Pompa ciepła powietrze-woda: jak ją dobrze wykorzystać? Kiedy wybrać?
Źródło ciepła takiej pompy – powietrze – otacza nas i jest w każdej chwili gotowe do wykorzystania. Jednak zimą ma niską, nierzadko ujemną temperaturę. Jak mimo to spożytkować pompę ciepła powietrze-woda do ogrzewania?
Pompy ciepła typu powietrze/woda jako jedyne nie potrzebują instalacji dolnego źródła ciepła, bo jest ono wokół nas, gotowe do użycia. Jak jednak ogrzewać budynek urządzeniem, które do pracy wykorzystuje powietrze zewnętrzne, skoro zimą jego temperatura spada poniżej zera i moc grzewcza oraz efektywność pompy ciepła maleją, a zapotrzebowanie budynku na ciepło rośnie. To możliwe, ponieważ w skali całego roku liczba dni z tak niską temperaturą nie jest duża, więc i roczna efektywność pompy ciepła może być na zadowalającym poziomie.
Górne źródło ciepła
Pompy ciepła bardzo lubią, gdy temperatura zasilania instalacji grzewczej jest niska. Dlatego jako górne źródło ciepła preferowane są systemy ogrzewania podłogowego lub ściennego. Z technicznego punktu widzenia ciepło wytworzone przez pompę może także zasilać instalację grzewczą wyposażoną w grzejniki. Jednak ich efektywność roczna będzie wtedy niższa niż w przypadku ogrzewania płaszczyznowego. Do tego grzejniki należy dobrać na możliwie niskie parametry pracy, co sprawi, że ich wymiary, a co za tym idzie także koszt zakupu, będą większe.
Autor: Mitsubishi Electric
Moduły wewnętrzne dostępne są również z wbudowanym zasobnikiem ciepłej wody użytkowej podgrzewanej warstwowo
Zalety pompy powietrze/woda Ecodan
- Wysoka niezawodność grzania/chłodzenia
- Kompaktowa instalacja i cicha praca
- Krótki czas amortyzacji i niski koszt eksploatacji
- System przyjazny środowisku – brak procesu spalania
- Energooszczędna: najwyższa klasa efektywności energetycznej A++
- Potwierdzona niezawodność do –28 °C dla jednostek z typoszeregu Mitsubishi Electric Zubadan
Szczytowe źródło ciepła
Instalacja z pompą ciepła powietrze/woda musi być wyposażona w tak zwane źródło szczytowe, które pomoże dostarczyć wymaganą ilość ciepła w okresie największych mrozów. W nowych domach funkcję tę pełni najczęściej grzałka elektryczna, w modernizowanych można ją powierzyć urządzeniu grzewczemu używanemu przed modernizacją, na przykład kotłowi olejowemu albo gazowemu.
Wielkość pompy ciepła, czyli jej moc grzewcza, powinna zostać dobrana w zależności od tego, jaki jest koszt wytwarzania energii przez szczytowe źródło ciepła. Jeżeli jest nim droga w eksploatacji grzałka elektryczna, pompa ciepła powinna pokrywać możliwie największą część zapotrzebowania na ciepło, a więc jej moc musi być stosunkowo duża. Inaczej, gdy źródłem szczytowym będzie na przykład kocioł gazowy. Może się okazać, że praca pompy ciepła będzie miała wtedy uzasadnienie ekonomiczne do wyższej temperatury zewnętrznej, na przykład bliskiej -5oC. Będzie wtedy można dobrać pompę ciepła o stosunkowo niewielkiej mocy grzewczej, więc tańszą.
Jak czytać i dobierać moc pompy ciepła powietrze/woda?
Pompy ciepła powietrze/woda mają sprężarki typu on/off (pracują z mocą 100% lub wyłączają się), albo sprężarki sterowane falownikiem o mocy regulowanej, zwykle w zakresie od 20 do 100%.
Urządzenia ze sprężarką typu on/off nie modulują, ale ich moc grzewcza zależy od temperatury dolnego i górnego źródła ciepła. Dla modelu powietrze/woda dolnym źródłem ciepła jest powietrze zewnętrzne, więc im jego temperatura jest niższa, tym mniejsza jest moc grzewcza pompy ciepła. Górne źródło ciepła to instalacja grzewcza w budynku. Kiedy temperatura jej zasilania jest wysoka, odbija się to niekorzystnie, choć w mniejszym stopniu, także na mocy pompy ciepła. Temperatura w górnym źródle ciepła ma za to znacznie większy wpływ na efektywność pracy urządzenia.
Producent pompy ciepła wyznacza tak zwane krzywe mocy dla różnych wartości temperatury po stronie zasilania instalacji grzewczej dla całego zakresu temperatury powietrza zasysanego. Zgodnie z normą EN 14511 dla punktu pracy A2/W35 wyznacza się dokładnie moc grzewczą, moc elektryczną oraz współczynnik efektywności pracy COP. Na podstawie tych wartości można porównywać poszczególne pompy ciepła.
Przeczytaj też:
Norma nie jest niestety precyzyjna dla urządzeń z elektroniczną regulacją mocy. Wprawdzie w dokumentacji technicznej urządzenia wyposażonego w sprężarkę z falownikiem znajdziemy wartości mocy grzewczej, elektrycznej oraz COP dla większej liczby punktów pracy – A-7/W35, A2/W35 i A7/W35 – ale bez określonej z góry mocy sprężarki. To oznacza, że w punkcie pracy A2/W35 odczytamy moc grzewczą X kW, która jednak nie jest ani mocą minimalną, ani maksymalną, lecz po prostu mocą określoną przez producenta. Dlatego też możemy się niekiedy spotkać z zapewnieniami producentów o wyjątkowych technologiach zastosowanych w pompach ciepła, gwarantujących na przykład stałą moc grzewczą niezależnie od temperatury zewnętrznej. Taki efekt osiąga się dla różnych obciążeń sprężarki. Dla coraz niższych wartości temperatury powietrza zwiększa się moc elektryczną sprężarki i w ten sposób można utrzymać jej moc grzewczą na stałym poziomie.
Oceniając różne pompy ciepła, należy porównać wartości ich współczynników efektywności COP dla takich samych punktów pracy. Trzeba też sprawdzić moc grzewczą dla granicznej temperatury zewnętrznej i porównać ją z mocą obliczeniową budynku. W ten sposób można ocenić wielkość dodatkowego, szczytowego źródła ciepła.
Jeżeli pompa ciepła pracuje na przykład tylko do temperatury powietrza -15oC, musimy dysponować dodatkowym źródłem ciepła (powiedzmy grzałką elektryczną) o mocy co najmniej równej mocy obliczeniowej budynku.
Istotna jest także temperatura zasilania instalacji grzewczej. Układy niskotemperaturowe zwykle nie mają problemów z poprawną pracą przy niskiej temperaturze zewnętrznej. Nie da się tego powiedzieć o instalacjach mieszanych lub grzejnikowych.
Każda pompa ciepła ma charakterystyczną dla zastosowanej w niej sprężarki „kopertę pracy”. Może się okazać, że nawet jeśli według danych technicznych urządzenie jest w stanie pracować, gdy temperatura powietrza spadnie na przykład do -20oC, to jedynie wtedy, gdy temperatura zasilania instalacji grzewczej nie będzie wyższa niż 40oC. To wartość zdecydowanie za niska dla instalacji wyposażonej w grzejniki. Dlatego reklamowanie powietrznych pomp ciepła jako zdolnych do efektywnej pracy do temperatury na zewnątrz -28oC uważam za mocno naciągane i wprowadzające w błąd. Zawsze w takich przypadkach należy ostrożnie ocenić dokładne parametry pracy urządzenia i skonfrontować je z temperaturą wymaganą do zasilania zastosowanej w naszym domu instalacji grzewczej.
Od czego zależy hałas pracującej pompy ciepła powietrze/woda
Pompa ciepła powietrze/woda musi przetłaczać duży strumień powietrza i jest on odpowiedzialny za powstawanie sporego hałasu. Jego wielkość określa się najczęściej, posługując się dwoma parametrami: mocą akustyczną i ciśnieniem akustycznym. Wartość ciśnienia akustycznego zależy od wartości mocy akustycznej oraz warunków otoczenia i odległości między źródłem dźwięku a miejscem pomiaru. Ciśnienie akustyczne da się zmierzyć, na przykład decybelomierzem. Moc akustyczną można określić tylko podczas testów na specjalnie przygotowanym stanowisku. Informuje ona o wielkości hałasu w źródle, a więc nie jest zależna od warunków zewnętrznych i powinna zawsze stanowić podstawę do obliczenia ciśnienia akustycznego. Wartość mocy akustycznej można odczytać z etykiety energetycznej, obowiązkowej dla pomp ciepła od września 2015 r. Warto jednak wiedzieć, że zazwyczaj nie jest ona równa wartości maksymalnej i jest określana w tak zwanych warunkach znamionowych.
Przeczytaj też:
Dlatego – mimo że poziom hałasu na etykiecie w zasadzie informuje o akustyce pompy ciepła – warto poszukać w dokumentacji technicznej wybranego modelu pompy informacji o rzeczywistej maksymalnej wartości hałasu podczas pracy urządzenia z mocą maksymalną oraz w tak zwanym trybie obniżenia hałasu, czyli w trybie nocnym.
Hałas odbierany przez użytkownika pompy ciepła nie zależy tylko od mocy akustycznej jednostki zewnętrznej. Duży wpływ na jego odbieranie ma także sposób montażu urządzenia, a zwłaszcza prowadzenia przewodów gazowych w urządzeniach typu split. Niewłaściwy wybór miejsca na pompę ciepła lub sposobu mocowania przewodów może wzmóc hałas o kilka decybeli.
Czy pompa ciepła typu powietrze/woda sprawdzi się w warunkach klimatycznych panujących w Polsce? Czy instalacja takiego typu pompy wymaga skomplikowanych prac montażowych?
W Polsce obserwujemy już od wielu lat znaczące ocieplenie zarówno w zimie jak i lecie. Przy obecnych trendach pogodowych, pompy ciepła powietrze/woda, stają się najlepszą alternatywą dla tradycyjnych urządzeń grzewczych. Obecnie na rynku polskim można znaleźć urządzenia wiodących producentów pomp ciepła, które utrzymują swoją nominalną moc grzewczą w temperaturach – 15 st. C, a ich producenci gwarantują poprawność pracy nawet do -28 st. C na zewnątrz. Takimi urządzeniami są między innymi pompy Mitsubishi Electric serii Ecodan i Zubadan. Oznacza to iż, tego typu urządzenia zapewnią nam komfort cieplny w zimie w każdym zakątku naszego kraju. Dodatkowym aspektem przemawiającym na korzyść stosowania pomp ciepła powietrze woda, jest fakt iż ich moc oraz sprawność czyli COP, wzrasta wraz ze wzrostem temperatury powietrza na zewnątrz. Oznacza to, iż w okresie od wiosny do jesieni, są one najtańszym dostępnym źródłem ciepłej wody użytkowej. Niektóre z nich osiągają przy +20 st. C COP powyżej 5 a im wyższa temperatura tym ten współczynnik jeszcze rośnie w górę.
Bardzo ważne jest podczas wyboru typu oraz producenta urządzenia, aby posiadać odpowiednią instalację grzewczą w budynku, dedykowaną do pomp ciepła. Pompy ciepła powietrze/woda są urządzeniami które pracują zazwyczaj na niskim parametrze temperaturowym wody. Najlepszymi odbiornikami ciepła stosowanymi do pomp ciepła są ogrzewania podłogowe oraz maty kapilarne. Pompy ciepła można również stosować do instalacji grzejnikowych oraz klimakonwektorów ale należy pamiętać o odpowiednim ich doborze oraz zastosowaniu zbiornika buforowego na instalacji. Zalecam również stosowanie systemowych rozwiązań producentów pomp ciepła odnośnie zasobników c.w.u. Są one zoptymalizowane do konkretnych modeli urządzeń więc najbardziej efektywnie wykorzystują energię produkowaną przez pompy ciepła do podgrzania c.w.u.
Dodatkowym aspektem przemawiającym za stosowaniem pomp ciepła typu powietrze/woda jest fakt, iż nie wymagają dodatkowych (często kosztownych ) przyłączy do budynku np. instalacji gazowej, komina, magazynu opału, który zabiera nam powierzchnię użytkową budynku oraz to iż, są bezobsługowe i bardzo ciche. W odniesieniu do obecnych przepisów UE oraz WT 2021 jest to jedyne źródło ciepła w nowobudowanych budynkach które, będzie spełniało wszystkie wymagania zarówno techniczne jak i ekonomiczne. Nic nie stoi także na przeszkodzie, instalowania pomp w modernizowanych domach.
Pompa ciepła tylko do c.w.u.
W instalacjach grzewczych z kotłami stałopalnymi temperatura pracy jest zwykle wysoka i zastosowanie w nich pomp ciepła powietrze/woda przeważnie nie ma uzasadnienia z technicznego punktu widzenia. Jednak powietrzna pompa ciepła do przygotowywania ciepłej wody użytkowej może poprawić komfort korzystania z ciepłej wody, a przy tym poprawić ekonomiczne i ekologiczne parametry instalacji.
Najczęściej są to urządzenia kompaktowe łączące pod jedną obudową pompę ciepła powietrze/woda o niewielkiej mocy oraz zbiornik wody użytkowej o pojemności przekraczającej 250 l. Idealnie nadają się do modernizacji kotłowni opalanych paliwem stałym, w których przez większą część roku wyręczają kocioł w podgrzewaniu wody użytkowej.
Przeczytaj też:
Powietrze potrzebne do pracy pompa ciepła może zasysać z zewnątrz (takie rozwiązanie jest zalecane) albo z pomieszczenia, w którym jest zainstalowana. Efektem ekologicznym takiej modernizacji jest zmniejszenie ilości zanieczyszczeń emitowanych do atmosfery w wyniku ograniczenia czasu pracy kotła stałopalnego, efektem ekonomicznym – zmniejszenie kosztów przygotowania ciepłej wody użytkowej.
Pompa ciepła czy kolektory słoneczne
Do wspomagania ogrzewania wody użytkowej często wykorzystuje się kolektory słoneczne. Jednak pompa ciepła ma nad nimi nieznaczną przewagę: pracuje niezależnie od warunków atmosferycznych (z pewnymi tylko ograniczeniami), nie ma elementów narażonych na przegrzanie, a jej montaż jest bezpieczniejszy (nie wymaga pracy na wysokości.
Każde z rozwiązań ma jednak cechy, dzięki którym jest idealne do określonych warunków. Instalacja solarna powinna być stosowana wtedy, gdy mamy tanie w eksploatacji i w pełni automatyczne podstawowe źródło ciepła do przygotowywania wody użytkowej i zapewniony stały odbiór ciepła.
Przeczytaj też:
Z kolei pompa ciepła do c.w.u. powinna być stosowana przede wszystkim w układach z kotłami na paliwo stałe, które poza sezonem grzewczym nie będą włączane, oraz w instalacjach, w których do podgrzewania wody użytkowej jest wykorzystywana energia elektryczna.
Autor: Murator
Czyste powietrze z Muratorem: termomodernizacja krok po kroku
Dzięki programowi „Czyste Powietrze” przeprowadzenie termomodernizacji domu jednorodzinnego stało się łatwiejsze niż kiedykolwiek wcześniej. Niemniej pozostaje ona przedsięwzięciem wymagającym podjęcia wielu ważnych decyzji. Zapraszamy do wzięcia udziału w drugiej edycji konkursu „Czyste powietrze z Muratorem”. Wyjaśniamy, jakie korzyści można osiągnąć dzięki ociepleniu domu i wymianie nieefektywnych urządzeń grzewczych, a przede wszystkim, jak przeprowadzić skuteczną termomodernizację z wykorzystaniem dotacji, preferencyjnych pożyczek i ulgi podatkowej. Dodatkową atrakcją naszej akcji jest konkurs, w którym do wygrania jest remont domu! Nie przegap i zobacz naszą akcję „Czyste powietrze z Muratorem”!
