Ciepło nawet w mróz
Pompy ciepła wykorzystujące powietrze zewnętrzne w ostatnich latach bardzo zyskały na popularności. Bo są coraz lepsze, a ich ceny spadły. Ogromnym atutem jest także łatwość ich instalacji.
Z powietrza do wody
Na polskim rynku powietrzne pompy ciepła to przede wszystkim urządzenia typu powietrze/woda. Znaczy to, że odbierają energię z powietrza i przekazują ją do wody krążącej w instalacji grzewczej lub ciepłej wody użytkowej (c.w.u.).
Zwykle pompa ogrzewająca budynek przygotowuje również wodę użytkową. Pompy tylko do c.w.u. to zaś osobna grupa niewielkich urządzeń o małej mocy grzewczej (najczęściej 1–2 kW), w większości przypadków zblokowanych z zasobnikiem wody. Mogą one pobierać ciepło z powietrza zewnętrznego lub wewnętrznego. Przy tym dominują modele, które są w stanie pracować wyłącznie przy dodatniej temperaturze powietrza, ewentualnie przy kilku stopniach mrozu. Z tych względów pompy ciepła przeznaczone tylko do c.w.u. są traktowane przede wszystkim jako konkurencja dla kolektorów słonecznych.
Dla niektórych osób bardzo interesujące mogą być również specjalne pompy służące do podgrzewania wody basenowej. Są one tanie w eksploatacji i niedrogie w zakupie. Jednak mogą pracować tylko przy dodatniej temperaturze i są rzeczywiście efektywne, gdy na zewnątrz powietrze ma kilkanaście stopni.
Niezbyt popularną, dopiero przebijającą się na nasz rynek grupą urządzeń są pompy działające w systemie powietrze/powietrze. Znaczy to, że zamiast z typową, wodną instalacją grzewczą, pompa współpracuje z nadmuchującymi ciepłe powietrze jednostkami wewnętrznymi, podobnymi do tych w klimatyzatorach.
I nie są to znane od lat na rynku klimatyzatory z funkcją grzania, lecz pełnoprawne pompy ciepła, które są w stanie samodzielnie ogrzać budynek. Taki układ sprawdza się jednak najlepiej przy małym zapotrzebowaniu na ciepło i gdy wykorzystujemy instalację także do chłodzenia.
Ogrzewanie domu
W polskich warunkach klimatycznych ogrzewanie to najbardziej energochłonna i najkosztowniejsza eksploatacyjnie spośród domowych instalacji. Zastosowanie pomp ciepła przedstawia się najczęściej jako sposób na obniżenie kosztów ogrzewania, ale jest to tylko jeden aspekt sprawy. Dla wielu osób równie ważne będzie to, że c.o. z pompą może działać w pełni automatycznie, bez żadnych uciążliwych czynności po stronie użytkownika.
Właściwie jego aktywność ogranicza się do wybrania, jaka ma być temperatura w domu. To istotna przewaga względem bardzo popularnych w naszym kraju kotłów na paliwa stałe, które nawet w najnowocześniejszej wersji z zasobnikiem paliwa i zaawansowaną automatyką, wymagają jednak noszenia opału i regularnego czyszczenia. Dlatego budujący dom często traktują pompę ciepła jako alternatywę dla bezobsługowych kotłów gazowych, dostępną tam, gdzie sieć gazowa nie sięga.
Pompy powietrzne, w porównaniu z wykorzystującymi ciepło zawarte w gruncie lub wodzie gruntowej, dysponują bardzo istotnym atutem. Mianowicie ich zastosowania nie ograniczają warunki panujące na działce. Nie ma znaczenia jej wielkość ani rodzaj gruntu. Co zaś bardzo ważne dla tych, którzy mają już zagospodarowaną posesję (np. tylko remontujących dom), nie potrzeba żadnych prac ziemnych, mówiąc kolokwialnie rozkopywania otoczenia. Da się więc je zastosować praktycznie wszędzie.
Wykorzystanie powietrza jako źródła ciepła ma też swoje niekorzystne konsekwencje, czego powinniśmy być świadomi, zanim zdecydujemy się na zakup. Przede wszystkim temperatura powietrza jest bardzo zmienna, a przy tym najniższa właśnie wtedy, gdy instalacja grzewcza musi dostarczyć najwięcej ciepła. Najkrócej mówiąc, moc cieplna pompy spada wraz z obniżaniem się temperatury powietrza zewnętrznego. Spada też sprawność urządzenia wyrażona współczynnikiem COP.
Dla użytkownika oznacza to tyle, że uzyskanie 1 kWh ciepła w niższej temperaturze kosztuje po prostu drożej. Są, co prawda, pompy utrzymujące stałą moc grzewczą nawet do -15 czy -20°C, jednak ich sprawność i tak wówczas spada. Zapewnienia niektórych sprzedawców, że pompa grzeje tak samo, pomimo spadku temperatury, są więc nie całkiem prawdziwe.
Grzeje wprawdzie z tą samą mocą, ale zużywając wyraźnie więcej prądu. Zresztą są to de facto urządzenia o większej mocy, którą można regulować w szerokim zakresie – z tzw. sprężarkami inwerterowymi. W wyższej temperaturze automatyka sterująca ogranicza moc grzewczą do zadanej wartości.
Wiele osób zastanawia się przy tym, czy pompa wykorzystująca powietrze zewnętrzne jest w stanie samodzielnie ogrzać dom przy mrozach sięgających -20°C. Z tego zwykle wynika również obawa przed zastosowaniem powietrznych pomp ciepła.
Odpowiedź w sumie jest prosta – wszystko zależy od tego, jaka to będzie pompa. Otóż poszczególne modele mają bardzo różną charakterystykę i jedne radzą sobie lepiej, inne zaś zdecydowanie gorzej w niskiej temperaturze. Dlatego trzeba dokładnie sprawdzać dane techniczne, najlepiej konsultując się jeszcze ze specjalistą. Amator może na niektóre rzeczy nie zwrócić uwagi, dla osoby doświadczonej, zaś sam fakt, że pewnych danych brakuje w dokumentacji (producent najwyraźniej nie chce się nimi chwalić), może być ważnym sygnałem ostrzegawczym.
Generalnie, nie wolno poprzestać na odczytaniu jednej wartości mocy grzewczej pompy z prospektu. Co z tego, że będzie ona wynosić np. 10 kW, jeżeli wyznaczono ją dla temperatury +7°C (jedna z wartości dopuszczonych przez normy), jeżeli przy -15°C będzie o połowę niższa, albo nawet urządzenie nie będzie mogło w tych warunkach działać?
Dlatego szanujący się producenci udostępniają tabele lub wykresy, pokazujące zależność pomiędzy mocą i sprawnością pompy (wyrażoną współczynnikiem COP) oraz temperaturą zewnętrzną w całym dopuszczalnym zakresie. Brak tych danych jest poważnym sygnałem ostrzegawczym.
Po stronie górnego źródła
Jeżeli pompa ogrzewa budynek, bardzo ważna jest nie tylko charakterystyka jej samej i temperatura powietrza zewnętrznego, ale również to jak zbudowana jest instalacja grzewcza w domu. Czyli, używając branżowego żargonu, po stronie źródła górnego. Otóż rozróżniamy tzw. źródło dolne, z którego pompa czerpie ciepło (w tym przypadku powietrze), oraz źródło górne, do którego to ciepło oddaje. Źródłem górnym mogą być grzejniki ścienne, ogrzewanie płaszczyznowe (podłogowe, sufitowe, ścienne) albo jednostki wewnętrzne zapewniające nadmuch ciepłego powietrza.
Z zasady w instalacjach z pompami ciepła (nie tylko powietrznymi) pierwszym wyborem powinno być ogrzewanie płaszczyznowe. Powierzchnia podłogi jest wielokrotnie większa niż jakiegokolwiek tradycyjnego grzejnika, co w wymianie ciepła rekompensuje jej niską temperaturę.
Grzejnik zaś może mieć rozsądną wielkość tylko pod warunkiem, że jego temperatura będzie wysoka, dzięki czemu będzie oddawał dużo ciepła do pomieszczenia. Teoretycznie można zasilać grzejniki ścienne wodą o tej samej temperaturze, co instalację podłogową, jednak to rozwiązanie sprawdzające się, gdy źródłem ciepła jest gazowy kocioł kondensacyjny.
Wówczas wystarczające jest obniżenie temperatury zasilania do 55°C, ale dla pompy to i tak zbyt dużo. Pożądana jest raczej temperatura zasilania poniżej 40°C. A im niższa, tym lepiej dla ekonomiczności pracy układu. Jednak takie obniżanie temperatury spowoduje, że powierzchnia grzejników będzie musiała być bardzo duża, co oznacza wysoki koszt ich zakupu oraz raczej wątpliwy efekt estetyczny.
Jeżeli parametry pracy grzejnika zmienimy z dobrych dla kotła kondensacyjnego 55/45/20°C (woda na zasilaniu/na powrocie/temperatura w pomieszczeniu) do dopuszczalnych dla pompy 40/35/20°C, to wówczas moc typowego grzejnika płytowego spadnie dwukrotnie. Żeby więc grzał równie skutecznie, musiałby być dwa razy większy. Dlatego w nowych domach z pompami ciepła zdecydowanie dominuje ogrzewanie płaszczyznowe. W budynkach, gdzie takie rozwiązanie nie wchodzi w grę (np. remontowanych), pozostają dwa warianty.
Można założyć specjalne grzejniki z cichymi wentylatorami wymuszającymi intensywniejszy ruch powietrza, a więc i lepszą wymianę ciepła. Najczęściej to tzw. klimakonwektory, które można wykorzystać także do chłodzenia.
Ewentualnie można zdecydować się na tzw. system biwalentny, czyli z pompą ciepła oraz drugim, konwencjonalnym źródłem ciepła (kocioł, kominek). Włącza się ono tylko wówczas, gdy – ze względu na bardzo niską temperaturę zewnętrzną – pompa ciepła jest niewystarczająco wydolna lub jej działanie staje się nieekonomiczne.
W przypadku kotła jest to zwykle tzw. układ alternatywny – pracuje albo pompa, albo kocioł. Natomiast gdy wspomaganiem ma być kominek z DGP (dystrybucją gorącego powietrza), oba urządzenia mogą pracować równocześnie (równolegle), a ich moce cieplne się sumują.
Swoistym odwróceniem takiego układu jest wykorzystanie pompy typu powietrze/powietrze i zasilanie grzejników przez kocioł. Trzeba przy tym zaznaczyć, że pompa ciepła z nadmuchowymi jednostkami wewnętrznymi to jednak coś jakościowo innego, niż znane od lat klimatyzatory z funkcją grzania.
Te ostatnie są zasadniczo urządzeniami do chłodzenia, zaś ogrzewanie to dodatek i często nie są w stanie w ogóle pracować przy większym mrozie (nie mają układu rozmrażania parownika w jednostce zewnętrznej). Natomiast pompa ciepła, chociaż może mieć również funkcję chłodzenia, jest jednak zoptymalizowana do działania w niskiej temperaturze, nawet rzędu -20°C.
Jak widać do wyboru jest wiele opcji i w każdej sytuacji można znaleźć coś satysfakcjonującego.
Ciepła woda
