Pompa ciepła powietrze-woda: wybór urządzenia i koszty

2021-04-08 12:18 Materiał partnerski
Pompy ciepła NIBE
Autor: NIBE

Pompa ciepła powietrze-woda pozwoli na ekologiczne - i ekonomiczne! - ogrzanie domu. Dowiedz się, na co zwrócić uwagę przy wyborze urządzenia oraz ile może kosztować ogrzewanie domu pompą ciepła powietrze-woda.

Popularność powietrznych pomp ciepła wynika z powszechnej dostępności dolnego źródła ciepła, jakim jest powietrze. Brak konieczności wykonania wymiennika gruntowego oznacza znacznie mniejszy zakres prac i przekłada się na niższy koszt inwestycji. Większość pomp ciepła powietrze-woda dostępnych na rynku to urządzenia inwerterowe, czyli płynnie dopasowujące swoją moc do aktualnego zapotrzebowania energetycznego budynku, dzięki czemu ich eksploatacja również nie jest droga. Zdecydowana większość dysponuje funkcją chłodzenia aktywnego bez konieczności rozszerzania automatyki. Najnowsze urządzenia pracują bardzo cicho.

Nowoczesny sposób na tanie i ekologiczne ogrzewanie
Pompy ciepła NIBE

Autor: NIBE

Zaufaj sprawdzonemu producentowi! Pompy ciepła powietrze-woda NIBE SPLIT są optymalnym rozwiązaniem grzewczym stosowanym zarówno w nowych budynkach jak i w budynkach istniejących, poddawanych termomodernizacji. Pompy ciepła typu SPLIT to urządzenia, w których układ chłodniczy rozdzielony jest na dwie jednostki: zewnętrzną NIBE AMS 10 oraz najnowszą, kompaktową jednostkę wewnętrzną NIBE BA-SVM.

Centrala wewnętrzna BA-SVM oprócz wbudowanego sterownika z kolorowym wyświetlaczem, wyposażona jest w wężownicowy, emaliowany zasobnik c.w.u. o pojemności 180l, elektryczny podgrzewacz pomocniczy o maksymalnej mocy 9 kW, grupę bezpieczeństwa, naczynie przeponowe o pojemności 10l, manometr oraz skraplacz. Elektronicznie sterowana pompa obiegowa optymalizuje pracę systemu i minimalizuje zużycie energii. Centrala umożliwia także podłączenie zewnętrznego źródła ciepła, np. kotła gazowego.

Zaawansowany sterownik pozwala na sterowanie urządzeniem bezpośrednio na intuicyjnym, kolorowym wyświetlaczu oraz zdalnie przez Internet za pomocą aplikacji NIBE Uplink lub witryny nibeuplink.com. Wbudowany sterownik umożliwia monitorowanie pracy całego systemu grzewczego z pompą ciepła i rekuperatorem NIBE ERS, kontroluje współpracę z systemem fotowoltaicznym NIBE PV, daje możliwość chłodzenia 2- i 4- rurowego, przegrzewu okresowego, wygrzewania posadzek, programowania czasowego pracy pompy ciepła dostosowując ją do indywidualnych preferencji, okresu urlopowego czy tańszej taryfy i wiele innych. Nowoczesna automatyka pozwala eksploatować urządzenie jak najkorzystniej dla Inwestora.

Rodzaje pomp ciepła powietrze-woda

Powietrzne pompy ciepła występują w kilku odmianach różniących się pod względem:

  • budowy i typu: monoblok (parownik i skraplacz w jednej obudowie) albo split (parownik i skraplacz w oddzielnych obudowach);
  • sposobu pracy sprężarki: pompy ciepła on/off oraz pompy o modulowanej mocy grzewczej (inwerterowe).

Wybierając pompę ciepła powietrze-woda, należy podjąć decyzję, w jakim układzie ma ona pracować. Do wyboru są układy:

  • monowalentny – pompa ciepła jest jedynym źródłem ciepła i musi pokryć 100% zapotrzebowania budynku na ciepło w każdych warunkach pogodowych;
  • biwalentny monoenergetyczny – pompa jako samodzielne urządzenie grzewcze dostarcza ciepło do określonej temperatury zewnętrznej – punktu biwalentnego (na przykład -8°C), poniżej tej temperatury jest wspomagana przez drugie źródło ciepła korzystające z tej samej formy energii końcowej, na przykład grzałką elektryczną wbudowaną w pompę ciepła;
  • biwalentny równoległy – pompa ciepła jako jedyne urządzenie grzewcze dostarcza ciepło do określonej temperatury zewnętrznej – punktu biwalentnego (na przykład -8°C), poniżej tej temperatury jest wspomagana przez drugie źródło ciepła korzystające z innej formy energii końcowej, na przykład kocioł gazowy;
  • biwalentny alternatywny – pompa ciepła jako jedyne urządzenie grzewcze dostarcza ciepło do określonej temperatury zewnętrznej – punktu biwalentnego (na przykład -8°C), poniżej tej temperatury się wyłącza, a drugie źródło ciepła, korzystające z innej formy energii końcowej, pokrywa całość zapotrzebowania budynku na ciepło.
Pompa ciepła powietrze-woda: koszty
Autor: redakcja Murator.pl Pompa ciepła powietrze-woda typu SPLIT

Dobór mocy grzewczej pompy ciepła powietrze-woda

Najpierw trzeba określić projektowe obciążenie cieplne (Q budynku), czyli moc cieplną potrzebną na pokrycie strat generowanych z budynku w warunkach projektowej temperatury zewnętrznej. W odróżnieniu od mocy grzewczej pomp gruntowych, która jest w miarę stała przez cały sezon grzewczy, moc pomp woda-powietrze zmienia się w dość dużym zakresie wraz ze zmianą temperatury powietrza zewnętrznego będącego dolnym źródłem ciepła – jest tym mniejsza, im powietrze jest zimniejsze, co oznacza, że maleje wraz ze wzrostem zapotrzebowania na nią. To oczywiście problem, ale dający się rozwiązać na przykład przez zastosowanie technologii wtrysku gorącej pary lub szczytowego źródła ciepła w postaci grzałki elektrycznej. Projektowe obciążenie cieplne budynku informuje nas o mocy, jaką musimy dostarczyć, żeby go ogrzewać przy projektowej temperaturze zewnętrznej – na przykład przy -20°C dla III strefy klimatycznej. Natomiast moc pomp ciepła powietrze-woda jest zwykle podawana dla parametrów A2/W35 lub A7/ W35, czyli temperatury powietrza zewnętrznego odpowiednio +2°C lub +7°C przy temperaturze instalacji c.o. +35°C.

Na tej podstawie trudno ocenić, czy jest ona odpowiednia do ogrzewania domu przy temperaturze -20°C. Do tego jest potrzebna znajomość charakterystyki mocy w zależności od temperatury dolnego źródła. Może się bowiem okazać, że pompa ciepła zapewniająca moc 9,2 kW przy +2°C przy -20°C zapewni już tylko 5 kW, czyli zdecydowanie mniej niż zapotrzebowanie budynku w tych warunkach. Wybierając pompę ciepła powietrze-woda, trzeba mieć świadomość, że na ogół nie opłaca się jej zastosowanie w układzie monowalentnym. W naszym klimacie oznaczałoby to konieczność zakupu urządzenia o bardzo dużej mocy, która rzadko byłaby wykorzystywana. Nawet w przypadku zastosowania technologii inwerterowej oznaczałoby to nieekonomiczną pracę, czyli zwiększony koszt eksploatacji. Dlatego kolejnym działaniem przy doborze pomp powietrznych powinno być określenie optymalnego trybu pracy urządzenia na podstawie danych statystycznych o temperaturze zewnętrznej w regionie, w którym ma działać pompa. Są one dostępne w postaci wykresów.

Pompa ciepła powietrze-woda: koszty
Autor: PORT PC 1. Statystyczne dane klimatyczne do obliczeń cieplnych. Rozkład temperatur zewnętrznych na przykładzie Warszawy

Zapotrzebowanie na ciepło przy ogrzewaniu pompą powietrze-woda

Z rozkładu temperatury zewnętrznej dla Warszawy (wykres 1) wynika, że najczęściej występującą wartością w sezonie grzewczym jest tu +2°C. Poniżej +2°C liczba godzin występowania danej temperatury zewnętrznej zaczyna spadać, lecz w dalszym ciągu stanowi dużą wartość. Aż do temperatury -8°C. Liczba godzin występowania temperatury niższej niż -8°C jest niewielka. Już z tego można wyciągnąć wniosek, że ilość energii potrzebnej do ogrzewania domu, gdy temperatura na zewnątrz spadnie poniżej -8o C, będzie nieduża. Możemy się jeszcze pokusić o jej obliczenie. Uwzględniając liczbę godzin z daną temperaturą zewnętrzną i zapotrzebowanie budynku na ciepło, jesteśmy w stanie określić, jaką ilość ciepła musimy przekazać do budynku przy określonych wartościach temperatury zewnętrznej. To pozwala obliczyć jego procentowy udział w całkowitym zapotrzebowaniu na energię do ogrzewania budynku. Wyniki obliczeń przedstawia (wykres 2). Wynika z nich, że ilość energii do ogrzewania budynku w Warszawie przy temperaturze zewnętrznej poniżej -8°C stanowi niespełna 3% całkowitego zapotrzebowania. Dla domu o rocznym zapotrzebowaniu na energię 10 tys. kWh oznacza to zaledwie 300 kWh. Taka ilość ciepła dostarczonego przez zwykłą grzałkę elektryczną kosztuje około 180 zł. Pozwala to uznać, że dobór pompy powietrznej o mocy większej niż wystarczająca przy -8°C jest nieopłacalny, a uzasadnionym ekonomicznie rozwiązaniem jest zastosowanie układu biwalentnego. W przypadku nowego domu – bez zainstalowanego wcześniej źródła ciepła – najlepiej zdecydować się na układ monoenergetyczny.

Pompa ciepła powietrze-woda: koszty
Autor: PORT PC 2. Rozkład energii wymaganej (ciepła) do ogrzania budynku na przykładzie Warszawy
Pompy ciepła NIBE
Autor: NIBE
Uzyskaj dofinansowanie na pompę ciepła!

1 marca wystartowała nowa edycja Szwedzkiej Dotacji do pomp ciepła NIBE - uzyskaj nawet do 10 000 zł! Wybierz energooszczędne i ekologiczne źródło ciepła do Twojego domu i skorzystaj z dofinansowania do 5 000 zł do pomp ciepła, do 6 000 zł do pompy wraz z rekuperatorem NIBE ERS lub GV-HR, do 9 000 zł do pompy ciepła z systemem fotowoltaicznym NIBE PV oraz do 10 000 zł dla pompy ciepła z rekuperatorem i systemem fotowoltaicznym NIBE PV. Akcja potrwa do 31 maja 2021 lub do wyczerpania zapasów. Ilość pomp ciepła biorących udział w promocji jest ograniczona.

Szwedzką Dotację marki NIBE można łączyć z ulgą podatkową oraz dotacją w ramach programu NFOŚiGW „Czyste Powietrze” lub „Mój Prąd”.

Pompa ciepła powietrze-woda: koszty
Autor: redakcja Murator.pl 3. Charakterystyka mocy grzewczych pomp ciepła i obciążenia cieplnego budynku

Koszt ogrzewania pompą ciepła powietrze-woda

Założenia wyjściowe:

  • projektowe zapotrzebowanie budynku na ciepło 8 kW (budynek nowy 160 m2 , współczynnik strat ciepła 50 W/m2 );
  • projektowa temperatura instalacji 35°C; III strefa klimatyczna (Warszawa);
  • zużycie c.w.u. 4 os. 200 l/dobę, 4000 kWh/rok;
  • koszt 1 kWh prądu elektrycznego: 0,58 zł.

Do zaprezentowania metody doboru pompy ciepła powietrze-woda posłużą nam wykresy mocy grzewczej przykładowej pompy ciepła typu split. Porównamy trzy warianty doboru (trzy pompy ciepła o różnych mocach grzewczych). Wariant 1. oraz wariant 2. obrazują dobór urządzenia do pracy w trybie monoenergetycznym, natomiast wariant 3. – pracę w trybie monowalentnym (wykres 3).

Pompy ciepła NIBE
Autor: NIBE

W wariancie 1. pompa ciepła powietrze-woda pokrywa zapotrzebowanie budynku do -8°C na zewnątrz. Stopień pokrycia mocy przy projektowej temperaturze zewnętrznej przez pompę ciepła wynosi 56%. Oznacza to, że przy temperaturze zewnętrznej -20°C pompa będzie musiała być wspomagana przez szczytowe źródło ciepła o mocy około 3,5 kW. Analizując jednak liczbę godzin występowania poszczególnych wartości temperatury w przyjętej strefie klimatycznej zauważamy, że stopień pokrycia zapotrzebowania na ciepło budynku przez pompę ciepła wynosi 98%, a tylko 2% pochodzi ze szczytowego źródła ciepła. Wynika to z tego, że temperatura poniżej punktu biwalentnego (-8°C) w omawianym regionie występuje bardzo rzadko.

W wariancie 2. pompa ciepła powietrze-woda ma wyższą moc grzewczą niż w wariancie 1. i pokrywa zapotrzebowanie budynku do temperatury zewnętrznej -12°C. Stopień pokrycia mocy przy projektowej temperaturze zewnętrznej przez pompę ciepła wzrasta do 62%, moc szczytowego źródła ciepła przy projektowej temperaturze zewnętrznej spada do 3 kW, lecz całkowite koszty eksploatacyjne nie spadają znacznie, bo tylko o 116 zł/rok. Natomiast koszt inwestycyjny w porównaniu z wariantem 1. rośnie o 2470 zł, co stanowi już znaczną różnicę.

Pompy ciepła NIBE
Autor: NIBE

Wariant 3. Wybierając monowalentny tryb pracy, potrzebowalibyśmy pompy, która przy -20°C pokrywa 100% zapotrzebowania energetycznego budynku, czyli przy -20°C osiąga moc grzewczą ≥ 8 kW. Taka pompa ciepła w ciągu sezonu grzewczego nie potrzebowałaby wspomagania. Spodziewany zysk wynikający z braku pracy grzałki elektrycznej w sezonie zimowym okazuje się jednak niewielki i nie rekompensuje kosztów związanych z zakupem takiego urządzenia. Szacowany całkowity koszt eksploatacji przy wyborze wariantu 3. jest tylko o 35 zł niższy od wariantu 2. oraz o 151 zł niższy od wariantu 1. Natomiast koszt inwestycyjny w porównaniu z wariantami 1. i 2. jest większy o blisko 10 tys. zł.

Pompa ciepła powietrze-woda: koszty
Autor: redakcja Murator.pl

Jak wybrać dobrą pompę ciepła powietrze-woda?

Powyższy przykład pokazuje, że dobór powietrznych pomp ciepła do pracy w trybie monowalentnym – bez wspomagania grzałką – nie zawsze się opłaca przez to, że powoduje znaczny wzrost kosztów inwestycyjnych. Droższa jest pompa ciepła o większej mocy, a do tego może jeszcze dojść konieczność zastosowania innych, droższych elementów instalacji, takich jak zbiornik buforowy, którego zadaniem jest stabilizacja pracy pompy (dzięki niemu zmniejsza się liczba cykli pracy sprężarki), czy większy zbiornik c.w.u. Może się też okazać, że na większą pompę ciepła brakuje miejsca i jest ona głośniejsza. Oczywiście dobór pompy ciepła o za małej mocy skutkuje z kolei zbyt dużym udziałem szczytowego źródła ciepła, co może być przyczyną wysokich wydatków na ogrzewanie. Dlatego ważne jest, żeby podczas wyboru pompy uwzględnić wszystkie dostępne dane. Generalnie zaleca się projektowanie układów z powietrzną pompą ciepła, tak żeby jej udział w pokryciu zapotrzebowania energetycznego budynku wynosił przynajmniej 95%. Zwróćmy jednak uwagę, że choć w powyższym przykładzie warunek ten został spełniony we wszystkich wariantach, to jednak różnice między opłacalnością ich stosowania są znaczne. Tym, na co należy jeszcze zwrócić uwagę w przypadku powietrznych pomp ciepła, są kwestie poziomu mocy akustycznej pompy ciepła i hałasu.

Ile kosztują systemy z powietrznymi pompami ciepła NIBE typu SPLIT? 

Zestawy COMPACT obejmują systemy do centralnego ogrzewania, chłodzenia i produkcji ciepłej wody użytkowej, przy temperaturze na zewnatrz do – 20oC. W skład zestawu COMPACT SPLIT wchodzi jednostka zewnetrzna AMS oraz kompaktowa centrala wewnetrzna BA-SVM. Centrala BA-SVM wyposazona jest w wężownicowy, emaliowany zasobnik wody o pojemności 180l, kocioł elektryczny 9 kW, grupę bezpieczeństwa z zaworem 3 bar, manometrem i odpowietrznikiem automatycznym, naczynie przeponowe, pompe obiegowa, 2 zawory trójdrogowe z siłownikami (grzanie/chłodzenie i c.o./c.w.u.) oraz wymiennik (skraplacz/parownik). Kontrole urządzeń zapewnia wbudowany w BA-SVM sterownik z kolorowym wyświetlaczem.

Czy artykuł był przydatny?
Przykro nam, że artykuł nie spełnił twoich oczekiwań.
KOMENTARZE