepła w obiegu chłodniczym, co w rezultacie oznacza przełączenie z funkcji ogrzewania w funkcję chłodzenia pomieszczeń.

Dolnym źródłem ciepła może być grunt albo studnia głębinowa. Najczęściej wykorzystuje się grunt. Układa się w nim rury będące wymiennikiem ciepła między przepływającym w nich czynnikiem a gruntem. W pomieszczeniach musi być zamontowana instalacja wodna do odbioru ciepła lub chłodu: grzejniki, ogrzewanie płaszczyznowe (podłogowe lub ścienne) albo fancoile (klimakonwektory).

Rodzaje pomp ciepła do domu - pompy ciepła powietrze-powietrze

Standardowo są zasilane energią elektryczną. Jako nośnik chłodu wykorzystują instalację freonową. Podstawową wadą tego rozwiązania jest jego sprawność energetyczna zmniejszająca się wraz z obniżaniem się temperatury zewnętrznej. Rozwiązania techniczne pozwalają na pokrycie zapotrzebowania na ciepło do temperatur y mniej więcej -5oC. Poniżej tej temperatury potrzebne jest dodatkowe, włączane automatycznie źródło ciepła, zwykle w postaci ogrzewania elektrycznego. W przypadku pomp ciepła powietrze-woda mamy jedynie dwie jednostki (zewnętrzną i wewnętrzną) połączone ze sobą przewodami z freonem. Nie ma instalacji dolnego źródła, czyli rur ułożonych w gruncie lub kolektorów z czynnikiem osadzonych w studni, ani wodnej instalacji podłogowej czy grzejnikowej wewnątrz domu.

Jednostki wewnętrzne mogą być różnego typu, tak jak w znanych i dość popularnych już u nas klimatyzatorach – przystosowane do powieszenia na ścianie (ścienne), montażu pod oknem (podokienne) albo na suficie (sufitowe, kasetonowe). Wybór zależy jedynie od gustu użytkownika i sposobu aranżacji wnętrza.

Pompy ciepła powietrze-woda

Pompy te są – podobnie jak jednostki powietrze-powietrze – zasilane elektrycznie lub gazowo. Jedyna istotna różnica polega na zastosowaniu wymiennika freonowo-wodnego, dzięki czemu w budynku można zainstalować wodne urządzenia do odbioru ciepła/chłodu, na przykład klimakonwektory. Źródło ciepła/chłodu w pomieszczeniu Decyzja o wykorzystaniu pompy ciepła nie tylko do ogrzewania, ale także do chłodzenia domu zmusza do wyboru – już na etapie projektowania instalacji – odpowiednich odbiorników ciepła i chłodu. Gdy w grę wchodzi tylko ogrzewanie pomieszczeń, tradycyjnie stosowane są grzejniki, ogrzewanie podłogowe lub – sporadycznie – klimakonwektory, i nie ma z nimi problemów. Kiedy ciepło jest odbierane z pomieszczeń, temperatura powietrza się obniża i gdy osiągnie wartość poniżej punktu rosy, powierzchnia odbiorników pokrywa się wykroploną z niego parą wodną.

Zobacz galerię 2 zdjęcia

Autor: Andrzej T. Papliński

Pomieszczenia mogą być chłodzone latem za pomocą tych samych pomp ciepła, które w zimie są używane do ich ogrzewania. Mogą to być zarówno pompy gruntowe...

Jeżeli w instalacji będą zainstalowane zwykłe grzejniki, w miarę obniżania się temperatury na ich powierzchni najpierw pojawią się drobne kropelki rosy, które z czasem będą się łączyć w ściekające na podłogę pod grzejnikiem strużki wody. W przypadku ogrzewania podłogowego temperatura czynnika chłodniczego może być niższa, gdyż po przejściu przez ułożone w podłodze warstwy izolacji podniesie się o kilka stopni. Jednak temperatura powierzchni podłogi, a zwłaszcza stropu nad pomieszczeniami wilgotnymi, powinna być o co najmniej jeden stopień wyższa od temperatury punktu rosy. W przeciwnym razie wykraplająca się z powietrza para wodna będzie powodowała stopniowe zawilgocenie, a w jego konsekwencji zagrzybienie przegrody. Do instalacji, która ma także chłodzić, lepiej niż inne wymienniki nadają się klimakonwektory (fancoile). Mają wbudowany wentylator i tacki na skropliny, a co najważniejsze – są przystosowane do pracy z czynnikiem chłodniczym o temperaturze nieprzekraczającej +6^oC.

Izolacja instalacji grzewczo-chłodniczej

W przypadku pomp ciepła mamy do czynienia z dwoma rodzajami instalacji wewnętrznych – freonowymi i wodnymi. Instalacje te w zależności od funkcji raz grzeją, a raz chłodzą, co powoduje, że same mają inną temperaturę. Latem, gdy instalacja jest wykorzystywana do chłodzenia, są zimne, więc muszą być zabezpieczone przed wykraplaniem się wilgoci. Zimą, gdy są używane do ogrzewania, są gorące, dlatego wymagają zabezpieczenia przed oddawaniem ciepła do pomieszczenia. Wykraplanie się pary wodnej będzie występowało na wszystkich elementach instalacji mających temperaturę poniżej punktu rosy (w domach jednorodzinnych temperatura punktu rosy wynosi 14-17^oC).

W pomieszczeniach o podwyższonej wilgotności, takich jak kuchnie i łazienki, temperatura wykraplania może być wyższa, ponieważ wilgotność względna powietrza jest w nich zwykle większa. Dlatego wszystkie elementy instalacji grzewczo- chłodniczej muszą być zabezpieczone izolacją przeciwwilgociową.

Jak dobrać automatykę do danego rodzaju pompy ciepła?

Instalacja wewnętrzna współpracująca z pompami ciepła woda-woda i powietrze-woda jest instalacją wodną. Dodanie funkcji chłodzenia zmienia całkowicie sposób jej funkcjonowania i wymaga zastosowania innej automatyki niż w systemie pracującym tylko na potrzeby ogrzewania. Centralny sterownik. W instalacji wyposażonej w centralny sterownik temperatura czynnika zasilającego odbiorniki ciepła jest automatycznie dostosowywana do temperatur y zewnętrznej, wraz z którą zmienia się zapotrzebowanie na ciepło w pomieszczeniach. Im wyższa jest temperatura na zewnątrz, tym niższa tempera – tura czynnika w instalacji. W trybie grzania po przekroczeniu temperatury +20^oC pompa powinna się wyłączyć ze względu na brak zapotrzebowania na ciepło. Jednak po przejściu w tryb chłodzenia sterownik musi zapewnić jej dalszą pracę i odpowiednio do aktualnego zapotrzebowania na chłód dostosować temperaturę wody płynącej do instalacji. Sterownik ma zmienioną charakterystykę działania, dlatego musi być specjalnie przygotowany do podwójnej funkcji przez zastosowanie autoprzełączania zaworu rewersyjnego.

Zawory termostatyczne. W systemach grzewczych standardowo montuje się zawory termostatyczne ograniczające ilość ciepła przekazywanego do pomieszczenia w zależności od wymaganej w nim temperatury. Zawory te ograniczają przepływ czynnika w instalacji, gdy temperatura we wnętrzu rośnie ponad ustaloną wartość. Po przejściu w tryb chłodzenia zawory powinny się zachowywać odwrotnie. Dlatego konieczne jest stosowanie zaworów z siłownikiem. Sterownik do siłownika powinien reagować na temperaturę w pomieszczeniu w zależności od trybu pracy instalacji: chłodzenia lub grzania.

Jak ustawić zawór na tryb chłodzenia, a jak na tryb grzania w pompie ciepła?

W trybie ogrzewania przepływ przez zawór musi być ograniczany, gdy temperatura rośnie. Po przejściu na tryb chłodzenia działanie musi być zupełnie odwrotne. Wraz ze wzrostem temperatury przepływ przez zawór musi się zwiększać. Wprowadzenie funkcji chłodzenia komplikuje automatykę sterującą systemem i podnosi koszt jej elementów. Jednak brak odpowiedniej automatyki w praktyce uniemożliwi wykorzystanie instalacji grzewczej do chłodzenia pomieszczeń latem. Elementy automatyki odpowiednie do instalacji grzewczej zamkną latem przepływy w obiegach dla trybu chłodzenia i wyłączą pompę ciepła, bo „stwierdzą”, że temperatura jest wystarczająca i nie ma potrzeby dogrzewać pomieszczeń.

W pompach ciepła powietrze-powietrze mamy do czynienia z instalacjami freonowymi, które mają automatykę, zarówno centralną, jak i przy odbiornikach, standardowo dobraną do pracy w dwóch trybach: grzania i chłodzenia. Dlatego systemu nie trzeba modyfikować.