Jak dobrać pompę ciepła? Jaka moc pompy ciepła do nowego domu?
Wyjaśniamy, jak dobrać moc pompy ciepła do nowego domu. Jaka działa pompa i co sprawdzić przed jej zakupem. Co ma wpływ na wydajność powietrznej pompy ciepła?
Spis treści
- Jak działa pompa ciepła?
- Jaką wybrać pompę ciepła?
- Wydajność powietrznej pompy ciepła
- Co warto wiedzieć, przed zakupem pompy ciepła
- Współczynnik COP - efektywność pompy ciepła
- Zdalne sterowanie pompą ciepła
- Wygląd pompy ciepła
- Jak dobrać moc pompy ciepła?
- Moc cieplna pompy gruntowej
Nowoczesne systemy dostarczające energię cieplną do naszych domów, które wypierają konwencjonalne piece na paliwo stałe (węgiel, pellet) czy płynne jak olej opałowy to coraz bardziej popularny trend wśród posiadaczy domów jednorodzinnych. Jednym z popularniejszych urządzeń tego typu jest pompa ciepła. Czym właściwie jest pompa ciepła? W jaki sposób działa i co warto wiedzieć zanim zainwestujesz w to rozwiązanie dla swojego domu? Podpowiadamy.
Jak działa pompa ciepła?
Tłumacząc czym jest pompa ciepła, należy powiedzieć, że w najprostszym ujęciu jest to urządzenie, którego zadaniem jest wymuszony transport energii (w postaci ciepła) z obszaru o niższej temperaturze (czyli np. z dworu) do obszaru o temperaturze wyższej (czyli np. do domu). Obszar gdzie panuje niższa temperatura zazwyczaj nazwa się źródłem dolnym, z kolei ten gdzie temperatura jest wyższa nazywa się źródłem górnym.
W dużej mierze, w pracę pompy ciepła zaangażowany jest czynnik chłodniczy (inaczej roboczy), który zmieniając swój stan skupienia (ciekły/parowy) na zmianę może oddawać energię lub pobierać ją z innego źródła. Cała praca pompy ciepła opiera się na prostych prawach fizyki, mówiących o tym, że kiedy czynnik roboczy znajduję się w temperaturze niższej wówczas odparowuje i tym samym pobiera ciepło z zewnątrz (z dolnego źródła), następnie po sprężeniu czyli podniesieniu jego ciśnienia ten sam czynnik nagrzewa się, a więc można powiedzieć, że ma więcej energii. Właśnie tę energię czynnik chłodniczy oddaje w postaci ciepła do powietrza ogrzewając np. kubaturę domu lub do instalacji c.o. lub c.w.u. Po oddaniu ciepła czynnik chłodniczy ponownie zmienia swój stan, ochładza się, jest zawracany w układzie, a cały cykl może rozpocząć się od początku.
Jaką wybrać pompę ciepła?
Na rynku znanych jest kilka rodzajów pomp ciepła. Różnią się one głównie rodzajem dolnego źródła, z którego pobierana jest energia cieplna. Najbardziej popularne są pompy gruntowe, wodne oraz powietrzne.
- Pompa ciepła gruntowa
Pompa ciepła gruntowa pozyskuje energię cieplną jak sama nazwa mówi z gruntu. W branży ciepłowniczej mówi się, że są to pompy przeznaczone do ciężkich warunków środowiskowych, w których świetnie się sprawdzą (np. srogie zimy) wygrzewając cały dom bez konieczności stosowania innych urządzeń dogrzewających. To co przyszły użytkownik takiej pompy powinien wiedzieć to to, że sama instalacja pompy gruntowej może wiązać się z wyższymi kosztami, ponieważ jedną z czynności instalacyjnych jest wykonanie odwiertów na głębokość sięgającą nawet 100 metrów (im głębiej tym lepiej). Pompa gruntowa jest najczęściej wybierana przez inwestorów, którzy dopiero planują budowę domu lub są na początkowym etapie, wówczas prace odwiertowe nie stanowią problemu, co może zniechęcać inwestorów, którzy już mieszkają w swoim domu i nie chcą niszczyć ogródka.
- Pompa ciepła wodna
Pompa wodna to urządzenie, które również oferuję bardzo wysoki poziom wydajność grzewczej. Tym razem energia cieplna jest dogrzewana z wodnego medium płynącego, którego temperatura zazwyczaj jest stała przez cały rok i utrzymuje się w graniach 8-12 stopni Celsjusza. Pompa ciepła wodna jest rzadziej wybierana m.in. z uwagi na wyższy stopień awaryjności urządzeń pompujących, np. w wyniku występujących zabrudzeń.
- Pompa ciepła powietrzna
Pompa ciepła powietrzna to najbardziej popularny rodzaj pomp ciepła wybierany przez większość inwestorów, zwłaszcza tych, którzy już mieszkają w swoim domu. Źródłem ciepła jest powietrze atmosferyczne, które jest dostępne przez cały rok. Pompy powietrzne również są w stanie ogrzać dom przez cały rok, choć w okresie zimowym ten proces wymaga dostarczenia większej ilości energii elektrycznej, ponieważ temperatura powietrza na dworze jest dużo niższa niż w okresach letnich.
Przeczytaj też:
Jest to jeden z głównych powodów dla którego posiadacze powietrznych pomp ciepłą często decydują się równocześnie na zakup instalacji fotowoltaicznej, która pomoże ograniczyć rachunki za prąd do minimum.
Przeczytaj też:
Tak naprawdę, to jaki rodzaj pompy ciepła powinieneś wybrać do swojego domu może determinować kilka czynników. Po pierwsze należy wziąć pod uwagę na jakim etapie budowy domu jesteś. Jeżeli dopiero rozpoczynasz swoją przygodę, pompa gruntowa będzie bardzo dobrym rozwiązaniem, natomiast jeżeli już mieszkasz w domu, zdecydowanie mniej inwazyjnym rozwiązaniem będzie pompa powietrzna.
Patrząc na ekonomię, początkowy koszt gruntowej pompy ciepła może przewyższyć koszt pompy powietrznej. Jednakże warto wspomnieć, że gruntowe pompy ciepła z reguły w całym okresie eksploatacji pobierają mniejszą ilość energii elektrycznej, aby utrzymać zadane temperatury w domu. Wiążę się to głównie z tym, że w przypadku pomp gruntowych temperatura źródła dolnego jest z reguły mniej więcej w tym samym wąskim przedziale temperatur, podczas gdy powietrze zmienia swoją temperaturę w ciągu roku w sposób znaczny (co bezpośrednio przekłada się na większe zużycie energii i wyższe koszty eksploatacji).
Wydajność powietrznej pompy ciepła
Im niższa temperatura powietrza, z którego pompa odbiera ciepło, tym mniejsza jest jej moc grzewcza. W skrajnym przypadku niska temperatura powietrza może spowodować wyłączenie urządzenia. Przed skutkami zmian mocy grzewczej ma chronić dodatkowe źródło ciepła w pompach powietrznych, np. grzałka trójstopniowa (przykładowo 3/6/9 kW), która uruchamia się, gdy pompa przekroczy tzw. punkt biwalentny.
Warto wiedzieć, że pompa ciepła osiąga tym wyższą sprawność grzewczą, im niższa jest temperatura wody w instalacji. Dlatego powinna być ona zaprojektowana jako niskotemperaturowa – o temperaturze zasilania do 55°C. Z tego względu najlepiej, gdy ciepło jest rozprowadzane w budynku przez ogrzewanie podłogowe lub ścienne, maty kapilarne, klimakonwektory bądź grzejniki niskotemperaturowe. Im większa różnica pomiędzy temperaturą zewnętrzną a temperaturą wody grzewczej w instalacji, tym niższy współczynnik efektywności COP pompy ciepła, a to oznacza wyższe koszty eksploatacji. Warto wspomnieć, że niektóre modele dostępne na rynku mogą pracować bez wspomagania grzałką elektryczną nawet w temperaturze do -28°C.
Damian Czernik - projektant instalacji sanitarnych
Co warto wiedzieć, przed zakupem pompy ciepła
Aby wybrać optymalne dla siebie rozwiązanie pod kątem doboru pompy ciepła, przede wszystkim powinniśmy porozmawiać z kimś, kto się na tym zna. Zwróć się do firm, które mają doświadczenie w instalacji tego typu urządzeń. Zazwyczaj bezpłatnie otrzymasz poradę czy wstępne obliczenia, pozwalające zorientować się jakiego urządzenia potrzebujesz.
Jeżeli chcesz na własną rękę wybrać pompę ciepła, zwróć uwagę m.in. na takie parametry jak:
- współczynnik COP,
- moc grzewcza,
- możliwość zdalnego sterowania,
- funkcjonalność oraz wygląd pompy.
Współczynnik COP - efektywność pompy ciepła
Współczynnik COP (z ang. coefficient of performance) to po prostu współczynnik wydajności, który określa efektywność pompy ciepła. Jest określany jako stosunek ilości ciepła dostarczonego przez pompę do ilości energii elektrycznej, która została zużyta w wyniku wykonanej przez pompę pracy.
Przykładowo wartość COP = 5 oznacza, że pompa ciepła zużywając 1 kWh energii elektrycznej jest w stanie wyprodukować 5 kWh energii cieplnej (ciepła grzewczego).
Zatem prostym wnioskiem jest, iż im wyższa wartość COP, tym bardziej wydajana pompa ciepła.
Ciekawym rozwiązaniem jest również funkcja regulowania mocy grzewczej, co przekłada się na mniejsze zużycie energii elektrycznej w okresach letnich, coraz częściej nowoczesne pompy są wyposażane w takie rozwiązania.
Zdalne sterowanie pompą ciepła
Wybierając pompę ciepła, zwróć również uwagę na to czy posiada ona możliwość zdalnego sterowania. Umożliwi to kontrolę nad pracą pompy ciepła z każdego miejsca z domu, bez konieczności podchodzenia do jednostki wewnętrznej. Jeżeli w domu masz już jakieś urządzenie zapewniające ciepło i nie chcesz z niego rezygnować, traktując je jako jednostkę wspomagającą pompę ciepła, sprawdź czy pompa, która chcesz kupić może pracować z twoim dotychczasowym urządzeniem. Dość często praktykowanym rozwiązaniem jest hybryda pompy ciepła z kotłem na ekogorszek (pełniącym funkcję podtrzymującą).
Przeczytaj też:
Wygląd pompy ciepła
Zwróć również uwagę na wygląd pompy ciepła. Nie ma co ukrywać, że jednostka wewnętrzna, która będzie stała w twoim domu będzie dość duża (zazwyczaj wymiar lodówki), dlatego też warto, aby ładnie się prezentowała. Producenci pomp ciepła przykładają coraz większą uwagę do wyglądu swoich urządzeń, wiedząc, że ma on również wpływ na końcowy wybór konsumenta.
Jak dobrać moc pompy ciepła?
Wybierając pompę ciepła na potrzeby domu jednorodzinnego, musimy oszacować, jakiej mocy urządzenie potrzebujemy do jego ogrzewania. Taką informację możemy znaleźć w charakterystyce energetycznej budynku, która jest załącznikiem do każdego projektu budowlanego. Znajdziemy tam wymagane potrzeby cieplne budynku w minimalnej temperaturze zewnętrznej występującej na danym obszarze, na przykład -20°C. Zapotrzebowanie na moc cieplną jest podawane w kW i zależy od powierzchni ogrzewanej w budynku, jego izolacji, rodzaju okien czy typu wentylacji. Przeglądając kartę produktową wybranej pompy cieplnej, możemy zauważyć, że producenci podają nominalną moc pompy ciepła zgodnie z wymaganiami normy EN 14511.
Oznacza to, że moc powietrznych pomp ciepła podawana jest dla kryterium obliczeniowego A2/W35 (temperatura powietrza zewnętrznego 2oC, temperatura podgrzewanej wody 35oC). Gdy wynosi ona na przykład 9,0 kW, oznacza to, że w temperaturze powietrza zewnętrznego 2°C oraz dla nastawionej temperatury wody w instalacji grzewczej 35°C – wydajność grzewcza urządzenia wynosi 9,0 kW.
Inne kryteria, z jakimi możemy się spotkać, to A7/W35 oraz A-7/W35. Oznaczają one odpowiednio temperaturę powietrza zewnętrznego -7 i 7°C. W przypadku gruntowej pompy ciepła może być podawane oznaczenie B0/W35. Informuje o temperaturze czynnika chłodniczego 0°C i wody grzewczej 35°C. Te określenia warto znać, aby w prawidłowy sposób porównywać wydajność pomp ciepła dla określonej temperatury.
W przypadku powietrznych pomp ciepła należy pamiętać, że moc grzewcza wraz z niższą temperaturą powietrza zewnętrznego wyraźnie spada. Takie pompy wybiera się w oparciu o punkt temperatury biwalentnej. Jest to punkt przecięcia się krzywej mocy pompy ciepła z krzywą zapotrzebowania budynku na ciepło. Im niższa temperatura punktu biwalentnego, tym większy udział pompy ciepła w bilansie grzewczym budynku. Pozostałe potrzeby grzewcze zapewnia inne urządzenie, np. grzałka elektryczna wbudowana w jednostkę wewnętrzną pompy ciepła. Opcjonalnie zamiast grzałki można wykorzystać dodatkowe źródło ciepła, np. kominek.
Damian Czernik - projektant instalacji sanitarnych
Moc cieplna pompy gruntowej
| Jednostkowa moc cieplna pobierana z gruntu w zależności od jego rodzaju | |
| Rodzaj gruntu | Jednostkowa moc cieplna pobierana z gruntu [W/m2] |
| Suchy grunt piaszczysty | 10-15 |
| Wilgotny grunt piaszczysty | 15-20 |
| Suchy grunt gliniasty | 20-25 |
| Wilgotny grunt gliniasty | 25-30 |
| Nasycony wodą piasek/żwir | 30-40 |
