W ramach instalacji biwalentnej możliwe są dwa sposoby pracy:
- alternatywny – do pewnej temperatury zewnętrznej, np. –10°C, ogrzewanie budynku zapewnia pompa ciepła, a jeśli temperatura spadnie poniżej tej granicy, to pompa wyłącza się i ogrzewanie zapewnia kocioł grzewczy lub grzałki elektryczne;
- równoległy – podobnie jak w poprzednim przypadku powyżej pewnej temperatury zewnętrznej pompa samodzielnie ogrzewa dom. Gdy temperatura spada, włącza się kocioł lub grzałki, ale pompa pracuje dalej. Konwencjonalne ogrzewanie pokrywa jedynie niedobór mocy grzewczej pompy.
Alternatywny sposób pracy jest praktyczne standardem w przypadku pomp powietrznych (wykorzystujących powietrze zewnętrzne), bo w niskiej temperaturze zewnętrznej albo nie są one w stanie w ogóle pracować, albo ich sprawność znacznie spada.
Natomiast równoległy sposób pracy to rozwiązanie spotykane głównie w instalacjach wykorzystujących ciepło gruntu lub wód. Wadą pracy biwalentnej jest oczywiście większe zużycie konwencjonalnej energii, ale oszczędności wynikające z zakupu tańszej pompy o mniejszej mocy oraz wykonania mniejszej instalacji źródła dolnego mogą to zrekompensować z nawiązką. Instalacje grzewcze projektuje się dla tzw. obliczeniowej temperatury zewnętrznej, która na większości terytorium naszego kraju wynosi –20°C. W praktyce jednak tak duże mrozy nigdy nie trwają długo, a przez większość sezonu nie wykorzystujemy nawet połowy mocy grzewczej instalacji.
Decyzja, jaką temperaturę uznać za graniczną dla uruchomienia konwencjonalnego źródła ciepła – to tzw. punkt biwalencji – wcale nie jest łatwa. Wymaga analizy panujących w danym miejscu warunków klimatycznych oraz porównania kosztów inwestycji i eksploatacji w różnych wariantach. W tym przypadku dane pokazujące jedynie średnią miesięczną, a tym bardziej sezonową, temperaturę zewnętrzną są bezużyteczne, potrzebne jest rozbicie na godziny. Taka precyzja jest niezbędna, bo tylko wówczas dowiemy się, przez ile godzin faktycznie musi pracować drugie źródło ciepła. Opierając się na średnich, doszlibyśmy do wniosku, że nie musi się ono włączać nigdy. Oto przykładowe dane z jednego sezonu dla Warszawy. Średnia temperatura w tym okresie to +1,8°C.
Temperatura w sezonie grzewczym
| Temperatura powietrza zewnętrznego [°C] |
Liczba godzin |
| – 27 ÷ 20 |
18 |
| – 19 ÷ 10 |
274 |
| – 9 ÷ 1 |
1265 |
| 0 |
390 |
| + 1 ÷ 5 |
1669 |
| + 6 ÷ 10 |
849 |
| Łącznie |
4465 |
Temperatura, którą trzeba utrzymać wewnątrz budynku, to +20°C, a zewnętrzna obliczeniowa –20°C. Różnica wynosi 40 K. Pompa ciepła bez wspomagania grzałkami lub kotłem musi pokryć ją w całości. Załóżmy, że punkt biwalencji wyznaczono na –10°C. Różnica pomiędzy temperaturą wewnętrzną (+20°C) i zewnętrzną (–10°C) wynosi 30 K.
Do pracy w takich warunkach wystarczy źródło ciepła i pompa o mocy mniejszej o 25%. Znacznie oszczędzamy więc na kosztach inwestycji. Wzrosną zaś koszty eksploatacji. Jednak zauważmy, że temperatura poniżej –10°C panowała mniej niż 300 godzin, czyli nawet nie 10% sezonu grzewczego. A tylko w tym czasie drugie źródło ciepła musiało się włączyć. Ponadto w systemie pracy równoległej kocioł (czy grzałki) nawet w największe mrozy nie musi zaspokajać całego zapotrzebowania na ciepło. Uzupełnia tylko niedobór wynikający z niższej mocy pompy, koszty eksploatacji nie rosną więc znacznie.
Jarosław Antkiewicz
fot. Daikin
Skomentuj
