Powietrzna pompa ciepła. Źródło ciepła na miarę czasów

Pompa ciepła M 1/2021
Autor: Piotr Mastalerz Przed przebudową dom pana Mateusza był ogrzewany kotłem węglowym. Jeszcze przed wystartowaniem w konkursie „Muratora” inwestor zdecydował o zastąpieniu go bezobsługową i tanią w eksploatacji powietrzną pompą ciepła

Z końcem października zaczyna się sezon grzewczy i to najwyższy czas, by mieć w domu sprawne źródło ciepła. Montaż powietrznej pompy ciepła – nagrody w kategorii „Wymiana źródła ciepła” konkursu „Czyste powietrze z Muratorem” – zakończył się więc w samą porę.

Wybór zwycięzcy konkursu "Czyste powietrze z Muratorem", niezależnie od kategorii, jest zawsze sporym wyzwaniem dla jury. Każde zgłoszenie wiąże się z jakąś historią ludzką, często chwytającą za serce i przemawiającą za wybraniem spośród wielu innych właśnie jej. Trudno nie przyznać, że każdy z trzech domów wytypowanych do nagrody w kategorii „Wymiana źródła ciepła” takiej wymiany potrzebował i na nią zasługiwał. Ważna jest jednak i ta druga – tu techniczna – strona medalu. Aby inwestycja mogła zostać zrealizowana zgodnie ze sztuką instalacyjną i gwarantowała oczekiwany przez inwestora i założony przez fundatora nagrody efekt (komfort cieplny, niskie rachunki za ogrzewanie, bezawaryjną wieloletnią pracę), muszą być spełnione pewne wymagania.

Poza należytymi warunkami do zainstalowania jednostek pompy ciepła: wewnętrznej (pomieszczenie techniczne na pompę ciepła, zasobnik i inne konieczne elementy instalacji) i zewnętrznej (odpowiednie miejsce na gruncie lub na przykład na dachu domu), potrzebna jest też odpowiednia do współpracy pompą ciepła, czyli niskotemperaturowa, instalacja grzewcza – istniejąca albo mająca powstać w najbliższym czasie. Istotne są też parametry cieplne budynku – dobrze ocieplone ściany i dach, szczelna stolarka i odpowiednia wentylacja – sprawiające, że dom jest energooszczędny. Tylko w takich domach można bowiem w pełni wykorzystać i docenić zalety ogrzewania pompą ciepła.

Galerie: montaż powietrznej pompy ciepła krok po kroku

Sfokusowany na nowoczesność i ekologię

Dom pana Mateusza z Rokicin-Kolonii – zdobywcy nagrody w kategorii „Wymiana źródła ciepła” – doskonale wpisywał się w kryteria konkursowe, a zaplanowane przez inwestora nowoczesne i proekologiczne rozwiązania instalacyjne ostatecznie przeważyły szalę zwycięstwa na jego korzyść.

Powietrzne pompy ciepła to urządzenia tanie w eksploatacji i ekologiczne, ale ogrzewanie nimi ma naprawdę sens w domach o niewielkim zapotrzebowaniu na ciepło. Taki właśnie stał się dom pana Mateusza po przeprowadzonej w nim modernizacji.

Dom został znacznie i – co ważne – mądrze rozbudowany (z niespełna 100 do ponad 150 m2). Nie chaotycznie, jak to często ma miejsce, ale w przemyślany sposób, na podstawie zamówionego przez inwestora indywidualnego projektu zawierającego audyt starego budynku oraz szczegółowy plan rozbudowy wnętrz i wyposażenia ich w instalacje i to nie tylko te absolutnie niezbędne.

Oprócz tego, co ważne, by stać się wygodnym mieszkaniem dla dwojga, a w przyszłości zapewne także większej liczby domowników (odpowiednia liczba i układ pomieszczeń mieszkalnych, sanitarnych i pomocniczych), dom zyskał cechy istotne z punktu widzenia komfortowej i niedrogiej eksploatacji.

Ściany zewnętrzne (w starej części – trójwarstwowe z cegły i szlaki, w dobudowanej – z pustaka ceramicznego) i podłoga na gruncie zostały ocieplone 20-centymetrową warstwą styropianu grafitowego, a płaski stropodach wentylowany – 30 centymetrami wełny mineralnej. Przewidziano zamontowanie nowoczesnej stolarki okiennej o dobrym współczynniku przenikania ciepła oraz wentylacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej z odzyskiem ciepła, która – zwłaszcza w domach modernizowanych – jest instalacją ponadstandardową. Uzyskane dzięki tym zabiegom niewielkie zapotrzebowanie na energię do ogrzewania w połączeniu z ułożoną w całym domu instalacją ogrzewania podłogowego stworzyło idealne warunki do zastosowania niskotemperaturowego źródła ciepła, jakim jest powietrzna pompa ciepła.

Ekspert radzi
Damian Filipowicz, Product Leader, Mitsubishi Electric
Damian Filipowicz, Product Leader, Mitsubishi Electric

Jak przygotować stary dom, aby ogrzewanie powietrzną pompą ciepła było efektywne?

Podczas przygotowywania domu do ogrzewania pompą ciepła trzeba przedewszystkim zwrócić uwagę na dopasowanie jego instalacji grzewczej oraz standarduenergetycznego. W starych budynkach instalowano systemy ogrzewania z grzejnikamiwysokotemperaturowymi, czyli zasilanymi wodą o temperaturze na przykład 75oC lub90oC. Nie oznacza to jednak, że takich grzejników nie można wykorzystać do systemówniskotemperaturowych, w tym zasilanych pompami ciepła. Trzeba to jednak zrobićumiejętnie. Instalacje z pompami ciepła pracują najefektywniej, gdy temperatura zasilaniajest niska. Obniżenie temperatury wody zasilającej grzejniki powoduje spadek ich mocygrzewczej, czyli mocy, z jaką ogrzewają pomieszczenia. Przykładowo, w pomieszczeniach,w których temperatura obliczeniowa wynosi 20oC, zmiana temperatury zasilaniapopularnego modelu grzejnika płytowego typu 22 z 75oC na 55oC powoduje spadekmocy grzewczej o blisko 50%. Grzejnik zasilany wodą o niższych parametrach musimieć odpowiednio większą powierzchnię, by pokryć zapotrzebowanie na ciepłow pomieszczeniu.Może się okazać, że mimo zmniejszenia temperatury wody grzejnej w wynikuzainstalowania pompy ciepła znaczna część grzejników w modernizowanym domu jestdostatecznie duża, by mogły nadal poprawnie pracować. Najlepiej skonsultować sięz doświadczonym instalatorem lub projektantem, który wykona obliczenie obciążeniacieplnego budynku. Wymiana pojedynczych grzejników często okazuje się wystarczająca,żeby zmodernizować system ogrzewania.Należy również pamiętać o działaniach termomodernizacyjnych (dociepleniu ścianzewnętrznych, izolacji dachu, wymianie stolarki itp.), które zmniejszą wymaganą mocgrzewczą, pozwolą na obniżenie temperatury zasilania systemu grzewczego, zapewniąmniejsze zużycie energii na potrzeby ogrzewania. Użytkowanie budynku o mniejszymzapotrzebowaniu na energię przekłada się na niższe koszty eksploatacyjne.Wykonanie audytu energetycznego pozwoli ocenić jego stan techniczny oraz określićwymagane działania modernizacyjne i oszacować ich koszt.

W łazienkach oprócz podłogówki są też grzejniki drabinkowe. Będą zasilane wodą o tej samej temperaturze, a jeśli zimą okaże się ona zbyt niska oraz latem, gdy instalacja grzewcza nie będzie pracowała, a domownicy zechcą wysuszyć ręczniki – ich działanie będą wspomagały grzałki elektryczne.

Nie koniec na tym. Inwestor zaplanował także zamontowanie paneli fotowoltaicznych, co pozwoli mu ogrzewać dom niemal bezkosztowo. Nadwyżki energii elektrycznej wytwarzane przez panele PV w okresie od wiosny do jesieni i odprowadzane do sieci w ramach umowy prosumenckiej będą mogły być w miesiącach zimowych zużywane do zasilania pompy ciepła i wspomagającej je w największe mrozy grzałki elektrycznej. Zestaw pompa ciepła + panele PV jest z punktu widzenia efektywności ekologicznej i energetycznej uznawany za idealny.

Rezygnacja z tradycyjnego źródła ciepła i wentylacji grawitacyjnej pozwoliła zaniechać budowania kominów, które w domu parterowym z płaskim dachem wyglądają szczególnie niekorzystnie, jeśli mają mieć wymaganą do ich prawidłowej pracy wysokość.

Pompa ciepła ma estetyczną obudowę, niewielką jak na to, że mieści się w niej również 200-litrowy zasobnik na ciepłą wodę użytkową. Nie zajmuje wiele miejsca w pomieszczeniu i może je dzielić z innymi potrzebnymi w domu urządzeniami (np. rekuperatorem, pralką etc.) bez obawy o ich zniszczenie, ponieważ podczas jej pracy nie powstają pył i sadza, jak w przypadku kotłów na paliwa stałe.

Pompa ciepła - Czym ogrzewać dom

Audyt na potwierdzenie

Finaliści konkursu „Czyste powietrze z Muratorem” oprócz szansy na wygranie pompy ciepła otrzymują też nagrodę dodatkową w postaci audytu energetycznego, czyli sporządzonej przez autoryzowanego audytora analizy stanu budynku, istniejącej instalacji grzewczej oraz źródła ciepła. Audyt wskazuje rodzaj i kolejność prac modernizacyjnych, których celem jest poprawienie charakterystyki energetycznej budynku i w konsekwencji zmniejszenie kosztów jego ogrzewania, przygotowywania c.w.u. oraz wentylacji.

W nieocieplonym starym domu bardzo wyraźny efekt można osiągnąć przez zwiększenie izolacyjności przegród stolarki. W domu przebudowanym i zmodernizowanym w taki sposób, jak zrobił to pan Mateusz, zużycie energii do ogrzewania (z uwzględnieniem sprawności systemu grzewczego i przerw w ogrzewaniu) zmalało z 62 do 6 GJ/rok (25 kWh/(m2.rok)). Dalsze pogrubianie izolacji nie miałoby ekonomicznego uzasadnienia. Na zwrot poniesionych na ten cel nakładów trzeba by czekać dziesiątki lat.

Pompa ciepła M 1/2021
Autor: Piotr Mastalerz Nagrodę konkursową w kategorii „Wymiana źródła ciepła” – najnowszy model pompy ciepła Ecodan typu Eco Inverter – ufundowała firma Mitsubish

Według obliczeń audytora dziś do ogrzewania domu wystarczy system grzewczy o mocy 5,44 kW (przedprzebudową było 9,19 kW), dzięki czemu wydatki na ten cel będą mniejsze o ponad 5 tys. zł. W tych warunkach inwestycja w powietrzną pompę ciepła zasilaną darmową energią z instalacji fotowoltaicznej o mocy 3 kWp, której montaż ma w planie inwestor,zwracałaby się 14 lat. To jak na takie przedsięwzięcie niezły wynik. A kiedy pompę ciepła wygrywa się – jak pan Mateusz – w konkursie, to wynik rewelacyjny.

Nowe źródło ciepła

Nagrodę konkursową w kategorii „Wymiana źródła ciepła” – najnowszy model pompy ciepła Ecodan typu Eco Inverter – ufundowała firma Mitsubishi. Sezonowy współczynnik efektywności energetycznej pompy znacznie przekracza wartość 4 (SCOP > 4,6; klasa energetyczna A+++), co oznacza, że urządzenie może dostarczać przeszło czterokrotnie więcej energii (w postaci ciepła), niż pobiera jej z sieci elektroenergetycznej.

Jak na automatyka przystało

Pan Mateusz zawodowo zajmuje się automatyką przemysłową. Dlatego samodzielnie ułożył okablowanie i opracował koncepcję sterowania urządzeniami elektrycznymi w budynku w oparciu o gotowe rozwiązania sterowania z wykorzystaniem mikrokontrolerów Arduino oraz minikomputera Raspberry Pi. Zaplanował pełne sterowanie oświetleniem, inteligentne sterowanie roletami zewnętrznymi, bramą, furtką oraz instalację alarmową. Domowe „centrum sterowania” umieścił w pozyskanej w ramach czyszczenia magazynów firmowych profesjonalnej szafie na automatykę, która pozwoliła skutecznie ukryć liczne łączniki, sterowniki i inne potrzebne elementy oraz łączące je kilometry kabli sieciowych, antenowych itp.

Całym systemem będzie można sterować za pośrednictwem smartfona, tabletu lub klasycznych przełączników na ścianach.

Powietrzna pompa ciepła już ciepła

Instalacja została uruchomiona w piątek 30 października, czyli zaledwie kilka dni przed tym, jak powstał artykuł. Zaczęło się od stopniowego wygrzewania jastrychu. Przez pierwszy weekend pompa pracowała ze stałą temperaturą wody 25°C na wyjściu, co pozwoliło ogrzać wnętrze domu do mniej więcej 19ºC. Po weekendzie temperatura została zwiększona do30ºC i tak pracowała przez kolejne trzy dni.

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