Dobór pompy ciepła – ABC

Do prawidłowego doboru pompy ciepła, informacją wyjściową jest określenie zapotrzebowania na ciepło na cele grzewcze (oraz jeśli wymagane – chłodnicze) dla konkretnie rozpatrywanego przypadku. Zapotrzebowanie na ciepło wyznacza się na podstawie izolacyjności przegród zewnętrznych – im lepsza, tym mniejsze straty do otoczenia. Informacje o stratach ciepłą budynku znajdziemy w charakterystyce energetycznej budynku, jest ona niezbędnym elementem każdego projektu budowlanego.

Przy doborze mocy pompy ciepła należy zwrócić szczególną uwagę na parametry pracy instalacji dolnego i górnego źródła ciepła. Przyjęto oznaczenie parametrów pracy opisując rodzaj czynnika oraz jego temperaturę dla dolnego i górnego źródła ciepła:

• Dla pomp gruntowych, np. B0/W35 lub W10/W55
• Dla pomp powietrznych, np. A2/W35 (ogrzewanie) lub A35/W18 (chłodzenie)

Pierwszy człon (np. B0) określa parametry dolnego źródła, gdzie pierwsza litera oznacza nośnik energii (B – glikol (ang. brine), W – woda (ang. water) lub A – powietrze (ang. air), liczbą określona jest temperatura nośnika energii. Drugi człon (np. W35) określa parametry górnego źródła, gdzie pierwsza litera oznacza czynnik odbierający energię, w każdym z przypadków jest to woda, oznaczona literą „W”, liczbą określona jest natomiast temperatura zasilania instalacji.

Pompę ciepła powinno dobierać się w taki sposób, aby w możliwe dużym stopniu pokrywała całkowite potrzeby grzewcze budynku. Te z kolei określa się zgodnie z normą PN-EN 12831. Informacje o potrzebach cieplnych znajdziemy w charakterystyce energetycznej budynku, przykład takiej charakterystyki prezentuję na rys. 2.

Jeżeli z różnych powodów nie jest określone zapotrzebowania na ciepło, należy posłużyć się metodami przybliżonymi. Dodatkowo należy założyć temperaturę zasilania instalacji grzewczej, zazwyczaj są to temperatury:

• Ogrzewanie podłogowe: 35-45°C,
• Ogrzewanie grzejnikowe: 45-55°C,
• Ogrzewanie klimakonwektorami: 45-54°C.

Określenie punktu biwalentnego

Dobór gruntownych pomp ciepła jest łatwiejszy niż powietrznych, spowodowane jest to stosunkowo stałymi parametrami temperaturowymi dolnego źródła (grunt, woda gruntowa). Umożliwia to również dobór mocy pompy zabezpieczającej 100 proc. zapotrzebowania na energię budynku, bez wykorzystania dodatkowego źródła ciepła (np. grzałki elektrycznej).

Wydajność pompy ciepła powietrze/woda spada wraz ze spadkiem temperatury zewnętrznej. Dlatego przy doborze mocy grzewczej należy brać pod uwagę cały zakres temperatur zewnętrznych. Im niższa temperatura powietrza, tym mniejsza moc grzewcza pompy ciepła. W skrajnym przypadku niska temperatura powietrza może spowodować wyłączenie urządzenia. Właśnie przed skutkami zmian mocy grzewczej ma chronić dodatkowe źródło ciepła.

Parametrem decydującym, kiedy uruchomione zostanie dodatkowe źródło ciepła jest temperatura zewnętrzna. Znając zapotrzebowanie na ciepło budynku i charakterystykę mocy grzewczej pompy ciepła można wyznaczyć tzw. punkt biwalencyjny, który jest graniczną temperaturą, do której pompa ciepła powietrzna pracuje samodzielnie. Poniżej temperatury tego punktu uruchamia się dodatkowe źródło ciepła. Może być to tryb pracy biwalentny równoległy lub alternatywny. W pierwszym przypadku pracują razem pompa i ciepła i drugie źródło ciepła, a w drugim – albo pompa ciepła, albo drugie źródło ciepła.

Wyznaczanie punktu biwalencyjnego należy zacząć od określenia zapotrzebowania na ciepło budynku i naniesienia jego wartości na oś współrzędnych. Jeśli na przykład budynek cechuje się maksymalnym zapotrzebowaniem ciepła 7 kW, to pompa ciepła np. o mocy nominalnej 9 kW i temperaturze zasilania 35°C, może stanowić podstawowe źródło ciepła, które trzeba będzie wspomagać w pracy od temperatury zewnętrznej -12°C. Poniżej tej temperatury, pracę pompy może wspomagać wbudowana grzałka elektryczna.

źródła: powietrze.malopolska.pl; Akademia Viessmann; www.okieminżyniera.pl; PORT PC