Prawidłowy dobór mocy pompy ciepła bez względu na to, czy obiektem dla którego przeprowadza się kalkulację jest dom jednorodzinny, czy budynek użyteczności publicznej to kluczowy i najważniejszy aspekt związany z projektowaniem instalacji, której źródłem jest pompa ciepła. To właśnie prawidłowy dobór mocy pompy ciepła jest gwarancją jej prawidłowej, bezawaryjnej i energooszczędnej pracy.
Inwestorzy planujący budowę nowego obiektu lub modernizujący starszego typu konstrukcje decydujący się lub rozważający instalację pompy ciepła ogrzewania domu oraz do ogrzewania ciepłej wody użytkowej powinni przede wszystkim być świadomi, że w doborze pompy ciepła kluczową rolę zajmuje jej moc oraz rodzaj. Jeśli rozważasz instalację pompy ciepła w swoim nowym lub modernizowanym budynku i zastanawiasz się w jaki sposób powinno się przeprowadzić dobór pompy ciepła, przeczytaj poniższy artykuł. Dowiesz się czym są pompy ciepła, jak działają, dlaczego warto w nie zainwestować, jak obliczyć moc pompy ciepła i na co zwrócić szczególną uwagę przy jej zakupie i montażu.
Pompa ciepła, nazywana również maszyną cieplną jest urządzeniem grzewczym wykorzystywanym do ogrzewania budynku, jako źródło ciepła instalacji centralnego ogrzewania, a także do przygotowania ciepłej wody użytkowej na potrzeby mieszkańców lub użytkowników budynku.
Pompa ciepła w odróżnieniu do tradycyjnych urządzeń grzewczych nie wytwarza energii cieplnej w wyniku spalania dostarczanego do niej paliwa (węgla, drewna, gazu itp.). Pompy ciepła wykorzystują odnawialne źródła energii pozyskując ciepło z otaczającego nas środowiska naturalnego. W zależności od rodzaju pompy ciepła energia cieplna może być pozyskiwana z powietrza, gruntu oraz wody.
Pompy ciepła z uwagi na swój szeroki zakres zastosowania i bardzo duży wybór mocy jednostek grzewczych z powodzeniem stosuje się do przygotowania wody użytkowej oraz ogrzania nowych i starszych budynków. Pompy ciepła mogą być jedynym źródłem ciepła dla budynku lub skutecznie wspomagać lub być wspomagane przez alternatywne źródła ciepła zainstalowane w obiekcie. Do zasilania pompy ciepła wykorzystuje się jedynie energię elektryczną.
Sposób w jaki pracują pompy ciepła opiera się na znanym z urządzeń chłodniczych procesie przemian termodynamicznych czynnika chłodniczego. Proces ten polega na odbiorze energii cieplnej ze środowiska o niższej temperaturze i przekazaniu tej energii cieplnej do środowiska o temperaturze wyższej. Proces grzewczy odbywa się bez konieczności dostarczenia do pompy ciepła paliwa, dlatego pompa ciepła to bardzo czyste i przyjazne dla środowiska urządzenie, które nie produkuje żadnych szkodliwych dla przyrody i człowieka substancji i pyłów. Do pracy wymaga jedynie dostarczenia energii elektrycznej.
Aby zrozumieć proces obiegu chłodniczego czynnika umożliwiającego ogrzewanie budynku należy rozróżnić cztery podstawowe podzespoły pompy ciepła, a należą do nich: parownik, sprężarka, skraplacz oraz zawór rozprężny.
Niektóre pompy ciepła posiadają funkcję chłodzenia, który możliwe jest poprzez odwrócenie przebiegu procesu przemian termodynamicznych.
Dobór odpowiedniej mocy pompy ciepła jest kluczowy, ponieważ od prawidłowego doboru mocy jednostki zależy jej wydajność i efektywność. Dlatego rozpatrując kwestię doboru odpowiedniej mocy pompy ciepła do konkretnego budynku oraz konkretnej inwestycji, należy zdecydowanie udać się do specjalistycznej firmy, która zajmie się w fachowy sposób przeprowadzi dobór mocy pompy ciepła, rodzaju i zaprojektuje odpowiednie rozwiązania.
Jakie parametry wpływają na prawidłowy dobór pompy ciepła i na co trzeba zwrócić uwagę aby określić wymaganą moc pompy ciepła? Moc pompy ciepła zależy przede wszystkim od parametrów takich jak:
Powyższe parametry określają wartość strat ciepła na jakie narażony jest dany budynek w najbardziej niekorzystnych warunkach temperatury w okresie grzewczym. Określenie strat ciepła w takich warunkach pozwala na obliczenie zapotrzebowania cieplnego budynku oraz oszacowania mocy pompy ciepła, wymaganej do ogrzania budynku.
Aby odpowiednio dobrać pompę ciepła należy także rozważyć jakie rodzaje pomp ciepła najlepiej sprawdzą się na danej inwestycji, tzn. z jakich odnawialnych źródeł energii ma korzystać dana pompa ciepła. Choć powietrzna pompa ciepła, wykorzystująca jako dolne źródło ciepła powietrze zewnętrzne jest najchętniej wybierana przez inwestorów, to do wyboru mamy jeszcze wodne i gruntowe pompy ciepła.
Obliczenie zapotrzebowania energetycznego budynku należy powierzyć specjaliście. Jest to bardzo ważny krok w przeprowadzenia prawidłowego doboru mocy pompy ciepła. Obliczenie tego parametru wymagana wiedzy i doświadczenia przeprowadzającego obliczenia projektanta. Niezbędne są również odpowiednie narzędzia w postaci programów obliczeniowych, tzw. programów OZC służących do przeprowadzenia obliczeń zapotrzebowania na ciepło budynków.
Obliczenie zapotrzebowania na ciepło polega na przeprowadzeniu symulacji komputerowej, która określi maksymalne straty ciepła dla danego budynku w najbardziej niekorzystnych warunkach, dlatego aby poprawnie obliczyć zapotrzebowanie cieplne budynku należy dokonać analizy uwzględniającej zmienne opisane poniżej.
Uwzględnienie lokalizacji budynku jest bardzo ważne. Poprawne określenie lokalizacji ma bardzo duży wpływ na poprawne obliczenie zapotrzebowania energetycznego budynku.
Polska podzielona jest na pięć stref klimatycznych. W zależności od tego w jakiej strefie klimatycznej znajduje się inwestycja, przyjmuje się inną minimalną temperaturę obliczeniową powietrza zewnętrznego:
Wpływ temperatury, określanej przez daną strefą ma znaczenie przy obliczaniu strat ciepła budynku, im niższa temperatura tym większe jest zapotrzebowanie energetyczne danego budynku.
Określenie liczby domowników oraz faktyczne ustawienia temperatury w danych pomieszczeniach, przy założonej obliczeniowej temperaturze powietrza zewnętrznego, którą określa strefa klimatyczna w jakiej znajduje się budynek są głównymi parametrami, determinującymi ilość energii cieplnej jaką należy dostarczyć do budynku aby osiągnąć i utrzymać zadaną temperaturę.
Projektując instalacje grzewcze zazwyczaj przyjmuje się, że temperatura powietrza w pokojach powinna wynosić 20 stopni Celsjusza, w łazienkach 24 stopnie, w garażach 16, a w spiżarniach około 18 stopni. Nie jest to jednak regułą ponieważ temperatura zwłaszcza w pokojach może być w zależności od preferencji mieszkańców wyższa. To jednak może powodować zwiększenie zapotrzebowania na moc cieplną budynku.
Rodzaj konstrukcji budynku, tzn. technologia jego budowy, zastosowanej stolarki okiennej, drzwiowej, a także fakty wykorzystania lub braku wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła ma znaczący wpływ na sumaryczne obciążenie cieplne budynku.
Zastosowanie szczelnej stolarki okiennej charakteryzującej się niskim współczynnikiem przenikania ciepła, może znacząco zredukować straty ciepła przez przenikanie. Podobnie, budując szczelne i ciepłe budynki o konstrukcji szkieletowej, domy z grubych jednowarstwowych ciepłych ścian lub stosując tradycyjne technologie murarskie, ale z dobrą izolacją cieplną można obniżyć zapotrzebowanie energetyczne budynku i znacząco obniżyć rachunki na ogrzewanie domu stosując jednocześnie mniejszą pompę ciepła.
Warto zdecydować się również na zastosowanie wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła, która poza zapewnieniem stałego dopływu czystego, świeżego i przefiltrowanego powietrza wyeliminuje także straty ciepła wynikające z nieefektywności wentylacji grawitacyjnej.
Powyższe czynniki, mają bardzo duży wpływ na zapotrzebowanie cieplne budynku i choć do dokładnego obliczenia zapotrzebowania energetycznego budynku powinno się wykorzystywać specjalne programy komputerowe, które ponadto powinny być obsługiwane przez specjalistów w dziedzinie technik grzewczych opartych o odnawialne źródła energii to wstępnie, każdy z potencjalnych inwestorów zanim zdecyduje się na nawiązanie współpracy z profesjonalistami może określić przedział mocy pompy ciepła, która powinna być odpowiednia do jego budynku.
Do szybkiego określenia zapotrzebowania energetycznego budynku można posłużyć się przelicznikiem, charakteryzującym ilość potrzebnej energii cieplnej na metr kwadratowy budynku. W zależności od rodzaju budynku można przyjąć:
Na wysokość zapotrzebowania energetycznego budynku będzie miał również wpływ rodzaj ogrzewania budynku. Niskotemperaturowe źródło energii termicznej, jakim jest pompa ciepła najlepiej współpracuje z ogrzewaniem podłogowym, dlatego warto tak projektować systemy grzewcze, aby przy wyborze pompy ciepła oraz systemie ogrzewania pomieszczeń dobierać urządzenia i instalacje, które najlepiej ze sobą współpracują.
Aby zapewnić efektywne, a zarazem ekonomiczne ogrzewanie budynku należy przeprowadzić rzetelny i przemyślany proces doboru pompy ciepła. Odpowiednia moc pompy ciepła zapewni długotrwałą i bezproblemową pracę systemu grzewczego, a koszty eksploatacji będą na optymalnie niskim poziomie.
Do czego może doprowadzić niewłaściwy dobór mocy pompy ciepła? Przewymiarowanie wydajności pompy ciepła w dłuższej perspektywie może doprowadzić do zwiększonych kosztów eksploatacji urządzenia oraz do skrócenia żywotności samej pompy ciepła. Zbyt duża moc pompy ciepła powoduje tzw. taktowanie polegające na wielu powtarzających się cyklach załączania i wyłączania pompy ciepła. Zbyt duża pompa ciepła szybko dogrzeje wodę użytkową oraz wodę w instalacji centralnego ogrzewania ale wielokrotne załączanie i wyłączanie sprężarki będzie powodowało wyższe zużycie energii elektrycznej oraz doprowadzi do szybszego zużycia tego podzespołu co może doprowadzić do konieczności przeprowadzenia kosztownej naprawy pompy ciepła.
Zbyt niska moc pompy ciepła z kolei skutkuje tym, że w trakcie niższych temperatur zadane parametry temperaturowe ciepłej wody użytkowej oraz wody w instalacji grzewczej mogą nie być możliwe do osiągnięcia przez co nawet w wyniku ciągłej pracy pompy ciepła możliwe jest nie uzyskanie zadowalającej temperatury komfortu w domu. Zbyt niska moc pompy ciepła spowoduje również, że w trakcie długotrwałych okresów o niskich temperaturach zewnętrznych, konieczne będzie wspomaganie pracy pompy ciepła np. grzałką elektryczną. Grzałka elektryczna zapewni odpowiednią temperaturę wewnątrz budynku i zapewni zapotrzebowanie na ciepło ale spowoduje zwiększenie zużycia energii elektrycznej.
Odpowiedni dobór mocy pompy ciepła do domu jednorodzinnego oraz budynku użyteczności publicznej czy lokalu usługowego to kluczowa kwestia w projektowaniu instalacji grzewczej opartej na pompie ciepła. To, jaka moc pompy ciepła jest potrzebna do domu stanowi największe wyzwanie projektowe, ponieważ determinuje pracę całego układu ogrzewania i prawidłowe oszacowanie mocy pompy ciepła jest niezwykle istotne aby efektywnie i ekonomicznie ogrzewać budynek. Pamiętaj, że optymalna moc pompy ciepła powinna być obliczona przez profesjonalną firmę z doświadczeniem w zakresie projektowania i doboru pomp ciepła. Ważnym aspektem będzie również odpowiednio przeprowadzony montaż pompy ciepła.
Aby odpowiednio obliczyć wymaganą moc i dobrać pompę ciepła stanowiącą główne źródło ciepła, które spełni w pełni zapotrzebowanie na ciepło budynku, należy pamiętać o tym, aby uwzględnić wszystkie najważniejsze parametry pompy ciepła, powierzchnię budynku, jego izolację i szczelność, liczbę domowników, która wpływa na zużycie wody użytkowej, a w konsekwencji moc pompy ciepła wykorzystywaną na ciepłą wodę użytkową.
biuro@ecocomfort.pl
603 908 700