Ze względu na swoją charakterystykę, technologię i koszty instalacji bardzo dużą popularność zdobywają pompy ciepła typu powietrze-woda (nazywane potocznie powietrznymi pompami ciepła – PPC). Niewątpliwą zaletą tej grupy urządzeń jest łatwość ich montażu, dużo prostsza niż dotychczas dominujących na rynku typ pomp ciepła typu solanka-woda – gruntowe PC (ciepło jest wypompowywane z gruntu).
Źródłem ciepła dla PPC jest otaczające nas powietrze – jeśli wybierzemy model do montażu na zewnątrz, nie potrzebuje ona żadnej instalacji tzw. dolnego źródła. Oczywiście modele przeznaczone do montażu wewnątrz pomieszczeń będą potrzebować przewody doprowadzające powietrze z zewnątrz budynku jak i przewody odprowadzające to powietrze z powrotem na zewnątrz – można łatwiej sprząc z instalacją do rekuperacji i wykorzystać do chłodzenia pomieszczeń.
Sprawność i COP
Proszę o zwrócenie uwagi, że żadna PC nie jest urządzeniem, które wytwarza energię cieplną, tylko transportuje tę energię z jednego miejsca w drugie. Źródłem ciepła dla PC może być grunt (stąd nazwa gruntowa PC – GPC), powietrze (PPC) lub woda (WPC) – jest to tzw. dolne źródło. Ciepło jest transportowane do tzw. górnego źródła, czyli instalacji grzewczej lub ciepłej wody użytkowej. Od temperatury dolnego źródła i wymaganej/ustawionej temperatury na wyjściu, czyli w górnym źródle, zależy osiągana sprawność układu.
Im wyższa temperatura dolnego źródła oraz im niższa temperatura górnego źródła, tym sprawność PC jest wyższa. Fachowo sprawność PC określa się jako współczynnik efektywności, w skrócie COP (z ang. coefficient of performance)
Producenci powinni podawać wartość COP oraz moc pompy ciepła wg obowiązującej normy, dla ustalonych parametrów pracy urządzenia.
Dla pomp solanka-woda temperatura dolnego źródła to 0ºC, zaś temperatura górnego źródła to 35°C ogrzanego z 30°C (czyli schłodzenie górnego źródła o 5°).
Natomiast dla PPC podaje się COP i moc wg parametrów odpowiednio +7ºC dolne źródło, oraz 35ºC górne źródło przy schłodzeniu o 5°. Katalogowa wartość współczynnika COP jest więc podawana dla konkretnych warunków pracy. O ile w przypadku pomp solanka-woda warunki pracy dolnego źródła są w ciągu roku stosunkowo stabilne (jeśli oczywiście dolne źródło jest prawidłowo wykonane i regenerowane), to temperatura powietrza zewnętrznego, jak wszyscy wiemy, ulega dość mocnym wahaniom nawet w cyklu dobowym, tym bardziej w ciągu sezonu grzewczego.
Jak to działa, kiedy jest zimno?
PPC jako źródło ciepła wykorzystuje powietrze zewnętrzne, jak więc może ogrzać dom w zimie, kiedy temperatura powietrza spada do temperatur ujemnych? Stosowane w pompach ciepła czynniki chłodnicze są zdolne pracować również przy niskich temperaturach. Wystarczy zajrzeć do danych technicznych, aby sprawdzić, że nowoczesne PPC mogą efektywnie nawet gdy temperatura zewnętrzna jest na poziomie -25°C. Tylko czy praca PPC przy temperaturze powietrza a więc dolnego źródła, wynoszącej -25ºC jest ekonomiczna? Taką informację znajduje się znacznie trudniej albo wcale…
Okazuje się, że w skrajnych warunkach COP PPC może obniżyć się do wartości 2,0 przy temperaturze górnego źródła ciepła 35°C lub jeszcze niżej, do ok. 1,5 przy temperaturze 45°C. Dla powietrza o temperaturze w pobliżu 0ºC wartości COP mieszczą się w granicach 3,5-3,9.
Przykładowy wykres przebiegu COP dla PPC podany jest na rysunku poniżej:
Im chłodniejsze powietrze, tym ekonomia pracy pompy powietrznej jest gorsza. Przypomnijmy, że przy COP równym 2,0 pompa ciepła do oddania mocy grzewczej 2 kW potrzebuje 1 kW energii elektrycznej, a dla COP równego 4,0 energia elektryczna o mocy 1 kW wystarczy do uzyskania 4 kW energii elektrycznej – czyli o połowę taniej niż przy COP = 2,0.
Na kolejnym rysunku pokazano zmianę dostępnej mocy grzewczej tej samej pompy powietrznej w zależności od temperatury powietrza. Wraz ze spadkiem temperatury powietrza, spada moc pompy ciepła.
Górne źródło ciepła
Najwyższą sprawność pompa ciepła osiąga wtedy, gdy górne źródło ciepła stanowi niskotemperaturowa instalacja grzewcza. Im niższa będzie temperatura wody zasilającej ogrzewanie, tym pompa będzie pracować oszczędniej – zużyje mniej prądu. W nowo budowanych domach najlepiej więc, aby współpracowała ona z ogrzewaniem płaszczyznowym – sufitowym, ściennym lub najpopularniejszym – podłogowym.
W najzimniejsze dni do zapewnienia komfortu cieplnego w ogrzewanych pomieszczeniach powinna wystarczyć woda grzewcza o temperaturze 35-40°C. Ogrzewanie podłogowe ma tę przewagę nad innymi systemami, że jego duża bezwładność cieplna pozwala na dłuższe przerwy w pracy pompy ciepła, bez obniżenia komfortu w ogrzewanych pomieszczeniach.
W domach już użytkowanych pompa ciepła może również zasilać instalację grzejnikową. Musi być ona jednak zaprojektowana nie tak, jak to zwykle się przyjmuje, czyli na temperaturę 75 lub 70°C, ale na 50 bądź 60°C. Ta zmiana powoduje, że grzejniki będą miały większe rozmiary, albo trzeba będzie zastosować ich kilka w danym pomieszczeniu.
Uwaga! Na rynku dostępne są pompy, które mogą ogrzewać wodę do temperatury nawet 70°C, ale odbywa się to kosztem ich sprawności (COP będzie niższy).
Więcej: http://ladnydom.pl/budowa/1,106579,14004699,Ile_pompa_daje_ciepla__wspolczynnik_COP.html
Dla kogo pompa ciepła?
Dość przewrotny tytuł, niestety dość często pomijany.
Ze względu na swoja specyfikę PC nie polecamy do budynków w których mają zastosowanie tradycyjna kaloryfery.