Ciepła woda użytkowa w systemie z pompą ciepła

W liczbach bezwzględnych zużycie energii na potrzeby ciepłej wody użytkowej dla rodziny 4-osobowej wynosi ok. 4000 kWh rocznie, podczas gdy ogrzewanie domu (ok. 150 m?) zamieszkanego przez tę rodzinę, zbudowanego w standardowej technologii, wymaga ok. 20 000 kWh rocznie. W porównaniu z ogrzewaniem, koszt wytwarzania ciepłej wody użytkowej jest więc względnie niewielki, zatem i oszczędności z tytułu niskiej ceny wytwarzania 1 kWh nie będą powalające.

Zaopatrzenie domu w c.w.u. jest więc zagadnieniem mniejszej wagi ekonomicznej niż c.o., ale jednak właściwe jego rozwiązanie ma duży wpływ na komfort życia. Ostatecznie o wyborze konkretnych rozwiązań decydują koszty inwestycji i komfort użytkowania. Pod pojęciem komfortu kryją się wymagania dotyczące temperatury wody, jej wystarczającej ilości i dostępności na zawołanie.

Temperatura ciepłej wody użytkowej

Z punktu widzenia efektywności pracy pompy ciepła im niższa jest wymagana temperatura c.w.u., tym lepiej. Pamiętamy, że wysokie wartości współczynnika COP osiąga się dla ogrzewania podłogowego, dla którego w instalacji c.o. wystarczy ogrzać wodę do 30°C. Dla potrzeb c.w.u. woda musi mieć wyższą temperaturę. Choć ?fizycznie? wystarczająca jest temperatura ciepłej wody na poziomie 40-50°C, to przepisy mówią, że powinna ona mieć nie mniej niż 55°C.

Takie wymagania wynikają z troski o niedopuszczenie do rozwijania się groźnych dla zdrowia bakterii legionella. Bakterie te giną w temperaturze ok. 60°C. Nie ma jednak potrzeby utrzymywania tak wysokiej temperatury c.w.u. cały czas, wystarczy cyklicznie, przynajmniej raz na tydzień, podgrzać c.w.u. powyżej tej granicy. Wiele pomp ciepła osiąga taką temperaturę, ale rozwiązaniem najprostszym jest wyposażenie zbiornika c.w.u. w grzałki elektryczne (o mocy 6-9 kW), które od czasu do czasu podgrzewają wodę do +60°C.

Objętość zbiornika i moc grzewcza

Znając zwyczaje domowników, określamy dobowe zużycie ciepłej wody użytkowej przez każdego z nich i przez całą rodzinę 1. Zwykle otrzymuje się 50-100 l c.w.u. na jedną osobę w ciągu doby. Zakładając temperaturę c.w.u. na poziomie 40-50°C, możemy obliczyć ilość energii cieplnej potrzebnej do ogrzania c.w.u., a stąd również moc urządzenia grzewczego. Pamiętajmy, że moc (kW) to nie to samo co energia (kWh). Moc to zdolność do wytworzenia określonej energii w założonym przedziale czasu. Na przykład urządzenie o mocy 1 kW w ciągu jednej godziny wytwarza energię 1 kWh. Z uwagi na względnie niską temperaturę pracy pompy ciepła (50-60°C) w trybie grzania c.w.u. trzeba się liczyć z długim czasem nagrzewania wody do temperatury ok. 45°C.

Stąd wynika potrzeba stosowania zbiorników c.w.u. o dużej pojemności, aby po kąpieli w wannie (zużycie 150-180 litrów wody) nie trzeba było napełniać całkiem pustego zbiornika i czekać kilka godzin, aż woda osiągnie temperaturę wystarczającą do kolejnego skorzystania z wanny. Zwykle przyjmuje się moc grzewczą dla c.w.u. na poziomie 0,25-0,5 kW na jedną osobę. Zatem dla rodziny czteroosobowej otrzymujemy 1-2 kW. Przy tak niewielkiej mocy zbiornik c.w.u. powinien mieć pojemność nie mniejszą niż dobowe zużycie c.w.u. przez rodzinę, czyli 200-400 l. Zbiorniki c.w.u. o mniejszej pojemności wymagają stosowania wyższej mocy grzewczej (np. 5 kW) lub trzeba się pogodzić z dyskomfortem długiego czekania na ciepłą wodę po kąpieli w wannie.