Jak dobrać moc pompy ciepła?
Właściwie dobrana moc pompy ciepła decyduje o tym jak sprawnie i ekonomicznie będzie działało ogrzewanie. Dobór mocy nie jest tak skomplikowany jak mogłoby się wydawać. Musimy tylko zebrać odpowiednie dane o wielkości, standardzie i zapotrzebowaniu mieszkania na ciepło. Jak to zrobić? Wyjaśniamy.
Z tego artykułu dowiesz się:
Czym jest moc pompy ciepła?
Moc pompy ciepła, mierzona w kilowatach, określa zdolność pompy do przekazywania ciepła z tzw. źródła dolnego do górnego. Mówiąc inaczej jest to ilość ciepła jaką dana pompa ciepła może dostarczyć do budynku w określonym czasie. Dobór odpowiedniej mocy jest kluczowy. Zbyt mała po prostu nie poradzi sobie z ogrzaniem budynku. Za duża sprawi, że cała instalacja stanie się mniej opłacalna.
Pompy ciepła działają na zasadzie podobnej do lodówek lub chłodnicy w samochodzie – przy pomocy sprężarki zmieniają temperaturę czynnika, który następnie modyfikuje temperaturę w pomieszczeniu. W przypadku pomp ciepła główne zadanie polega na ogrzaniu pomieszczeń. Temperatura pobierana przez tzw. czynnik grzewczy z powietrza znajdującego się na zewnątrz lub z gruntu (czasami również z wody) jest podnoszona dzięki określonemu wkładowi energii. Producenci wielu urządzeń oferują możliwość chłodzenia dzięki odwróceniu procesu. Dodatkowo pompa może podgrzewać wodę użytkową. Wszystkie te funkcje trzeba brać pod uwagę sprawdzając moc pompy grzewczej.
Zależnie od budowy pompy, źródła dolnego i zużywanego prądu pompa będzie miała większą lub mniejszą moc grzewczą. Dobrze, jeżeli wyższa moc nie wynika wyłącznie z wyższego zużycia prądu (o czym informuje współczynnik COP).
Co decyduje o zapotrzebowaniu na ciepło?
Zanim dobierzemy moc pompy dla konkretnego budynku musimy wziąć pod uwagę nie tylko parametry urządzenia, ale zapotrzebowanie. Na to ostatnie składa się kilka czynników:
- potrzeby i preferencje użytkowników
- charakterystyka instalacji grzewczej i budynku
- lokalne warunki klimatyczne
Do pierwszych zaliczamy nie tylko pożądaną temperaturę w domu, ale sposób wykorzystania pompy ciepła. Czy ma ona służyć do ogrzewania budynku zimą? Czy również do chłodzenia w upały? Czy ta sama pompa ciepła ma być wykorzystana do podgrzewania wody?
Drugi punkt obejmuje powierzchnię i standard budynku oraz jakie jest rozwiązanie techniczne odbiorników ciepła. Czy pompa będzie podgrzewała wodę w grzejnikach? Zasilała ogrzewanie podłogowe? A może zapewniała ciepłe i zimne powietrze w przewodach wentylacyjnych?
Poza tymi kluczowymi pytaniami trzeba sobie odpowiedzieć na pytanie jakie są warunki klimatyczne w danym miejscu. Ta sama pompa świetnie poradzi sobie z włoską zimą (ostatnio również z polską w większości kraju), ale nie ze skandynawską. Jest to szczególnie ważne przy zakupie pompy powietrznej, która musi pozyskać ciepło bezpośrednio z otoczenia wokół budynku. W przypadku obszarów szczególnie zimnych warto rozważyć zamontowanie kolektora gruntowego pionowego. Musimy też wiedzieć czy pompa będzie jedynym źródłem ciepła czy zastosujemy system hybrydowy (piec gazowy, kominek z płaszczem wodnym itp.).
Jak dobrać moc pompy ciepła?
Standard budynku
Najlepszym rozwiązaniem, stosowanym przez profesjonalistów, jest skupienie się najpierw na budynku i pożądanych rozwiązaniach grzewczych. Istnieją pewne zalecane parametry dla konkretnych powierzchni i standardów budynku. Dobrze jest jednak mieć specjalistę, który wyliczy moc pompy dla konkretnego użytkownika. W tych wyliczeniach bierze się pod uwagę:
- wiek budynku
- rodzaj izolacji
- powierzchnię, która będzie ogrzewana.
Warto pamiętać, że pozostawienie dużej części budynku bez ogrzewania znacząco obniża efektywność systemu grzewczego. Jeżeli kubatura pomieszczeń wyraźnie odbiega od standardów, to też ma wpływ na efektywność ogrzewania. Wyobraźmy sobie jak może działać obieg ciepła z ogrzewania podłogowego w wysokim pomieszczeniu z antresolą sypialną i dużymi oknami, np. na wysokość dwóch kondygnacji. Dla porównania rozmieśćmy tę samą podłogówkę, na takiej samej powierzchni w domu parterowym o tradycyjnych wymiarach. Nie trzeba robić dokładnych obliczeń, żeby od razu zrozumieć różnice w zapotrzebowaniu na energię.
Poza wyjątkami wykorzystuje się jednak standardowe wyznaczniki zapotrzebowania na metr kwadratowy:
- 10 W/m2 – nowoczesne domy pasywne
- 50-70 W/m2 – nowoczesne domy niskoenergetyczne
- 70 W/m2 – domy ze standardową izolacją
- 100-120 W/m2 – starsze budynki z izolacją
Z tego łatwo wywnioskować, że przeciętny dom ze standardową izolacja, o powierzchni 100 m2, będzie potrzebował pompy o mocy około 7 kW.
Moc, COP i SCOP
Przed kupieniem pompy ciepła koniecznie musimy zwrócić uwagę na współczynnik COP (wydajność grzewcza). To on decyduje o tym jaka jest faktyczna wydajność pompy. Jeżeli pompa ma być rozwiązaniem lepszym niż chociażby piec elektryczny, to nie prąd powinien być w niej głównym źródłem ciepła.
COP jest współczynnikiem obliczanym na podstawie stosunku ciepła oddawanego przez pompę (QHP) do energii elektrycznej zużytej do jego oddania (EEL). Żeby mieć jakieś pojęcie o skali – dobry COP pomp powietrznych mieści się między 3,5 a 4. Wydajne pompy gruntowe mogą mieć nawet COP 5. Jak to czytać?COP 4 oznacza, że na 1 kW wyprodukowanego ciepła zużyte zostaje 0,25 kW energii elektrycznej. Jeżeli mamy pompę ciepła o mocy 6 kW i COP 4, to zużycie energii na dostarczenie tej ilości ciepła wynosi 1,5 kW - bardzo oszczędnie.
Jedyny problem z COP jest taki, że to dane producenta, wyliczane dla idealnych warunków. SCOP (sezonowa wydajność grzewcza) mówi nam bardziej dokładnie jak pracuje pompa w ciągu roku w klimacie umiarkowanym.
Na co jeszcze zwrócić uwagę?
Ogólnie mówiąc dobór wydajności według podanych standardów domu i jego powierzchni, przy uwzględnieniu COP i SCOP powinien wystarczyć. Bardziej szczegółowych obliczeń można dokonać wykorzystując dostępne kalkulatory internetowe. Jeżeli dom jest nietypowy lub nie jesteśmy pewni pod jaki standard podchodzi, najlepiej poprosić o pomoc specjalistę. Szczegółowe pomiary dotyczyć będą nie tylko rodzaju ocieplenia czy nietypowej kubatury, ale też ilości okien, dostępu do słońca itp.
Ostateczna wydajność zależy też od prawidłowego zaplanowania systemu grzewczego. Pompa może być dostosowana do ogrzewania nisko-, średnio- lub wysokotemperaturowego. Chociaż ta ostatnia zużywa trochę więcej prądu, to nadaje się do podłączenia pod tradycyjne grzejniki. Dobrze będzie sobie radzić również z podgrzaniem wody użytkowej.
Tak naprawdę najważniejsza jest świadomość jakie czynniki wpływają na pracę pompy ciepła. Im bardziej szczegółowo przemyślimy całe ogrzewanie w domu, tym łatwiej będzie wybrać odpowiednie urządzenie.
Źródła:
- Adam Skrzyński, COP pompy ciepła – co warto wiedzieć o tym wskaźniku?, https://pompycieplaonline.pl/cop-pompy-ciepla, dostęp 10.02.2024
- Ludwik Głowacki, Jaka moc pompy ciepła – Obliczanie mocy, dobór i kalkulator, https://edukacjakrytyczna.pl/jaka-moc-pompy-ciepla-obliczanie-mocy-dobor-i-kalkulator, dostęp 10.02.2024
- Barbara Borkowska, Ile prądu zużywa pompa ciepła? Sprawdź zużycie dla 7kW, grzania wody i 16kW, https://fotowoltaika.expert/ile-pradu-zuzywa-pompa-ciepla-sprawdz-zuzycie-dla-7kw-grzania-wody-i-16kw#ile-energii-elektrycznej-zuzywa-pompa-ciepla-7kw, dostęp 10.02.2024