Grzejniki do pompy ciepła

Dobór grzejników do pompy ciepła

Pompa ciepła jest źródłem ciepła, które zazwyczaj osiąga najwyższą efektywność przy możliwie niskiej temperaturze zasilania instalacji grzewczej. W wielu nowoczesnych budynkach systemy z pompą ciepła pracują z temperaturą wody na poziomie około 30–45°C, jednak rzeczywiste parametry zależą od rodzaju odbiorników, temperatury zewnętrznej i zapotrzebowania budynku na ciepło.

Im niższa temperatura zasilania potrzebna do utrzymania komfortu cieplnego, tym korzystniejsze mogą być warunki pracy pompy i jej współczynnik efektywności COP.

Pompy ciepła pobierają energię z dolnego źródła, którym w zależności od rodzaju urządzenia może być powietrze, grunt lub woda, a następnie przekazują ją do instalacji ogrzewającej budynek.

Grzejniki do pompy ciepła czy ogrzewanie podłogowe?

Z uwagi na charakterystykę pracy pompy ciepła najlepiej współpracuje ona z niskotemperaturowymi systemami ogrzewania. Bardzo dobrym rozwiązaniem jest ogrzewanie podłogowe, które dzięki dużej powierzchni oddawania ciepła może ogrzewać pomieszczenia przy stosunkowo niskiej temperaturze wody.

Nie oznacza to jednak, że grzejniki i pompa ciepła są złym połączeniem. Odpowiednio dobrana instalacja grzejnikowa również może pracować efektywnie, szczególnie jeżeli odbiorniki mają dużą powierzchnię wymiany ciepła i są w stanie zapewnić wymaganą moc przy niskich parametrach zasilania.

Grzejniki mają przy tym mniejszą bezwładność niż typowe ogrzewanie podłogowe, dlatego mogą pozwalać na szybszą reakcję temperatury pomieszczenia na zmianę parametrów instalacji.

Ogrzewanie podłogowe: zalety

Dopasowanie do niskiej temperatury zasilania pompy ciepła to niejedyna zaleta ogrzewania podłogowego. Do najważniejszych cech takiego systemu należą:

• możliwość pracy z niską temperaturą czynnika grzewczego, co sprzyja wysokiej efektywności pompy ciepła,
• równomierny rozkład temperatury w pomieszczeniu dzięki dużej powierzchni grzewczej,
• duża bezwładność cieplna, która sprzyja utrzymaniu stabilnej temperatury wewnętrznej,
• brak widocznych grzejników na ścianach i większa swoboda aranżacji wnętrza,
• ograniczony udział intensywnej konwekcji w porównaniu z częścią tradycyjnych grzejników.

Czy pompa ciepła może współpracować z grzejnikami? Tak. Kluczowe jest jednak sprawdzenie, jaką moc rzeczywiście osiągają grzejniki przy temperaturze zasilania odpowiedniej dla konkretnej pompy ciepła.

Kiedy wybrać grzejniki do montażu pompy ciepła?

W modernizowanych budynkach jednorodzinnych grzejniki do pompy ciepła mogą być bardzo praktycznym rozwiązaniem, ponieważ ich wykorzystanie pozwala niekiedy uniknąć kosztownej przebudowy podłóg i wykonywania całkowicie nowej instalacji ogrzewania podłogowego.

Szczególnie korzystna sytuacja występuje wtedy, gdy budynek został wcześniej poddany termomodernizacji, a istniejące grzejniki są stosunkowo duże lub zostały przewymiarowane względem obecnego zapotrzebowania na ciepło.

Im niższe są straty cieplne budynku, tym mniejszej mocy wymagają grzejniki i tym łatwiej zasilać je wodą o temperaturze korzystnej dla pompy ciepła.

Jakie grzejniki do pompy ciepła? Czy wymiana grzejników zawsze jest konieczna?

Wymiana wszystkich grzejników nie zawsze jest konieczna. Przed modernizacją należy przede wszystkim sprawdzić moc istniejących odbiorników przy obniżonych parametrach zasilania.

Wiele starszych instalacji projektowano dla temperatur znacznie wyższych niż te, przy których pompa ciepła pracuje najefektywniej. Po obniżeniu temperatury wody moc cieplna takiego grzejnika spada, dlatego nie wystarczy oceniać go wyłącznie na podstawie jego rozmiaru lub materiału.

Ważne są również równoważenie hydrauliczne instalacji, odpowiednie przepływy oraz prawidłowe ustawienie temperatury zasilania i krzywej grzewczej.

Rodzaje grzejników współpracujących z pompą ciepła

Grzejniki płytowe

Grzejniki płytowe mogą bardzo dobrze współpracować z pompą ciepła, jeżeli zostały odpowiednio dobrane pod względem powierzchni i mocy. Modele z większą liczbą płyt i ożebrowaniem konwekcyjnym, np. typ 22 czy 33, mogą osiągać znaczną moc przy stosunkowo niewielkich wymiarach zewnętrznych.

• zapewniają dużą powierzchnię wymiany ciepła,
• występują w wielu rozmiarach i wariantach mocy,
• odpowiednio dobrane mogą skutecznie pracować przy obniżonej temperaturze zasilania.

Grzejniki żeliwne

Grzejniki żeliwne charakteryzują się dużą pojemnością wodną oraz wysoką bezwładnością cieplną. Wolniej się nagrzewają, ale również wolniej oddają zgromadzone ciepło po obniżeniu temperatury wody.

W modernizowanym budynku nie należy automatycznie zakładać, że grzejniki żeliwne trzeba wymienić. Jeżeli mają dużą powierzchnię i przy niskiej temperaturze zasilania są w stanie pokryć zapotrzebowanie pomieszczeń na ciepło, mogą pozostać w instalacji.

O ich przydatności decyduje jednak przede wszystkim rzeczywista moc przy nowych parametrach pracy, a nie sam materiał wykonania.

Grzejniki aluminiowe członowe

Grzejniki aluminiowe mają stosunkowo niewielką pojemność wodną i szybko reagują na zmianę temperatury zasilania.

Dzięki modułowej konstrukcji możliwe jest również zwiększanie powierzchni grzejnika poprzez zastosowanie większej liczby członów. Podobnie jak w przypadku innych odbiorników, warunkiem efektywnej współpracy z pompą ciepła jest zapewnienie wystarczającej mocy przy niskiej temperaturze wody.

Grzejniki konwektorowe

Grzejniki konwektorowe oddają znaczną część ciepła poprzez konwekcję. Powietrze przepływa przez wymiennik wyposażony w lamele, nagrzewa się, a następnie unosi do góry i powoduje cyrkulację powietrza w pomieszczeniu.

Ich przydatność w instalacji z pompą ciepła zależy od powierzchni wymiennika oraz od tego, jaką moc uzyskują przy niskiej różnicy temperatur pomiędzy wodą grzewczą a powietrzem w pomieszczeniu.

Grzejniki kanałowe

Grzejnik kanałowy to niskoprofilowy wymiennik ciepła montowany w specjalnym kanale w podłodze. Rozwiązanie to jest często stosowane w pobliżu dużych przeszkleń i okien sięgających od podłogi do sufitu.

Modele kanałowe wyposażone w odpowiednio duży wymiennik, a szczególnie wersje ze wspomaganiem wentylatorowym, mogą skutecznie współpracować z instalacją niskotemperaturową.

Zaletą jest możliwość zachowania swobodnej aranżacji ścian oraz stworzenia strumienia ogrzanego powietrza wzdłuż dużych powierzchni szklanych.

Czy wentylator pomoże przy pompie ciepła z grzejnikami?

W instalacji pompy ciepła z grzejnikami wentylator może istotnie zwiększyć moc cieplną odbiornika. Wymuszony przepływ powietrza przez wymiennik intensyfikuje konwekcję, dzięki czemu grzejnik może przekazać większą ilość ciepła przy tej samej temperaturze wody.

Rozwiązanie to stosowane jest między innymi w grzejnikach niskotemperaturowych, klimakonwektorach oraz niektórych grzejnikach kanałowych.

Wentylator nie zawsze całkowicie rozwiąże problem niedostatecznej mocy grzejnika, ale może pozwolić na obniżenie wymaganej temperatury zasilania i dzięki temu stworzyć korzystniejsze warunki pracy pompy ciepła.

Wymiana grzejników: kiedy konieczna?

Z pompą ciepła najlepiej współpracują odbiorniki zdolne zapewnić wymaganą moc przy niskiej temperaturze wody. To, czy istniejące grzejniki można pozostawić, powinno wynikać z obliczeń zapotrzebowania na ciepło oraz parametrów technicznych odbiorników.

Wymiana lub zwiększenie powierzchni grzejników może być potrzebne między innymi wtedy, gdy:

• istniejące grzejniki są niewielkie i zostały zaprojektowane do pracy z bardzo wysoką temperaturą zasilania,
• po obniżeniu temperatury wody ich moc jest zbyt mała, aby pokryć zapotrzebowanie pomieszczenia na ciepło,
• budynek ma duże straty ciepła i przed montażem pompy nie został odpowiednio zmodernizowany,
• pompa musi przez znaczną część sezonu pracować z wysoką temperaturą zasilania, co pogarsza jej efektywność,
• stan techniczny istniejących grzejników lub instalacji uzasadnia ich wymianę.

Istniejąca instalacja grzejnikowa ma natomiast dobre warunki do współpracy z pompą ciepła, jeżeli:

• grzejniki mają wystarczającą powierzchnię i moc przy obniżonej temperaturze zasilania,
• budynek jest dobrze ocieplony i ma ograniczone straty energii,
• wcześniejsza instalacja była już w stanie ogrzać dom przy stosunkowo niskiej temperaturze wody,
• instalacja została prawidłowo zrównoważona hydraulicznie.

Dobrym testem przed modernizacją może być obniżenie temperatury zasilania istniejącego systemu podczas chłodniejszych dni i sprawdzenie, czy grzejniki nadal są w stanie utrzymać oczekiwaną temperaturę w pomieszczeniach.

Wysokotemperaturowa pompa ciepła

Pompa ciepła wysokotemperaturowa jest urządzeniem przystosowanym do osiągania wyższych temperatur wody niż standardowe niskotemperaturowe pompy ciepła.

Rozwiązania tego typu mogą być szczególnie przydatne podczas modernizacji budynków wyposażonych w instalacje grzejnikowe wymagające wyższej temperatury zasilania.

W zależności od konstrukcji i zastosowanego czynnika chłodniczego domowe wysokotemperaturowe pompy ciepła mogą osiągać temperatury zasilania rzędu około 60–75°C. Dokładna maksymalna temperatura zależy od modelu oraz warunków pracy.

Temperatury znacznie przekraczające ten zakres spotyka się przede wszystkim w specjalistycznych i przemysłowych pompach ciepła, a nie w typowych instalacjach ogrzewania budynków jednorodzinnych.

Wysoką temperaturę można uzyskiwać dzięki odpowiedniej konstrukcji obiegu chłodniczego, zastosowaniu specjalnych sprężarek, czynników chłodniczych lub układów wielostopniowych i kaskadowych.

Możliwość osiągnięcia wysokiej temperatury zasilania nie oznacza jednak, że pompa powinna stale w takich warunkach pracować. Wzrost wymaganej temperatury wody zazwyczaj powoduje spadek efektywności pompy ciepła i wzrost zużycia energii elektrycznej.

Dlatego nawet przy zastosowaniu pompy wysokotemperaturowej warto wcześniej ograniczyć straty cieplne budynku, sprawdzić możliwość zwiększenia powierzchni grzejników i dążyć do możliwie niskiej temperatury zasilania, która nadal zapewnia wymagany komfort cieplny.