Dobór pompy ciepła

Od czego zacząć?

Wiele zapytań od klientów zaczyna się od pytania jaka pompa do domku… i tu pada metraż, na czym dane się kończą. Niestety w internecie często od razu pada jednoznaczna odpowiedź z konkretną mocą pompy. Czasem osoby udzielającej takiej odpowiedzi są instalatorami. Jeśli ktoś Wam odpowie, że do danego metrażu wystarczy, albo idealna będzie pompa o mocy X, to od razu uciekajcie. A szczególnie jak taka jednoznaczna informacja padnie z ust sprzedawcy pomp ciepła. Oczywiście jest szansa, że nie będzie to odpowiedź zła, częściej jednak spotka Was zawód, czego bardzo byśmy nie chcieli.

Dobór pompy ciepła to niezbyt skomplikowany, ale wymagający odrobinę wiedzy proces, a od jego wyniku zależy czy pompa będzie działać właściwie, a koszt jej użytkowania będzie zadowalający.

Dobór pompy ciepła powinien zacząć się od ustalenia dwóch bardzo istotnych parametrów – zapotrzebowania cieplnego budynku, oraz temperatury do jakiej musimy ogrzać wodę w układzie C.O. żeby tą energię do budynku dostarczyć.

W przypadku domów nowych, problemu zasadniczo nie ma – taka informacja jest zawarta w dokumentacji. W tej sytuacji inwestor musi sobie szczerze odpowiedzieć na pytanie, czy aby na pewno dom został zgodnie z projektem zbudowany. Jeśli tak, to informację mamy precyzyjną, a to ułatwi całe zadanie doboru.

Jeśli mamy do czynienia z domem starym, którego dokumentacji nie mamy, sytuacja nieco się komplikuje. Co prawda mamy sporo danych historycznych takich jak właśnie temperatura zasilania czy zużycie paliwa, ale jeśli dotychczasowe źródło ciepła nie było zautomatyzowane, na niewiele nam się zdadzą. Jak zatem określić zapotrzebowanie cieplne takiego budynku? Rozwiązań jest kilka, jednak najlepszym z nich jest zlecenie wykonania Oszacowania Zapotrzebowania Cielpnego. Usługę taką świadczą wyspecjalizowani projektanci. Nie jest ona droga, a otrzymujemy rzetelną informację, co więcej jest to informacja dostarczona przez niezależną od sprzedawcy pomp ciepła, dzięki czemu w 100% obiektywną.

W sytuacji gdy nie chcemy z jakiegoś powodu zlecić wykonanie OZC a znamy dość dobrze swój budynek, możemy skorzystać z jednego z kalkulatorów internetowych, które pomagają oszacować zapotrzebowanie budynku na podstawie posiadanych informacji. Jednym z nich jest serwis Ciepło Właściwie. Można z niego skorzystać poprzez nasz indywidualny link – www.klimatycznie.cieplo.app Każde w ten sposób oszacowanie trafi również do nas, żebyśmy mogli zweryfikować wprowadzone dane i przygotować szacunkową ofertę, którą doprecyzujemy podczas audytu przed zawarciem umowy z klientem.

Trzecim sposobem, z którego korzystamy zwykle, żeby porównać oszacowanie z kalkulatora i potwierdzić prawidłowość doboru jest obliczenie zapotrzebowania na podstawie dotychczasowego zużycia energii na ogrzewanie, na podstawie historycznego zużycia opału. Sposób ten jest dość dokładny w przypadku pieców na gaz, olej opałowy, lub zautomatyzowanych pieców na paliwa stałe. Problematyczne jest szacowanie na podstawie ręcznie obsługiwanych pieców na węgiel czy drewno, szczególnie tych pozaklasowych, gdyż tutaj ciężko oszacować sprawność pieca, co bardzo przekłada się na rzetelność obliczeń.

Wiemy ile kW ciepła potrzebujemy. I co dalej?

Na podstawie powyższych wyliczeń otrzymujemy dość lakoniczną informację – ile potrzebujemy kW energii, żeby go ogrzać, ale czy to wystarczy i co nam ta informacja mówi? Bardzo dużo, a zarazem to dopiero część sukcesu. Wiemy bowiem ile potrzebujemy energii, żeby zapewnić oczekiwaną przez nas temperaturę pomieszczeń w tak zwanej temperaturze projektowej, która w zależności od regionu Polski waha się od -16 do -24 stopni Celsjusza. Np. Wrocław jest w drugiej strefie klimatycznej, dla której temperatura projektowa to -18 stopni. Każdy kto mieszka we Wrocławiu, wie jednak, że takie temperatury występują tutaj ekstremalnie rzadko, a nawet jeśli się zdarzą, to zwykle przez bardzo krótki okres. Szczegółowe dane nt. historycznych temperatur znajdziemy m.in. w portalu Port PC. Zobaczymy tam, że statystycznie, w rzeczonym już Wrocławiu, temperatury poniżej -10 stopni Celsjusza, to statystycznie kilkadziesiąt godzin (!) rocznie. Tak, godzin. To jest dla nas informacja, że nie ma sensu dobierać mocy pompy ciepła dla temperatury projektowej, bo będzie to skutkowało po pierwsze jej wyższą ceną zakupu i montażu, po drugie większym zużyciem prądu niż w przypadku nieco słabszej pompy, a po trzecie problemami z jej funkcjonowaniem w okresach przejściowych, z poważnymi awariami włącznie.

Teorii na temat tego dla jakiej temperatury dobierać moc pompy ciepła jest kilka. W klimatycznie.com, skłaniamy się do tej preferowanej przez większość producentów pomp – dla właściwej . Nazywamy ją temperaturą biwalencji, czyli temperaturą, poniżej której będziemy musieli skorzystać z dodatkowego źródła ciepła. Zwykle jest to ok 10-12 stopni poniżej zera, aczkolwiek zależy to od kilku czynników, o których można by jeszcze długo… Dla uproszczenia przyjmijmy, że te -10 we Wrocławiu w zupełności nam wystarczy. Oczywiście moc potrzebna dla ogrzania budynku przy tej temperaturze będzie niższa niż przy temperaturze projektowej. Możemy oczywiście dobrać pompę tak, żeby pracowała w trybie monowalentnym, czyli była w stanie ogrzewać nasz dom, bez dodatkowego źródła ciepła, ale nie zalecamy takiego podejścia, o czym na końcu artykułu.

Co zatem w sytuacji, gdy temperatura jednak spadnie poniżej naszej temperatury biwalencji? Zasadniczo nic strasznego. Po pierwsze ustaliliśmy już, że takie sytuacje zdarzają się rzadko a po drugie trwają stosunkowo krótko. Dodatkowo bezwładność cieplna budynków, szczególnie nowych i z ogrzewaniem podłogowym jest bardzo duża, więc zwykle nie zauważymy nawet, że przez kilka godzin ilość dostarczanego ciepła była nieco za niska. Po drugie, każda pompa ciepła oferowana przez nas, jest wyposażona w grzałki elektryczne, które mają wspomóc pompę w takich sytuacjach. Są też pomocne w wielu innych momentach.

No tak, ale grzałki elektryczne, to przecież spore zużycie prądu. Nie po to inwestujemy duże pieniądze w pompę ciepła, żeby ogrzewać dom grzałkami! I tak, i nie. Jak już wyżej napisałem – takich sytuacji jest niewiele w roku i trwają zwykle krótko. Dodatkowo, mniejsza pompa przez resztę roku będzie zużywać zauważalnie mniej prądu, co zniweluje koszty wspomagania się przez pompę grzałkami w sytuacjach, gdy jej moc nie wystarczy do wyprodukowania odpowiedniej ilości energii. Kolejnym aspektem jest fakt, że wraz ze spadkiem temperatury, COP pomp ciepła i tak spada, więc różnica pomiędzy zużyciem prądu przez pompę ciepła w stosunku do grzałek nie jest tak duża wbrew pozorom. Podczas ustawiania pracy pompy, definiujemy też warunki, które muszą zostać spełnione, żeby pompa z grzałek skorzystała. W efekcie stanie się to tylko wtedy, gdy będzie naprawdę konieczne.

Mamy zatem ustalone jakiej mocy pompę potrzebujemy, tak?

No tak… Ale nie. Jesteśmy już blisko, ale potrzebujemy jeszcze ustalić jakiej temperatury wody będzie potrzebował nasz układ ogrzewania, żeby tą moc oddać budynkowi. Dla różnych rodzajów ogrzewania, temperatury te będą się bardzo różnić, co będzie ważne w dalszym etapie doboru pompy. I tak, dla ogrzewania podłogowego, maksymalną temperaturą będzie 35 stopni Celsjusza. Dla grzejników płytowych – 55, a dla grzejników żeberkowych, nawet 70 stopni Celsjusza, chyba, że grzejniki zostały mocno przewymiarowane (co się zdarza, lub co czasem sugerujemy naszym klientom) – wtedy te temperatury będą niższe, za co pompa ciepła odwdzięczy się również niższym zużyciem energii.

No, ale co z tą mocą pompy?

Cierpliwości! Skoro ustaliliśmy, że dla przyjętej przez nas temperatury biwalencji, nasz dom będzie potrzebował konkretnej ilości energii i konkretnej temperatury wody na wyjściu z pompy, możemy w końcu dobrać pompę ciepła. Powiedzmy, że nasze skrupulatne obliczenia mówią nam, że moc ta, to 10 kW i temperatura wody 55 stopni. Czy to znaczy, że idealna dla nas pompa ciepła, to pompa o mocy 10 kW? Niestety nie jest to takie proste, ale od razu mogę powiedzieć, że w większości przypadków – nie. I tu dochodzimy do największego nieporozumienia z jakim spotykamy się w tematyce pomp ciepła.

Moc podawana przez producentów pomp ciepła, to tzw. moc nominalna. Służy głównie oznaczaniu modeli, niż daje nam rzetelne dane do porównań. Moc ta jest zwykle podawana dla temperatury zewnętrznej +7 stopni i temperatury wody na wyjściu 35 stopni, co nijak się ma do naszego zapotrzebowania w punkcie biwalencji oraz temperatury wody, do której będziemy wodę podgrzewać, żeby ogrzać nasz dom. Mając jednak te dane, oraz dane katalogowe konkretnych pomp ciepła, możemy dobrać te, które spełnią te parametry. Na życzenie klientów przedstawiamy tabele wydajności konkretnych modeli, na podstawie których dobieramy pompy do oferty. W przypadku markowych producentów, dane te są zweryfikowane przez zewnętrzne podmioty, co sprawia, że są bardzo rzetelne. Często przedstawiamy naszym klientom ofertę na dwa-trzy modele, których moc nominalna jest różna, jednak ich moc w punkcie biwalencji jest zbliżona i każdy z nich pozwoli zrealizować postawione przed nimi zadanie. Wybór zależy już od konkretnych oczekiwań oraz możliwości finansowych klienta. Pompy wyższej klasy będą cechować się przede wszystkim wyższą efektywnością w niższych temperaturach, lepszym wykonaniem, nowocześniejszą stylistyką, czy bardziej intuicyjną obsługą. Co nie znaczy, że budżetowa pompa ciepła będzie rozwiązaniem złym.

A może trochę większa pompa?

W odróżnieniu od innych źródeł ciepła, przewymiarowana pompa ciepła to głównie kłopoty, o czym wspominałem już wyżej. Chciałbym jednak rozwinąć jeden aspekt, który tylko zaznaczyłem – praca w temperaturach przejściowych.

 O ile w temperaturach ujemnych przewymiarowana pompa ciepła będzie pracowała wzorowo, co więcej obniży nam punkt biwalencji, więc nie będziemy korzystać ze wsparcia tych nieszczęsnych grzałek, o tyle gdy temperatury zaczną rosnąć, zaczną się również problemy. Wraz ze wzrostem temperatury zewnętrznej, moc pompy ciepła zaczyna rosnąć przy jednoczesnym spadku zapotrzebowania budynku. Nowoczesne pompy ciepła, są w stanie regulować moc pracy, jednak tylko w pewnym zakresie, poniżej którego wyłączają się, by po jakimś czasie włączyć się znowu. Nie ma w tym nic złego (choć idealnie byłoby, gdyby pompa jak najdłużej pracowała z małą mocą bez przerw), do czasu, gdy częstotliwość włączeń i wyłączeń robi się za duża. Po pierwsze zauważalnie skróci to żywot sprężarki, która jest najdroższym elementem pompy ciepła, a której żywotność określa nie czas, w którym pracowała, a ilość uruchomień właśnie. Po drugie – będzie to skutkowało nieefektywną pracą urządzenia. Pompa przez pewien czas po rozruchu, choć zużywa już energię elektryczną, nie produkuje energii cieplnej. W efekcie odbija się to na rachunkach za energię. W skrajnej sytuacji, pompa nie będzie w stanie ogrzać domu, bo nim budynek odbierze od niej ciepło, ona już się zatrzyma. Dlatego też tak ważne jest wyważenie pomiędzy niedoborem mocy pompy ciepła i wspomaganiem jej grzałkami elektrycznymi w niskich temperaturach a nadmiarem tej mocy w wyższych, ale jeszcze wymagających ogrzewania temperaturach.

Na koniec kilka uwag:

Przedstawione w artykule informacje siłą rzeczy są pewnym uproszczeniem. Nie powinny one służyć do samodzielnego doboru pompy ciepła. Pozwolą jednak zastanowić się nad przedstawioną ofertą, oraz pomogą zweryfikować, czy sprzedawca posiada jakąkolwiek wiedzę o produkcie, który oferuje.

Podejść do zagadnienia jest wiele, oczekiwań klientów również. Autor może odpowiadać jedynie za oferty oraz instalacje zrealizowane przez klimatycznie.com. Konkretne wytyczne, szczególnie w zakresie montażu przedstawiają producenci pomp ciepła i często są one od siebie nieco różne, dlatego ostateczną wyrocznią w tym zakresie są dokumenty instalacyjne konkretnych modeli pomp ciepła. M.in. na ich podstawie powstał niniejszy artykuł, jednak wyczerpuje on zagadnienie tylko częściowo.

W ocenie autora nie ma rozwiązań idealnych i nie zawsze pompa ciepła jest idealnym źródłem ciepła. Nie w każdym przypadku też, klimatycznie.com wykona usługę montażu pompy ciepła. Staramy się wtedy wyjaśnić naszą rezygnację i zasugerować działania, które należy podjąć przed wyborem i montażem pompy, aby uniknąć rozczarowania.

W razie pytań, zapraszamy do kontaktu mailowego z autorem – k.knopek@klimatycznie.com

Krzysztof Knopek jest właścicielem i zarządzającym klimatycznie.com. W firmie odpowiada za kontakt z klientem i dobór pomp ciepła. Prowadzi też nadzór techniczny nad wszystkimi instalacjami realizowanymi przez naszych instalatorów.