Planowanie systemu grzewczego z pompą ciepła wymaga precyzyjnego podejścia w wyznaczeniu strat ciepła budynku. Pompa ciepła transportuje energię z bezpośredniego otoczenia budynku i wykorzystuje ją do celów ogrzewania oraz przygotowania ciepłej wody użytkowej. Darmowa i odnawialna energia cieplna odbierana jest od powietrza atmosferycznego w przypadku pomp powietrznych lub od gruntu przy pompach solankowych. Wraz z ekspertami Vaillant wyjaśniamy, jak obliczyć moc pompy ciepła oraz dlaczego tak istotny jest jej prawidłowy dobór.
Z tekstu dowiesz się:
- dlaczego dobór mocy jest istotny,
- jak dobrać moc pompy gruntowej,
- jak dobrać moc pompy powietrze-woda.
Aby proces transportu ciepła za pomocą nowoczesnej pompy ciepła Vaillant był możliwym konieczne jest jej zasilenie energią elektryczną zużywaną do napędu sprężarki, która napędza proces w zamkniętym obiegu termodynamicznym. Ilość energii elektrycznej zużywanej w tym procesie jest kilkukrotnie mniejsza od ilości odnawialnej energii pobranej z otoczenia. Tym niemniej w przypadku pomp ciepła bardzo istotne jest zapewnienie optymalnych warunków pracy. Oznacza to, że urządzenia te powinny być precyzyjnie dobierane pod zapotrzebowanie budynku i mieszkańców. Dlatego należy odpowiedzieć sobie na ważne pytanie: jak dobrać moc pompy ciepła?
Dlaczego dokładne obliczanie mocy pompy ciepła jest istotne?
Praktyka doboru urządzeń grzewczych pokazuje, że w budynkach często dobiera się pompy ciepła o dużej mocy, wręcz wyższej, niż faktyczne zapotrzebowanie budynku. Dobór „na zapas” najczęściej nie jest dobry ani dla środowiska, ani dla portfela użytkowników. W przypadku pomp ciepła zły dobór mocy może prowadzić również do szybszego zużywania się urządzenia oraz do wzrostu kosztów eksploatacji.
Z uwagi na efektywność pracy pompy ciepła oraz zapewnienie optymalnych warunków dla sprężarki, korzystna jest jej praca w długich cyklach. Dobór pompy ciepła o zbyt wysokiej mocy będzie więc skutkował nie tylko wyższymi nakładami inwestycyjnymi. Może on doprowadzić również do tak zwanego taktowania – czyli częstego załączania i wyłączania urządzenia. Zjawisko to jest niekorzystne, ponieważ obieg chłodniczy nie jest w stanie pracować w stabilnych warunkach oraz konieczne jest częste uruchamianie sprężarki, co może obniżyć jej żywotność. Z kolei pompa ciepła o zbyt niskiej mocy będzie mocno wysilona i może nie zapewnić pełnego komfortu cieplnego w budynku. Może też doprowadzić do zbyt szybkiego załączenia się szczytowego źródła ciepła, np. grzałki elektrycznej, co spowoduje podwyższenie rachunków za ogrzewanie.
Jak dobrać moc pompy ciepła gruntowej?
Pompy gruntowe, np. Vaillant flexoCOMPACT są z reguły urządzeniami jednostopniowymi. Oznacza to, że dla danych warunków dolnego i górnego źródła pompa pracuje cały czas z tą samą mocą. Moc pompy ciepła powinna być dobrana tak, aby w pełni zabezpieczyć budynek w ciepło dla temperatury projektowej danej strefy klimatycznej. Oznacza to, że w okresach przejściowych pompa pracuje z mocą wyższą, niż faktyczne zapotrzebowanie budynku.
Aby zapewnić jej możliwość pracy w odpowiednio długich cyklach zaleca się zwiększanie zładu wodnego instalacji cieplnej poprzez stosowanie bufora lub ogrzewania podłogowego bez aktywnej regulacji przepływu. Niedoszacowanie mocy w przypadku gruntowych pomp ciepła może również prowadzić do nadmiernego wychłodzenia dolnego źródła ciepła. Prowadzi to do obniżenia efektywności pracy, a w skrajnym przypadku może dojść do zniszczenia dolnego źródła.
Jaka moc pompy ciepła powietrze-woda jest optymalna?
Powietrzne pompy ciepła, takie jak Vaillant aroTHERM, są wyposażone w inwerter pozwalający na modulację mocy. Jest to istotne, ponieważ w odróżnieniu od pomp gruntowych posiadających stabilne warunki w dolnym źródle ciepła, pompy powietrzne pobierają energię od powietrza atmosferycznego, którego temperatura ulega znacznym wahaniom. Z uwagi na charakterystykę pracy moc pompy ciepła spada wraz ze spadkiem temperatury zewnętrznej. Inwerter pozwala zapobiegać wahaniom mocy i w pewnym zakresie na bieżąco dostosowywać moc pompy do aktualnego zapotrzebowania.
Z uwagi na pracę w warunkach temperatury powietrza atmosferycznego, mocy pomp ciepła typu powietrze-woda nie dobiera się pod zapotrzebowanie budynku dla temperatur projektowych. Wiązałoby się to ze znacznym przewymiarowaniem urządzeń, prowadzącym do wysokich nakładów inwestycyjnych. Należy również mieć na uwadze, że możliwości modulacji obrotów sprężarki mają pewne ograniczenia. W praktyce dobór pompy ciepła o zbyt wysokiej mocy mógłby oznaczać, że w okresach o umiarkowanych temperaturach minimalna moc generowana przez urządzenie grzewcze przewyższa zapotrzebowanie budynku. Prowadziłoby to do częstych cykli uruchomień, co jest niekorzystne dla sprężarki.
W zależności od strefy klimatycznej, dobrą praktyką jest taki dobór mocy pompy ciepła typu powietrze-woda w trybie monoenergetycznym, aby pozwoliła ona na pokrycie 100% zapotrzebowania na ciepło w temperaturach do ok. -8°C do -12°C. Poniżej tej temperatury (punktu biwalentnego) uruchamiane jest dodatkowo źródło szczytowe – grzałka elektryczna. Z uwagi na to, że w trakcie typowego sezonu grzewczego jest niewiele dni z bardzo niskimi temperaturami, udział pracy dodatkowego źródła przy prawidłowo dobranym urządzeniu jest niewielki – w skali roku i powinien wynieść poniżej 2%.
Prawidłowy dobór mocy pompy ciepła jest więc wyjątkowo istotny i zależy nie tylko od warunków, w jakich będziemy ją montować, ale także od rodzaju wybranego urządzenia. Odpowiednie obliczenie mocy pompy ciepła sprawi, że urządzenie będzie pracować sprawniej i wydajniej przez wiele lat, a my będziemy cieszyć się idealnym komfortem cieplnym.
