Pompa ciepła do ogrzewania i chłodzenia – jak wykonać instalację?
Instalacja z pompą ciepła to rozwiązanie, które znakomicie wpisuje się w potrzebę ochrony środowiska i klimatu przez zwiększanie efektywności energetycznej budynków, obniżanie emisyjności ich ogrzewania i chłodzenia. Jak najlepiej wykorzystać możliwości, jakie daje pompa ciepła?
Wykorzystanie pomp ciepła do ogrzewania domów stało się ostatnio bardzo popularne, do czego z pewnością przyczynił się boom na fotowoltaikę. Bo choć ciepło, które dostarcza pompa do ogrzewania pomieszczeń i podgrzewania wody, pochodzi z natury – powietrza bądź ziemi i obecnej w nich wody – to do działania tego urządzenia jest też potrzebna znaczna ilość energii elektrycznej, a tę można mieć za darmo właśnie dzięki panelom fotowoltaicznym. Oznacza to, że inwestycja w pompę ciepła i mikroelektrownię słoneczną odpowiednio dużej mocy, może nam zapewnić darmowe ogrzewanie domu przez długie lata.
Warto wiedzieć, że pompa ciepła jest nie tylko efektywnym urządzeniem grzewczym, ale też chłodniczym. Aby mogła służyć zarówno do ogrzewania, jak i chłodzenia, wymaga przygotowania do tego instalacji nadającej się do przekazywania ciepła w dwie strony – do pomieszczeń i na zewnątrz.
Spis treści
- Ogrzewanie podłogowe
- Kontrola nad temperaturą
- Ogrzewanie podłogowe i grzejniki
- Pompa ciepła do chłodzenia
- Chłodzenie pasywne i aktywne
Ogrzewanie podłogowe
Efektywność pompy ciepła służącej do ogrzewania jest tym większa, im niższa jest temperatura, do jakiej podgrzewa ona wodę. Dlatego w przypadku instalacji z pompą ciepła polecanym rozwiązaniem jest ogrzewanie podłogowe, które z racji dużej powierzchni przekazującej ciepło może być zasilane wodą o temperaturze znacznie niższej niż tradycyjne grzejniki wieszane na ścianach. Inne zalety ogrzewania podłogowego to korzystny rozkład temperatury (chłodniej w okolicy głowy, nieco cieplej w nogi) i łatwość aranżacji wnętrz wynikająca z braku widocznych i zajmujących miejsce elementów takiej instalacji w pomieszczeniach mieszkalnych.
Kontrola nad temperaturą
Niezbędnym elementem ogrzewania podłogowego jest układ zapewniający kontrolę nad temperaturą zasilania instalacji. Zbyt wysoka mogłaby doprowadzić do uszkodzenia podłogi, zbyt niska skutkowałaby niedogrzaniem pomieszczenia. Najprostszym i najbardziej ekonomicznym rozwiązaniem zapewniającym optymalną temperaturę pracy ogrzewania podłogowego są termostatyczne zawory mieszające. Ich dużą zaletą jest to, że nie wymagają zasilania elektrycznego. Ich działanie powoduje, że temperatura w obiegu grzewczym jest automatycznie utrzymywana na poziomie, jaki ustawimy na głowicy nastawczej zaworu. Oznacza to, że z ich pomocą można zrealizować stałotemperaturowy układ automatycznej regulacji.
Większe możliwości dają zawory obrotowe wyposażone w siłowniki i zarządzający ich pracą sterownik. Urządzenia te również mogą zapewnić utrzymywanie stałej temperatury w obiegu grzewczym, ale dodatkowo umożliwiają automatyczne jej zmiany, które mogą być uzależnione od zmian temperatury w pomieszczeniu (regulacja pokojowa), temperatury na zewnątrz (regulacja pogodowa) albo od temperatury na zewnątrz z korektą w zależności od temperatury w pomieszczeniu. Zastosowanie takiego układu automatyki pozwala utrzymywać stałą temperaturę w pomieszczeniach bez potrzeby ręcznego korygowania nastaw głowicy zaworu w przypadku zmian warunków pogodowych. Jest on jednak droższy od tego z zaworami termostatycznymi i wymaga zasilania elektrycznego.
Ogrzewanie podłogowe i grzejniki
W niektórych pomieszczeniach ogrzewanie podłogowe, mimo ważnych zalet, nie jest najlepszym rozwiązaniem. Tradycyjne grzejniki na pewno przydają się w łazienkach – do suszenia ręczników. Warto rozważyć, czy nie zastosować ich w sypialni, bo umożliwiają znacznie szybsze niż w przypadku ogrzewania podłogowego podwyższenie i obniżenie temperatury na nasze żądanie.
W instalacjach w takim mieszanym układzie (ogrzewanie podłogowe + grzejniki) potrzebne jest rozwiązanie, które umożliwia zasilanie poszczególnych obiegów czynnikiem o różnych temperaturach. W takiej sytuacji stabilne dostarczanie ciepła do wszystkich pomieszczeń zapewniają grupy pompowe. Poniższy schemat przedstawia instalację, w której zastosowano trzy takie grupy zamontowane na rozdzielaczu ze sprzęgłem hydraulicznym. Dają one możliwość niezależnej regulacji obiegu ogrzewania podłogowego i dwóch obiegów grzejnikowych.
Pompa ciepła do chłodzenia
Zmieniający się klimat sprawia, iż latem w Polsce nasila się potrzeba obniżania temperatury w pomieszczeniach. Popularne jest stosowanie do tego klimatyzatorów, jednak wiąże się to z wysokimi kosztami, dlatego inwestorzy coraz chętniej decydują się na alternatywne rozwiązanie, w którym za chłodzenie odpowiada ta sama pompa ciepła, która jest podstawowym urządzeniem grzewczym zimą. Warto wiedzieć, że koszty eksploatacyjne chłodzenia pompą ciepła mogą być nawet 10-krotnie niższe niż w przypadku wykorzystywania do tego klimatyzatorów w systemie multisplit.
Chłodzenie pasywne i aktywne
Najwyższą efektywność energetyczną, a przy tym bardzo niski koszt eksploatacji, zapewnia układ chłodzenia pasywnego, jaki można zastosować w instalacji z pompą ciepła, której dolnym źródłem jest grunt. Jego temperatura pod ziemią, na głębokości, na jakiej układa się rury z czynnikiem transportującym ciepło, jest latem dużo niższa, niż temperatura w pomieszczeniach, więc możliwe jest ich chłodzenie bez działania prądożernej sprężarki, jedynie dzięki krążeniu w rurach płynu, który oddaje do gruntu ciepło z ogrzewanych przez słońce pomieszczeń. Zaletą takiego rozwiązania jest szybka regeneracja dolnego źródła po sezonie grzewczym dzięki pracy instalacji grzewczej w trybie chłodzenia. Jest do tego potrzebny dodatkowy wymiennik ciepła oraz zawór trójdrogowy z siłownikiem o sygnale 3-punktowym.
Drugim możliwym rozwiązaniem jest chłodzenie aktywne. Może być ono realizowane niezależnie od typu pompy ciepła. System funkcjonuje na zasadzie odwrócenia jej działania. Parownik przejmuje rolę skraplacza, a skraplacz parownika, zatem zmienia się kierunek przepływu ciepła w układzie. Żeby to było możliwe, pompa ciepła musi być wyposażona w zespół zaworów trójdrogowych oraz sterownik, który może być z nimi zintegrowany.
W systemach aktywnych grzewczo-chłodzących do przekazywanie ciepła w pomieszczeniach można wykorzystać instalację ogrzewania płaszczyznowego – podłogowego bądź ściennego – jednak najlepsze efekty w trybie chłodzenia zapewniają klimakonwektory, bowiem umożliwiają one uzyskanie niższej temperatury powietrza i precyzyjne nią sterowanie.
