Jak dobrać moc pompy ciepła?

Dobór pompy ciepła | FlexiPower | Jak dobrać pompę ciepła
2 października, 2020

Jak dobrać moc pompy ciepła?

Zakup i montaż pompy ciepła powinien być dobrze przemyślany i dostosowany do potrzeb wszystkich mieszkańców. Przed podjęciem takiej decyzji należy ustalić zapotrzebowanie energetyczne domu, w tym również c.w.u oraz orientacyjny koszt inwestycji.

Pompy ciepła są maszynami cieplnymi i wymagają przeprowadzenia usługi montażu przez wykwalifikowanych instalatorów. Ponadto, aby nasze urządzenie służyło nam bezawaryjnie przez długie lata, musi być okresowo kontrolowane i serwisowane przez autoryzowany serwis. Dlatego decydując się na instalację pompy ciepła w domu lub innym budynku warto skorzystać z usług specjalistów, którzy dobiorą odpowiednie urządzenie, zamontują je u klienta i zapewnią serwis.

Do czego służy pompa ciepła?

Pompa ciepła współpracuje z systemem grzewczym w domu, ogrzewając budynek oraz dostarczając ciepłą wodę użytkową (c.w.u). Do wytwarzania energii cieplnej urządzenie wykorzystuje naturalne zasoby, takie jak: woda, powietrze oraz grunt. Schemat jej działania podobny jest do funkcjonowania urządzeń chłodniczych. Z tym, że pompa ciepła pobiera energię z otoczenia (woda, grunt, powietrze) i oddaje ją do pomieszczenia.

To źródło wytwarzania energii cieplnej może funkcjonować w budynku samodzielnie lub wspomagać pracę innego źródła ciepła np. kotła na pellet lub gazowego. Pompa ciepła doskonale sprawdza się również jako urządzenie do podgrzewania c.w.u w domu lub wody w basenie. Warto podkreślić, że pompa ciepła zasilana jest energią elektryczną. Integrując panele fotowoltaiczne z pompą, możesz mieć zarówno darmowy prąd oraz tanie ogrzewanie we własnym domu.

Jak wybrać pompę ciepła – rodzaje pomp ciepła

Zanim zdecydujemy się na konkretny model oraz dobieranie jej parametrów, warto zastanowić się nad tym, jaką funkcję będzie spełniała pompa ciepła w naszym domu. Czy ma być głównym i jedynym źródłem ciepła, czy może tylko w jakimś stopniu pokrywać zapotrzebowanie cieplne naszego domu?

Na rynku mamy do wyboru pompy ciepła do ogrzewania i podgrzewania c.w.u (CWU i CO) oraz te do samej ciepłej wody użytkowej (C.W.U). Pompy ciepła do C.W.U są wyposażone w zasobnik wody, który także ma za zadanie utrzymanie odpowiedniej temperatury wody w zbiorniku. Pompy ciepła mogą spełniać, w zależności od modelu, funkcje grzewcze lub chłodzące – niektóre pompy są wyposażone w obie opcje jednocześnie.

Powietrzne pompy ciepła

Powietrzne pompy ciepła (powietrze-woda) wykorzystują powietrze zewnętrzne jako źródło do wytwarzania energii cieplnej (lub chłodzenia) w naszym domu. Mogą być montowane praktycznie w każdym budynku, pracując efektywnie zarówno latem, jak i zimą. Doskonale się sprawdzają jako źródło ciepła przy ogrzewaniu podłogowym.

Gruntowe pompy ciepła

Gruntowe pompy ciepła (grunt-woda, woda-woda), wykorzystują energię gruntu lub zbiornika wodnego do wytwarzania energii cieplnej. Charakteryzują się wyższą sprawnością i efektywnością, w porównaniu do ich powietrznych odpowiedników. Głównie są to pompy ciepła o dużej mocy. Często stosowane są jako główne źródło ciepła w budynkach, gdzie mamy wysokotemperaturowe rozprowadzenie ciepła (system grzejnikowy). Niemniej jednak o możliwości montażu takiej pompy ciepła decydują warunki geologiczne gruntu lub zbiornika wodnego oraz powierzchnia działki. Zatem nie wszędzie mogą być zamontowane. W tym segmencie urządzeń wyróżniamy pompy:

  • z poziomym wymiennikiem ciepła, czyli dolne źródło zasilania pompy umieszczone jest 2-3 metry pod powierzchnią gruntu lub zbiornika wodnego (o ile taki istnieje na posesji). Wymagają odpowiedniej wielkości działki.
  • z pionowym wymiennikiem ciepła, czyli wymiennik ciepła montowany jest pionowo w głąb ziemi na głębokość ok 100 m. Taka instalacja wymaga wykonania badań geologicznych i odwiertów. Niemniej jednak pompa ciepła z pionowym wymiennikiem ciepła nie wykorzystuje zbyt dużo miejsca na posesji inwestora.

Na jakie parametry pompy ciepła zwracać uwagę?

Głównymi parametrami, jakimi powinniśmy się kierować przy doborze pompy ciepła, są moc oraz współczynnik COP. Współczynnik COP określa nam ile kWh energii cieplnej wytworzy dana pompa z 1 kWh energii elektrycznej. Jeżeli chodzi o powietrzne pompy ciepła – w dużej mierze zależne jest to od warunków pogodowych na zewnątrz i temperaturą wody, jaką chcemy uzyskać w instalacji CO. Im temperatura powietrza jest wyższa (powyżej zera), a nasza pompa ciepła współpracuje z niskotemperaturowym źródłem ciepła np. ogrzewaniem podłogowym, to tym jej efektywność będzie wyższa, co przekłada się na wielkość współczynnika COP. Przy niskich temperaturach na zewnątrz zmienia się COP i zwiększa się pobór energii elektrycznej przez pompę.

Dobór pompy ciepła do domu

Właściwy dobór mocy pompy ciepła pozwala nie tylko na pokrycie zapotrzebowania cieplnego naszego domu, ale też na oszczędne zastosowanie tego źródła ciepła we wnętrzu. Pompa ciepła jest ekologicznym i ekonomicznym rozwiązaniem, jeżeli chodzi o ogrzewanie domu czy budynku. Niemniej jednak źle dopasowana pod kątem mocy, może nas narazić na wyższe rachunki za prąd niż się spodziewaliśmy.

Dlatego tak ważną rzeczą jest dobór urządzenia o parametrach wydajnościowych dopasowanych do naszych potrzeb. O wielkości naszej pompy ciepła decydują następujące czynniki:

  • zapotrzebowanie cieplne budynku
  • powierzchnia domu
  • liczba domowników
  • charakterystyka temperaturowa okolicy
  • zapotrzebowanie cieplne budynku

Na etapie projektowania domu, projektant zazwyczaj wyznacza zapotrzebowanie cieplne poszczególnych stref budynku. Jeżeli jednak nie mamy takiej informacji, możemy skorzystać z danych zawartych w poniższej tabelce.

Rodzaj ogrzewanego budynku   Wsp. zapotrzebowania kc [W/m2]
Budynki bez ocieplenia  >80
Budynki
ocieplone styropianem lub wełną mineralną o grubości do 5 cm
65÷75
Budynki ocieplone styropianem lub wełną mineralną o grubości do 10 cm 45÷55
Budynki ocieplone styropianem lub wełną mineralną o grubości co najmniej 20 cm 35÷45

Tabela przedstawia zapotrzebowanie na moc cieplną budynku w zależności od grubości zastosowanej izolacji termicznej. Obecnie dla energooszczędnych domków jednorodzinnych stosowana jest izolacja z wełny mineralnej o grubości od 12-15 cm. Zatem współczynnik cieplny dla nowo powstałego domu o izolacji termicznej 15 cm wyniesie ok. 40 W/m2. Podane wartości są orientacyjne i nie zastąpią audytu energetycznego budynku.

Powierzchnia domu

Powierzchnia domku jednorodzinnego pomoże nam obliczyć całkowite zapotrzebowanie cieplne naszego domku. Obecnie budowane półbliźniaki, szeregowce lub domki wolnostojące mają powierzchnię od 80 m2-160 m2. Dlatego do naszego schematu obliczeniowego możemy przyjąć powierzchnię domu np. 120 m2.

Liczba domowników

Pompy ciepła na ogół spełniają dwie funkcje. Służą jako źródło ciepła dla samego budynku, jak i do podgrzania ciepłej wody użytkowej (C.W.U). W tym ostatnim wypadku ma znaczenie ile osób mieszka w naszym domu, ponieważ wpływa to na zużycie wody.

Na podstawie liczby domowników określamy moc potrzebną do podgrzania wody w naszym domu. Na ogół przyjmuje się wartość 250 W na jedną osobę. Zatem gospodarstwo domowe liczące sobie 4 osoby potrzebuje ok. 1 KW na podgrzanie C.W.U.

Charakterystyka temperaturowa okolicy

Głównie dotyczy powietrznych pomp ciepła i ich sprawności w danych warunkach pogodowych. Efektywność tych urządzeń zmienia się wraz z temperaturą na zewnątrz i temperaturą wewnętrznego źródła ciepła.

Producenci podają parametry wydajnościowe swoich urządzeń dla warunków klimatycznych danej okolicy. Na etykiecie energetycznej mamy przedstawione orientacyjne parametry mocy urządzenia, przeprowadzonych na podstawie analiz temperaturowych określonego regionu. Zatem szacunkową moc urządzenia dla naszego regionu klimatycznego możemy odczytać z etykiety energetycznej.

Dobór mocy pompy ciepła – przykładowe obliczenia

Dobieramy moc pompy ciepła do budynku  o następujących parametrach:

  • powierzchnię naszego domu, która wynosi w tym przypadku 120 m2
  • zapotrzebowanie cieplne budynku to 40 W/m2 . Przyjęliśmy, że domek został ocieplony wełną mineralną o grubości 15 cm
  • źródło ciepła – wodne ogrzewanie podłogowe o temp. nominalnej 35 st. C
  • liczba domowników to 4 osoby.

Wstępnie możemy obliczyć moc grzewczą (Pg) naszej pompy ciepła. Powierzchnię domu (120 m2) mnożymy przez wskaźnik zapotrzebowania mocy (40 W/m2).

120 x 40= 4800 W= 4,8 KW.

Do tego należy doliczyć jeszcze zapotrzebowanie na moc grzewczą, potrzebną do podgrzania C.W.U. W domu mieszkają 4 osoby. Zatem 250 W x 4 = 1 KW energii cieplnej, potrzebnej na zaopatrzenie mieszkańców w ciepłą wodę użytkową.

Dodając moc grzewczą 4,8 KW + 1 KW mocy grzewczej C.W.U., otrzymujemy 5,8 KW, czyli całkowitą moc potrzebną na zapotrzebowanie w energię cieplną naszego domu. W tym wypadku idealnym rozwiązaniem będzie pompa ciepłą o mocy co najmniej 6 KW.

Współczynnik biwalentności

Przy obliczaniu mocy grzewczej pompy ciepła bierzemy również pod uwagę tzw. współczynnik biawaletności [Kb]. Parametr ten określa na ile nasza pompa ciepła ma nam pokryć zapotrzebowanie cieplne w naszym domu. Jeżeli ma ona ma być jednym źródłem ciepła w naszym domu, to wtedy kb=1, jak w powyższym przypadku. Gdy nasza pompa ciepła ma współpracować z innymi źródłami ciepła, to ten współczynnik odpowiednio się zmieni. Na przykład, gdy urządzenie ma zaspokoić nasze potrzeby cieplne w 70% i będzie do niego podłączone jeszcze wspomagające źródło ciepła (np. grzałka elektryczna), to w tym przypadkukb=0,7.

Zatem wzór na Moc grzewczą pompy ciepła ostatecznie wynosi:

Pg= Kc x pow. domu x Kb +Pcwu

Pg– moc grzewcza pompy ciepła

Kc-współczynnik cieplny

Kb– współczynnik biwalentności

Pow.domu– powierzchnia domu

Pcwu-moc cieplna podgrzania CWU

Obliczeniowa moc grzewcza pompy ciepła jest wartością orientacyjną, która pomoże nam skierować nasze poszukiwania w kierunku urządzeń w obszarze konkretnych parametrów wydajnościowych. Znając moc grzewczą Pg, dobierz urządzenie o mocy większej lub równej obliczonej wartości.

O czym warto pamiętać?

Pompa ciepła zapewnia bezobsługową  i płynną pracę całego systemu grzewczego. Urządzenie zapewnia stałą temperaturę we wszystkich pomieszczeniach. Przy tym nie wymaga magazynowania opału. To, co zniechęca potencjalnych inwestorów to początkowe wysokie koszty inwestycyjne oraz stopa zwrotu montażu takiego systemu w domu. Niemniej jednak rosnące ceny paliw, a za nimi koszty eksploatacyjne ogrzewania powodują, że instalacje grzewcze z pompą ciepła stają  się coraz bardziej opłacalne, a czas zwrotu skraca się z roku na rok. Ponadto inwestorzy mogą liczyć na dofinansowanie inwestycji m.in. z programu” Czyste powietrze” oraz na zwrot podatku z ulgi termomodernizacyjnej. Pompy ciepła są ekologicznymi rozwiązaniami energetycznymi i kwalifikowane jako Odnawialne Źródła Energii (OZE).

Dobór pompy z FlexiPower Group

Zakup i montaż pompy ciepła powinien być dobrze przemyślany i dostosowany do potrzeb wszystkich mieszkańców. Pompa ciepła jest urządzeniem wymagającymi przeprowadzenia usługi montażu przez wykwalifikowanych instalatorów. Musi być okresowo kontrolowane i serwisowane przez autoryzowany serwis, zajmujący się obsługą takich urządzeń, dlatego tak ważny jest wybór doświadczonych specjalistów, takich jak FlexiPower Group. Rozpocznij z nami budowę pompy ciepła, by cieszyć się mniejszymi rachunkami za energię.