Jaką pompę ciepła wybrać do domu z grzejnikami?

Planując ogrzewanie domu z grzejnikami za pomocą pompy ciepła trzeba pamiętać przede wszystkim o trzech zasadniczych sprawach. Podstawową zasadą jest to, że wszystkie grzejniki wodne, czyli pracujące w instalacji c.o. mają zmienną moc - tym niższą, im niższa jest temperatura wody w obiegu.

Druga fundamentalna kwestia to zależność pomiędzy sprawnością pompy oraz temperaturą do jakiej musi ona podgrzewać wodę. Tu obowiązuje zasada, że im niższa jest temperatura wody, tym lepiej, bo wówczas koszty ogrzewania są niższe.

Wreszcie trzecia sprawa to zdolność grzejników do pokrycia strat ciepła w pomieszczeniach. A więc to, czy ich moc grzewcza jest wystarczająco duża, przy takiej temperaturze wody, którą zapewnia pompa (zwykle do 55°C).

Trzeba uprzedzić, że tu zajmiemy się jedynie domami, w których grzejniki już są i dobierano je z myślą o zasilaniu przez kocioł. Chociaż przedstawione powyżej zależności pozostają prawdziwe również w domach, w których dobierano grzejniki od razu z myślą o pompie ciepła, to w nich zwykle stosuje się specjalne modele dostosowane do niskotemperaturowego zasilania.

Temperatura wody a moc grzejnika

Zwykle mówi się i pisze tylko o mocy pompy ciepła albo kotła. Jednak to również jeden z podstawowych parametrów każdego grzejnika. Niezwykle ważny, gdyż to grzejniki muszą "przenieść" pozyskane przez pompę ciepło do pomieszczeń. Przecież nie będzie miało sensu zainstalowanie pompy o mocy nominalnej 10 kW, jeżeli założone w domu kaloryfery - przy zasilaniu niezbyt gorącą wodą z pompy - będą w stanie grzać jedynie z mocą 5-6 kW. Zakładanie takiej "mocnej" pompy w słabo izolowanym budynku i bez oglądania się na to czy jej moc będzie mogła być faktycznie wykorzystana to jeden z podstawowych błędów (tzw. przewymiarowanie pompy).

Przy tym powiedzieć, że moc grzejnika zależy od temperatury wody w obiegu to mało. Ona gwałtownie spada, wraz z jej obniżeniem. Żeby pokazać skalę zjawiska prezentujemy w tabeli jak będzie zmieniać się moc grzewcza typowego grzejnika płytowego, w zależności od temperatury wody w obiegu. W przypadku grzejnika o odmiennej mocy nominalnej poszczególne wartości będą wprawdzie inne, ale proporcje zmian pozostaną dokładnie takie same. Trzeba od razu dodać, że popularne grzejniki członowe (żeberkowe) z aluminium lub żeliwa mają bardzo podobną charakterystykę, różnice są znikome.

Moc grzejnika podaje się zawsze określając trzy wartości temperatury. Na przykład 1000 W przy 75/65/20°C oznacza, że mamy tu temperaturę:

• 75°C - wody zasilającej;
• 65°C - wody na powrocie;
• 20°C - powietrza w pomieszczeniu.

Grzejnik stalowy płytowy - zmiana mocy w zależności od temperatury wody w obiegu

Dokładnie ten sam grzejnik ma aż 1000 W mocy przy powyższych parametrach, zaś już tylko ok. 560 W przy 55/50/20°C, a to górna granica dla większości dostępnych na rynku pomp ciepła. Ale warto również pamiętać, że niektóre są lepsze. Na przykład nowe pompy Aquarea są w stanie zapewnić 60°C na zasilaniu, nawet przy mrozie sięgającym -15°C. Taka cecha może być bardzo mocnym argumentem na rzecz wyboru konkretnego urządzenia, gdyż kilka stopni więcej na zasilaniu oznacza wyraźnie wyższą moc. Co z kolei zapewnia swoiste "bezpieczeństwo energetyczne" w czasie większych mrozów. Dlatego wybierając pompę koniecznie zwracajmy uwagę nie tylko jaką moc maksymalną osiąga, ale również jaka jest jej moc przy -10°C na zewnątrz, oraz na to jak bardzo jest w stanie podgrzewać wówczas wodę.

Sprawność pompy

To ile zapłacimy za ogrzewanie domu pompą zależy nie tylko od tego ile ciepła będziemy do tego potrzebować, ale również od tego jaką sprawność będzie osiągać przy tym pompa. Sprawność oznacza się za pośrednictwem współczynnika COP. Na przykład COP 4 oznacza, że na każde 4 kWh ciepła dostarczonego przez pompę do budynku zużyto 1 kWh prądu, zaś 3 kWh to darmowe ciepło pozyskane z otoczenia. Wysoki wskaźnik COP jest więc bardzo pożądany i wprost przekłada się na wysokość rachunków.

Na temperaturę powietrza zewnętrznego nie mamy wpływu, ale możemy kontrolować temperaturę wody w obiegu c.o. Im będzie ona niższa, tym lepiej, bo wówczas wskaźnik COP rośnie. Nawet kilka stopni robi istotną różnicę. Zaś to właśnie w przypadku domów z grzejnikami ściennymi pole manewru jest tu większe, niż w przypadku podłogówki. W układzie z pompą ciepła projektowa temperatura zasilania podłogówki to 35°C, w praktyce zaś rzeczywisty zakres temperatury wynosi 30-40°C. Natomiast w przypadku grzejników jako typową wartość przyjmuje się wprawdzie 55°C, ale faktycznie są zasilane wodą o temperaturze od 35 do 55°C, w zależności od tego jak zimno jest na zewnątrz. Po prostu bardzo często nie trzeba aż tak mocno (do 55°C) podgrzewać wody, gdyż przez większość sezonu mamy nawet kilka stopni powyżej zera, a nie mróz.

Dobra pompa uzyskuje w układzie z typowymi grzejnikami COP od 3 do 4. Jej automatyka powinna sama dostosowywać wówczas temperaturę wody do rzeczywistych potrzeb.

W przypadku bardzo dobrych pomp ciepła ich średni współczynnik COP w ciągu sezonu (oznaczany SCOP) wynosi 4-5 w przypadku ogrzewania podłogowego, oraz 3-4. gdy zasilają grzejniki. Ma się rozumieć, że jest on tym korzystniejszy (wyższy) im niższa jest faktyczna temperatura wody w obiegu c.o. Dlatego nie powinna być ona ustawiona na stałe, lecz zmieniać się, w zależności od rzeczywistego zapotrzebowania na ciepło. Oczywiście, pilnowanie tego samemu i ręczna zmiana ustawień kilka razy w ciągu dnia raczej nie wchodzi w grę. Dlatego automatyka sterująca pracą pompy powinna automatycznie dostosowywać temperaturę wody do temperatury zewnętrznej, zgodnie z tzw. krzywą grzewczą. W przypadku pomp Aquarea to standard. Ponadto ich użytkownik ma do dyspozycji aplikację Comfort Cloud, która na bieżąco monitoruje parametry pracy pompy. Pompa powinna zaś działać raczej w ten sposób, że pracuje w sposób ciągły. Za to przy najniższej, ale wystarczającej do skutecznego ogrzewania, temperaturze wody.

Pompa i mrozy

Wiele osób obawia się, czy pompa, która zastąpiła kocioł w domu z grzejnikami, będzie w stanie zapewnić wystarczające ogrzewanie także w czasie większych mrozów. Nie bez racji, gdyż w takim układzie bywa konieczne wspomaganie pompy przez konwencjonalne źródło ciepła - kominek, kocioł lub wbudowane grzałki elektryczne. Ponadto zdarza się, że takie instalacje są po prostu źle skonfigurowane, zastosowano w nich niefachowo dobraną pompę, albo w ogóle ma ona na tyle słabe parametry, że na skuteczne ogrzewanie np. poniżej -10°C nie mamy co liczyć.

W większości pomp dostępnych na rynku wraz ze spadkiem temperatury powietrza zewnętrznego obniża się nie tylko ich sprawność, ale i uzyskiwana moc. Szczególnie jeżeli muszą podgrzewać wodę do wysokiej temperatury. W efekcie pompa, która ma teoretycznie 8 kW, przy -10°C na zewnątrz i 55°C na zasilaniu faktycznie osiąga już tylko 4 kW. Sprzedawca chwalił się zaś mocą nominalną, osiąganą przy temperaturze powietrza +7°C oraz 35°C na zasilaniu. Dlatego dobierając pompę do domu z grzejnikami ściennymi trzeba szczególnie dokładnie sprawdzać nie tylko jakie są maksymalne osiągi pompy, ale również jakie one są dla parametrów panujących w naszej instalacji. Na przykład pompy z serii T-CAP utrzymują swoją nominalną moc grzewczą nawet przy -20°C na zewnątrz. A to daje im ogromną przewagę nad większością urządzeń dostępnych na rynku. Z kolei nowe pompy Aquarea są w stanie podgrzewać wodę na zasilaniu do aż 60°C na zasilaniu, nawet przy -15°C na zewnątrz. To z kolei pozwala wyraźnie podnieść moc cieplną grzejników w takich skrajnych warunkach, czyli dokładnie wtedy, gdy jest najbardziej potrzebna.

Jeżeli założymy specjalne grzejniki, takie jak klimakonwektory, to ich moc będzie wysoka nawet przy niskiej temperaturze wody zasilającej.

Na szczęście, w praktyce na korzyść układu z pompą ciepła i grzejnikami w modernizowanym domu działa kilka czynników.

Po pierwsze, bardzo często zakładano w nich grzejniki o mocy faktycznie większej, niż rzeczywiście potrzebna. Przede wszystkim dlatego, że ewentualny nadmiar mocy można było potem łatwo skorygować, przymykając głowicę termostatyczną. Takie przewymiarowanie okazuje się zaś bardzo korzystne po zmianie kotła na pompę.

Po drugie, domy stawiane wiele lat temu, później w jakimś stopniu poddawano termomodernizacji. Wymieniano w nich okna, docieplano ściany, dachy i stropy. Te wszystkie zmiany powodowały zaś zmniejszenie zapotrzebowania na ciepło. Grzejniki zaś pozostawiano te same, a więc ich moc górowała nad potrzebami.

Po trzecie, w wielu starych domach, szczególnie tych ogrzewanych kotłami węglowymi bez podajnika (zasypowymi) celowo zawyżano moc grzejników. Taki kocioł z założenia pracował z przerwami oraz ze zmienną mocą, dlatego dobierano większe grzejniki, żeby móc ogrzać dom niejako na zapas. Pompa z założenia działa zaś stale, dlatego ostatecznie do pokrycia strat ciepła wystarcza mniejsza moc grzejników. Zaś komfort jest nawet wyższy, bo w domu nie ma samoistnych wahań temperatury.

Jednak ostatecznie w domu z grzejnikami musimy liczyć się z tym, że konieczne może być konwencjonalne wspomaganie pompy. Najłatwiej, jeżeli zapewniają to wbudowane grzałki. We wszystkich pompach Panasonic są one wyposażeniem standardowym. Nie należy się bać grzałek i powodowanego przez nie zużycia prądu. W dobrze skonfigurowanej instalacji będą one działać zaledwie przez kilka procent sezonu grzewczego. Zapewnią natomiast utrzymanie komfortowej temperatury we wnętrzu. Ponadto mając je zyskujemy rezerwowe źródło ciepła, na wypadek jakiejś awarii samej pompy.

Jarosław Antkiewicz