Jak dobrać moc pompy ciepła?

Czego dowiesz się z artykułu?

• Dlaczego moc pompy ciepła jest zwykle znacznie mniejsza niż moc kotła?
• Czy warto przewymiarowywać moc pompy ciepła?
• Jakie czynniki wpływają na zapotrzebowanie budynku na ciepło?
• Kiedy grzałki elektryczne są używane w pompie ciepła?
• Czym różni się moc nominalna od rzeczywistej w pompach ciepła?

Ten sam dom można skutecznie ogrzewać pompą ciepła o mocy np. 8 kW, albo kotłem gazowym 24 kW.

Wszystko dlatego, że moc pompy wybieramy według innych zasad. Podnoszenie jej ponad rzeczywistą potrzebę nie ma sensu, gdyż trzeba będzie zapłacić o wiele więcej. Ponadto taka przewymiarowana pompa będzie pracować gorzej, z niższą sprawnością.

Z kotłami, szczególnie tymi gazowymi, jest nieco inaczej. Kosztują bardzo podobnie, niezależnie od tego czy mają np. 12, 20, czy 25 kW. Oferta tych najmniejszych jest zresztą bardzo ograniczona. Na szczęście nowoczesne kotły gazowe są w stanie utrzymywać dość wysoką sprawność, nawet działając z mocą wynoszącą zaledwie kilkanaście procent mocy nominalnej. Najbardziej przydaje się to w przypadku kotłów dwufunkcyjnych, czyli tych przygotowujących ciepłą wodę do mycia (c.w.u.) przepływowo. Te zawsze mają wysoką moc, przynajmniej ok. 20 kW, gdyż inaczej nie byłyby w stanie zasilić nawet pojedynczego prysznica o średniej wydajności (ok. 10 l/min). W domach jednorodzinnych dobiera się je więc uwzględniając tylko zapotrzebowanie na c.w.u., nie zaś na ciepło do ogrzewania pomieszczeń.

W przypadku pomp ciepła jest odwrotnie. Wszystko dlatego, że pompy ciepła zawsze przygotowują wodę podgrzewając jej zapas w dużym zasobniku. Modeli przepływowych (dwufunkcyjnych) po prostu nie ma. Za to zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania pomieszczeń wyznacza się bardzo starannie. Tak aby urządzenie dawało go wystarczająco dużo, ale żeby równocześnie nie przepłacać za przewymiarowaną wersję i nie doprowadzić do taktowania sprężarki.

Ile ciepła potrzebuje dom?

Ile ciepła powinniśmy dostarczyć do budynku? Generalnie, tyle ile go z niego ucieka przez ściany, dach okna itd. Ile to będzie w konkretnym przypadku, zależy od trzech zasadniczych czynników:

• wielkości domu;
• jakości jego izolacji (standardu energetycznego);
• tego jak zimno jest na zewnątrz.

Moc pompy ciepła trzeba dobierać precyzyjnie. W ich przypadku nawet różnica pomiędzy 9 i 12 kW to już bardzo dużo.

Kwestia wielkości budynku jest dość oczywista – ogrzewanie dużego domu pochłania więcej ciepła, nawet jeżeli ma on równie dobrą izolację, co mniejszy. Jakość izolacji, a w efekcie standard energetyczny budynku, są jednak nie mniej ważne. Przecież znacznie łatwiej jest ogrzać dom, którego ściany solidnie ocieplono, wstawiono dobre okna itd. W tych nowych lub gruntownie zmodernizowanych wystarczy moc zaledwie 35–40W/m² powierzchni ogrzewanej. Natomiast w takich sprzed 10 lat potrzebne będzie przynajmniej 80–100 W/m². Zaś w jeszcze starszych i słabo izolowanych będzie to nawet powyżej 120 W/m². To oczywiście tylko bardzo grube przybliżenie, ale dające pojęcie o skali zjawiska. Tak więc na każde 100 m² powierzchni ogrzewanej nowego domu wystarczy zaledwie 3,5–4,0 kW mocy, w takim sprzed dekady ok. 10 kW, natomiast w starszym potrzebne będzie nawet 12 kW.

Izolacja jest ważna

Różnice są więc naprawdę duże i wiedząc o tym łatwo zrozumieć dlaczego zaleca się ocieplenie starych budynków przed montażem pompy ciepła. Dwa budynki o tej samej powierzchni, lecz zaizolowane w inny sposób będą miały także inne zapotrzebowanei na moc cieplną. W przypadku budynków bez izolacji, dużo korzystniejsze jest w pierwszej kolejności jego ocieplenie, a dopiero w drugim etapie dobór i instalacja pompy ciepła. Pozwala to na założenie mniejszej, a więc i wyraźnie tańszej pompy. Koszty eksploatacyjne także będą niższe.

Pompa ze wspomaganiem

Pompa ciepła bardzo często wspomagana jest przez wbudowane grzałki elektryczne albo dziala w układzie biwalentnym razem z kotłem. Wbrew powszechnym obawom wielu osób jest to bardzo dobry i godny polecenia układ. Prawidłowy i zalecany dobór pompy ciepła uwzględnia użycie grzałek elektrycznych. Punkt ich załączenia jest tak zwanym punktem biwalencji. Jest to moment w którym moc pompy ciepła w danej temperaturze zewnętrznej jest mniejsza niż zapotrzebowanie na moc cieplną budynku. Do ogrzania budynku, niezbędne jest uzupełnienie brakującej mocy poprzez grzałkę elektryczną. Poprawny dobór powinien określać użycie grzałki elektrycznej na poziomie nie większym niż 5% okresu grzewczego. Takie podejście pozwala na oszczędność na samym urządzeniu (jednostka o niższej mocy będzie tańsza), a także na efektywności, ponieważ dobrze dobrana pompa ciepła działa płynnie i bez taktowania w okresach przejściowcyh, pomiędzy tenmperaturami zewnętrznymi od -5°C do +5°C. Oczywiście grzałki elektryczne są montowane standardowo w urzadzeniach marki Panasonic.

Maksimum zapotrzebowania na ciepło występuje krótko, tylko w czasie największych mrozów. Dlatego zwykle bardziej opłaca się zakup pompy dobranej w punkt, z uwzględnieniem wykorzystania grzałki zapasowej.

Płacimy mniej, a w razie konieczności możemy więc dysponować nawet pewnym nadmiarem mocy i zyskujemy pewność, że ogrzewanie będzie skuteczne nawet w czasie największych mrozów. Grzałki to również zabezpieczenie na wypadek awarii pompy.

Maksymalne zapotrzebowanie na ciepło pojawia się tylko przy mrozie ok. -20°C. Zaś takie temperatury występują przez nie więcej niż kilkadziesiąt godzin w ciągu roku, a niekiedy wcale. Zakup tańszej pompy o mniejszej mocy może być bardziej opłacalny, nawet jeżeli czasem będzie ona potrzebować konwencjonalnego wspomagania

Moc nominalna i ta rzeczywista

Moc niemal wszystkich pomp ciepła nie jest wartością stałą. Chodzi o to, że ich rzeczywista moc grzewcza bardzo spada, gdy robi się zimno. Dlatego podanie wyłącznie mocy nominalnej, wyznaczanej zwykle przy +7°C tak naprawdę nie mówi nic o rzeczywistych możliwościach urządzenia.

Sama znajomość mocy nominalnej nie mówi wiele o urządzeniu. Różnice w budowie i osiągach pomp są ogromne.

Ta sama pompa może bowiem mieć np. 8 kW przy +7°C, 6 kW przy 0°C oraz zaledwie 4 kW przy -7°C. To tylko przykład, gdyż rzeczywista charakterystyka może być bardzo różna. Dodatkowo będzie spadać, jeżeli wodę w obiegu trzeba będzie podgrzewać do wyższej temperatury (np. na potrzeby grzejników, a nie podłogówki).

Od tych zasad są tylko nieliczne wyjątki. Pompy Aquarea T-CAP są w stanie utrzymać stałą moc grzewczą nawet przy -20°C na zewnątrz. Natomiast pompy najnowszej generacji K utrzymują nawet 60°C na zasilaniu przy temperaturze zewnętrznej -10°C.

Dlatego każdy, kto chce ogrzewać dom pompą ciepła powinien zwracać uwagę nie tylko na moc nominalna. Z pozoru "mocna" pompa może bowiem nigdy jej nie uzyskiwać w rzeczywistych warunkach eksploatacji. Dobór pompy wymaga dokładnego sprawdzenia jej parametrów i pomocy dobrego fachowca, najlepiej certyfikowanego instalatora.

Jarosław Antkiewicz