Pompy ciepła do produkcji ciepłej wody użytkowej to urządzenia, które co do zasady działania nie różnią się niczym od pomp ciepła do centralnego ogrzewania. Jedyną różnicą jest to, że te drugie mają możliwość zarówno ogrzewania budynku, jak i podgrzewania wody użytkowej (oraz wiele innych: chłodzenie, ogrzewanie basenu itp.), zaś te, o których będzie ten artykuł – pracują jedynie na potrzeby produkcji ciepłej wody użytkowej. Czasem nazywane są też termodynamicznymi podgrzewaczami wody. Główna różnica w budowie urządzenia? Inna sprężarka.
W małych pompach do ciepłej wody użytkowej zazwyczaj stosowane są małe sprężarki rotacyjne oczywiście on/off (o stałej mocy), gdyż zastosowanie tutaj inwertera nie miałoby sensu oraz powodowałoby niepotrzebny wzrost cen takich urządzeń. A cena to niewątpliwie ich atut. Ceny dobrej klasy pomp ciepła do c.w.u. dla 4-osobowej rodziny zaczynają się już od ok. 5000 zł netto. Ich montaż również jest nieskomplikowany, a więc stosunkowo tani, a zasilanie 230 V i niski pobór prądu powodują, że taką pompę ciepła można podłączyć praktycznie do dowolnego gniazdka elektrycznego. Jak czajnik. Tylko trochę większy. Omówmy je zatem nieco szerzej.
Sprawdź pompy ciepła do c.w.u. w hurtowni Onninen
Budowa pompy ciepła
Ponieważ pompa ciepła ma za zadanie produkować ciepłą wodę użytkową, jest urządzeniem pojemnościowym, które w większości przypadków ma zintegrowany zasobnik wody. Niektórzy producenci tego typu urządzeń posiadają w swojej ofercie również wersje bez zasobnika przeznaczone do montażu z istniejącym już zasobnikiem wody. To świetne rozwiązanie, jeśli nie chcemy wymieniać prawie nowego zasobnika c.w.u. albo zainwestowaliśmy wcześniej w kosztowny zasobnik „na lata” ze stali nierdzewnej. Większość urządzeń na rynku to jednak kompaktowe centrale, w skład których wchodzi pompa ciepła, wentylator, zasobnik wody oraz sterownik, a wszystko to zamknięte w mniej lub bardziej atrakcyjnej wizualnie wspólnej obudowie.
Należy dodać, że urządzenia te należy klasyfikować jako monobloki przeznaczone do montażu wewnątrz pomieszczeń. Ich praca odbywa się poprzez zaciąganie powietrza za pomocą wentylatora, odbieranie z niego ciepła oraz wyrzut zużytego powietrza. Pobrane z powietrza ciepło podgrzewa w parowniku krążący w zamkniętym układzie czynnik chłodniczy, który dodatkowo jest sprężany przez sprężarkę. Na zasobnik wody nawinięty jest z kolei kondensator (skraplacz), w którym podgrzany czynnik oddaje swoje ciepło do zasobnika, podgrzewając tym samym naszą wodę użytkową. Istnieją również urządzenia ze skraplaczem zanurzonym w samym zbiorniku. Skraplacza nie należy mylić z wężownicą, gdyż urządzenia te mogą występować również w wersji z dodatkową wężownicą służącą do podłączenia kotła c.o. albo kolektorów słonecznych, które będą wspomagać produkcję ciepłej wody.
Charakterystyka pracy pompy ciepła do c.w.u.
Pompy ciepła do c.w.u. są urządzeniami przeznaczonymi do pracy na powietrzu wentylacyjnym, czyli wewnętrznym. Dlaczego? Temperaturowy zakres ich pracy to zazwyczaj 7-35°C. Nie jest więc możliwa ich całoroczna praca na powietrzu zewnętrznym.
Oczywiście nic nie stoi na przeszkodzie, aby wykonać system kanałów na rurach spiro bądź PVC zaopatrzony w przepustnice, gdzie w okresie wiosna-jesień możemy pobierać powietrze z zewnątrz. Musimy jednak pamiętać, że potrzebujemy zabezpieczenia produkcji c.w.u. na okresy o niższych temperaturach zewnętrznych. Z pomocą przychodzą nam sami producenci pomp ciepła, gdyż mają one już zazwyczaj zabudowaną
grzałkę elektryczną.
Dobrym rozwiązaniem jest też kupno pompy z dodatkową wężownicą i wpięcie w nią kotła c.o., traktując ją zimą jak zwykły zasobnik wody ogrzewany z kotła. Ponieważ pompy ciepła do c.w.u. obracają w czasie swojej pracy stosunkowo dużą ilością powietrza (ok. 500 m3/h), wyrzucając powietrze schłodzone, powinny być montowane w pomieszczeniach o odpowiednio dużej kubaturze i dobrej wentylacji. Czyli nie komórka na miotły, a garaż albo piwnica. Jeśli pomieszczeniem tym będzie kotłownia, nie powinna to być kotłownia węglowa ze względu na zanieczyszczenie występujące przy tego typu paliwie stałym, które mogłoby niekorzystnie wpłynąć na pracę i żywotność urządzenia.
Powyżej wspomniana specyfika pracy pomp ciepła do c.w.u. polegająca na ochładzaniu zużytego powietrza sprawia, że pozwala ona dodatkowo na częściowe chłodzenie i osuszanie pomieszczenia, w którym pracuje, lub do którego zdecydujemy się to ochłodzone powietrze skierować. Ponieważ funkcja ta jest aktywna tylko w czasie podgrzewania wody, czyli w normalnych warunkach pracy przez ok. 5 godzin w ciągu doby, najlepiej nadaje się do chłodzenia pomieszczeń pomocniczych, np. spiżarni, pralni itp. Nie mamy bowiem możliwości sterowania chłodzeniem oprócz zmiany kierunku przepływu powietrza za pomocą przepustnicy. Trzeba jasno powiedzieć, że nie należy traktować jej jako klimatyzacji. Mimo wad tego rozwiązania funkcja ta może być przydatna w okresie letnim. Mało tego nie powoduje on jakiegokolwiek zwiększenia kosztów eksploatacyjnych, gdyż można powiedzieć, że wykorzystujemy efekt uboczny samej pracy urządzenia.
Każdorazowo przy konfigurowaniu systemu kanałów powietrznych należy wziąć pod uwagę maksymalne dopuszczalne długości takich kanałów podane przez producenta urządzenia w DTR, ze względu na rosnące opory przepływu powietrza. Niektórzy producenci mają w ofercie gotowe zestawy wentylacyjne dedykowane do swoich urządzeń. Na koniec tej technicznej analizy kilka suchych danych. Współczynnik sprawności COP tego typu urządzeń waha się mniej więcej w przedziale 2,5-3,9 dla normy EN16147, czyli przy parametrach: powietrze zewnętrzne 15°C, temperatura wejściowa wody 15°C, temperatura wyjściowa wody 55°C. Tak jak zawsze w przypadku każdych pomp ciepła, gdybyśmy chcieli dokonać porównywania konkretnych modeli urządzeń należy to robić według danych podanych dla tych samych parametrów powietrza i według tej samej normy.
Sprawdź pompy ciepła do c.w.u. w hurtowni Onninen
Integracja pompy ciepła z instalacją PV
Wypada na koniec poświęcić chwilę na omówienie popularnego ostatnio rozwiązania, czyli łączenia pomp ciepła z instalacją fotowoltaiczną. Takie rozwiązanie daje nam wiele korzyści, zwłaszcza w przypadku pomp powietrznych, które działają na podgrzewanie wody użytkowej. Wiadomo, że w okresie letnim mamy największą produkcję z instalacji PV ze względu na najwyższą w skali roku ilość promieniowania słonecznego docierającą do powierzchni ziemi. Tym samym mamy też najwyższe w skali roku nadwyżki produkcyjne energii elektrycznej, które nieskonsumowane oddamy do sieci energetycznej i odbierzemy później już nieco „okrojone”.
A co gdyby tę energię elektryczną zgromadzić w jakiś inny sposób? W postaci ciepłej wody? Nic bardziej trudnego. Spora część sprzedawanych obecnie na rynku pomp ciepła do c.w.u. ma możliwość współpracy z inwerterem instalacji PV. Współpraca ta odbywa się na zasadzie ustalenia pewnego progu produkcji w instalacji PV, np. na poziomie 80%, po przekroczeniu którego inwerter fotowoltaiczny będzie dawał sygnał do załączenia się pompy ciepła i podgrzania wody użytkowej do nieco wyższej niż zazwyczaj temperatury. W ten sposób zamieniamy energię elektryczną, którą musielibyśmy oddać do sieci, w ciepłą wodę, którą magazynujemy i możemy wykorzystać do wieczornej kąpieli. Zwiększamy autokonsumpcję produkowanej energii elektrycznej, co przy bilansowaniu kosztów instalacji fotowoltaicznych jest bardzo pożądane.
Oczywiście zawsze przed zaproponowaniem takiego rozwiązania klientowi należy sprawdzić, czy oba urządzenia, czyli inwerter i pompa ciepła, mają przewidzianą opcję takiej współpracy. Może jej nie być w najtańszych wersjach dostępnych na rynku pomp ciepła do c.w.u. Zalecany będzie też w takim przypadku zawór mieszający do c.w.u., aby nikt nie poparzył się cieplejszą niż zazwyczaj wodą.
Podsumowanie
Pomimo wad związanych z niską mocą grzewczą oraz małym zakresem zewnętrznych temperatur pracy, pompy ciepła do c.w.u. to dobra inwestycja. Odpowiednio zamontowane i eksploatowane będą długo służyć, produkując tanią ciepłą wodę użytkową. Koszt pracy takiego urządzenia w przypadku czteroosobowej rodziny to ok. 50 zł na miesiąc. Dużo taniej niż podgrzewanie wody w bojlerze elektrycznym. Łatwość montażu i praktycznie brak specjalnych wymagań eksploatacyjnych oprócz odpowiedniego pomieszczenia powoduje, że sprawdzą się w każdym gospodarstwie domowym. Dział Doradztwa Technicznego służy pomocą w doborze urządzeń i odpowiednich rozwiązań.
mgr inż. Paweł Leszczyński
Regionalny Doradca Techniczny – OZE
Dział Doradztwa Technicznego Onninen
Masz pytania odnośnie branży? Dołącz do grupy Świat Instalacji!