Jak dobrać pompę ciepła powietrze-woda do starego/modernizowanego i nowego budynku – praktyczne wskazówki

Właściwy dobór pompy ciepła powietrze-woda do domu wymaga uwzględnienia kilku czynników. Należy pamiętać, że do budynku trzeba dostarczyć taką ilość mocy, która pokryje ewentualne jej straty przy danej temperaturze zewnętrznej. Każdy wybór powinien więc być poprzedzony analizą cieplną i wyliczeniami wykonanymi dla konkretnego domu. Pokażą one, jakiej mocy źródło ciepła jest w danej sytuacji niezbędne. Kluczem do sukcesu pozostaje prawidłowy wybór mocy pompy – zgodnej z zapotrzebowaniem budynku w niskich temperaturach. Proces ten wymaga starannej analizy danych dotyczących samego urządzenia oraz parametrów domu. Jak dobrać pompę ciepła powietrze-woda i nie popełnić błędu?

Pompy ciepła powietrze-woda to obecnie jedno z najpopularniejszych rozwiązań w zakresie taniego i ekologicznego ogrzewania domu. Optymalny dobór urządzenia decyduje zarówno o komforcie cieplnym użytkowników budynku, jak i o mniejszych wydatkach na energię. 

Dobór pompy ciepła powietrze-woda do ogrzewania domu – właściwa moc

Moc każdej pompy ciepła jest dobierana zgodnie z zapotrzebowaniem budynku na ciepło. W polskiej strefie klimatycznej, w zasadzie w każdym przypadku, należy wybrać odpowiednie urządzenie, uwzględniając zapotrzebowanie na ciepło przy temperaturze na zewnątrz na poziomie -20°C. Dlaczego jest to tak ważne? Każda pompa traci część swojej mocy wraz ze spadkiem temperatury zewnętrznej. Równocześnie rośnie wtedy zapotrzebowanie domu na energię cieplną. Te dwie wartości muszą więc być odpowiednio dobrane, aby pokryte było zapotrzebowanie użytkowników budynku na ciepło także w okresie mrozów. 

Zachowanie pompy ciepła powietrze-woda przy spadku temperatury zewnętrznej

Różne modele (rodzaje) pomp ciepła powietrze-woda tracą część swojej mocy w odmienny sposób. 

Przykładowo pompa Mitsubishi Zubadan utrzymuje pełną moc do -15°C, a przy -20°C zapewnia 80% nominalnej wydajności, podczas gdy standardowe pompy tracą moc liniowo i przy -20°C oferują już tylko około 60% mocy nominalnej. Tutaj warto zachować czujność. Istnieją bowiem pompy ciepła, które mogą mieć tylko 40% wydajności przy takim mrozie lub nawet w ogóle przestają działać. 

Należy też pamiętać, że producenci podają moc pompy osiąganą w temperaturze +2°C (czasami przy +7°C ) i temperaturze zasilania 35°C. Dlatego przy doborze pompy ciepła powietrze-woda nie tylko moc nominalna jest ważna. Dwie pompy o takiej samej mocy nominalnej mogą zupełnie różnie zachowywać się przy ujemnych temperaturach na zewnątrz. Jedna przy -20°C może mieć nadal na przykład 6,5 kW mocy, inna będzie miała tylko 4 kW. Przykładowo, aby zastąpić działanie w ujemnych temperaturach pompy ciepła Mitsubishi Zubadan o mocy 8 kW, będzie trzeba zamontować pompę o mocy od 10 do nawet 15 kW innego producenta.

Jeszcze przed zakupem dobrej pompy ciepła powietrze-woda trzeba sprawdzić zapotrzebowanie budynku na energię w temperaturze -20°C. Jeśli temperatura zasilania zmienia się, zmienia się również moc pompy. Dlatego chcąc dokonać wyboru odpowiedniego rodzaju pompy ciepła powietrze-woda, należy wziąć pod uwagę jej zachowanie przy spadku temperatur zewnętrznych, z jednoczesnym uwzględnieniem temperatury zasilania przewidzianej dla domu. Zależność tę łatwo zrozumieć na przykładzie…

Budynek potrzebuje 10 kW mocy i zostaje dobrana dla niego pompa o mocy nominalnej 10 kW. Jeśli jednak nie bierze się pod uwagę spadku mocy pompy wraz ze spadkiem temperatury na zewnątrz, może okazać się, że pompa przy -20°C ma już tylko 5 kW, a dom potrzebuje przecież 10 kW. Brakujące 5 kW musi zatem zapewnić grzałka elektryczna. Jeśli ma odpowiednią moc, to po prostu rachunek za energię będzie wyższy, jeśli jednak ma przykładowo tylko 3 kW, to w domu zacznie spadać temperatura. Nie ma w takiej sytuacji skąd wziąć brakujących 2 kW. Z tego powodu zawsze należy sprawdzać, co dzieje się z wybraną czy rozważaną pompą ciepła przy -20°C, zamiast sugerować się jedynie jej mocą nominalną.

Dlatego koniecznie należy pamiętać, aby poprosić sprzedawcę o przedstawienie tabeli lub wykresu wydajności pompy ciepła w zakresie temperatur zewnętrznych od -20 do +20 st C i potrzebnej temperatury zasilania.

Dobieranie pompy ciepła powietrze-woda – tryb pracy urządzenia

Do wyboru odpowiedniego trybu pracy pompy ciepła woda-powietrze niezbędne jest ustalenie punktu biwalentnego. Nakładając na siebie wykres pracy pompy i zapotrzebowanie cieplne budynku, można ten punkt określić. Mówi on o tym, kiedy wybrana pompa ciepła przestaje wystarczać do ogrzania danego budynku. Wiedząc to, można podjąć racjonalną decyzję o tym, w jakim trybie pompa ma pracować.

• Tryb monowalentny – to najbardziej korzystny tryb pracy, w którym pompa jest jedynym źródłem ciepła i nie potrzebuje dodatkowego źródła energii. Pompy do takiego trybu są droższe w zakupie, ale za to tańsze w eksploatacji. Ich moc należy dobierać tak, żeby wystarczały one bez dodatkowego źródła ogrzewania nawet przy -20°C. Chcąc uniknąć zbyt dużego przewymiarowania, należy dobierać pompy, które nie tracą mocy wraz ze spadkiem temperatury zewnętrznej. W tym trybie pracy szczególnie dobrze sprawdza się model Mitsubishi Zubadan, LG Therma V lub Hitachi Yutaki S80.

• Tryb monoenergetyczny – pompa ciepła jest jedynym urządzeniem grzewczym, ale wymaga pracy grzałek elektrycznych przy niższych temperaturach zewnętrznych. Pompy pracujące w tym trybie są tańsze, ale droższa jest ich eksploatacja. Najtańsze pompy mogą wymagać wspomagania i załączania grzałek już nawet przy -5°C na zewnątrz, co skutkuje wyższymi kosztami ogrzewania. Tryb ten łatwo wybrać nieświadomie, dobierając nominalną moc pompy (czyli podawaną przez producentów dla +2 lub +7°C) do zapotrzebowania cieplnego budynku (określanego dla zewnętrznych warunków temperaturowych na poziomie -20°C). 

Tryb biwalentny – pompa pracuje wraz z innym źródłem ciepła (np. z piecem gazowym lub olejowym). Tryb ten pracy może być alternatywny (z góry określa się, że pompa pracuje przykładowo do -10°C na zewnątrz, a następnie daje sygnał do uruchomienia pieca i wyłącza się) lub równoległy (drugie źródło działa jednocześnie z pompą ciepła). Te rozwiązania są tańsze na poziomie inwestycji, ponieważ można zakupić pompę o mniejszej mocy, (powiedzmy taką, która wystarcza do 0°C) i brakującą energię „dołożyć” z innego źródła ciepła. Trudniej jednak w takiej sytuacji przewidzieć koszty eksploatacji, ponieważ zależą one od zmienności kilku nośników energii. Dodatkowo taki sposób ogrzewania komplikuje instalację, a różne urządzenia mogą nie komunikować się ze sobą poprawnie, w związku z tym regulacja systemu bywa trudniejsza niż przy pojedynczym źródle ciepła.

Rodzaje pomp ciepła powietrze-woda a istniejące ogrzewanie

Wybierając pompę ciepła, należy uwzględnić funkcjonujący już w domu system ogrzewania. Obecnie do wyboru są:

• pompy niskotemperaturowe, zalecane do ogrzewania podłogowego, które uzyskują maksymalnie 35 – 40°C, 
• pompy średniotemperaturowe, których można używać zarówno przy ogrzewaniu podłogowym, jak i grzejnikach (uzyskują 45 – 60°C), 
• oraz pompy wysokotemperaturowe, wybierane do grzejników żeliwnych, które muszą osiągać temperatury powyżej 55°C (nawet do 80°C).

Prawidłowo dobrana pompa ciepła powietrze-woda musi być w stanie uzyskać temperaturę wystarczającą dla danego budynku. Jeśli pompa jest odpowiedniej mocy, ale nie jest w stanie wytworzyć odpowiednio wysokiej temperatury, to w domu robi się zimno. Dzieje się tak pomimo tego, że pompa wytwarza odpowiednią moc – to grzejniki nie są w stanie tej mocy odebrać i przekazać do domu. Moc grzejników podawana jest przez producentów przeważnie dla zasilania o temperaturze 65 – 70^oC, a kiedy temperatura zasilania spada, spada moc grzejnika. 

Producenci podają też współczynniki korekcyjne, które mówią o tym ile razy trzeba zwiększyć powierzchnię grzejnika, żeby osiągnąć ich moc przy niższych temperaturach. Do zastosowania pompy średniotemperaturowej wystarczy, że grzejniki są przewymiarowane niecałe dwa razy, co w polskich domach (szczególnie starszych) jest normą. Zasada jest dość prosta – im większa powierzchnia grzewcza grzejników, tym mniejsza temperatura potrzebna jest do ogrzania budynku. Wybór pompy wysokotemperaturowej nie jest więc potrzebny w każdym przypadku – tym bardziej, że jest ona dużo droższa od standardowej. 

Jeżeli pompa ma być zainstalowana w modernizowanym budynku z mieszanym ogrzewaniem, to łatwo sprawdzić, czy pompa nisko- lub średniotemperaturowa będzie w stanie go ogrzać. Można to po prostu obliczyć z powierzchni grzejników lub można sprawdzić to doświadczalnie. W tym celu przy wysokim mrozie trzeba maksymalnie odkręcić zawory termostatyczne we wszystkich grzejnikach i obniżyć temperaturę zasilania na obecnym piecu do 45°C. Jeśli ciepło w domu utrzymuje się, pompa średniotemperaturowa powinna dać sobie radę. Podobny test można wykonać dla 35°C i sprawdzić tym samym, czy być może wystarczająca będzie pompa niskotemperaturowa.

Jak dobrać pompę ciepła powietrze-woda – podsumowanie

Wybierając odpowiednią pompę ciepła powietrze-woda dla domu 200 m², 300 m², 100 m² lub innego, należy zacząć od wyliczenia zapotrzebowania cieplnego budynku, a następnie podjąć decyzję o trybie pracy pompy oraz określić optymalny w danej sytuacji typ urządzenia (pompa nisko-, średnio- lub wysokotemperaturowa). 

Kolejnym etapem jest wybór odpowiedniego modelu pompy ciepła na podstawie jej pracy i wydajności w niskich temperaturach. Ostateczną pewność decyzji daje nałożenie wykresu pracy pompy na wykres zapotrzebowania cieplnego budynku i sprawdzenie zgodności z oczekiwaniami. W razie braku tej zgodności należy dobrać inny model urządzenia. Artykuł Pompy ciepła powietrze-woda – jak kształtują się ceny urządzeń pozwala zorientować się w ogólnych kosztach inwestycji.

Nie wiesz, jak dobrać pompę ciepła powietrze-woda do domu? Daj znać. Podpowiemy optymalny wybór.