Wymieniamy kocioł c.o. na pompę ciepła

Wymiana kotła olejowego na pompę ciepła to obecnie najbardziej typowa operacja modernizacyjna w starych domach europejskich. Przodują w tym Szwecja, Szwajcaria, Niemcy i Austria.

Główną przeszkodą do wymiany kotłów na pompy ciepła jest niedostosowanie pomp ciepła do pracy z instalacją wysokotemperaturową. Standardowe pompy ciepła mogą pracować z instalacjami grzewczymi o niskiej temperaturze wody (zwykle 35°C, a nie więcej niż 55-60°C), podczas gdy stare kotłowe instalacje c.o. pracują przy temperaturze 70-90°C.

Innym istotnym czynnikiem jest słaba izolacja cieplna w starych domach. Dla domów postawionych w technologii sprzed 30 lat potrzeba energii cieplnej na poziomie 200-300 kWh/m²·rok, zatem dla przykładowego domu o powierzchni 200 m² trzeba by zainstalować dość potężną pompę ciepła o mocy 20-30 W. Byłoby to działanie nieracjonalne. Najpierw trzeba dom ocieplić i wymienić stare okna, żeby wystarczyła moc pompy ciepła rzędu 8-10 kW.

Rozwój zastosowań pomp ciepła w starych budynkach łączy się z coraz szerszym stosowaniem dwóch rozwiązań:

• opracowanie nowej generacji pomp ciepła, przystosowanych do współpracy z instalacją c.o. o wysokiej temperaturze wody, nawet do 75°C. Oczywiście, nie da się przechytrzyć praw termodynamiki i pompy pracujące w takich warunkach osiągają COP zaledwie 2–3;
• stosowanie systemu powietrze-powietrze bez instalacji c.o. w budynku.

Modernizację systemu ogrzewania w starym domu może obejmować cały system lub tylko niektóre jego elementów. System ogrzewania pompą ciepła składa się z trzech głównych części: źródła dolnego, źródła górnego i pompy ciepła. W modernizowanym domu najprostszym rozwiązaniem jest system, w którym źródłem dolnym jest powietrze. Trudno sobie wyobrazić rozwiązanie z kolektorem poziomym, dewastujące pielęgnowany od lat ogród. W gospodarowanym otoczeniu domu czasami są warunki do odwiertów pod sondy pionowe lub dwie studnie.

Co do źródła górnego również nie ma swobody decyzji, gdyż najkorzystniejsze z punktu widzenia współpracy z pompą ciepła byłoby niskotemperaturowe ogrzewanie podłogowe, ale instalacja rur grzewczych w podłogach zamieszkanego budynku byłaby trudna do przeżycia dla domowników. Raczej trzeba pozostawić starą instalację c.o. i wymienić tylko kocioł na pompę ciepła.

Stare instalacje c.o. były projektowane na temperaturę wody 70-90°C. Uzyskanie temperatury wyższej niż 55-60°C w standardowej pompie ciepła nie jest możliwe. Wprawdzie po dociepleniu starego domu można nieco obniżyć temperaturę pracy instalacji c.o., ale nie bardziej niż do 65°C. Przygotowując się do ekspansji na rynku retrofit, wielu producentów pracuje nad specjalnymi rozwiązaniami pomp ciepła, zdolnymi do pracy przy temperaturach 65-75°C.

Trudności i ograniczenia wynikają z podstawowych praw fizyki. W jednym cyklu termodynamicznym nie można osiągnąć dowolnie dużych różnic temperatur między skraplaniem i parowaniem. Trudno jest też znaleźć czynnik krążący w obiegu termodynamicznym, który sprostałby tym parametrom. Najprostszym, ale niestety drogim rozwiązaniem, jest budowa kaskady dwóch cykli termodynamicznych

opr.: prof. Wiesław Marciniak
zdjęcie: www.4kominy.pl