Punkt biwalentny - czym jest? Jaki jest jego wpływ na opłacalność pracy pompy ciepła?

Pompy ciepła zyskują na popularności. Jednak tylko odpowiednio dobrane urządzenie będzie spełniać swoją funkcję, nie wpływając negatywnie na domowy budżet. A dobór pompy zależy między innymi od punktu biwalentnego.

Spis treści

1. Czym jest punkt biwalentny?
2. Punkt projektowy a punkt biwalentny?
3. Strefy klimatyczne a moc pompy. Jak ustalić punkt biwalentny?
4. Grzałka dobrze dobrana do punktu biwalentnego
5. Inne zastosowania grzałki

Czym jest punkt biwalentny?

Żeby wyjaśnić, czym jest punkt biwalentny, warto poznać trzy możliwości konfiguracji źródeł ciepła w domu. Pierwszy – monowalentny – wykorzystuje jedno źródło ciepła. Jest stosowany przede wszystkim w budynkach nowych, pasywnych, niskoenergetycznych.

Drugi – biwalentny, czyli równoległy – wykorzystuje minimum dwa źródła ciepła, które się nawzajem wspomagają. Jedno działa, a drugie dołącza się w momencie, gdy to pierwsze nie jest już wystarczające. Pracują wtedy jednocześnie. Trzeci model – alternatywny – również opiera się na dwóch źródłach ciepła, ale pracujących naprzemiennie – albo jedno, albo drugie.

Pompa ciepła, by działała ekonomicznie, powinna zostać zamontowana w modelu biwalentnym. Wtedy dodatkowym źródłem ciepła będzie najczęściej grzałka elektryczna, choć może to być też piec elektryczny lub gazowy.

• Dlaczego pompy ciepła się psują? Co wpływa na żywotność pompy?

Punkt projektowy a punkt biwalentny?

Po co jednak dodatkowe źródło ciepła? Czy nie lepiej wybrać po prostu pompę o większej mocy? Otóż wydajność pomp ciepła spada wraz ze spadkiem temperatury otoczenia. Czyli pompa o mocy 6kW będzie miała rzeczoną moc przy na przykład 5 lub 10 stopniach powyżej zera. Natomiast przy temperaturach ujemnych jej wydajność będzie spadać. Aż do momentu, w którym już nie będzie w stanie zaspokoić potrzeb cieplnych budynku.

Każdy budynek ma określone zapotrzebowanie energetyczne, które należy ustalić na etapie projektowania instalacji. Projektant określa punkt projektowy grzania, czyli najniższą temperaturę, do jakiej należy dostarczyć odpowiednią ilość energii. Odpowiednią, czyli taką, która pozwoli na utrzymanie komfortu termicznego w budynku mimo niskiej temperatury otoczenia.

Moc pompy nie powinna jednak być dobierana do punktu projektowego, bo dni z tak niskimi temperaturami jest w ciągu roku bardzo mało. Zatem przez większość czasu moc pompy byłaby za duża w stosunku do zapotrzebowania energetycznego budynku. A to oznacza dodatkowe koszty.

Moc pompy dostosowuje się do punktu biwalentnego, zwanego inaczej punktem równowagi. Jest to moment, od którego ze względu na spadek temperatury zewnętrznej zapotrzebowanie na moc grzewczą budynku staje się większe od możliwości wytworzenia energii cieplnej przez pompę ciepła. W punkcie równowagi te dwie krzywe (moc pompy i zapotrzebowanie na ciepło) się przecinają. Poniżej – spadająca ciągle wydajność pompy przestaje być wystarczająca, by zaspokoić potrzeby grzewcze budynku. Wtedy dołącza się równoległe źródło energii, np. grzałka.

• Zakaz gazów fluorowanych w pompach ciepła! Czeka nas wymiana urządzeń?

Strefy klimatyczne a moc pompy. Jak ustalić punkt biwalentny?

W ustalaniu punktu biwalentnego pomaga znajomość stref klimatycznych. W Polsce jest ich pięć, a różnice temperatur są w nich znaczne. Np. najniższa temperatura w strefie pierwszej wynosi -16 stopni Celsjusza, a w strefie piątej -24. I to właśnie między innymi te temperatury biorą pod uwagę projektanci, ustalając punkt projektowy budynku. Wybierając pompę, trzeba postawić na taką, która w danych warunkach klimatycznych faktycznie zda egzamin i będzie miała wystarczającą moc.

Dla każdej strefy klimatycznej zalecane są odpowiednie punkty biwalentne. Na przykład w strefie pierwszej wahają się one od -4 do -7 stopni, a w strefie piątej od -8 do -11. Wybór temperatury z tych przedziałów zależy od tego, z czego zbudowany jest dom, jaką ma klasę energetyczną i zapotrzebowanie na ciepło.

Wzięcie pod uwagę stref klimatycznych przy wyborze pompy ciepła jest bardzo istotne. Dlaczego? Ponieważ ta sama pompa będzie się inaczej zachowywała w Szczecinie, a inaczej w Zakopanem czy Suwałkach. Ponieważ moc pompy ciepła spada wraz ze spadkiem temperatury, w różnych strefach klimatycznych ta sama pompa będzie pracowała z inną mocą, a zatem i w innym stopniu będzie pokrywać zapotrzebowanie budynku na moc grzewczą.

• Jak działa pompa ciepła powietrze-woda?

Grzałka dobrze dobrana do punktu biwalentnego

Do ekspertów Solplanet często zgłaszają się inwestorzy, którzy chcieliby zamontować pompę ciepła pracującą samodzielnie, bez wspomagania grzałką elektryczną. Wśród właścicieli budynków wciąż panuje przekonanie, że zastosowanie grzałki bardzo podniesie rachunki za prąd.

To mit, choć tylko pod warunkiem, że pompa ciepła zostanie dobrana do puntu biwalentnego, a nie projektowego. Zmierzono bowiem, przez ile godzin w ciągu sezonu grzewczego w trzeciej strefie klimatycznej (a dokładniej w Katowicach) pompa ciepła musi być wspomagana grzałką. Okazało się, że grzałka pracuje w sezonie grzewczym tylko przez 66 godzin, podczas gdy pompa ciepła funkcjonuje samodzielnie w tym samym czasie aż przez 6441 godzin. Jak to możliwe?

Otóż tych naprawdę zimnych dni z najniższymi możliwymi temperaturami jest w Polsce naprawdę niewiele. Zatem przez większość czasu pompa ciepła może bez problemu dostarczyć odpowiednią moc grzewczą bez pomocy grzałki. A koszty, jakie generuje grzałka w czasie swojej pracy, zamykają się często w przedziale 300-400 złotych na sezon.

A co gdyby dobrać pompę do punktu projektowego, czyli tak, by zapewniała odpowiednią moc grzewczą w czasie, gdy na zewnątrz panują najniższe temperatury? Wtedy przez większość czasu urządzenie będzie miało za dużą moc. Sprężarka będzie się często włączała i wyłączała, co skróci jej żywotności i spowoduje niepotrzebny wzrost zużycia energii elektrycznej. Znacznie przewyższający koszt energii pobranej przez grzałkę. Bo grzałka włącza się tylko czasami, a wciąż włączająca się pompa pobiera prąd cały czas.

Inne zastosowania grzałki

Dodatkowo grzałka może mieć także inne praktyczne zastosowania. Może być wykorzystana do dogrzewania wody użytkowej, a także do podgrzania raz na tydzień wody do takiej temperatury, która pozwoli uniknąć jej skażenia. Poza tym grzałka przyda się w razie awarii pompy – wtedy zapewni ciepłą wodę i ogrzewanie budynku, bo sama w sobie działa niezależnie od pompy i można ją ręcznie włączyć.

Pompę ciepła stosuje się wtedy, gdy jest to ekonomicznie uzasadnione. Należy ją dobrać tak, by zużywała jak najmniej prądu. Można to osiągnąć między innymi dzięki przeprowadzeniu termomodernizacji w starym domu czy założeniu ogrzewania podłogowego. A przede wszystkim dzięki prawidłowemu określeniu punktu biwalentnego. To on oraz dobry audyt energetyczny budynku są kluczem do sukcesu w dobrze pompy ciepła.

Dariusz Król, Heat Pump Sales Manager w Solplanet