Instalacje 
 |
Pompa ciepła - jak wybierać?
| Pompa ciepła - jak wybierać? |
|
Strona 2 z 2 Jaka moc i sprawność?Oszacowanie wymaganej mocy pompy ciepła jest bardzo proste, choć firmy potrafią podnieść rangę tego zadania do wielkiego problemu z bogatą podbudową naukową. Oczywiście, specjaliści mogą zastosować sążniste wzory i wyliczyć dokładnie straty ciepła dla określonego budynku, ale nie popełnimy istotnego błędu, stosując „regułę kciuka”, tj. szacując moc grzewczą na podstawie prostego założenia, że współczesny dom ma dobrą termoizolację i do ogrzewania jego pomieszczeń wystarczy moc grzewcza ok. 50 W/m².Dla domów o słabej izolacji cieplnej ten parametr może wzrosnąć do wartości 70 W/m² , a dla domów energooszczędnych, o bardzo dobrej termoizolacji, wystarczy 30 W/m². W starych budynkach, źle ocieplonych, z nieszczelną stolarką, ten wskaźnik może sięgać nawet 100-300 W/m², ale takich budynków nie ma sensu ogrzewać pompą ciepła. Dla współczesnego budynku rachunek jest prosty. Jeśli na przykład powierzchnia ogrzewanych pomieszczeń wynosi 160 m², to mamy 160 m² x 50 W/m² = 8 kW. Jeśli ta sama pompa ciepła nie tylko ogrzewa dom, ale również grzeje c.w.u., to trzeba jeszcze dorzucić ok. 1 kW. Zakłada się przy tym, że jedna osoba zużywa na dobę ok. 50 l wody o temperaturze 45°C, do czego potrzebna jest moc grzewcza 0,25 kW (zakładając czas podgrzewania tej wody 8 godz). Zatem dla rodziny 4-osobowej mamy 4 x 0,25 kW = 1 kW. Ostatecznie, dla przykładowego domu 160 m² otrzymujemy moc pompy ciepła 9 kW. W przypadku domów o skomplikowanej architekturze, z salonem wysokim na 5 m, z dużymi powierzchniami przeszkleń, zapotrzebowanie na moc grzewczą dla niektórych pomieszczeń może wzrosnąć. Takie szczególne warunki powinny być uwzględnione w projekcie ogrzewania, w szczególności będą miały wpływ na obliczenia strat cieplnych budynku i zwiększenie oszacowania wymaganej mocy grzewczej. W każdym razie, do szczegółowego obliczenia strat cieplnych budynku będzie nas prawdopodobnie namawiała firma instalująca pompę ciepła. Pamiętajmy jednak, że w interesie tej firmy jest zawyżenie oszacowań wymaganej mocy grzewczej. Firma ma przynajmniej dwa powody dla przeszacowania mocy: większy zarobek przy sprzedaży pompy ciepła o większej mocy i „spokojna głowa”, że nie będzie w przyszłości reklamacji z powodu niedogrzania pomieszczeń w czasie silnych mrozów. Interesy inwestora nie muszą się w tym przypadku pokrywać z interesami firmy instalacyjnej. Nie powinniśmy się bardzo obawiać niedoszacowania mocy pompy ciepła. Jeśli wysoki salon z dużymi powierzchniami przeszkleń nie będzie przez kilka mroźnych dni dogrzany, to lepiej wspomagać ogrzewanie lokalnie, np. ciepłem z kominka, niż tracić pieniądze na pompę ciepła o znacznym zapasie mocy, wykorzystywanym tylko przez parę dni w roku. W ogóle zaleca się strategię odmienną niż dla instalacji grzewczych z kotłem. O ile kocioł (np. gazowy) powinien mieć pewien zapas mocy, o tyle moc pompy ciepła może być trochę niedoszacowana (ok. 30% niższa niż byłaby potrzebna w największe mrozy). W kotłach stosuje się tzw. modulację mocy, tzn. moc kotła dopasowuje się do bieżących potrzeb. Pompa ciepła nie ma takich możliwości (ostatnio pojawiają się modele pomp ciepła z modulacją mocy, ale to rzadkość), zatem przez większość czasu pracowałaby z nadmiarem mocy, wykorzystywanym tylko podczas kilku najbardziej mroźnych dni w roku. Straty ciepła w budynku przy zmianie temperatury na zewnątrz od 0°C do -20°C wzrastają dwukrotnie. Zatem wybierając pompę ciepła o mocy wystarczającej do ogrzania domu przy -20°C na zewnątrz, decydujemy się na pompę z dwukrotnym zapasem mocy dla temperatury na zewnątrz utrzymującej się „w okolicach” 0°C, a taka pogoda jest najbardziej typowa w naszym obecnym klimacie. Płacimy więc znacznie drożej za pompę ciepła o większej (za dużej) mocy i urządzenie to pracuje większość czasu ze znacznym nadmiarem mocy, a więc w warunkach dalekich od optymalnych. Właściwym rozwiązaniem jest wybór pompy ciepła o mocy wystarczającej dla typowej temperatury w zimie (od 0°C do -10°C) oraz zainstalowanie w zbiorniku wody grzałki elektrycznej (o mocy 6-9 kW), wspomagającej ogrzewanie przez kilka dni w roku, gdy temperatura spada poniżej -10°C. Biorąc pod uwagę polskie realia klimatyczne, w ciągu roku ilość energii cieplnej dostarczonej przez grzałkę elektryczną (a więc energii drogiej), wynosi zaledwie 5-10% energii dostarczonej przez pompę ciepła. Często pompy ciepła są oferowane w komplecie z grzałką dogrzewającą. Gdy już wyznaczymy wartość mocy grzewczej niezbędnej dla naszego domu, możemy przejść do wyboru konkretnego modelu pompy ciepła, spełniającego ten parametr. Można skorzystać z tabel 2-5. Dla przykładowego domu 160 m² wymaganą moc grzewczą 9 kW zapewnią m.in. następujące modele:
Zauważmy, że jeden i ten sam model pompy ciepła osiąga różne wartości mocy grzewczej, w zależności od warunków pracy pompy ciepła. Dla źródła dolnego o stałej temperaturze (ciepło gruntowe z wody lub solanki) trzeba uwzględnić temperaturę źródła górnego dla wybranego, konkretnego typu instalacji grzewczej – podłogówka (30-40°C), grzejniki (50-65°C) lub instalacja mieszana (40-50°C). Różnice wartości mocy pompy ciepła dla skrajnych temperatur wody w instalacji c.o., tj. dla 30°C i 65°C, mogą wynosić do 30%. Dla systemu powietrze – woda trzeba ponadto uwzględnić zależność osiąganej mocy grzewczej od temperatury powietrza. Są to różnice bardzo duże, ponad dwukrotne dla temperatur +15°C i -7°C. Zwykle w uproszczonych katalogach podaje się moc dla temperatury powietrza Td = 2°C. Jeśli założymy, że pompa ciepła powietrze – woda powinna samodzielnie poradzić sobie z ogrzewaniem domu przy zewnętrznej temperaturze do -10°C, to trzeba uwzględnić, że moc podawana dla Td = 2°C zmniejszy się ok. 2 razy przy Td = -10°C.
Moc grzewcza jest to całkowita moc z jaką agregat sprężarkowy pompy ciepła dostarcza ciepło do instalacji c.o. Moc elektryczna jest to pobór mocy z sieci energetycznej do zasilania agregatu sprężarkowego pompy ciepła. Moc chłodnicza jest to różnica mocy grzewczej i mocy elektrycznej, czyli moc z jaką agregat sprężarkowy pobiera ciepło ze źródła dolnego. Jest to zatem również moc cieplna źródła dolnego. Zauważmy, że agregat sprężarkowy to jednak nie jedyny odbiornik energii elektrycznej z sieci. Poza nim energię elektryczną pobierają dwie pompy obiegowe (wymuszające obieg solanki w rurach kolektora gruntowego i obieg wody w instalacji c.o.) lub pompa wodna w systemie woda – woda. Stąd możliwe są istotne różnice interpretacyjne sprawności COP, podawanej przez poszczególne firmy. Na ogół firmy podają COP w sposób najbardziej dla nich korzystny, tj. uwzględniając wyłącznie straty mocy na zasilanie agregatu sprężarki. Z punktu widzenia użytkownika bardziej miarodajne jest uwzględnienie w COP również energii elektrycznej pobieranej przez pompy obiegowe lub pompę wodną. Trzeba przyznać, że niektóre firmy podają COP w taki właśnie „rzetelny” sposób. Dotyczy to głównie firm oferujących pompę ciepła w „kompakcie”, czyli zawierającą w jednej wspólnej obudowie pompy obiegowe wraz z agregatem sprężarki. Dość łatwo można się zorientować w jaki sposób firma definiuje COP, jeśli wykonamy proste obliczenie dla trzech podawanych parametrów. Otóż jeśli iloraz mocy grzewczej i mocy elektrycznej pompy ciepła jest wielkością większą od podawanego COP, to znaczy, że w COP uwzględniono stratę mocy na zasilanie pomp obiegowych. Węzeł cieplnyPompa ciepła jest instalowana zwykle w odrębnym pomieszczeniu (z wyjątkiem niektórych pomp przystosowanych do pracy na zewnątrz budynku) tworząc wraz z kilkoma współpracującymi komponentami tzw. węzeł cieplny, czyli swego rodzaju kotłownię.Konfiguracja urządzeń wchodzących w skład węzła cieplnego jest projektowana indywidualnie dla konkretnych potrzeb klienta. Kilka typowych rozwiązań przedstawiono w postaci poglądowych schematów na rys. (rys. 3-6). Najprostszy przypadek (rys. 3) to pompa ciepła służąca wyłącznie do c.o. i połączona bezpośrednio z instalacją c.o. Na schemacie ideowym nie pokazano kilku drobniejszych choć niezbędnych i bardzo ważnych komponentów, jak choćby pompy obiegowe, wymuszające obieg roztworu glikolu (solanki) w układzie źródła dolnego oraz wody w układzie źródła górnego, tj. w instalacji c.o. Często pompy obiegowe są już zamontowane w obudowie pompy ciepła. W przypadku stosowania pompy ciepła zarówno dla c.o. jak i do wytwarzania c.w.u., w kotłowni instaluje się również zbiornik c.w.u. (zwykle 200 – 400 l) (rys. 4). Oferowane są również pompy ciepła w kompakcie ze zbiornikiem c.w.u. (w jednej obudowie), wówczas pojemność zbiornika jest ograniczona, np. do 160 l. Niezbędnym elementem takiej konfiguracji jest zawór trójdrogowy, kierujący ciepłą wodę z pompy ciepła na przemian do zbiornika c.w.u. lub do instalacji c.o. Stosuje się przy tym zasadę priorytetu c.w.u., czyli układ regulacji najpierw „troszczy się” o zapewnienie odpowiedniej temperatury wody w zbiorniku c.w.u. i dopiero po osiągnięciu tego parametru przełącza zawór trójdrogowy na zasilanie c.o. W bardziej rozbudowanej konfiguracji stosuje się ponadto zbiornik buforowy o pojemności około 200 l (rys. 5). Rolą tego zasobnika ciepłej wody jest wprowadzenie do systemu bezwładności cieplnej, co korzystnie wpływa na wydłużenie cyklu pracy pompy ciepła, czyli wydłużenie okresu pomiędzy kolejnymi jej włączeniami. Celowość stosowania zbiornika buforowego, jako elementu wnoszącego dużą bezwładność cieplną, jest dyskusyjna w przypadku zastosowania podłogowej instalacji c.o. w całym domu, gdyż masywny jastrych ma wystarczająco dużą pojemność cieplną, by zapewnić dużą bezwładność cieplną całego systemu. Stosowanie zbiornika buforowego jest natomiast celowe w przypadku grzejnikowej instalacji c.o. (mającej małą bezwładność cieplną) lub w przypadku systemu biwalentnego, w którym zachodzi potrzeba akumulowania ciepła pochodzącego z dwóch różnych źródeł ciepła (rys. 6).
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
dodano: 14.04.2008. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| zmieniono: 17.09.2009. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
błędy
SŁOWA KLUCZOWE
pompa, ciepła, moc, grzewcza, sprawność, COP
Topowe produkty w artykule
| Topowe produkty |
|---|
Instalacje dla wymagających Od kilku lat standardem jest budowanie domów energooszczędnych, jak również stosowanie termomodernizacji istniejących budynków i zmiany zainstalowanych w nich systemów grzewczych. Inwestorzy dbają o to, by ich domy były ciepłe (energooszczędne) nie tylko z powodu dynamicznie zwiększających się kosztów tradycyjnych nośników energii, lecz także rosnącej świadomości ekologicznej i chęci życia w zdrowym i czystym otoczeniu. więcej |
| zobacz więcej |
WIĘCEJFORUM DYSKUSYJNE
Ostatnie tematy:
- Dlaczego 40% budujących dom chce pompę ciepła?
- Drugi rok z PCi
- dobór kotła - 220m2
- Oczyszczalnia gruntowo-korzeniowa
- Drenaż-budynek bezpiwniczny
Ostatnie posty: