Planowanie systemu grzewczego opartego na pompie ciepła wymaga precyzyjnego wyznaczenia 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 pobierana jest z powietrza atmosferycznego w przypadku powietrznych pomp ciepła lub z gruntu w pompach solankowych. Wyjaśniamy, jak obliczyć moc pompy ciepła oraz dlaczego tak istotny jest jej prawidłowy dobór.
Z tego artykułu 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 możliwy, konieczne jest zasilenie energią elektryczną 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. Niemniej, w przypadku pomp ciepła bardzo istotne jest zapewnienie optymalnych warunków pracy. Oznacza to, że urządzenia te powinny być precyzyjnie dobierane do zapotrzebowania budynku i potrzeb 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 jednak dobry ani dla środowiska, ani dla portfela użytkowników. W przypadku pomp ciepła niewłaściwy dobór mocy może prowadzić 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.
Sprawdź ofertę pomp ciepła Vaillant w hurtowni Onninen
Jak dobrać moc gruntowej pompy ciepła?
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 zaopatrzyć 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 z 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 do zapotrzebowania budynku dla temperatur projektowych. Wiązałoby się to ze znacznym przewymiarowaniem urządzeń, prowadzącym do wysokich nakładów inwestycyjnych. Należy również mieć na uwadze, że możliwości modulacji prędkości obrotowych 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 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 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 sprawnie i wydajnie przez wiele lat, a my będziemy cieszyć się komfortem cieplnym oraz oszczędnościami na maksymalnym możliwym poziomie.