Jak ograniczyć zużycie prądu przez pompę ciepła?

Podstawowa zasada działania pompy ciepła

Żeby wiedzieć, jak ograniczyć zużycie prądu, warto na początek rozgryźć, co tak naprawdę robi pompa ciepła.

Pompa ciepła to nic innego jak urządzenie, które pobiera energię cieplną z jednego źródła (najczęściej z otoczenia: z powietrza, gruntu lub wody), a następnie "pompuje" ją do wnętrza budynku. Cały proces przypomina działanie lodówki, tylko że w odwróconej formie. W lodówce ciepło jest wyprowadzane ze środka urządzenia na zewnątrz - dzięki temu masz chłodne produkty w środku. W pompie ciepła zaś kierunek przepływu energii jest odwrotny.

Głównymi elementami każdej pompy ciepła są:

• Sprężarka - serce całego systemu, która kompresuje czynnik roboczy do wysokiej temperatury i wysokiego ciśnienia.
• Parownik i skraplacz - wymienniki ciepła, które pozwalają na pobieranie oraz oddawanie energii.
• Zawór rozprężny - element, który reguluje przepływ czynnika, zmniejszając jego ciśnienie.

W dużym uproszczeniu wygląda to następująco: czynnik w parowniku odbiera ciepło z zewnętrznego źródła. Następnie sprężarka podnosi temperaturę i ciśnienie czynnika, po czym w skraplaczu ciepło oddawane jest do instalacji grzewczej. Dzięki temu do ogrzewania budynku można wykorzystać energię z otoczenia, wspomaganą prądem do napędu sprężarki i całego układu.

Dlaczego pompa ciepła potrzebuje prądu?

To pytanie, które może wydawać się śmiesznie proste, ale tak naprawdę wcale takie nie jest. Pompa ciepła nie tworzy energii z niczego. Ona umożliwia przepompowywanie ciepła z jednego miejsca w drugie, a do tego potrzebuje energii elektrycznej. Główną rolą prądu jest napędzanie sprężarki, kluczowego elementu całego układu.

Jeśli zależy ci na ograniczeniu zużycia energii, musisz pamiętać, że prąd jest wykorzystywany do utrzymania różnicy ciśnień i temperatur w układzie. Im łatwiej pompa ciepła pobiera ciepło z otoczenia, czyli im wyższa temperatura powietrza zewnętrznego lub stabilna temperatura gruntu, tym mniej prądu zużywa. Kiedy jednak warunki zewnętrzne robią się niesprzyjające (np. duże mrozy, skrajne upały), urządzenie zaczyna potrzebować więcej energii.

Klasy energetyczne i ekologiczny aspekt pomp ciepła

Oznaczenia te pomagają konsumentom i przedsiębiorstwom wybierać pompy ciepła, które są bardziej efektywne pod względem zużycia energii i bardziej przyjazne dla środowiska. W Europie system etykiet energetycznych dla pomp ciepła jest oparty na UE Dyrektywie 813/2013 oraz standardach EN 14825 i EN 16147. Klasy energetyczne oznaczane są literami od A+++ do D. 

Jednym z przykładów urządzeń o wysokiej efektywności jest pompa ciepła PHA-50 na R290. Ten model jest bardzo wszechstronny i może być stosowany zarówno w domach, jak i w budynkach komercyjnych. Nadaje się nie tylko do ogrzewania i chłodzenia, ale też do produkcji ciepłej wody użytkowej. Dzięki wysokiej klasie energetycznej urządzenie pozwala znacznie obniżyć rachunki za energię i ograniczyć negatywny wpływ na środowisko.

Pompa ciepła PHA-50 Perfexim

Czynniki wpływające na wyższe zużycie prądu

Skoro już wiemy, jak działa pompa ciepła, warto przyjrzeć się, co właściwie sprawia, że czasami łapiemy się za głowę, widząc rachunki za prąd. Przecież miał być cudowny system, który obniża koszty ogrzewania, a tymczasem licznik energii bije jak szalony. Gdzie leży haczyk?

Niewłaściwy dobór urządzenia

Nie ma tu drogi na skróty. Jeśli chcemy mieć pewność, że pompa ciepła nie będzie zużywała więcej energii niż to konieczne, musimy dobrać jej moc do rzeczywistych potrzeb. W tym celu najlepiej wykonać audyt energetyczny budynku lub przynajmniej kalkulację zapotrzebowania na ciepło, uwzględniając powierzchnię, rodzaj izolacji, lokalizację, a nawet sposób użytkowania budynku. Błędem jest na przykład kupowanie urządzenia "na zapas", bo to "może się przyda kiedyś w przyszłości". Takie przewymiarowanie oznacza częste taktowanie (włączanie i wyłączanie pompy) oraz nieefektywną pracę.

Błędy w instalacji pompy ciepła

Kolejnym istotnym aspektem są błędy instalacyjne. Tych bywa sporo, począwszy od złego miejsca montażu jednostki zewnętrznej, poprzez niewłaściwe podłączenie hydrauliki czy brak izolacji rur, na nieodpowiednim ustawieniu parametrów kończąc. Producenci pomp ciepła w swoich instrukcjach mocno podkreślają, że urządzenie powinno być montowane przez wykwalifikowanego instalatora i zgodnie z wytycznymi.  

Wybór miejsca montażu pompy ciepła

Lokalizacja jednostki zewnętrznej ma gigantyczny wpływ na to, jak efektywnie działa pompa ciepła. Źle umieszczona jednostka zewnętrzna, zwłaszcza w miejscu narażonym na silny wiatr czy zasysanie powietrza z niewłaściwego kierunku, może tracić mnóstwo energii. Niektórzy ustawiają pompę ciepła w obszarze, gdzie jest duże nagromadzenie kurzu czy liści, które mogą blokować wymiennik. Bywa też, że urządzenie stoi bardzo blisko ściany albo wciśnięte jest w kąt, przez co przepływ powietrza zostaje zakłócony.

W instrukcjach producenta zwraca się uwagę, aby urządzenie zainstalować na solidnej powierzchni, która musi spełniać wymagania wytrzymałościowe. Wymiar pozycjonowania podstawy instalacyjnej jednostki zewnętrznej wynosi 810×394 mm. Zaleca się zainstalowanie czteropozycyjnych podstaw o średnicy 10 mm na dole instalacji jednostki zewnętrznej. Zalecana powierzchnia podstawy to natomiast 1200×450 mm. Należy zadbać o to, żeby nachylenie dowolnej pionowej powierzchni nie przekraczało 5 stopni, a przede wszystkim - by nie instalować jednostki zewnętrznej bezpośrednio na ziemi.

Częste restarty pompy ciepła

Czasami zdarza się, że użytkownicy zbyt często restartują pompę ciepła, wyłączają ją na noc, a rano znowu włączają, bo "przecież nie grzejemy, kiedy śpimy". Takie podejście, rodem z obsługi grzejnika elektrycznego, w przypadku pompy ciepła może być bardzo kosztowne. Każdy rozruch sprężarki wymaga sporej ilości energii, a częste wahania temperatur w instalacji prowadzą do szybszego zużycia komponentów. W dodatku, w czasie zimy może to spowodować ryzyko zamarznięcia instalacji, jeśli na dłuższy czas odetniemy zasilanie.

Zły stan techniczny budynku

Inną sprawą jest sam budynek, a dokładniej jego izolacja termiczna, szczelność okien i drzwi czy rodzaj wentylacji. Nawet najlepsza pompa ciepła będzie miała trudne zadanie, jeżeli dom jest przysłowiowym sitem, przez które ucieka ciepło. Stawiamy wówczas urządzenie w trudnej sytuacji: ono stara się dogrzać pomieszczenia do zadanej temperatury, ale ciepło momentalnie "ucieka w siną dal", więc sprężarka musi pracować non stop, co drastycznie winduje rachunki.

Zabezpieczenie przed zamarzaniem

W Polsce nie brakuje okresów, gdzie temperatura spada mocno poniżej zera. Pompa ciepła w takich warunkach potrafi być wciąż efektywna, szczególnie jeśli to model typu powietrze-woda przystosowany do niskich temperatur, ale koniecznie wymaga właściwego zabezpieczenia przed mrozem.

Producenci zalecają m.in. stosowanie systemu SAZ/2 czy innego skutecznego rozwiązania antyzamrożeniowego, które chroni jednostkę zewnętrzną przed konsekwencjami skrajnych temperatur. To zapobiega awariom i pozwala utrzymać stabilną wydajność, co w dłuższej perspektywie przekłada się na niższe zużycie prądu.

Jednym z najważniejszych czynników jest także zachowanie ciągłości zasilania w okresach, gdy mróz daje się we znaki. Odcięcie prądu podczas silnych mrozów to proszenie się o kłopoty, ponieważ brak pracy sprężarki i pomp obiegowych może skutkować uszkodzeniem elementów instalacji.

Stabilne zasilanie i poprawne napięcie

Często pomijanym, a bardzo istotnym czynnikiem jest poprawne zasilanie elektryczne. W instrukcjach producentów znajdziemy wyraźne wytyczne: napięcie zasilania powinno wynosić ±10% wartości standardowej. Zbyt niskie lub zbyt wysokie napięcie wpływa niekorzystnie na pracę pompy i może prowadzić do jej przeciążenia, co w konsekwencji zwiększa zużycie energii i ryzyko awarii.

W skrajnych przypadkach pompa może nawet odmówić posłuszeństwa, wyświetlając błąd. Dlatego warto rozważyć stosowanie stabilizatorów napięcia czy innych urządzeń zabezpieczających, jeśli w danej lokalizacji mamy problemy z jakością sieci energetycznej.

Unikanie zasysania powietrza z wylotu

Zjawisko recyrkulacji to bolączka wielu instalacji. Gdy wlot i wylot powietrza jednostki zewnętrznej znajdują się zbyt blisko siebie, może dojść do zasysania schłodzonego już powietrza do wlotu. W efekcie pompa ciepła działa w coraz mniej sprzyjających warunkach, tracąc sporo ze swojej wydajności.

Instrukcja nie podaje jednego, sztywnego standardu odległości, bo dużo zależy od modelu i lokalnych warunków. W każdym razie, kluczowe jest zapewnienie takiej konfiguracji, by powietrze miało swobodny przepływ, a do tego instalacja była możliwie kompaktowa (krótkie rury, odpowiednia średnica itp.). Z punktu widzenia użytkownika ważne jest też wygodne dojście do przyłączy, by można było w przyszłości bez problemu wykonać czynności konserwacyjne.

--------

Jak widać, na wyższe lub niższe zużycie prądu przez pompę ciepła wpływa wiele czynników. Klasa energetyczna i ogólny poziom zaawansowania technologicznego urządzenia to jeden z nich - ale równie istotne są kwestie instalacyjne, właściwa eksploatacja oraz stan techniczny budynku. Nawet najwyższa klasa A+++ nie pomoże w pełni, jeśli pompa ciepła zostanie źle zamontowana w wietrznym lub nieosłoniętym miejscu albo gdy dom jest słabo ocieplony.

Z drugiej strony, dobrze dobrana i fachowo zainstalowana pompa ciepła - zwłaszcza taka, która może się pochwalić wysokim standardem energetycznym (jak modele na czynnik R290 czy urządzenia z klasą A+++ czy A++) - pozwoli ci znacznie ograniczyć rachunki za prąd i cieszyć się ekologicznym oraz efektywnym systemem ogrzewania i chłodzenia.

Jeśli więc myślisz o wyborze pompy ciepła, albo już ją masz i chcesz zoptymalizować jej pracę, zwróć uwagę na opisane wyżej zagadnienia. Warto też w razie wątpliwości zasięgnąć opinii doświadczonego instalatora czy doradcy technicznego, którzy na co dzień stykają się z tymi wyzwaniami i wiedzą, co zrobić, by twoja inwestycja była naprawdę opłacalna - zarówno dla twojego portfela, jak i dla środowiska.

autor: Damian Żabicki

źródło i zdjęcia: Perfexim