Najczęściej pompy ciepła składają się z dwóch części – jedna do zamontowania w domu a druga na zewnątrz.
Jednostka zewnętrzna to urządzenie odbierające ciepło z otoczenia w którym się znajduje, tj. gruntu, wody lub z powietrza.
Natomiast element wewnętrzny odpowiedzialny jest za przekazanie już energii cieplnej na instalację CWU oraz CO. Może być zintegrowany ze zbiornikiem CWU lub jako oddzielny moduł.
Działanie pompy ciepła to nic innego jak proces przemian termodynamicznych w obiegu dolnego i górnego źródła oraz chłodniczym. Obieg chłodniczy składający się ze skraplacza, sprężarki, parownika oraz zaworu rozprężnego łączy dolne źródło z górnym. Sprawność pompy ciepła zależna jest między innymi od temperatury dolnego źródła, wody, gruntu albo powietrza. Im wyższa jest jego temperatura tym sprawność pompy ciepła wzrasta.
Sprawność wszystkich pomp ciepła określa się za pomocą współczynnika COP. Jest to stosunek energii elektrycznej pobranej przez pompę ciepła do energii cieplnej uzyskanej przez pompę ciepła.
Najprościej mówiąc – ODPOWIEDNIĄ do zapotrzebowania budynku na ciepło. Moc grzewcza pompy ciepła powinna zaspokoić zapotrzebowanie energetyczne budynku dla danej strefy klimatycznej, w której pracuje urządzenie.
Wystarczy podać nam dane budynku wypełniając ankietę https://www.strefapompciepla.pl/zapytanie-ofertowe/ , a my obliczymy projektowe obciążenie cieplne i precyzyjnie dobierzemy mocy pompy ciepła.
Czasami firmy wykonawcze idą na skróty i szacują „na oko” posługując się ogólnie przyjętym wskaźnikiem – 50 W/m2 dla nowych domów. Niestety, w taki sposób wyliczona moc pompy ciepła często nie jest trafiona i zaczyna brakować energii cieplnej już w okolicach – 5˚C. Powoduje to wcześniejsze uruchamianie się dodatkowego źródła ciepła i wzrost kosztów eksploatacyjnych. Przewymiarowanie mocy pompy ciepła również nie wpływa dobrze na jej pracę, ponieważ działa w krótkich lecz częstych cyklach co skraca żywotność sprężarki i zwiększa się pobór energii elektrycznej w momencie jej uruchamiania. Poza tym przewymiarowana jednostka jest droższa.
Należy wziąć pod uwagę to, że obliczenia wykonywane są dla konkretnych stref klimatycznych przyjmując najniższe temperatury w danej strefie a te występują zaledwie kilka dni w roku. W większej części sezonu grzewczego temperatury są wyższe, więc straty ciepła budynku i związane z tym zapotrzebowanie na moc niższe.
Wystarczy, że pompa ciepła zaspokoi zapotrzebowanie cieplne budynku do temperatury około -10˚C a zintegrowana z urządzeniem grzałka elektryczna o mocy 6-9 kW wspomoże ogrzewanie zaledwie przez kilka dni w roku, jak temperatura powietrza spadnie poniżej -10˚C.
Wspomaganie za pomocą grzałki elektrycznej pomijamy w przypadku kotłowni modernizowanej w której użytkownik nie rezygnuje z istniejącego źródła ciepła typu kocioł stałopalny, kominek z płaszczem wodnym itp.
Każdy, kto już dojrzeje do decyzji montażu pompy ciepła chciałby wybrać najbardziej efektywne urządzenie – to zrozumiałe.
Efektywność pomp ciepła określa się za pomocą współczynnika wydajności COP. Im jest wyższy ten współczynnik, tym mniej energii elektrycznej jest potrzebne do osiągnięcia tej samej ilości ciepła.
CCOP zależy od dwóch temperatur – dolnego źródła ciepła, załóżmy powietrza oraz temperatury zasilania instalacji, załóżmy ogrzewania podłogowego. Wartość temperatury powietrza trudno jest przewidzieć, ponieważ jest niestabilna, dlatego COP jest chwilową efektywnością pompy ciepła w danych warunkach pogodowych. Temperatura zasilania ma również istotny wpływ na wartość COP. Inne (niższe) będzie dla domu posiadającego grzejniki z temperaturą zasilania 45˚C, a inne dla domu sąsiedniego wyposażonego w instalację ogrzewania podłogowego z temperaturą zasilania 30˚C (wyższe). COP wzrasta wraz ze wzrostem temperatury dolnego źródła (np.powietrza) i spadkiem temperatury zasilania instalacji.
Producenci najczęściej informują jaki COP uzyskują ich urządzenia w określonych warunkach tj. 7/35, gdzie 7˚C to temperatura dolnego źródła a 35˚C to temperatura zasilania instalacji.
Porównanie efektywności urządzeń różnych producentów ma sens tylko wtedy, kiedy do porównania przyjmujemy te same wartości.
Bardziej miarodajny niż COP jest SCOP czyli sezonowy współczynnik efektywności określający tak samo stosunek energii elektrycznej pobranej przez urządzenie do energii cieplnej wytworzonej, jednak w ciągu roku. Nie jest wartością chwilową. Uwzględnia zmieniające się warunki pracy.
Pompy ciepła służą do współpracy z instalacjami c.o. i c.w.u. oraz ciepła technologicznego wykorzystywanego do ogrzewania nadmuchowego.
Pompa ciepła działa efektywnie jeśli jej COP jest wysokie, czyli w sytuacji kiedy różnica temperatury źródła górnego i dolnego jest niewielka. To wymaganie powoduje, że pompy ciepła są odpowiednim źródłem dla systemów ogrzewania niskotemperaturowego ( na przykład podłogówki) oraz systemów przygotowania c.w.u.
Z technicznego punktu widzenia pompa ciepła może pracować również z grzejnikami, lecz ekonomicznie taka instalacja jest nieuzasadniona. Aby stworzyć komfortową temperaturę w pomieszczeniach, grzejniki zasilane wodą o niskim parametrze, odpowiednim do efektywnej pracy pompy ciepła, musiałyby mieć znacznie większą powierzchnię niż te zasilane wodą o parametrach charakterystycznych dla kotłów, czyli 70-80˚C. Byłyby droższe i – ze względu na duże gabaryty – trudniej byłoby je estetycznie umiejscowić.
Ogrzewanie podłogowe zasilane wodą grzewczą o temperaturze 35˚C oraz ścienne – mniej popularne, ale działające na podobnych zasadach i zasilane także wodą o podobnych parametrach – sprawdzą się znacznie lepiej niż grzejniki. Odpowiednia będzie także instalacja ogrzewania nadmuchowego, w której powietrze nagrzewa się maksymalnie do 40˚C.
W systemie grzewczym z pompą ciepła wykorzystywaną zarówno do c.o. jak i c.w.u. stosuje się zawór trójdrogowy zapewniający priorytet podgrzewania ciepłej wody w zasobniku.
W bardziej rozbudowanych układach stosuje się zasobnik buforowy o pojemności dostosowanej do wymogów instalacji. Jego zadaniem jest optymalizacja bezwładności cieplnej systemu. Celowość stosowania bufora jako elementu zwiększającego bezwładność cieplną układu jest dyskusyjna w przypadku gdy pompa ciepła zasila instalację ogrzewania podłogowego ułożoną w całym domu. Masywny jastrych sam ma bowiem dużą pojemność cieplną, dzięki której wychładzanie pomieszczeń następuje powoli. Natomiast w sytuacji kiedy na ogrzewaniu podłogowym zastosowane zostało sterowanie temperaturą w poszczególnych pomieszczeniach z wykorzystaniem elektrozaworów to bezwzględnie powinno się zastosować w instalacji bufor c.o. do utrzymania zrównoważenia hydraulicznego.
Co innego w instalacjach ze zwykłymi grzejnikami, których bezwładność jest nie wielka, lub w systemach biwalentnych w których pompa ciepła współpracuje jeszcze z innymi źródłami ciepła, takimi jak kominek z płaszczem wodnym, bo wytwarzane przez nie ciepło musi być akumulowane.
Dobór konfiguracji systemu grzewczego zależy więc od indywidualnych potrzeb klienta.
Kolektory słoneczne i pompa ciepła to urządzenia energooszczędne, które od kilku lat zadomowiły na dobre w polskich domach i stosowane są do wspomagania lub samodzielnego przygotowywania ciepłej wody użytkowej.
Pompa ciepła może ma możliwość pracy przez cały rok, podczas gdy kolektory są wydajne tylko w ciepłych i słonecznych miesiącach. Dlatego w naszym chłodnym klimacie rzadko stosuje się je do ogrzewania pomieszczeń. Alternatywą dla nich są powietrzne pompy ciepła z zasobnikiem, w którym jest podgrzewana woda. Nie muszą posiadać dużej mocy, ponieważ zwykle działają od wiosny do jesieni, kiedy kocioł jest wyłączony.
Pompa ciepła jest tańsza niż zestaw solarny. Wynika to przede wszystkim z łatwiejszego i tańszego montażu, ale również z uwagi na tańsze dodatkowe elementy instalacji potrzebne do uruchomienia układu. Usytuowanie pompy ciepła nie ma większego znaczenia dla jej pracy, kolektory powinny być zamontowane na odpowiednio nachylonej i zorientowanej na południe połaci dachu, a w razie braku miejsca na nim pod ich zabudowę trzeba przeznaczyć nie małą powierzchnie na terenie działki.
O efektywności pracy pompy ciepła decyduje przede wszystkim temperatura zewnętrzna, ale działanie kolektorów też jest silnie uzależnione od aury – instalacja solarna pracuje efektywnie przy silnym słońcu, a kiedy niebo jest zachmurzone, jej sprawność wyraźnie spada i trzeba płacić za podgrzewanie wody przez inne źródło ciepła.
Istotną przewagą kolektorów słonecznych nad pompą ciepła jest tania eksploatacja. W instalacji solarnej jedynym urządzeniem zużywającym energię elektryczną jest pompa obiegowa układu glikolowego. Pompa ciepła potrzebuje jej do zasilenia sprężarki i zużywa znacznie więcej, jednak od wiosny do jesieni temperatura otoczenia jest dodatnia, więc pompa osiąga wysoki COP.
Za zastosowaniem kolektorów zawsze będzie przemawiała tania eksploatacja, za pompą ciepła – wyższa efektywność pracy, w mniejszym stopniu uzależniona od warunków atmosferycznych, i łatwiejsza instalacja. Mimo wszystko koszty eksploatacyjne pompy ciepła na cele przygotowania ciepłej wody użytkowej nie są duże, i nie powinny przekroczyć średni 50 zł na miesiąc.
Warto zaznaczyć, że decydując się na powietrzną pompę ciepła do centralnego ogrzewania i ciepłej wody użytkowej otrzymujemy urządzenie 2 w 1, a idąc w kierunku kolektorów słonecznych, które w głównej mierze wykorzystujemy na cwu, musimy zabezpieczyć się dodatkowym źródłem ciepła zabezpieczającym komfort centralnego ogrzewania.
