Pompy ciepła, niskotemperaturowe ogrzewanie i instalacje c.o./c.w.u. – jak to zgrać w projekcie?

Projektowanie instalacji, w które źródłem ciepła jest pompa ciepła wymaga uwzględnienie obniżonej temperatury zasilania (czynnika) oraz mniejszej różnicy pomiędzy zasilaniem a powrotem instalacji w porównaniu do instalacji ze źródłami tradycyjnymi takimi jak kotły na paliwo stałe czy gaz. Im mniejsza różnica temperatur między źródłem dolnym (grunt/powietrze) a górnym (grzejniki/ogrzewanie podłogowe), tym wyższa efektywność urządzenia. Kluczowym elementem dla instalacji ogrzewania jest dobór odbiorników ciepła.

Należy przyjąć, że pompa ciepła pracuje najefektywniej, gdy temperatura wody w instalacji nie przekracza 35-40°C. Dla takich parametrów instalacji ogrzewanie płaszczyznowe to rozwiązanie idealne dzięki dużej powierzchni oddawania ciepła. Jeśli zastosowanie ogrzewania płaszczyznowego (podłogowego) jest niemożliwe w kolejnym kroku należy rozważyć ogrzewanie powietrzne np. klimakonwektory sufitowe lub przyścienne (przypominające tradycyjne). Odbiór ciepła w klimakonwektorze jest poprawiony na skutek wymuszonego wentylatorami obiegowi powietrza.

Najbardziej niekorzystnym rozwiązaniem jest wybór grzejników tradycyjnych (płytowych, żeberkowych) w takiej instalacji. Należy o tym pamiętać i takiego rozwiązania unikać.

Hydraulika instalacji z pompa ciepła

Kolejną kwestią, o której należy pamiętać przy projektowaniu instalacji z pompą ciepła jest dobór elementów hydraulicznych instalacji – przypomina Robert Osiewała, doświadczony projektant instalacji sanitarnych i założyciel Biuro Desant.

Z powodu niskiej różnicy pomiędzy zasilaniem, a powrotem instalacji przepływy czynnika są większe niż w tradycyjnych instalacjach o wysokich deltach – różnicach. W związku z tym rury muszą mieć odpowiednio większe przekroje, aby uniknąć oporów hydraulicznych i wysokich oporów przepływu.

Ponadto ważny jest zład instalacji aby zapewnić odpowiednią akumulacje energii. Mała ilość wody w instalacji powoduje, że urządzenie szybko nagrzewa wodę i się wyłącza. Takie cykle powtarzane często obniżają żywotność sprężarek. Dlatego dla instalacji o niskim zładzie (pojemności) ważne jest jej zwiększenie poprzez zaprojektowanie buforu ciepła – zbiornika z czynnikiem grzewczym.

Do ważnych elementów instalacji należą również filtry i separatory magnetyczne zabezpieczające pompę ciepła przed zanieczyszczeniami z instalacji c.o.

Przygotowanie ciepłej wody użytkowej

Standardowy zasobnik stosowany np. z kotłem gazowego zazwyczaj nie sprawdzi się przy pompie ciepła. Głównym powodem jest mała powierzchnia wymiany ciepła.

Należy dobrać zasobnik CWU z wężownicą o dużej powierzchni: Pompa ciepła pracuje na niskiej różnicy temperatur. Aby efektywnie oddać ciepło do wody w zbiorniku, wężownica musi być znacznie większa (często o powierzchni od 2,5 m2 do nawet 4,0 m2 dla domów jednorodzinnych). Ze względu na niższą temperaturę przechowywanej wody (zazwyczaj ok. zaleca się wyposażenie zasobników CWU w grzałkę elektryczną pozwalającą podwyższyć temperaturą wody do wymaganej oraz wspomóc pompę w jej przygotowaniu.

Lokalizacja pompy ciepła

Pompę najlepiej lokalizować przy ścianie wschodniej lub południowej (wyższa temperatura powietrza pomaga pompie), zachowując wymagane przez pr Należy unikać lokalizowania pomp ciepła (jednostek zewnętrznych) blisko okien. Nawet najcichsze urządzenia mogą być dokuczliwe w nocy, kiedy śpimy i dla użytkowników wrażliwych na dodatkowe dźwięki.

Lokalizując pompę ciepła należy pamiętać, że w okresie zimowym pompa podczas odmrażania oddaje dużo wody. Musi ona odpływać do gruntu (drenaż – takie rozwiązanie wymaga dodatkowych pozwoleń) lub kanalizacji sanitarnej aby nie stworzyć lodowiska na chodniku, podjeździe itp.

Podsumowanie

Instalacje z pompami ciepła wymagają zupełnie odmiennego podejścia projektowego niż tradycyjne systemy grzewcze – niskotemperaturowa praca (35-40°C), większe przekroje rur, bufory ciepła oraz specjalistyczne zasobniki CWU z wężownicami o powierzchni nawet 4 m² to tylko część wyzwań. Kluczowe jest właściwe dobranie odbiorników ciepła, gdzie ideałem jest ogrzewanie płaszczyznowe, a tradycyjne grzejniki stanowią najbardziej niekorzystne rozwiązanie obniżające efektywność całego systemu.

Nie bez znaczenia pozostaje także przemyślana lokalizacja jednostki zewnętrznej, uwzględniająca zarówno nasłonecznienie poprawiające wydajność, jak i komfort akustyczny domowników oraz odprowadzenie wody z odmrażania. Mała ilość wody w instalacji wymaga zastosowania buforów ciepła chroniących sprężarkę przed zbyt częstymi cyklami pracy, a niskie różnice temperatur między zasilaniem a powrotem oznaczają konieczność większych przepływów i odpowiednio dobranych przekrojów rurociągów.

Złożoność współczesnych instalacji grzewczych z pompami ciepła – od hydrauliki przez przygotowanie ciepłej wody użytkowej, po integrację wszystkich elementów – jednoznacznie pokazuje, jak niezbędna jest współpraca z wykwalifikowanym projektantem instalacji sanitarnych. Tylko specjalista posiadający odpowiednią wiedzę i wykształcenie potrafi tak zaprojektować system, aby pompa ciepła pracowała z maksymalną efektywnością, zapewniając komfort cieplny przy najniższych kosztach eksploatacji przez wiele lat.