Dobre pompy ciepła powietrze-woda – otwartaenergia.pl

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

Opublikowano: 23 stycznia 2024, Autor: Otwarta Energia

Właściwy dobór pompy ciepła powietrze-woda do ogrzewania 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 dobór mocy pompy ciepła powietrze-woda – 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 budynku. Optymalny dobór urządzenia decyduje zarówno o komforcie cieplnym użytkowników budynku, jak i o mniejszych wydatkach na energię.

Dobór mocy pompy ciepła powietrze-woda do ogrzewania domu

Moc pompy ciepła powietrze-woda (i nie tylko) jest dobierana w oparciu o zapotrzebowanie cieplne budynku. W polskiej strefie klimatycznej, w zasadzie w każdym przypadku, należy wybrać odpowiednie urządzenie, uwzględniając zapotrzebowanie energetyczne budynku na ciepło przy temperaturze na zewnątrz na poziomie -20°C. Dlaczego jest to tak ważne? Każda pompa ciepła traci część swojej mocy wraz ze spadkiem temperatury zewnętrznej. Równocześnie rośnie wtedy wartość zapotrzebowania domu na energię cieplną. Te dwie wartości muszą więc być odpowiednio dobrane, aby pokryte było zapotrzebowanie cieplne budynku dla jego użytkowników w okresie mrozów. 

Ogrzewanie pompą ciepła powietrze-woda przy spadku temperatury zewnętrznej

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

Przykładowo pompa ciepła powietrze-woda Mitsubishi Zubadan utrzymuje pełną moc do -15°C, a przy -20°C zapewnia 80% nominalnej wydajności, podczas gdy standardowe pompy tracą moc grzewczą 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 przestaną działać i ogrzewać powierzchnię domu. 

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 do ogrzewania domu 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 ciepła. 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…

Zgodnie z powierzchnią 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 ciepła 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 zużycie energii 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.

Tak więc, jak dobrać pompę ciepła powietrze-woda do domu, aby posiadała ona odpowiednią moc cieplną do ogrzewania powierzchni budynku? Przede wszystkim należy pamiętać, aby poprosić sprzedawcę o przedstawienie tabeli lub wykresu wydajności pompy ciepła w zakresie temperatur zewnętrznych od -20 do +20 °C i potrzebnej temperatury zasilania.

Jak dobrać pompę ciepła powietrze-woda do trybu 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 ciepła powietrze-woda ma pracować.

Ogrzewanie pompą ciepła powietrze-woda budynku – tryb monowalentny

Jest to najbardziej korzystny tryb pracy, w którym pompa ciepła powietrze-woda jest jedynym źródłem ciepła i nie potrzebuje dodatkowego źródła energii. Powietrzne pompy ciepła 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 przy wyborze pompy ciepła powietrze-woda dobierać takie modele, 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.

Ogrzewanie pompą ciepła powietrze-woda budynku – 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 Pompa ciepła jest jedynym urządzeniem grzewczym, ale wymaga pracy grzałek elektrycznych przy niższych temperaturach zewnętrznych. Pompy ciepła pracujące w tym trybie są tańsze, ale droższa jest ich eksploatacja. Najtańsze pompy ciepła powietrze-woda 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 ciepła (czyli podawaną przez producentów dla +2 lub +7°C) do zapotrzebowania cieplnego budynku (określanego dla zewnętrznych warunków temperaturowych na poziomie -20°C).

Ogrzewanie pompą ciepła powietrze-woda budynku – 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 ciepła 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 ciepła powietrze-woda 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 budynku 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.

Porównanie pracy pomp ciepła powietrze-woda o mocy 10 kW w domu z zapotrzebowaniem cieplnym 10 kW – otwartaenergia.pl

Fot. Jak dobrać pompę ciepła powietrze-woda? Zestawiając „zachowanie” różnych modeli urządzeń w określonych warunkach temperaturowych. Wykres obrazuje pracę dwóch pomp ciepła typu powietrze-woda o identycznej mocy nominalnej (10 kW) w domu z zapotrzebowaniem cieplnym na poziomie 10 kW. Mitsubishi podaje moc pompy przy warunkach zewnętrznych +2°C, Kaisai przy +7°C. Modele te mają więc nieporównywalne parametry i inne punkty biwalentne, czyli punkty temperatury zewnętrznej, w których pompy potrzebują uruchomienia grzałek dla wspomagania ogrzewania domu.

Pompa ciepła powietrze-woda do starego domu

Wprowadzenie pompy ciepła powietrze-woda do istniejącego już lub starego domu może być kluczowym krokiem w kierunku efektywnego i ekologicznego ogrzewania. Nowoczesne rozwiązania pompy ciepła dostosowują się do różnych warunków, umożliwiając właścicielom domów korzystanie z zalet energii odnawialnej. W tym kontekście, właściwy dobór mocy pompy oraz uwzględnienie charakterystyki budynku stają się kluczowymi elementami, które wpływają na komfort cieplny i oszczędności energetyczne w tradycyjnych domach.

Jak dobrać pompę ciepła powietrze-woda przy istniejącym już systemie ogrzewania?

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

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

Prawidłowy dobór mocy pompy ciepła powietrze-woda musi być w stanie zapewnić uzyskanie temperatury wystarczającej dla powierzchni danego budynku i jego zapotrzebowania na moc cieplną. 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 ciepła do domu. Moc grzejników podawana jest przez producentów przeważnie dla zasilania o temperaturze 65 – 70°C, 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 wysokotemperaturowej pompy ciepła powietrze-woda 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, aby dostarczyć ciepło do domu.

Ogrzewanie powietrzną pompą ciepła modernizowanego lub nowego budynku

W przypadku nowoczesnych lub modernizowanych budynków pompa ciepła powietrze-woda pozwala na osiągnięcie wysokiego komfortu cieplnego, jednocześnie minimalizując wpływ na środowisko. W nowym budownictwie odpowiedni dobór pompy ciepła odgrywa istotną rolę w zapewnieniu optymalnej wydajności energetycznej. Dzięki różnym trybom pracy pomp ciepła, takim jak monowalentny czy biwalentny, możliwe jest dostosowanie systemu do indywidualnych potrzeb i warunków klimatycznych. Warto także zwrócić uwagę na rodzaj pomp ciepła, np. niskotemperaturowe do ogrzewania podłogowego czy średniotemperaturowe do grzejników. Pompy ciepła powietrze-woda stanowią nie tylko efektywne źródło ciepła dla nowych budynków, ale także zrównoważoną inwestycję w długoterminową oszczędność energetyczną.

Pompa ciepła powietrze-woda – jak najlepsza (nisko-, średnio- czy wysokotemperaturowa) – otwartaenergia.pl
Fot. Różne pompy ciepła mają różne maksymalne temperatury pracy. Nawet jeśli zostanie wybrana pompa o odpowiedniej mocy, ale o niskiej możliwej do uzyskania temperaturze zasilania, można nie osiągnąć w domu odpowiedniej temperatury powietrza. Bardzo ogólnie przyjmuje się, że niskotemperaturowe pompy ciepła powietrze-woda są najlepsze do ogrzewania podłogowego, średniotemperaturowe do układów mieszanych lub układów z grzejnikami konwekcyjnymi, a wysokotemperaturowe do układów z grzejnikami żeliwnymi starego typu.

Jak dobrać pompę ciepła powietrze-woda – podsumowanie

Dobór mocy pompy ciepła powietrze-woda dla domu starego, modernizowanego, o powierzchni 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 ciepła powietrze-woda nisko-, średnio- lub wysokotemperaturowa). 

Kolejnym etapem jest wybór odpowiedniego modelu pompy ciepła powietrze-woda 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.