Aspekty stosowania pomp ciepła powietrze-woda - Klima

15,5 kW mają zainstalowane dwie grzałki
o mocy 3 kW. Zadaniem tych grzałek jest
podtrzymanie mocy urządzenia przy pracy
w niskich temperaturach.
Kluczem do sukcesu prawidłowej pracy
systemów grzewczych opartych o pompy
ciepła jest prawidłowe określenie punktu
biwalentnego czyli temperatury w której
grzałki załączają się do pracy. Inaczej
mówiąc jest to temperatura w której
wydajność pompy ciepła (spadająca)
pokrywa się ze startami ciepła domu
(rosnącymi).
Optymalizacja ma doprowadzić do tego
aby czas pracy pompy ciepła bez
wspomagania zawierał się w zakresie 60 –
90 % całkowitego czasu pracy. JeŜeli
pompa ciepła będzie dobrana powyŜej
tego zakresu będzie przewymiarowana
(zwiększone koszty inwestycyjne nie
znajdą zwrotu w mniejszych kosztach
eksploatacyjnych), jeŜeli pompa ciepła
będzie dobrana poniŜej tego zakresu
będzie niedowymiarowana tj. koszty
eksploatacyjne
będą
wyŜsze
niŜ
oszczędności wynikające z mniejszych
kosztów zakupu urządzeń.
Niewątpliwym jednak faktem jest to, Ŝe
zakres pracy pomp ciepła pokrywa pełny
godzinowy rozkład temperatur
450
400
350
300
250
200
150
100
50
31
28
25
22
19
16
13
10
7
4
1
-2
-5
-8
-1
1
0
-1
4
Na tak prosto postawione pytanie nie ma
niestety równie prostej odpowiedzi.
Postaram
się
jednak
trochę
je
uporządkować tak, aby móc wyjaśnić
wszelkie wątpliwości. Odpowiedź nie
moŜe być prosta przede wszystkim
dlatego, Ŝe pytanie porusza dwa odrębne
zagadnienia.
Pierwsze to pytanie o moc urządzenia
grzewczego, czyli czy urządzeniem o
mocy 15,5 kW moŜemy ogrzać dom o
powierzchni 220 m2. Niezbędna moc
grzewcza wynika ze strat ciepła budynku,
ucieczki ciepła przez ściany, podłogi, dach,
okna, drzwi oraz z ciepła niezbędnego do
pogrzania powietrza wentylacyjnego. Aby
określić tę niezbędną moc naleŜy
sporządzić bilans ciepła w którym
wyliczone zostaną wszystkie te wielkości.
To bilans wyznacza nam wymaganą
wielkość urządzenia. Tym niemniej są
oczywiście
pewne
wskaźniki
które
pozwalają
nam
wstępnie
dobrać
odpowiednie urządzenie. DuŜą pomoc
stanowi tutaj wprowadzona w tym roku
certyfikacja energetyczna budynków. Nie
wchodząc w szczegóły (bo nie to jest
tematem mojej wypowiedzi) moŜemy
stwierdzić, Ŝe jeŜeli z obliczeń wynika, Ŝe
dla domu o powierzchni 220 m2
urządzenie 16 kW ma moc za małą to
naleŜy wrócić do projektu izolacji, jakości
okien
poniewaŜ
nasz
dom
jest ”nieekonomiczny” i przyszłe koszty
ogrzewania będą zbyt wysokie. Sytuację w
której moc 16 kW będzie za niska
powodować moŜe np. basen przydomowy,
duŜe ogrody zimowe połączone z
salonami czyli dodatkowe energochłonne
-1
7
Jestem przed decyzją wyboru sposobu
ogrzewania domu ok.220m kw. Prosiłbym
o pomoc i informację czy pompa ciepła
typu Waterstage Fujitsu np.16 kW będzie
spełniała funkcje grzewcze w naszym
klimacie, czy tez konieczne będzie
dodatkowa źródło ciepła do współpracy.
Jak się ma porównanie pompy tego typu
do pompy ciepła gruntowej .
(z listu czytelnika)
-2
0
Aspekty stosowania pomp
ciepła powietrze-woda
obiekty występujące ponad standardowo
w domach. Dla potrzeb tego artykułu
załoŜymy, straty ciepła przykładowego
domu o powierzchni 220 m2 wynoszą 12
kW.
I tu stawiamy sobie drugie pytanie. Czy
pompa
ciepła
powietrze/woda
WATERSTAGE o mocy 15,5 kW w
naszym klimacie jest wystarczająca dla
całorocznego ogrzania domu o stratach
ciepła 12 kW. Na to pytanie odpowiedź
brzmi – tak – jest wystarczająca dla
ogrzania domu o takim zapotrzebowaniu
mocy. Na tym mógłbym zakończyć
wypowiedź ale rozumiem, Ŝe nie rozwieje
to wszystkich pańskich wątpliwości, juŜ
więc rozwijam swoją wypowiedź.
Dolnym źródłem ciepła dla pomp
powietrze/woda jest otaczające powietrze.
W sezonie grzewczym jego temperatura
dla znakomitej części naszego kraju
o
o
zmienia się w granicach +15 C do -20 C.
Zmiana temperatury zewnętrznej wpływa
na wydajność grzewczą pomp ciepła.
Wydajność ta spada w najniŜszych
temperaturach o ok. 50 %. W tym
momencie musimy uświadomić sobie trzy
sprawy.
1)Z godzinowego rozkład temperatur np.
dla Krakowa wynika, Ŝe w statystycznym
sezonie grzewczym temperatury poniŜej -
ilość godzin wystepowania
Publikacja ukazała się
w Polskim Instalatorze
10/2009 w rubryce
PORADY
temperatura zewnętrzna
o
5 C stanowią
grzewczego
jedynie
3
%
czasu
o
2) w zakresie temperatur powyŜej -5 C
praca pompy ciepła jest bardzo stabilna a
spadek mocy jest minimalny poniŜej 7%
3) układ grzewczy oparty o pompę ciepła
powietrze/woda jest układem biwalentnym.
Oznacza to, Ŝe jednostka wewnętrzna
wyposaŜona jest we wspomagającą
grzałkę elektryczną. Jednostki o mocy
zakres temperatur zewnętrznych dla
naszej strefy klimatycznej. Pompy te mogą
więc stanowić jedyne źródło ciepła dla
domów. Osobną sprawą jest szereg opcji
które oferują a wśród nich jest moŜliwość
współpracy z dodatkowymi źródłami
ciepłą:
kolektorami
słonecznymi,
kominkami czy istniejącymi kotłami. Ze
względu na róŜne temperatury wody
obiegowej
wymagają
one
jednak
poprawnego projektu wykonanego przez
projektanta instalacji sanitarnych.
Ostatnim zagadnieniem jest porównanie
pomp ciepła z wymiennikami powietrznymi
(powietrze/woda) do pomp ciepła z
wymiennikami gruntowymi (grunt/woda).
Te pompy ciepła róŜnią się dolnym
źródłem ciepła. W pierwszym przypadku
jest to energia cieplna z powietrza
otaczającego, w drugim przypadku jest to
energia cieplna pochodząca z energii
zawartej
w
gruncie.
Zasadniczym
problemem jest koszt pozyskania tej
energii
na
który
dla
wymiennika
gruntowego
składają
się
koszty
pozyskania
terenu
(dla
poziomego
wymiennika gruntowego dla pompy ciepła
2
o mocy 15,5 kW niezbędne jest 800 m
działki) oraz koszty prac ziemnych
wymaganych dla zakopania węŜownicy na
głębokości min 1,5 m lub wykonania
odwiertów dla wymienników pionowych.
Dla wymiennika powietrznego na ten koszt
składa się koszt posadowienia skraplacza
na ścianie zewnętrznej lub obok domu.
RóŜnica tych kosztów stanowi czasami
ponad 100 % wielkości inwestycji.
Ponadto
stosowanie
pomp
ciepła
powietrze woda pozwala na montaŜ tych
systemów na bardzo małych działkach, w
lokalizacjach miejskich, bez konieczności
wykonywania
specjalistycznych
dokumentacji
(np.
dokumentacji
geologicznej dla wymienników pionowych)
i zdobywania specjalnych pozwoleń ( na
wykonywanie
odwiertów
pionowych).
MoŜna
stwierdzić,
Ŝe
korzyści
z
stosowania pomp ciepła grunt/woda
wynikające z stabilnej pracy systemu
niezaleŜnie od warunków zewnętrznych w
90% przypadków nie są w stanie
skompensować bardzo wysokich kosztów
inwestycyjnych.
Reasumując pompa ciepła powietrze/
woda na dzień dzisiejszy stanowi bardzo
interesującą alternatywę szczególnie dla
nowo budowanych domów. Poziom
technologiczny sprawia, Ŝe są to aktualnie
najbardziej nowoczesne i proekologiczne
urządzenia grzewcze dostępne na rynku
doskonale nadające się do systemów
grzewczych w naszej strefie klimatycznej.
Michał Zalewski