Pompy ciepła to coraz bardziej popularne urządzenia grzewcze w Polsce. W zależności od typu wykorzystują one do ogrzewania pomieszczeń i podgrzewania wody użytkowej ciepło zawarte w gruncie, wodzie czy powietrzu. Ze względu na stały rozwój konstrukcji, do najbardziej ekonomicznych rozwiązań należą obecnie powietrzne pompy ciepła. Artykuł firmy Daikin prezentuje cechy tej technologii.

Ciepło może występować w przyrodzie do temperatury zera bezwzględnego, bez względu na stan skupienia danego ciała. Urządzenia takie jak pompy ciepła mogą więc przenosić ciepło zawarte w powietrzu, gruncie czy wodzie do ośrodka o wyższej temperaturze, czyli, w tym przypadku, do domowej instalacji centralnego ogrzewania lub ciepłej wody użytkowej. Na rynku dostępne są różne rodzaje pomp ciepła – przystosowanych do współpracy z różnymi źródłami dolnymi. Dzięki stałemu rozwojowi urządzeń i ulepszaniu ich parametrów, dla wielu budynków najbardziej efektywne jest obecnie zastosowanie pomp ciepła pozyskujących ciepło z powietrza.

Obecne konstrukcje pomp ciepła pracują efektywnie nawet do temperatur powietrza zewnętrznego -25^oC, bez wspomagania grzałkami elektrycznymi. Na zdjęciu jednostka zewnętrzna powietrznej pompy ciepła firmy Daikin

Powietrzne pompy ciepła

Pompa ciepła jako jedyne urządzenie umożliwia skuteczne wykorzystanie ciepła o niskiej temperaturze, zapewniając komfort cieplny w budynku w cyklu całorocznym. Jeszcze kilka lat temu wśród inwestorów panowało przekonanie, iż tylko gruntowe pompy ciepła są zdolne do pracy całorocznej. Obecnie producenci powietrznych pomp ciepła oferują konstrukcje gwarantujące skuteczną pracę urządzeń do temperatur zewnętrznych rzędu -25^oC bez użycia grzałek wspomagających. Należy zdawać sobie sprawę, że współczynnik efektywności powietrznych pomp ciepła, tzw. COP, przy niskich temperaturach zewnętrznych będzie znacznie niższy w porównaniu z gruntowymi pompami ciepła, gdzie stabilizacja temperaturowa dolnego źródła jest większa. Jednak porównując pracę obu typów urządzeń w sezonie grzewczym w aspekcie współczynnika sezonowej efektywności SCOP, różnica będzie niewielka.

Powietrzne pompy ciepła nie wymagają wiele miejsca na instalację, a kotłownia powstała z ich użyciem jest czysta i estetyczna

Zasada działania

Działanie powietrznej pompy ciepła przebiega według następującego cyklu: wentylator tłoczy otaczające powietrze na lamelki parownika, gdzie znajdujący się pod niskim ciśnieniem czynnik chłodniczy ulega odparowaniu pobierając jednocześnie ciepło z otoczenia. Następnie pary czynnika zostają sprężone sprężarką, na skutek czego wzrasta ich temperatura i ciśnienie. Dalej już w postaci pary przegrzanej czynnik trafia do skraplacza, gdzie kondensując oddaje ciepło do instalacji grzewczej. Schłodzony trafia do zaworu rozprężnego, gdzie na skutek gwałtownego spadku ciśnienia oziębia się i ponownie trafia do parownika. Następnie cykl ten zaczyna się od nowa.

Niskotemperaturowa instalacja grzewcza z wykorzystaniem powietrznej pompy ciepła

Przykładowa kalkulacja

Szacunkowy roczny koszt ogrzania domu jednorodzinnego o powierzchni 200 m² za pomocą gruntowej pompy ciepła o współczynniku z SCOP = 4,3 wynosi około 2093 zł. Koszty ogrzewania dla takiej samej powierzchni domu w przypadku pompy powietrznej o SCOP = 3,3 wyniosą około 2727 zł. Należy przy tym wziąć pod uwagę również koszty inwestycyjne: dla pompy gruntowej wraz z instalacją dolnego źródła jest to około 50 tys. zł, a dla pompy powietrznej – 30 tys. zł. Okres amortyzacji inwestycji w obu przypadkach będzie zatem znacząco różny. Jednocześnie instalacja kotłowni z powietrzną pompa ciepła wymaga mniejszej ilości drogiej armatury oraz zapewnia tańszą i wygodniejszą obsługę serwisową, a zatem mniejsze koszty eksploatacyjne. Nie bez znaczenia jest również możliwość wykorzystania tej samej pompy ciepła do chłodzenia budynku (bez potrzeby montażu dodatkowych urządzeń klimatyzacyjnych) oraz podgrzewu ciepłej wody użytkowej.
Nawet tak pobieżna analiza systemów z oboma rodzajami pomp wskazuje na systemy z powietrzną pompą ciepła jako bardziej ekonomiczne dla większości budynków mieszkalnych.

Instalacja c.w.u. w oparciu o system grzewczy z powietrzną pompą ciepła

Parametry instalacji grzewczej

Należy pamiętać, że pompa ciepła osiąga najwyższą sprawność im mniejsza jest różnica pomiędzy temperaturą dolnego a górnego źródła. Oznacza to konieczność projektowania w budynkach niskotemperaturowych systemów grzewczych o maksymalnych parametrach zasilania do 35^oC. Dobrze jest zatem jeszcze na etapie projektowym przewidzieć w budynku taki system ogrzewania czy też opcję klimatyzowania budynku w oparciu o wykorzystanie klimakonwektorów. Stosując klimakonwektory dla potrzeb ogrzewania trzeba pamiętać, aby nie przekraczać projektowej temperatury zasilania powyżej 45^oC. Dobrze jest również, aby urządzenia miały możliwość komunikacji z pompą ciepła, co ograniczy rachunki za energię elektryczną.

Grzegorz Pakosiewicz
Autor jest pracownikiem firmy Daikin