W dobie rosnącej świadomości ekologicznej i poszukiwania efektywnych rozwiązań ogrzewania domów, pompy ciepła zyskują na popularności jako innowacyjne i energooszczędne źródło ciepła. Zgłębimy tematykę prawidłowego montażu i konfiguracji tego typu urządzeń. Przedstawimy różne typy pomp ciepła, takie jak monoblok czy split, omówimy ich zasadę działania oraz wskażemy, jak wybrać i zainstalować urządzenie najlepiej dopasowane do potrzeb energetycznych i specyfiki budynku.
Zasada działania pompy ciepła
Pompa ciepła działa na zasadzie zbliżonej do klimatyzacji, jednak jej głównym zadaniem jest ogrzewanie budynków oraz dostarczanie ciepłej wody użytkowej. Urządzenie to pobiera energię cieplną z otoczenia (np. z powietrza, gruntu czy wody) i przekazuje ją do wnętrza budynku. Praca pompy ciepła opiera się na kilku kluczowych etapach: pobieraniu ciepła z dolnego źródła ciepła (takiego jak grunt lub powietrze), przekazaniu tej energii do systemu ogrzewania (na przykład do ogrzewania podłogowego lub grzejników) i magazynowaniu ciepła w buforze lub jego bezpośrednim dystrybuowaniu przez instalację hydrauliczną.
Centralnymi komponentami każdej instalacji pompy ciepła są: sprężarka, skraplacz, zawór rozprężny i parownik. Sprężarka jest odpowiedzialna za zwiększenie temperatury czynnika chłodniczego poprzez jego sprężenie. W skraplaczu czynnik chłodniczy zmienia stan z gazowego w ciekły, uwalniając przy tym ciepło, które jest wykorzystywane do ogrzewania. Zawór rozprężny przywraca czynnikowi standardowe ciśnienie, przygotowując go do kolejnego cyklu absorpcji ciepła w parowniku. Parownik pełni funkcję odwrotną do skraplacza – pozwala czynnikowi na odparowanie i ponowne pobranie ciepła z otoczenia.
Rodzaje dolnych źródeł ciepła
W systemach pompy ciepła typu powietrze-woda oraz powietrze-powietrze, głównym źródłem energii cieplnej jest powietrze zewnętrzne. Pompy te wykorzystują energię zawartą w atmosferze do ogrzewania domu lub podgrzewania wody. Należy jednak zwrócić uwagę na wahania temperatury powietrza w różnych porach roku, które wpływają na sprawność urządzenia. W niskich temperaturach, typowych dla miesięcy jesiennych i zimowych, efektywność pompy ciepła jest niższa, co oznacza większe zużycie energii elektrycznej. Jest to ważny aspekt przy doborze pompy ciepła oraz planowaniu instalacji grzewczej w pomieszczeniach.
Alternatywą dla powietrza jest wykorzystanie gruntu jako dolnego źródła ciepła w gruntowych pompach ciepła. Do transferu energii cieplnej stosuje się płynne medium, takie jak solanka lub glikol, które zamarza przy znacznie niższych temperaturach niż woda. Najpopularniejszym rozwiązaniem jest zastosowanie sond pionowych, sięgających głębokości nawet 200 metrów. Duża głębokość pozwala na korzystanie z bardziej stabilnej temperatury gruntu, co zapewnia gruntowym pompom ciepła większą sprawność i mniejsze wahania efektywności przez cały sezon. Taki system jest często bardziej efektywny i pozwala na osiągnięcie lepszych oszczędności energetycznych, szczególnie w kontekście chłodzenia i ogrzewania dużych powierzchni, jak w przypadku systemów płaszczyznowych.
Schemat podłączenia w zależności od instalacji hydraulicznej
Schemat instalacji pompy ciepła jest ściśle związany z rodzajem istniejącej instalacji hydraulicznej w budynku, co wpływa bezpośrednio na jej sprawność energetyczną (COP). W przypadku nowoczesnych budynków, gdzie stosuje się ogrzewanie płaszczyznowe, takie jak ogrzewanie podłogowe, pompa ciepła działa najbardziej efektywnie. Dzięki możliwości pracy przy niższej temperaturze zasilania (około 30-35°C), uzyskuje się wyższą sprawność.
Z kolei w starszych budynkach z tradycyjnymi grzejnikami, wymagających wyższej temperatury zasilania (50-60°C), sprawność pompy ciepła jest niższa. Istnieją także instalacje mieszane, łączące ogrzewanie podłogowe z tradycyjnymi grzejnikami, gdzie COP będzie niższy w porównaniu do systemów wykorzystujących wyłącznie niskotemperaturowe źródła ciepła. Wybór odpowiedniego schematu działania pompy ciepła powinien uwzględniać zarówno zapotrzebowanie budynku na ciepło, jak i koszty użytkowania systemu.
Schemat podłączenia w zależności od rodzaju urządzenia
Schemat instalacji pompy – split
Instalacja pompy ciepła typu split składa się z dwóch głównych elementów: jednostki zewnętrznej i wewnętrznej. Połączenie pomiędzy tymi elementami realizowane jest za pomocą układu chłodniczego, wypełnionego czynnikiem chłodniczym. Czynnik ten odpowiada za transport energii cieplnej z zewnątrz do wnętrza budynku. Ważne jest, aby odległość między jednostkami nie przekraczała 30 metrów, gdyż większa odległość może skutkować spadkiem efektywności systemu.
Zaletami pompy ciepła split są między innymi niższa cena urządzenia, odporność na niskie temperatury oraz mniejsze straty ciepła, ponieważ układ hydrauliczny znajduje się wewnątrz budynku. Wśród wad wymienia się konieczność posiadania specjalistycznych uprawnień do instalacji (F-gazowych) oraz potrzebę regularnego przeprowadzania kontroli szczelności, co wiąże się z dodatkowymi kosztami eksploatacji. Wybór tego typu instalacji wymaga starannego planowania, najlepiej już na etapie budowy, by optymalnie rozmieścić elementy systemu.
Schemat instalacji pompy – monoblok
Instalacja pompy ciepła monoblok charakteryzuje się prostotą, gdyż składa się wyłącznie z jednostki zewnętrznej. W tym typie urządzenia cały układ chłodniczy został zintegrowany z jednostką zewnętrzną, eliminując potrzebę łączenia oddzielnych elementów, jak ma to miejsce w przypadku pompy ciepła typu split. Monoblok jest podłączony bezpośrednio do instalacji hydraulicznej budynku, co ułatwia montaż i nie wymaga posiadania uprawnień F-gazowych.
Zalicza się do jego zalet łatwość kontroli szczelności i niższe koszty regularnych przeglądów. Wśród wad warto wymienić konieczność stosowania zabezpieczenia antyzamrożeniowego, aby uniknąć zamarznięcia wody w rurach w przypadku przerwy w dostawie energii elektrycznej. Ponadto większe gabaryty jednostki zewnętrznej mogą być problemem przy ograniczonej przestrzeni montażowej. Pompa monoblok stanowi zatem kompromis między wygodą instalacji a wymogami przestrzennymi, będąc efektywnym rozwiązaniem do ogrzewania oraz podgrzewania wody użytkowej w budynkach.
Podłączenie pompy ciepła a tryb grzewczy
Schemat podłączenia pompy ciepła w układzie biwalentnym
Instalacja pompy ciepła w układzie biwalentnym łączy działanie pompy ciepła z innym źródłem ciepła, np. kotłem gazowym, co jest szczególnie przydatne w modernizowanych systemach ogrzewania. W takim układzie kluczowe jest wyznaczenie punktu biwalentnego, czyli temperatury, poniżej której działanie pompy ciepła jest wspierane przez drugie źródło ciepła lub jest całkowicie zatrzymywane na rzecz alternatywnego urządzenia grzewczego.
Ta metoda pozwala na efektywne wykorzystanie pompy ciepła w warunkach, gdzie temperatura zewnętrzna spada poniżej jej optymalnego zakresu działania (np. poniżej -20°C). W przypadku przekroczenia punktu biwalentnego, pompa ciepła przestaje być jedynym źródłem ciepła, a jej funkcję przejmuje kocioł lub inny system grzewczy. Taki schemat połączenia zapewnia ciągłość dostawy ciepła nawet w ekstremalnych warunkach klimatycznych, jednocześnie maksymalizując efektywność energetyczną systemu ogrzewania i umożliwiając oszczędności na zużyciu energii.
Schemat podłączenia pompy ciepła w układzie monowalentnym
W układzie monowalentnym, pompa ciepła jest jedynym źródłem ogrzewania budynku. Taki schemat podłączenia jest szczególnie powszechny w nowo budowanych domach, które spełniają najnowsze standardy energetyczne i pozwalają na pokrycie całego zapotrzebowania na ciepło wyłącznie za pomocą pompy ciepła. Kluczowym aspektem w tym przypadku jest odpowiedni dobór mocy urządzenia do potrzeb energetycznych budynku. Na przykład, instalacja pompy ciepła o mocy 5 kW może okazać się niewystarczająca dla domu o rocznym zapotrzebowaniu na ciepło na poziomie 10 000 kWh, co skutkować będzie obniżeniem komfortu termicznego mieszkańców.
Ponadto, należy zwrócić uwagę na typ pompy ciepła – pompy gruntowe zachowują stałą sprawność przez cały sezon, w przeciwieństwie do urządzeń powietrznych, których efektywność spada w niskich temperaturach. W takich warunkach, mimo że pompa ciepła potrafi wytworzyć 4-5 kWh energii cieplnej z każdej kWh energii elektrycznej, koszty eksploatacji mogą wzrosnąć. Dlatego ważne jest, aby przed podjęciem decyzji o instalacji pompy ciepła w układzie monowalentnym dokładnie przeanalizować warunki klimatyczne oraz specyfikę energetyczną budynku.
Mariusz Gregorowski
Redaktor naczelny tego portalu to osoba z unikalnym zestawem doświadczeń i kwalifikacji. Posiadając solidne wykształcenie inżynierskie w dziedzinie elektryki, wykorzystuje swoje techniczne zrozumienie do tworzenia głębokich, wnikliwych treści. Przez ostatnie 20 lat skupiał się na obszarze odnawialnych źródeł energii (OZE), co czyni go ekspertem w tej szybko rozwijającej się dziedzinie.
Jego praca na styku inżynierii i dziennikarstwa pozwala mu przekładać złożone koncepcje techniczne na język zrozumiały dla szerszej publiczności. Jego artykuły i analizy są cenione zarówno wśród specjalistów, jak i czytelników zainteresowanych technologią. Jako redaktor naczelny, kładzie duży nacisk na rzetelność i precyzję informacji, starając się dostarczać treści, które są nie tylko informacyjne, ale także inspirujące i przystępne.
Dodaj komentarz