Wybieramy pompę ciepła – parametry pompy

Dobierając i porównując pompy ciepła posługujemy się parametrami podawanymi przez producentów. Są to:

• moc grzewcza pompy ciepła [kW] – ciepło dostarczane do ogrzewania domu
• elektryczny pobór mocy [kW] – moc elektryczna pobierana do zasilania pompy ciepła
• wydajność chłodnicza [kW] – ilość ciepła pobierana ze środowiska
• wskaźnik efektywności pompy ciepła COP [-]

Zgodnie z normą EN 14511 i EN 255 parametry pomp ciepła podawane są dla temperatury wody grzewczej na zasilaniu instalacji W=35°C i temperatury:

• solanki B=0°C – B0/W35 (temperatura solanki 0°C / temperatura wody grzewczej 35°C),
• wody gruntowej W=10°C – W10/W35 (temperatura wody gruntowej 10°C / temperatura wody grzewczej 35°C),
• powietrza atmosferycznego A=2°C – A2/W35 (temperatura powietrza 2°C / temperatura wody grzewczej 35°C).

O ile podawane temperatury dolnego źródła ciepła (grunt, woda, powietrze) wydają się dosyć realistyczne, to niewiele jest instalacji grzewczych, dla których temperaturą zasilania dla obliczeniowej temperatury zewnętrznej wynosi 35°C. Najczęściej są to 40°C dla ogrzewania podłogowego i 55°C dla grzejników. Dla innych parametrów np. temperatury wody grzewczej 45°C należy odczytać parametry pompy ciepła ze specjalnych wykresów podawanych przez producenta w danych technicznych urządzeń.

Moc grzewcza pompy ciepła

Dobór pompy ciepła o odpowiedniej mocy powinien być oparty na podstawie dokładnych obliczeń zapotrzebowania ciepła budynku – mocy grzewczej jaka będzie potrzebna przy obliczeniowej temperaturze zewnętrznej np. -20°C. Wstępnie można oszacować zapotrzebowanie ciepła budynku (moc cieplną) na podstawie ogrzewanej powierzchni przyjmując:

• budynek pasywny: 10 W/m²
• budynek niskoenergetyczny: 40 W/m²
• nowy budynek z dobrą izolacją cieplną: 50 W/m²
• dom z normalną izolacją cieplną: 70 W/m²
• stary dom ze słabą izolacją cieplną: 120 W/m²

Tak więc, dla domu o powierzchni ogrzewanej 180 m² i z dobrą izolacją cieplną zapotrzebowanie ciepła wyniesie 180 m² x 50 W/m² = 9000 W = 9 kW.

Dla budynku o małym zapotrzebowaniu ciepła i jeśli pompa ciepła ogrzewa również wodę użytkową, to jej moc można zwiększyć o np. 0,25 kW na każdego mieszkańca. Czyli dla 4 osób moc pompy ciepła zwiększy się o: 4 osoby x 0,25 kW = 1 kW.

Można spotkać się z opiniami że pompa ciepła może być niedowymiarowana – czyli moc grzewcza urządzenia niższa niż wynika to z zapotrzebowania na ciepło budynku. Przy bardzo niskich temperaturach zewnętrznych brakującą moc uzupełni dodatkowe źródło ciepła np. grzałka elektryczna.

Pompa ciepła o mniejszej mocy będzie tańsza. Jednak, należy liczyć się z tym że przy niskich temperaturach zewnętrznych grzałka elektryczna będzie pobierać prąd, a to z kolei wiąże się ze zwiększonymi kosztami ogrzewania. Dodatkowo, pompa ciepła o mniejszej mocy niż zapotrzebowanie będzie pracować nieustannie, obciążając tym samym znacznie dolne źródło ciepła (kolektor poziomy lub sondy gruntowe), dla których praca z przerwami jest zdecydowanie bardziej korzystna – sprzyja szybszej regeneracji dolnego źródła ciepła (gruntu).

Dlatego, moc grzewcza pompy ciepła powinna być zbliżona do zapotrzebowania ciepła budynku.

Inaczej sytuacja wygląda w przypadku pompy ciepła wykorzystującej powietrze jako źródło ciepła. Przy niskich temperaturach moc grzewcza pompy ciepła maleje, jednocześnie rośnie jednak zapotrzebowanie na ciepło budynku. Ze względów ekonomicznych i technicznych pompę ciepła powietrze/woda projektuje się na ok. 70 do 80% zapotrzebowania na ciepło budynku. Do chwili osiągnięcia tzw. dwusystemowego punktu pracy pompa ciepła pokrywa całkowite zapotrzebowanie na ciepło. Po przekroczeniu tego punktu dodatkowe źródło ciepła np. grzałka elektryczna, pokrywa brakującą ilość ciepła grzewczego.

Przykład: zapotrzebowanie na ciepło budynku: 9 kW. Dobrano pompę ciepła o mocy grzewczej 7,2 kW (dla A2/W35). Dwusystemowy punkt pracy – temperatura zewnętrzna –5°C, przy mocy grzewczej pompy ciepła 6,2 kW.

Wskaźnik efektywności COP.

Dla oceny pomp ciepła i instalacji z pompami ciepła posługujemy się wskaźnikami które określają normy. Są to: wskaźnik efektywności i roczny wskaźnik pracy instalacji.

Wskaźnik efektywności COP jest to stosunek mocy grzewczej pompy ciepła (tego co przekazywane jest do instalacji grzewczej) do poboru mocy elektrycznej (tego za co się płaci).

Wartości chwilowe COP (podawane w danych technicznych pomp ciepła dla parametrów zgodnie z EN 14511 i EN255), można obliczyć ze wzoru:

Q – moc grzewcza pompy ciepła [kW]

E – elektryczny pobór mocy [kW]

Wskaźnik COP dotyczy samej pompy ciepła i ulega dużym wahaniom ze względu na zmienne warunki pracy pompy urządzenia – w danych warunkach może wynosić 4,5 a w innych 4.

Wskaźnik COP pompy ciepła można również określić na podstawie zużycia energii elektrycznej i dostarczonego ciepła grzewczego w ciągu np. miesiąca, roku:

Q_G – ciepło grzewcze przekazane przez pompę ciepła do instalacji [kWh]

E_PC – energia elektryczna pobrana przez pompę ciepła [kWh]

Dla oceny rzeczywistych kosztów ogrzewania uwzględnia się wskaźnik efektywności całej instalacji – wszystkich urządzeń zasilanych energią elektryczną. Czyli, jest to stosunek dostarczonego ciepła grzewczego do poboru energii elektrycznej wszystkich urządzeń pracujących w instalacji.

Wskaźnik COP_IN instalacji – całego systemu grzewczego:

Q_G – ciepło grzewcze przekazane przez pompę ciepła do instalacji [kWh]

E_PC – energia elektryczna pobrana przez pompę ciepła [kWh]

E_UE – energia elektryczna pobrana przez wszystkie urządzenia pracujące w instalacji: pompy obiegowe, pompa solanki, grzałka elektryczna itd.

Im wyższy wskaźnik efektywności pompy ciepła i całej instalacji, tym niższe będą koszty ogrzewania. Na przykład COP=4 – oznacza to że płacąc np. 0,5 zł za 1 kWh zużytej energii elektrycznej otrzymujemy 4 kWh ciepła grzewczego. Czyli 1 kWh ciepła grzewczego kosztuje nas 12 groszy.

Wielkość wskaźnika efektywności COP zależy między innymi od temperatury dolnego źródła ciepła, jak i od temperatury wody grzewczej na wyjściu z pompy ciepła (na zasilaniu instalacji grzewczej). Dla tego, bardziej uzasadnione jest stosowanie w nowych budynkach ogrzewania niskotemperaturowego – np. ogrzewanie podłogowe o jak najniższej temperaturze wody grzewczej bo wtedy pompa ciepła zapewnia najniższe koszty ogrzewania.

Nie można powiedzieć że pompa ciepła będzie dla każdego najlepszym rozwiązaniem. Z pewnością, jest to jedna z możliwości nad którą warto się zastanowić.

Samo zastosowanie pompy ciepła nie gwarantuje niskich kosztów ogrzewania budynku. Każde źródło ciepła, również pompa ciepła, stawia określone wymagania które należy spełnić aby osiągnąć zamierzony efekt – niskie koszty ogrzewania, długą i bezawaryjną eksploatację instalacji grzewczej.

Już na etapie projektowania domu warto zastanowić się nad sposobem jego ogrzewania – rodzaj źródła ciepła oraz instalacji grzewczej w budynku. Dzięki temu można zastosować optymalne rozwiązania, które pozwolą obniżyć koszty inwestycji i przede wszystkim uniknąć późniejszych problemów.

Zobacz również:

• Wybieramy pompę ciepła – źródło ciepła