Spis treści

• Jak działa pompa ciepła? – zasada działania
• Jak dobrać moc pompy ciepła?
• Co to jest wskaźnik COP i SCOP?
• Jak dobrać punkt biwalentny pompy ciepła?
• Podsumowanie

Jak działa Pompa Ciepła?

Pompy ciepła do ogrzewania budynku to jedne z najefektywniejszych urządzeń grzewczych dostępnych na rynku. Wszystko dzieje się za sprawą odpowiedniej technologii, dzięki której pompa ciepła jest w stanie odebrać ciepło niskotemperaturowe skumulowane w gruncie, powietrzu czy też wodzie gruntowej. Pomimo, że występują różne rodzaje pomp ciepła, to zasada działania dla nich jest zawsze taka sama. Najpopularniejsze, sprężarkowe pomy ciepła działają tak samo jak domowa lodówka czy klimatyzator. Lodówka odbiera ciepła ze środka obudowy i oddaje je na zewnątrz, natomiast pompa ciepła pobiera ciepło z dolnego źródła ciepła (np. powietrze atmosferyczne) i wtłacza je do górnego źródła ciepła (np. instalacja grzewcza budynku). Od strony termodynamicznej wygląda to następująco:

W obiegu pompy ciepła krąży niezamarzający czynnik roboczy, który poddawany jest czterem procesom termodynamicznym – parowaniu, sprężaniu, skraplaniu i rozprężaniu.

• I etap:

Za zaworem rozprężnym czynnik ma temperaturę niższą od temperatury otoczenia (np. gleba, powietrze, woda gruntowa) tak aby móc odebrać ciepło. Odbiór ciepła od otoczenia następuje w parowniku, czyli wymienniku ciepła. W wyniku odbioru ciepła (ogrzania się), czynnik obiegowy zaczyna parować.

• II etap:

Wytworzona para w kroku I trafia do sprężarki (jest to jedyne urządzenia w pompie ciepła, które pobiera energię za która musimy zapłacić), która podnosi ciśnienie tej pary (gazu). Wraz ze wzrostem ciśnienia rośnie również jej temperatura. Im wyżej trzeba podnieść temperaturę gazu za pomocą sprężarki, tym sprawność pompy ciepła będzie mniejsza, a w związku z tym koszty eksploatacji będą wyższe.

• III etap

Przygotowana para w sprężarce trafia do skraplacza, który także jest wymiennikiem ciepła. W skraplaczu czynnik obiegowy oddaje ciepło, która trafi do odbiorników ciepła (kocioł CO, CWU) wewnątrz pomieszczenia. Do obioru ciepła w skraplaczu dochodzi w sytuacji kiedy para o wysokiej temperaturze trafia na metalowe rurki lub płyty, przez które płynie woda do zasilania wewnętrznych odbiorników ciepła. W wyniku kontaktu pary i metalowych elementów skraplacza woda się ogrzewa a para się ochładza i skrapla.

• IV etap

Za skraplaczem czynnik obiegowy ma dalej dość wysoką temperaturę i ciśnienie, więc nie byłby w stanie odebrać ciepła od otoczenia w parowniku. Dlatego ostatnim elementem układu jest zawór rozprężny, w którym następuje spadek ciśnienia i temperatury czynnika obiegowego do takich wartości, aby możliwy był odbiór ciepła od otoczenia.

Jak dobrać moc pompy ciepła?

Polska jest podzielona na pięć stref klimatycznych, w każdej z nich obliczenia wykonywane są dla różnych temperatur minimalnych.

Pompę ciepła dobierać możemy na dwa sposoby:

• Praca biwalentna – pompa ciepła pracuje samodzielnie do określonej temperatury (punkt biwalentny), poniżej której załączane jest dodatkowe, szczytowe źródło ciepła – np. grzałka elektryczna lub kocioł gazowy. Punkt biwalentny określa się dla temperatury w zależności od strefy klimatycznej.

Poniżej tabela z zalecanymi punktami bilwalentnymi

Strefa klimatyczna	Temperatura projektowa	Zalecany punkt biwalentny
I	-16 oC	Od -4 oC do -7 oC
II	-18 oC	Od -5 oC do -8 oC
III	-20 oC	Od -6 oC do -9 oC
IV	-22 oC	Od -7 oC do -10 oC
V	-24 oC	Od -8 oC do -11 oC

Ten sposób uważany jest za najekonomiczniejsze rozwiązanie dla budynków jednorodzinnych. Przyjmując punkt biwalentny według powyższej tabeli, to zgodnie z danymi meteorologicznymi z ostatnich lat, szczytowe źródło ciepła (np. grzałka) będzie wspomagać pompę ciepła przez nie więcej niż kilka % czasu sezonu grzewczego, czyli maksymalnie kilkadziesiąt godzin w roku. Dobór pompy ciepła według punktu biwalentnego pozwoli również aby pracowała ona z wyższą efektywnością w ciągu roku.

• Praca monowalentna – tzn. pompa ciepła pracuje samodzielnie. Moc urządzenia dobiera się do minimalnej temperatury w zależności od lokalizacji – strefy klimatycznej. Taki tryb pracy zalecany jest do większych instalacji, gdzie dobiera się kaskadę pomp.

Co to jest wskaźnik COP i SCOP?

COP (coefficient of performance) jest to jeden z parametrów, na których warto zwrócić uwagę przy doborze pompy jeśli znamy już obciążenie cieplne i wiemy od jakiego otoczenia chcemy czerpać energię.

Wskaźnik COP mówi o efektywności wykorzystania energii. Parametr COP wyraża stosunek pomiędzy ilością wytworzonego ciepła a ilością energii elektrycznej zużytej przez sprężarkę pompy. Na przykład: COP=3 oznacza, że aby wyprodukować 3 kW ciepła dla domu, sprężarka pobierze 1 kW energii elektrycznej. Wartość wskaźnika COP jest zmienna w zależności od parametrów pracy zarówno po stronie dolnego i górnego źródła ciepła. Wraz ze wzrostem różnicy temperatur wartość wskaźnika COP będzie mniejsza. Inaczej mówiąc: Przy stałej temperaturze czynnika w instalacji grzewczej, im niższa będzie temperatura atmosferyczna, tym niższa będzie sprawność (współczynnik COP) pompy ciepła.

 Zgodnie z przepisami wskaźnik COP dla pomp ciepła określa się w wyznaczonych temperaturach, np. +7^oC, +2^oC oraz -7^oC. Producenci niechętnie podają wskaźniki COP dla niższych temperatur, zapewne dlatego, że wraz z coraz niższymi temperaturami wartość wskaźnika spada.

Szukając pompy ciepła, która da nam możliwie najtańszą energię – lepszym wskaźnikiem dla kupującego jest wskaźnik SCOP – sezonowy współczynnik efektywności energetycznej pompy ciepła.

O ile COP mówi jak energia jest przetwarzana przez pompę w danej chwili, to SCOP pokazuje tą wartość dla całego roku i uwzględnia zmienne warunki pracy pompy w trakcie sezonu grzewczego. SCOP  to stosunek wytworzonej energii cieplnej przez pompę ciepła w ciągu roku do energii elektrycznej, zużytej w ciągu roku do napędu sprężarki. Parametr SCOP podaje się w zależności od temperatury pracy instalacji grzewcznej (W35 lub W55) oraz lokalizacji pracy pompy ciepła – klimat ciepły, umiarkowany i chłodny. Dla znacznej części polski powinniśmy odczytywać wartości SCOP dla klimatu umiarkowanego.

.Jeżeli w karcie technicznej pompy ciepła nie znajdziesz informacji na temat parametru SCOP, to zgodnie z najnowszymi wytycznymi, dla każdej pompy ciepła powinna być przygotowana etykieta energetyczna, na której znajdziesz parametr sezonowej efektywności energetycznej h_s. Aby otrzymać wartość SCOP należy wykonać takie obliczenia: SCOP =h_s x 2,5

Tak więc chcąc dowiedzieć się z jakimi kosztami powinniśmy się liczyć – zwróćmy uwagę na wskaźnik SCOP, a nie COP.

Zwróćmy uwagę na tę jedną literkę, gdyż sprzedawcy pomp ciepła bardzo chętnie pokazują zalety swoich produktów na przykładzie wartości COP, nie SCOP.

Oznaczenia wydajności pomp ciepła

Ze względu na mnogość różnych rozwiązań technicznych, wprowadzono pewne oznaczenia, które ułatwiają odczytywanie parametrów pomp ciepła. Przykładowe oznaczenie pompy ciepła wygląda następująco: A2W35. Kolejne symbole oznaczają:

• Pierwsza litera dotyczy medium dolnego źródła (rodzaj pompy ciepła) (W – woda, A – powietrze, E – grunt)
• Pierwsza liczba lub cyfra dotyczy temperatury dolnego źródła ciepła (2 – 2^oC)
• Druga litera oznacza medium odbiornika ciepła (W – woda)
• Druga liczba oznacza temperaturę górnego źródła ciepła (35 – 35^oC)

Jak dobrać punkt biwalenty pompy ciepła?

Poniżej animacja, która pokazuje w kilku krokach jak dobrać

Podsumowanie

Prawidłowy wybór pompy ciepła to nie najłatwiejsze zadanie, a jego konsekwencje będą odczuwalne przez naszą kieszeń przez wiele lat. Zakup przewymiarowanego urządzenia będzie niekorzystny z kilku powodów. Po pierwsze większe urządzenia są droższe w zakupie. Po drugie, koszty energii elektrycznej pobieranej w ciągu będą wyższe, ponieważ pompa ciepła będzie pracować z niższą efektywnością. Po trzecie długość życia pompy ciepła będzie krótsza, gdyż będzie częściej się włączać i wyłączać. Będzie się tak działo, ponieważ w krótszym czasie będzie w stanie nagrzać nasz budynek. Ilość uruchomień urządzenia to jedna z decydujących kwestii o jego żywotności. Aby dowiedzieć się jaka jest potrzebna odpowiednia moc pompy ciepła należy wykonać obliczenia cieplne budynku – OZC. Jest to jedyne pewne źródło wiedzy na temat potrzeb cieplnych budynku. Inne, jak np. cieplowlasciwe.pl mogą być obarczone błędem nawet do 50%.

O tym ile szacunkowo będzie kosztować wykorzystanie pompy ciepła do ogrzewania mówi nam wskaźnik SCOP. Producenci nie chętnie podają go wprost, natomiast można go oszacować znając wartość sezonowej efektywności energetycznej ogrzewania pomieszczeń dla naszego klimatu. Informację tę znajdziemy w karcie produktu.

Jeżeli poszukujesz specjalisty, który odpowiednio dobierze dla Ciebie pompę ciepła – zajrzyj tutaj