Radzimy, czym się kierować przy wyborze pompy ciepła do przygotowania c.w.u.
Radzimy, czym się kierować przy wyborze pompy ciepła do przygotowania c.w.u.
Od kilku lat popularność pomp ciepła przygotowujących c.w.u. szybko rośnie. Dzięki nim można uzyskać ciepłą wodę 3-4 razy taniej, niż używając prądu, a same urządzenia są niezbyt drogie i bardzo łatwe do zainstalowania. Nie można jednak bezkrytycznie wierzyć sprzedawcom, dlatego radzimy, czym się kierować przy wyborze.
Ciepłą wodę użytkową, czyli c.w.u., zwykle podgrzewa kocioł, którego główną funkcją jest ogrzewanie budynku. Jednak jeżeli korzystamy z drogiego paliwa, oznacza to automatycznie wysokie koszty. Rozwiązaniem może być właśnie pompa ciepła do c.w.u. - dość tania w zakupie i eksploatacji, i niekłopotliwa w montażu.
Druga grupa osób, dla których tego rodzaju pompa jest szczególnie atrakcyjna, to użytkownicy kotłów na paliwa stałe, dla których problematyczny jest sezon letni. W tym okresie palenie tylko na potrzeby podgrzewania c.w.u. w tradycyjnym kotle zasypowym jest po prostu niewygodne, a w kotle z podajnikiem mało ekonomiczne i uciążliwe dla środowiska - więcej paliwa pochłania utrzymanie żaru niż samo podgrzanie wody. Dlatego właściciele kotłów węglowych poza sezonem grzewczym często podgrzewają wodę grzałką elektryczną.
To typowy przykład rozwiązania taniego w zakupie, ale drogiego w eksploatacji. Wprawdzie, gdy wody potrzeba niewiele (np. tylko dla 2 osób), może to być mimo wszystko najrozsądniejszy wybór, lecz przy większym zapotrzebowaniu na wodę warto zainteresować się pompami ciepła. Alternatywą jest wykorzystanie kolektorów słonecznych, ale montaż pompy jest rozwiązaniem bez porównania prostszym.
Jak działa pompa ciepła do c.w.u.?
Pompy ciepła służące do podgrzewania c.w.u.odbierają ciepło z powietrza - zewnętrznego, doprowadzanego odpowiednim kanałem, lub wewnętrznego z domu - i przekazują to ciepło wodzie zgromadzonej w zasobniku. Taka pompa, chociaż jest urządzeniem grzewczym, pracuje podobnie jak każda lodówka. W obu przypadkach chodzi o przeniesienie ciepła niejako pod górę, wbrew naturalnemu kierunkowi jego przepływu. Normalnie ciepło przenika od ciała cieplejszego do chłodniejszego.
Tu zaś jest odwrotnie - to, co było ciepłe, staje się cieplejsze, a co było zimne, robi się jeszcze zimniejsze. Żeby to osiągnąć, potrzebna jest napędzana elektrycznie sprężarka i gaz, zwany czynnikiem roboczym (to on jest nośnikiem ciepła). Temperatura gazu rośnie przy sprężaniu, co łatwo zauważyć, choćby pompując koło w rowerze, kiedy cylinder pompki wyraźnie się rozgrzewa. Z kolei rozprężanie gazu, szczególne przejście z postaci płynnej do gazowej, wiąże się z pochłonięciem znacznej ilości ciepła z otoczenia.
Niektórzy Czytelnicy z pewnością pamiętają syfony z wodą sodową, "zasilane" nabojami z dwutlenkiem węgla. Opróżniany nabój staje się bardzo zimny i pokrywa się szronem.
Budowa pompy ciepła do c.w.u. (rys. Vaillant)
Pompa ciepłabazuje na tych samych zjawiskach - gaz przy rozprężaniu odbiera ciepło z powietrza, następnie sprężony oddaje je wodzie w zasobniku. W lodówkach i klimatyzatorach tak samo mamy naprzemienne sprężanie i rozprężanie gazu, ale w ich przypadku chodzi o wykorzystanie chłodzącej, a nie grzejącej części obiegu.
Oczywistym jest pytanie, po co się tak męczyć z "pompowaniem ciepła pod górę", skoro i tak zużywamy do tego prąd? Przecież można nim zasilić grzałkę przygotowującą wodę. Rzeczywiście można, lecz kiedy korzystamy z pompy ciepła, energia przekazywana wodzie pochodzi nawet w ¾ z powietrza, zaś tylko w ¼ z sieci elektrycznej. Innymi słowy, zużywając 1 kWh prądu, uzyskujemy do 4 kWh użytecznego ciepła.
Uprzedźmy od razu, że nie w każdych warunkach oszczędności będą aż tak duże. Do omówienia kosztów pracy pompy jeszcze wrócimy, bo obiecywanie ciepłej wody niemal za darmo to jeden z ulubionych chwytów reklamowych.
Pompa ciepła do c.w.u. z zasobnikiem czy bez?
Niskie koszty użytkowania nie są jedynym czynnikiem przesądzającym o rosnącej popularności pomp ciepła do c.w.u.Można zaryzykować stwierdzenie, że jeszcze większe znaczenie ma łatwość montażu, nawet w już użytkowanych domach. Do tego pompa jest urządzeniem w pełni bezobsługowym, którego pracy nie musimy nadzorować.
Pompy ciepła do c.w.u. występują w dwóch wersjach:
Zintegrowane z zasobnikiem ciepłej wody. Zbiorniki są stojące, przeważnie o pojemności 150-200 l. To najpopularniejszy wariant. Często zasobnik ma dodatkową wężownicę, do której można podłączyć kocioł, a praktycznie standardem jest grzałka elektryczna. Taka pompa zblokowana ze zbiornikiem to dobre rozwiązanie, jeśli i tak musimy kupić zasobnik, zaś przestrzeni jest dość na jego ustawienie. Wówczas prace montażowe ograniczają się do ułożenia dwóch przewodów powietrznych o średnicy 150-200 mm (jeżeli pompa ma wykorzystywać powietrze zewnętrzne, a nie wewnętrzne), podłączenia rur z wodą i włożenia wtyczki do gniazdka elektrycznego.
Pompa zintegrowana z zasobnikiem 150–200 l to najpopularniejsze rozwiązanie (fot. Stiebel Eltron)
Bez zbiornika. Jeżeli posiadamy już zasobnik wody i nie chcemy go zmieniać, możemy pomyśleć o pompie sprzedawanej osobno (bez zbiornika). Druga sytuacja, kiedy taki wariant jest uzasadniony, to brak miejsca na zasobnik stojący. Kupując go oddzielnie, możemy wybrać wiszący albo nawet umieścić pompę w innym pomieszczeniu - np. piwnicy, na poddaszu, czy po prostu w pomieszczeniu gospodarczym za ścianą.
Trzeba zaznaczyć, że nie każdy zasobnik będzie odpowiedni do pompy ciepła. Przede wszystkim nie powinien być zbyt mały. Standard to 150-200 l, przyjmuje się nie mniej niż 50 l na osobę. Wynika to głównie z faktu, że pompa podgrzewa wodę maksymalnie do 45 lub 55°C (niektóre 65°C) i jest ona przy poborze tylko w niewielkim stopniu mieszana z zimną.
Przy tym im niższa temperatura podgrzanej wody, tym pompa pracuje bardziej ekonomicznie. Mały zasobnik będzie zatem po prostu niewygodny, bo szybko go wyczerpiemy. Moc grzewcza pompy to przy tym 1-3 kW, więc na jej dogrzanie potrzeba nieco czasu. Dla porównania kotły mogą pracować na potrzeby c.w.u. nawet z mocą ponad 20 kW i dogrzewać wodę bardzo szybko.
Jeżeli jednak mamy już odpowiednio duży zbiornik, też da się go wykorzystać (fot. Galmet)
Poza pojemnością istotna jest wielkość wężownicy, czyli powierzchnia wymiany ciepła z wodą w zbiorniku. Rzecz w tym, że pompa z założenia podgrzewa wodę grzewczą do stosunkowo niskiej temperatury (właśnie 45-55°C), a to oznacza niższą moc cieplną wężownicy, którą powinna zrekompensować jej duża powierzchnia. Niektóre zasobniki mają zaś małą wężownicę, odpowiednią jedynie dla kotłów. Dlatego przed zakupem pompy sprawdźmy w jej dokumentacji, jaka jest wymagana minimalna powierzchnia wężownicy. Problem nie występuje przy zbiornikach dwupłaszczowych, bo tam powierzchnia wymiany ciepła zawsze jest duża.
Jednak jest też rozwiązanie dla tych, którzy nie chcą zmieniać posiadanego zasobnika z niewielką wężownicą. Mianowicie niektóre modele pomp ciepła są wyposażone we własny wymiennik ciepła. Czerpią więc wodę z zasobnika, podgrzewają ją i oddają z powrotem. Wówczas to, jaka wężownica jest w zasobniku, nie ma znaczenia, ponadto można do zbiornika z jedną wężownicą przyłączyć dwa urządzenia - wężownicę zasila kocioł, pompa zaś wykorzystuje własny wymiennik.
Skąd powietrze dla pompy ciepła?
Samo ustawienie typowej pompy z zasobnikiem i podłączenie jej do instalacji wodnej oraz do sieci elektrycznej to operacja wręcz banalna i bez trudu poradzi sobie z nią każdy hydraulik, a nawet co zdolniejszy majsterkowicz.
Więcej pracy, i przede wszystkim głębszego zastanowienia, wymaga zapewnienie pompie powietrza, z którego będzie ona czerpać ciepło. Mamy tu trzy możliwości.
Powietrze z wnętrza budynku.
Najprostszy pod względem instalacyjnym wariant to pompa czerpiąca powietrze wprost z pomieszczenia, w którym ją ustawiono. Może to być np. piwnica, kotłownia, pomieszczenie gospodarcze. Dlaczego nie łazienka? Bo pamiętajmy, że pompa czerpie powietrze, odbiera ciepło i wyrzuca je ochłodzone, a wymrażanie łazienki to zdecydowanie zły pomysł. Za to takie oziębianie kotłowni lub pomieszczenia gospodarczego jest już do zaakceptowania. Szczególnie, jeżeli w sezonie grzewczym i tak z pompy nie korzystamy, skoro c.w.u. zapewnia kocioł.
Niektórzy idą nawet o krok dalej i tak układają przewody powietrzne, żeby latem czerpać powietrze z części mieszkalnej. Zyskują wówczas prosty system klimatyzacyjny. Warto jeszcze dodać, że ochładzanie powietrza przez pompę powoduje równocześnie jego osuszanie. Urządzenie może więc wspomagać osuszanie piwnic, albo po prostu suszenie prania w pomieszczeniu gospodarczym.
Pobór powietrza z pomieszczenia, w którym zainstalowano pompę. To najprostszy wariant montażu, pamiętajmy jednak, że wnętrze to się ochładza.
Pobór powietrza z innego pomieszczenia. Może to być np. przestrzeń gospodarcza albo strych, ale taki wariant pozwala też nieco ochłodzić wnętrza mieszkalne w sezonie letnim.
Powietrze zewnętrzne.
Latem temperatura powietrza zewnętrznego wynosi od kilkunastu do 30°C. To wymarzone, bardzo wydajne źródło ciepła dla pompy. Jednak także w mniej sprzyjających porach roku, nawet w sezonie grzewczym, temperatura zewnętrzna wynosi, przynajmniej przez kilka godzin dziennie, od kilku do kilkunastu stopni. Dobrym przykładem jest przedwiośnie z nocnymi przymrozkami i temperaturą 10-15°C za dnia. Dla pompy to w zupełności wystarczy.
Jeżeli zależy nam na pracy urządzenia przez jak największą część roku, a nie tylko poza sezonem grzewczym, przed zakupem sprawdźmy, jaka jest najniższa temperatura, przy której może działać konkretny model. Na ogół jest to kilka stopni powyżej zera (około +5°C), ale znajdziemy i pracujące do -10°C. Nie zapominajmy, że praca w niskiej temperaturze jest znacznie mniej opłacalna.
Powietrze zewnętrzne i wewnętrzne.
Najwięcej możliwości daje takie ułożenie przewodów powietrznych, żeby można było wybierać, czy pompa ma korzystać z powietrza zewnętrznego czy wewnętrznego. Przepustnica zmieniająca tryb pracy może być sterowana ręcznie lub automatycznie. Do takiej automatyzacji wystarczy siłownik sterowany czujnikiem temperatury zewnętrznej.
Pojawiający się niekiedy w materiałach reklamowych wariant, w którym pompa ciepłama służyć do odzysku ciepła z usuwanego powietrza wentylacyjnego - to z kolei taka marketingowa półprawda i nie należy go postrzegać jako sposobu na zastąpienie rekuperacji (wentylacji z odzyskiem ciepła). Występuje tu bowiem wiele ograniczeń. Przede wszystkim to rozwiązanie ma w ogóle sens wyłącznie w domach z mechaniczną wentylacją wyciągową, a nie wentylacją mechaniczną nawiewno-wywiewną z rekuperatorem.
Taki system nigdy nie był zaś u nas popularny. Jeśli jednak już się na to zdecydujemy, musimy szukać pomp o niewielkiej mocy grzewczej i w związku z tym wymaganym niewielkim przepływem powietrza. W domu jednorodzinnym ilość usuwanego powietrza zwykle jest niewielka, do 200 m3/h. Dla pomp ciepła to często zbyt mało i ten parametr musimy koniecznie sprawdzić. Kolejna kwestia to fakt, że na potrzeby c.w.u. przeważnie potrzeba względnie niewiele ciepła. Dziennie to ok. 10 kWh dla 4 osób. Z kolei straty ciepła przez wentylację są kilkakrotnie większe. Zagospodarujemy więc tylko niewielką część traconej energii.
Możliwość przełączenia pomiędzy poborem powietrza z wnętrz i z zewnątrz. Daje to swobodę wyboru.
Pompa ciepła czy kolektory do przygotowania c.w.u.?
Jak najbardziej słusznie, pompy ciepła przewidziane tylko do przygotowania c.w.u., a nie do ogrzewania budynku, traktuje się jako bezpośrednią konkurencję dla kolektorów słonecznych. Oba rozwiązania pozwalają znacząco obniżyć koszty eksploatacyjne i są przyjazne dla środowiska, lecz różnice pomiędzy nimi są zasadnicze. Niezaprzeczalnym atutem kolektorów są znikome koszty podgrzewania wody latem, przy intensywnym nasłonecznieniu. Prąd czerpie wówczas tylko pompa obiegowa. Ponadto wystarczy akumulator i przetwornica (UPS), żeby system działał nawet w razie awarii sieci energetycznej.
Sporo argumentów przemawia też jednak za pompami ciepła. Przede wszystkim pompę ciepła bez porównania łatwiej zainstalować - jeżeli coś w ogóle jest tu kłopotliwe, to wyprowadzenie przewodów powietrznych na zewnątrz. Nie ma przy tym znaczenia usytuowanie budynku względem stron świata, jego zacienienie ani to, czy mamy wolną przestrzeń na dachu. Właściciele pomp ciepław dużo mniejszym stopniu muszą się przejmować warunkami pogodowymi - liczy się wyłącznie temperatura powietrza, a nie zachmurzenie.
W związku z tym podgrzewanie wody może z powodzeniem działać również w nocy (wodę można na bieżąco dogrzać). W przypadku pompy, zbiornik c.w.u. może być dzięki temu znacznie mniejszy niż ten zasilany kolektorami, ponieważ nie musimy jej tyle gromadzić na zapas. I jeszcze czynnik praktyczno-użytkowy, ale wpływający też na samo projektowanie instalacji. Mając kolektory, musimy zapewnić odbiór ciepła w każdych warunkach, nawet gdy wody akurat nie potrzebujemy.
Stąd całkiem częste problemy w okresie urlopowym i konieczność zakładania dużego zbiornika wody. W przypadku pompy - takich problemów nie ma, bo jeżeli ciepła woda nie jest nam potrzebna, urządzenie się po prostu nie włącza. Możemy więc bez obaw wyjechać w środku lata na urlop. Pompie przegrzanie nie grozi.
Bezpośrednią konkurencją pomp ciepła do c.w.u. są kolektory słoneczne. Pod względem kosztów ciepła kolektory są bezkonkurencyjne, jednak atutem pomp jest uniwersalność i łatwość montażu. (fot. Hewalex)
Pompa ciepła do c.w.u. - koszty
Pompa ciepła przeznaczona tylko do c.w.u. to w wersji z zasobnikiem 150-200 l wydatek od 6000 do 8000 zł. Samo urządzenie bez zasobnika to 4000-6000 zł, czyli wydajemy mniej o jakieś 2000 zł. Pompa jest zwykle nieco tańsza inwestycyjnie niż kolektory.
Ile kosztuje zaś ciepło z pompy? To zależy od ceny prądu (ok. 0,60 zł/kWh) oraz współczynnika COP, określającego sprawność. Wynosi on ok. 4, kiedy pompa wykorzystuje powietrze o temperaturze ok. 20°C (zewnętrzne w ciepłym sezonie lub wewnętrzne z domu). Cenę prądu dzielimy po prostu przez COP, co daje 0,15 zł/kWh. Jednak jeżeli temperatura powietrza jest niższa, COP spada do poziomu 2,5-3. Oznacza to wzrost kosztów eksploatacyjnych do nieco ponad 0,20 zł/kWh. Koszty przygotowania ciepłej wody są zatem podobne jak przy stosowaniu węgla lub drewna (przy wysokiej sprawności kotła!) lub gazu z sieci.
Pamiętajmy przy tym, że dzienne zapotrzebowanie na ciepło do podgrzania c.w.u. dla 4 osób (przynajmniej 200 l o temperaturze 45°C) daje teoretycznie zużycie ok. 9 kWh ciepła, w praktyce nieco więcej - ze względu na straty spowodowane cyrkulacją wody i niedoskonałą izolacją zbiornika. Podgrzanie wody prądem pochłonie więc 6-7 zł dziennie. Sami musimy zdecydować, czy inwestycja w pompę ciepła jest dla nas atrakcyjna pod względem kosztów.
Człowiek wielu zawodów, instalator z powołania i życiowej pasji. Od kilkunastu lat związany z miesięcznikiem i portalem „Budujemy Dom”. W swojej pracy najbardziej lubi znajdywać proste i praktyczne rozwiązania skomplikowanych problemów. W szczególności propaguje racjonalne podejście do zużycia energii oraz zdrowy rozsądek we wszystkich tematach związanych z budownictwem.
W wolnych chwilach, o ile nie udoskonala czegoś we własnym domu i jego otoczeniu, uwielbia gotować albo przywracać świetność klasycznym rowerom.
Komentarz dodany przez Jacek: Mam PC do CWU ze zbiornikiem 280 litrów. Miesięcznie zuzywa ona średnio ok. 100 kWh energii z sieci (rodzina 3-os.), tak więc koszt eksploatacji jest dużo niższy od podanego w artykule. Dodatkowa grzałka od początku jest wyłaczona.
Gość Bul
28-03-2022 22:01
Nie ma w końcówce tekstu o pompie tylko o zapotrzebowaniu na energię.
48 minut temu, Gość Grześ napisał:
Czegoś tutaj nie rozumiem.
Faktycznie - nie rozumiesz...
Przeczytaj jeszcze raz, jaka jest w takiej pompie zależność COP od zewnętrznej temperatury...
11
