Jak dobrać pompę ciepła?
Pompa ciepła ogrzewa, chłodzi, zapewnia też ciepłą wodę – jest wygodna, niemal bezobsługowa, „żywotna”, ekologiczna, bo bezemisyjna oraz tania w eksploatacji, a jej zakup wesprze dofinansowanie. Czy jest jakieś „ale”? Tak – prawidłowy dobór pompy ciepła. Bo zarówno niedoszacowanie, jak i przewymiarowanie jej mocy wiążą się z problemami. Co więc wziąć pod uwagę? Dobrze dobrana pompa ciepła – o niej w naszym poradniku.
Dobór pompy ciepła? Powierz to specjalistom!
Tak jak przedsiębiorca niekoniecznie musi znać się na księgowości, podatkach, bo ma od tego specjalistę albo biuro rachunkowe, tak samo właściciel nowo budowanego czy modernizowanego budynku nie musi doktoryzować się z instalacji grzewczych. Warto więc przy doborze pompy ciepła skorzystać z usług fachowców, powierzyć im projekt instalacji, wybór, dostarczenie i montaż urządzenia – a zarazem zaoszczędzić czas, nerwy i nierzadko również sporo pieniędzy. Dlaczego?
Jeśli moc pompy ciepła jest za wysoka lub za niska w stosunku do potrzeb, to przepłacamy za prąd i skracamy żywotność sprzętu. Za niska moc pompy ciepła sprawia, że wydłuża się czas pracy sprężarki (bo sprzęt musi pracować w ciągu dnia dłużej, żeby dostarczyć zadaną ilość ciepła), a nierzadko do gry musi wejść także grzałka elektryczna – w obu przypadkach podskoczą rachunki za energię. Natomiast równie mało korzystne jest przewymiarowanie mocy pompy – bo sprężarka pracuje krótko, ale często. A ciągłe uruchamianie i wyłączanie się nadwyręża sprężarkę i także prowadzi do większego zużycia prądu.
Potrzebna moc grzewcza pompy ciepła jest najważniejszym jej parametrem, lecz przy tym najtrudniejszym do obliczenia. Warto wykonać audyt energetyczny budynku i zlecić przygotowanie kompleksowego projektu instalacji. Gotowe wzory lub branżowe kalkulatory pomogą wyłącznie oszacować potrzebne parametry.
Jak dobrać pompę ciepła? Zacznij od typu!
Dobór mocy pompy ciepła jest jedną z najważniejszych kwestii, ale nie jedyną. Zanim siądziemy do obliczeń, trzeba podjąć dwie ważne decyzje: zaplanować rolę pompy w instalacji grzewczej (jedyne albo dodatkowe źródło ciepła i chłodzenia i kwestia podgrzewania wody) i dobrać jej typ. Do wyboru jest kilka rozwiązań, ale dzisiaj dominują dwa.
- Pompa ciepła powietrze-woda. Obecnie najpopularniejsza – bo sprawdza się w zasadzie w każdym budynku, zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz, a jej montaż nie wymaga wykonywania odwiertu (chętnie wybierana do budynków modernizowanych). Pompa wykorzystuje jako źródło powietrze z otoczenia, które (z pomocą czynnika chłodniczego) ogrzewa wodę w instalacji. Zapewnia grzanie i chłodzenie oraz podgrzewanie wody (C.W.U.) – także jednocześnie.
- Gruntowe pompy ciepła. Pompa wykorzystuje ciepło pochodzące z gruntu, energię geotermalną. To efektywniejsze rozwiązanie, jednak wymaga montażu poziomego lub pionowego wymiennika ciepła – kolektora. Pionowy umieszcza się głęboko pod ziemią, więc jest to opcja droższa. Tańsza: kolektor poziomy to z kolei konieczność rozkopania dużej połaci działki i zarazem brak możliwości zagospodarowania tego terenu, bo instalacja położona jest bardzo płytko.
Czym jest współczynnik COP?
Współczynnik COP jest, zaraz obok mocy, najważniejszym parametrem pompy ciepła – określa, ile kW energii cieplnej przypada na 1 kW energii elektrycznej, czyli definiuje wydajność pompy. Im ten współczynnik jest wyższy, tym mniej prądu pompa potrzebuje do wytworzenia tej samej ilości ciepła w stosunku do urządzenia z niższym COP. COP różni się w zależności od typu pompy, ale w przypadku urządzeń powietrze-woda dobrze, gdy nie spada poniżej 3.
Współczynnik COP równy 3 oznacza, że z 1 kW prądu pompa wytworzy już do 3 kW ciepła. Średni COP dla całego sezonu grzewczego określa współczynnik SCOP.
Jak dobrać moc pompy ciepła?
Pierwszy krok to ustalenie zapotrzebowania budynku na moc grzewczą – do tego trzeba znać parametry obiektu, lecz także typ i parametry istniejącej lub planowanej instalacji grzewczej. Zapotrzebowanie cieplne budynku powinien określić jego projektant. Zwykle w przypadku domu ocieplonego styropianem bądź wełną mineralną o grubości 15 cm wynosi ok. 40 W/m2. Przyjmijmy metraż 100 m2: wstępna moc grzewcza (Pg) pompy wynosi więc 4000 W, czyli 4 kW. Pompą chcemy jeszcze podgrzewać wodę użytkową – w tym celu potrzeba średnio 250 W na jednego mieszkańca, więc w przypadku czteroosobowej rodziny mamy już łącznie 5 kW.
Natomiast w przeciwieństwie do kotłów, które mają określoną stałą moc nominalną, moc i wydajność pompy ciepła zmieniają się pod względem temperatury pobieranej (temperatury powietrza, gruntu czy wody) i oddawanej (źródło ogrzewania w budynku: grzejniki bądź podłogówka). A wszystko to sprowadza się do ustalenia zasadniczo trzech parametrów:
- temperatury zewnętrznej w najzimniejszym dniu w roku,
- oczekiwanej temperatury na instalacji przy tej temperaturze zewnętrznej,
- mocy grzewczej potrzebnej dla pompy w tych dwóch warunkach, co nie zawsze pokrywa się z jej mocą nominalną.
Dalej istotne znaczenie przy doborze pompy ciepła ma tryb jej pracy – monowalentny (jedyne źródło ogrzewania budynku) bądź biwalentny (jedno ze źródeł).
Jak dobrać model pompy ciepła jako jedynego lub dodatkowego źródła ciepła?
Przy obliczaniu potrzebnej mocy pompy ciepła bierze się więc pod uwagę stopień, w jakim ma ona pokrywać zapotrzebowanie cieplne budynku, wyznaczając w ten sposób tzw. współczynnik biwalentności. Gdy ma być jedynym źródłem ciepła, to ten współczynnik wynosi 1, a jeśli dodatkowym, określa się go na podstawie wartości procentowej planowanego pokrycia zapotrzebowania (gdy jest to 70%, to wynosi 0,7).
Dopiero teraz mamy komplet danych, żeby skorzystać z uproszczonego wzoru, który wstępnie oszacuje potrzebną moc grzewczą pompy ciepła:
Moc pompy ciepła (Pg) = zapotrzebowanie cieplne budynku × metraż × współczynnik biwalentności + moc cieplna podgrzania wody
Jeśli zapotrzebowanie cieplne budynku wynosi 40 W, powierzchnia 100 m2, będzie to jedyne źródło ogrzewania i potrzebujemy 1 kW na ogrzanie wody, to przybliżona moc pompy ciepła wyniesie 5 kW. Tyle że te 5 kW pompa musi zapewnić w najzimniejszy dzień w roku i przy zadanej temperaturze ogrzewania, np. 35°C dla podłogówki, więc trzeba sprawdzić strefę i dane na etykiecie energetycznej pompy. Wybieramy pompę ciepła o mocy najbardziej zbliżonej do wyliczonej, ale z najwyższym COP, która spełni te warunki.
FAQ:
1. Jakie zalety mają pompy powietrze-woda?
Pompy powietrze-woda pracują w kilku trybach – mogą więc jednocześnie ogrzewać lub chłodzić budynek i zapewniać dostęp do ciepłej wody użytkowej. A ich montaż nie wymaga złożonych prac ziemnych, wystarczy przyłącze hydrauliczne i elektryczne.
2. Jakie są najważniejsze parametry pompy ciepła przy jej wyborze?
Rozglądając się za optymalną pompą ciepła, trzeba zwrócić uwagę przede wszystkim na moc grzewczą/chłodniczą urządzenia oraz moc elektryczną i współczynnik COP.
3. Czym skutkuje niewłaściwy dobór pompy ciepła?
Niewłaściwy dobór pompy ciepła powoduje, że sprężarka pracuje za długo (zbyt niska moc) lub zbyt często się uruchamia i pracuje krótko (za wysoka moc). Obie sytuacje powodują większe zużycie prądu i obniżają żywotność urządzenia.
