Mit pierwszy: "Pompa ciepła nie dogrzeje domu na starych grzejnikach"
Jednym z najczęstszych argumentów wysuwanych przeciwko pompom ciepła w starszych budynkach jest rzekoma konieczność kucia podłóg i instalacji ogrzewania płaszczyznowego
(podłogówki). To przekonanie wynika z doświadczeń ze starszymi generacjami niskotemperaturowych pomp ciepła (pracujących na czynnikach R410A lub R32), które faktycznie osiągały sensowną sprawność (COP) tylko przy zasilaniu instalacji wodą o temperaturze do 35°C. Stary grzejnik żeliwny czy płytowy, by oddać ciepło do pokoju w środku zimy, potrzebuje wody znacznie gorętszej.
Obecnie ten problem rozwiązuje technologia wysokotemperaturowych pomp ciepła na czynnik R290 (czysty propan).
Z termodynamicznego punktu widzenia, R290 charakteryzuje się znacznie szerszą kopertą pracy. Pozwala na sprężenie czynnika do wartości gwarantujących zasilanie obiegu grzewczego wodą o temperaturze nawet 75°C, przy mrozach sięgających -15°C, i to bez konieczności uruchamiania awaryjnej grzałki elektrycznej.
Inwestor posiadający "kostkę z lat 80." może z powodzeniem zamontować wysokotemperaturową pompę monoblok R290 i spiąć ją z istniejącym układem grzejnikowym. Warunkiem jest jednak odpowiednie zrównoważenie hydrauliczne układu (tzw. kryzowanie).
Patologia branżowa: Brak audytu OZC i dobór "na oko"
Poważnym problemem rynku instalacyjnego jest traktowanie pomp ciepła jak kotłów na ekogroszek, które dobierano dawniej "na metraż", zwykle dwukrotnie przewymiarowując. W przypadku pompy ciepła, taki dobór to wyrok finansowy.
Aby pompa inwerterowa (z płynną modulacją mocy sprężarki) mogła pracować oszczędnie, musi zostać dobrana na podstawie matematycznych obliczeń wskaźnika OZC (Obliczeniowe Zapotrzebowanie Cieplne) budynku, określonego w normie PN-EN 12831.
Audyt OZC określa, ile watów energii ucieka przez każdy metr kwadratowy przegrody (dachu, ścian, okien) w najbardziej mroźny dzień w roku.
Czym grozi przewymiarowanie pompy (montaż za mocnego urządzenia)?
Zbyt potężna pompa błyskawicznie nagrzeje zład wody, po czym się wyłączy. Gdy woda przestygnie – włączy się ponownie. To zjawisko nazywa się taktowaniem. Powoduje ono drastyczny spadek sprawności (SCOP), skokowy wzrost poboru energii elektrycznej oraz niezwykle szybkie zużycie elementów mechanicznych, zwłaszcza łożysk i uzwojeń inwertera w sprężarce.
Zjawisko taktowania najczęściej występuje jesienią, gdy zapotrzebowanie na ciepło domu wynosi zaledwie 3 kW, a "przewymiarowana" pompa 16 kW, mimo maksymalnego zmodulowania mocy, i tak produkuje o 3 kW za dużo (min. 6 kW rzutu cieplnego), zmuszając automatykę do ciągłego zrywania obiegu.
Jak uratować przewymiarowaną pompę przed taktowaniem?
Jeśli staliśmy się ofiarą nieuczciwego sprzedawcy i posiadamy już przewymiarowane urządzenie, sytuację można często uratować, stosując dedykowane termostaty pokojowe, wpinane bezpośrednio w sterownik pompy.
W klasycznym, źle ustawionym układzie, pompa opiera swoją pracę na odczytach temperatury wody powrotnej z grzejników (która bardzo szybko rośnie i spada). Wykorzystanie termostatu pozwala przenieść punkt odniesienia na temperaturę powietrza wewnątrz pomieszczenia referencyjnego. Powietrze (cała kubatura domu) ma znacznie większą bezwładność cieplną. Dzięki temu, gdy pomieszczenie nagrzeje się do zadanych 22-23°C, pompa zatrzymuje pracę i może "odpoczywać" np. przez godzinę lub dwie, dopóki temperatura w pokoju nie spadnie o zadaną histerezę (np. o 1 lub 2 stopnie). W efekcie urządzenie pracuje rzadziej, ale na znacznie dłuższych cyklach, podgrzewając całą bryłę budynku. Niweluje to negatywne skutki taktowania i przywraca ekonomiczną pracę układu, podczas gdy temperatura zasilania na samych grzejnikach wciąż pozostaje bezpiecznie ograniczona ustawieniami krzywej grzewczej (pogodowej) w automatyce pompy.
Spadek wydajności na mrozie: Kiedy pompa potrzebuje pomocy grzałek?
Analizując zapotrzebowanie cieplne dla budynku modernizowanego wyposażonego w grzejniki, inwestorzy muszą zwrócić uwagę na jeszcze jeden krytyczny parametr – zjawisko spadku wydajności grzewczej pompy wraz z obniżaniem się temperatury zewnętrznej.
W standardowych, budżetowych urządzeniach, pompa o mocy nominalnej 10 kW przy temperaturze +7°C, w temperaturze -15°C może dysponować już tylko mocą rzędu 6 kW. Jeśli zapotrzebowanie domu przy -15°C wynosi 9 kW, brakujące 3 kW mocy musi zostać wygenerowane przez wbudowaną grzałkę elektryczną (o skrajnie niekorzystnym współczynniku COP=1.0). To właśnie ten moment powoduje nagły, drastyczny wzrost rachunków za prąd.
Aby tego uniknąć, w domach modernizowanych należy kategorycznie wybierać pompy ciepła klasy premium, które utrzymują stałą wydajność grzewczą do wysokich temperatur ujemnych. Do inżynieryjnej czołówki w tym segmencie należą:
- Samsung EHS HT Quiet (R32) – flagowe urządzenie, które w trybie pompy ciepła potrafi wygenerować zasilanie wodą o temperaturze 70°C i co kluczowe, utrzymać swoją nominalną wydajność grzewczą bez wsparcia grzałek nawet przy mrozach rzędu -25°C.
- Panasonic Aquarea T-CAP (Total Capacity) – legendarna technologia opatentowana przez Japończyków, gwarantująca utrzymanie 100% wydajności cieplnej bez użycia grzałki wspomagającej nawet przy -20°C.
- Mitsubishi ElectricZubadan – zaawansowane sprężarki wyposażone w system wtrysku par czynnika (Flash Injection), słynące z nieugiętej i stabilnej pracy w ekstremalnych warunkach zimowych.
Zastosowanie tych technologii gwarantuje, że wydajność dobrana podczas audytu OZC jest rygorystycznie zachowana przez całą zimę. Całkowicie marginalizuje to (lub nawet eliminuje) czas pracy wielokrotnie bardziej energochłonnych grzałek elektrycznych, przekładając się na wysoce ekonomiczną i stabilną pracę całego układu.
Anatomia prawidłowej instalacji: Kiedy bufor jest naprawdę potrzebny?
Nawet najlepiej dobrana pompa inwerterowa nie zadziała poprawnie w starym układzie, o ile nie zostanie zachowana odpowiednia hydraulika. W instalacjach pomp ciepła krytyczne znaczenie mają przepływy – wyrażane w litrach na minutę (l/min). Aby urządzenie sprawnie odbierało ciepło, wymaga stabilnego przepływu (często rzędu 25-35 l/min). Tymczasem w układach, gdzie głowice termostatyczne nagle przymkną grzejniki w sypialniach, przepływ może spaść poniżej wartości minimalnej, powodując błąd sterownika (tzw. błąd Low Flow).
W odpowiedzi na to rynek masowo instaluje bufory cieplne, nierzadko popełniając przy tym rażące błędy zmniejszające efektywność instalacji. Jakie są zatem żelazne inżynieryjne zasady?
- Zasada 20 litrów (Kiedy bufor jest obligatoryjny?): Montaż bufora cieplnego jest bezwzględnie wymagany tylko wtedy, gdy zład wody w instalacji grzewczej jest mniejszy niż 20 litrów na każdy kilowat (kW) mocy grzewczej pompy. Woda ta jest niezbędna jako zasobnik energii do procesu "defrostu" (odszraniania parownika zimą). Jeżeli jednak
instalacja dysponuje dużym zładem (powyżej 20 l/kW) – co bardzo często ma miejsce przy starych, wielkich grzejnikach żeliwnych i grubych rurach stalowych – z powodzeniem można ten element pominąć.
- Układ szeregowy vs równoległy: Zdecydowanie zaleca się stosowanie buforów w układzie szeregowym (najlepiej na powrocie z instalacji). Dlaczego? Bufor montowany równolegle zawsze obniża ogólną efektywność pracy pompy ciepła o kilka procent, wymuszając straty na mieszaniu czynnika. Układ równoległy (jako sprzęgło) stosujemy wyłącznie w skrajnych przypadkach – np. gdy łączymy pompę w zładzie z innym źródłem ciepła (hybryda z kotłem) lub gdy sytuacja wymusza użycie dodatkowego wymiennika płytowego.
- Mit wielkiego bufora: Zwykle przy domowych pompach ciepła o mocy do 16 kW w zupełności wystarcza bufor o pojemności do 100 litrów. Ogromnym błędem instalacyjnym jest stosowanie potężnych buforów rzędu 300 czy 500 litrów! Tak duże zbiorniki niepotrzebnie wydłużają czas pracy sprężarki (zmniejszając ogólny współczynnik COP). Ponadto ich akumulacja cieplna i tak nie pozwala na ogrzewanie budynku przez długi okres po postoju pompy, przez co nie przynoszą one oczekiwanego efektu ekonomicznego.
Głos śląskich inżynierów i wykonawców
Jak te problemy techniczne diagnozują profesjonaliści, zajmujący się najtrudniejszymi adaptacjami w starszym budownictwie, na terenie regionów o największej presji antysmogowej (gdzie modernizacja jest obowiązkiem, a nie wyborem)?
"Na masowym rynku często oferuje się inwestorom pompy z azjatyckiego importu (OEM) po skrajnie zaniżonych stawkach robocizny, z jednoczesnym ukrywaniem przed nimi faktu braku instalacji buforowych czy przeróbek rurociągów. Wygenerowane tym sposobem „oszczędności” mszczą się bezlitośnie podczas pierwszych styczniowych przymrozków, owocując rachunkami rzędu kilku tysięcy złotych za zaledwie jeden miesiąc i sprzętem zamarzającym w srogie mrozy" – podkreślają analitycy rynkowi i certyfikowani inżynierowie OZE (pełen wgląd w standardy wykonawcze oferuje śląska strona ekspercka inter-klima.pl).
Modernizacja węzła cieplnego w starej „kostce” czy przedwojennej kamienicy wymaga indywidualnego doboru armatury. Jak sprawdzić, czy wybrany instalator dysponuje odpowiednią wiedzą przed wpłaceniem zaliczki, warto przeczytać w profesjonalnych opracowaniach u samych specjalistów montujących pompy ciepła.
FAQ – Prawdy i mity o pompach w modernizacji
Czy to prawda, że pompy ciepła pobierają prąd z sieci tylko wtedy, gdy się włączają, więc duża moc opłaca się bardziej?
Absolutnie nie. Urządzenia inwerterowe są zaprojektowane do bardzo długiej (wielogodzinnej), spokojnej pracy z niską modulacją i stałym minimalnym poborem, który dla domu 150 m2 może utrzymywać się na poziomie stałym ok. 400-600W. Skoki poboru przy starcie dużych sprężarek (w przewymiarowanych sprzętach ON/OFF) potęgują awaryjność i zużycie licznika.
O ile można zmniejszyć koszty po wykonaniu audytu termowizyjnego starego domu?
Kompleksowa termomodernizacja, obejmująca instalację systemu na podstawie wyliczeń inżynieryjnych, z wykonaniem dodatkowego ocieplenia pianą PUR, styropianem EPS oraz z wymianą okien, może zredukować zapotrzebowanie na nieodnawialną EnergięPierwotną (EP) w skrajnych przypadkach z poziomu 250 kWh/m2/rok do rzędu 70 kWh/m2/rok, czyniąc stary dom obiektem o standardzie niemal pasywnym i umożliwiając instalację pompy o trzykrotnie mniejszej, a więc znacznie tańszej w zakupie i utrzymaniu, mocy i cenie rynkowej.
Czy w starym układzie grawitacyjnym z otwartym naczyniem wzbiorczym mogę zainstalować jednostkę powietrze-woda?
Bezpośrednio nie. Nowoczesne urządzenia chłodnicze jako wymienniki ciepła stosują niezwykle delikatne i cienkościenne płytowe wymienniki lutowane. Aby chronić je przed szlamem i zawiesiną rdzawą, jaką posiadają niemal wszystkie otwarte układy ze starych pieców na węgiel, instalację chroni się specjalnym płytowym wymiennikiem ciepła ze stali kwasoodpornej. Zamyka on tak zwany "obieg czysty" i zład, który trafia bezpośrednio od starych rur stalowych i rozdziela czynnik brudny od sprężarki.
Co się stanie w razie awarii prądu w środku zimy przy urządzeniach monoblok?
Pompy typu monoblok mają wyprowadzoną wodę do jednostki zewnętrznej. Aby zabezpieczyć instalację przed zjawiskiem rozsadzenia układu podczas dłuższego braku prądu (powyżej 4-6 godzin) przy mrozach, profesjonalne instalacje obligatoryjnie wyposaża się w specjalne zawory antyzamrożeniowe. Działają one całkowicie mechanicznie, niezależnie od prądu, a w momencie gwałtownego zrzutu temperatury same zaczynają powoli, kroplowo opróżniać skraplacz.
Komentarze