Pompa ciepła powietrze/woda. Dobór i montaż

Wybór pompy ciepła jako głównego źródła ogrzewania domu wiąże się z kilkoma kluczowymi zagadnieniami, o których należy pamiętać na etapie projektowania instalacji grzewczej. Wymagania te różnią się m.in. od rodzaju dolnego źródła, od którego pobierana będzie energia cieplna. Inne wymagania są dla pomp gruntowych, pomp woda-woda, a jeszcze inne dla pomp powietrze/woda. Dlatego w poniższym wpisie skupiam się na najważniejszych zagadnieniach związanych z instalacją pomp ciepła powierze-woda typu split.

Zasada pracy pompy ciepła

Zanim zdecydujemy się na wybór technologii opartej na pompie ciepła, warto poznać budowę i funkcje realizowane przez poszczególne jednostki. Do najważniejszych elementów systemu należą dwie jednostki: zewnętrzna i wewnętrzna. Pierwszą montujemy na zewnątrz, to właśnie w niej przebiega większość procesów termodynamicznych związanych z transportem ciepła (parowanie czynnika chłodniczego, sprężanie oraz jego rozprężanie).

Rys. 1. Zasada działania sprężarkowej pompy ciepła

Przeważającą część jednostki stanowi parownik, do jej pozostałych elementów należą sprężarka oraz zawór rozprężny. Jednostka zewnętrza zawiera dodatkowo część układu elektroniki, która czuwa nad prawidłową pracą pompy ciepła. Transport czynnika chłodniczego między jednostką zewnętrzna a wewnętrzną zapewniają zaizolowane otuliną miedziane rury chłodnicze.

Powietrzne pompy ciepła występują w wariancie split lub monoblok – więcej na ten temat przeczytasz we wpisie: Pompa ciepła split czy monoblok – porównanie.

Jednostka wewnętrzna – opis urządzenia

Jednostka wewnętrzna to w głównej mierze skraplacz, w którym czynnik chłodniczy oddaje transportowane ciepło do wody grzewczej. W trybie chłodzenia to tutaj następuje odparowanie czynnika i schłodzenie wody (np. wytwarzanie wody lodowej) – a skraplacz stanie się parownikiem.

W module wewnętrznym znajduję się także grzałka elektryczna, wspomagająca pracę pompy ciepła w bardzo niskich temperaturach. W większości urządzeń są to grzałki trzystopniowe o mocy 3/6/9 kW. W celu obniżenia kosztów pracy powietrznych pomp ciepła – coraz częściej spotykany jest układ biwalenty, gdzie zamiast grzałki elektrycznej można wykorzystać alternatywne źródło ciepła, np. kominek na paliwo stałe.

Rys. 2. Uproszczony schemat instalacji pompy ciepła powietrze/woda z wykorzystaniem alternatywnego źródła ciepła (kocioł na paliwo stałe)

Niektórzy producenci oferują jednostki wewnętrzne z wbudowanym zasobnikiem ciepłej wody użytkowej o poj. 200-300 litrów. W zależności od aktualnego zapotrzebowania, woda grzewcza przechodząca przez zawór 3-drogowy kierowana jest do instalacji grzewczej bądź na wężownicę w zasobniku ciepłej wody użytkowej (praca w priorytecie).

Moc pompy ciepła

Na etapie planowania instalacji ważny jest dobór pompy o odpowiedniej mocy. W przypadku pomp powietrznych moc cieplna podawana jest dla określonej temperatury powietrza zewnętrznego (np. A7/W35), ta najczęściej wynosi 7°C oraz 35°C na zasilaniu instalacji grzewczej. Wraz ze spadkiem temperatury powietrza zewnętrznego, spada również wydajność pompy ciepła.

Pompa ciepła wytwarza czynnik niskotemperaturowy (woda grzewcza do temp. 55°C) , dlatego instalacją rozprowadzającą ciepło w budynku powinno być:

  • ogrzewanie podłogowe,
  • klimakonwektory,
  • grzejniki niskotemperaturowe.

Im większa różnica pomiędzy temperaturą zewnętrzną a temperatura wody grzewczej w instalacji, tym niższy współczynnik efektywności COP – stąd analogicznie wyższe koszty eksploatacji. Warto wspomnieć, że niektóre modele na rynku mogą pracować bez wspomagania grzałką elektryczną nawet w temperaturze do -20°C.

Jednostka zewnętrzna – opis urządzenia

Instalacja dolnego źródła w przypadku jednostki zewnętrznej nie wymaga prac ziemnych – jak w przypadku pomp wodnych i gruntowych. Miejsce w którym ma zostać zlokalizowana, powinno zapewnić jej bezproblemową pracę przez cały rok, najczęściej montuje się je z tyłu budynków na ścianie zewnętrznej lub betonowym podłożu.

Zaleca się, by jednostka nie była narażona na silne podmuchy wiatru bądź opadów deszczu. Jednostka usytuowana w niewielkiej odległości od domu może zostać zabudowana – w sposób nie utrudniający zasysanie powietrza przez wentylator oraz zapewniając dostęp serwisowy.

W trybie grzania jednostka zewnętrzna schładza zasysane powietrze, stąd na lamelach parownika skrapla się wilgoć (co w temperaturach ujemnych prowadzi do powstania warstwy lodu). Jednostka odszrania się automatycznie, odwracając chwilowo obieg. Prowadzi to do spływania na podłoże dużych ilości wody, która następnie zamarza na podłożu. Stąd zalecane jest wieszanie jednostki nad warstwą luźnego żwiru, obniżoną w stosunku do reszty terenu, w której woda może swobodnie zamarzać.

Innym rozwiązaniem jest odprowadzenie wody rurą kanalizacyjną, o średnicy Ø110 mm – unikniemy w ten sposób gromadzenia się wewnątrz niej lodu. Rura powinna być też wyposażona w kabel grzewczy uniemożliwiający zamarzanie wody wewnątrz. Niekiedy można spotkać instalacje w których woda swobodnie wykrapla się na betonowe podłoże – wówczas pamiętajmy, aby zamontować jednostkę na podwieszeniu.

Jednostki połączone są kablem elektrycznym łączącym moduł wewnętrzny z zewnętrznym oraz dwoma zaizolowanymi termicznie przewodami: w pierwszym płynie odpowiednio czynnik chłodniczy w postaci gazu, a w drugim skroplony czynnik chłodniczy.

Jeśli poszukujesz Informacji związanych z runtową pompą ciepła, przeczytaj wpis: Gruntowa pompa ciepła. Pytania i odpowiedzi

Ważne kwestie

  • Odpowiednie rozplanowanie instalacji pompy ciepła powietrze/woda pozwoli na uniknięcie dodatkowych przeróbek w gotowym domu, wpłynie także pozytywnie na bezawaryjność i żywotność systemu.
  • Do współpracy z pompą ciepła najlepiej wykorzystać instalację ogrzewania podłogowego, które zapewni wymaganą moc cieplną przy niskiej temperaturze zasilania. Umożliwi to uzyskanie wysokiej efektywności pompy ciepła.
  • Łatwy montaż, brak potrzeby wykonywania robót ziemnych i efektywny odbiór ciepła sprawia, że pompy wykorzystujące powietrze jako dolne źródło ciepła zyskują coraz większą rzeszę zwolenników.
  • Do wspomagania pracy pompy ciepła służą wbudowane w jednostkę wewnętrzną grzałki elektryczne. Alternatywnie można wykorzystać dodatkowe źródło ciepła (np. kominek na palio stałe).

Zdjęcie główne: www.buderus.pl

Zdjęcia we wpisie: www.znak-eac.pl, www.buderus.pl

Napisz komentarz
21
  1. Jaka jest Pana opinia, żeby pompę ciepła woda powietrze uzupełnić o fotomechanikę, np. pompa 16 kw, panele fotowoltaiczne 5 kw, proszę o opinię dla takiego rozwiązania ? Umowa z operatorem Net Metering.

    1. Witaj,
      zwróć uwagę, że instalacja fotowoltaiczna najefektywniej pracuje w okresie letnim – z kolei powietrzna pompa ciepła generuje znaczne większe koszty w okresie zimowym (spada jej COP, dodatkowa praca grzałki elektrycznej). Możemy mówić o niewielkim uzysku energii elektrycznej z ogniw w zimie. Owszem, obniży ona koszt pracy pompy ciepła (w okresie letnim wyprodukowany prąd przeznaczymy na cele pracy pompy ciepła, przygotowującej c.w.u.). Jednak oszczędności te nie będą aż tak duże – zwróć uwagę, że instalacja o mocy 5 kW może kosztować ok. 30 tys. zl. Pozdrawiam!

      1. Umowa Net Metering powoduje, że prąd produkowany przez panele fotowoltaiczne latem odbieramy z sieci zimą. Więc czemu Pan pisze, że prąd wyprodukowany przez panele wykorzystamy tylko do ogrzania c.w.u. latem ?

  2. Panie Damianie, bardzo dobrze napisany artykuł i wiele naprawdę fachowych porad. Wiem coś o tym, bo sam osobiście zajmuję się montażem i serwisem pomp ciepła od kilkunastu lat, więc mam ogromne doświadczenie w branży pomp ciepła. Z chęcią mogę promować Pana artykuły na naszej firmowej stronie, bo są naprawdę ciekawe 🙂

  3. Pytanie w/s PC powietrze-woda. Czy sa ograniczenia odleglosci jedostek zewnetrznych od wewnetrznych? Obawiam sie ze halas denerwowal by sasiadow. Dzieki.

    1. Witaj Adamie,
      niestety tak, na moc grzewczą pompy wpływa również odległość miedzy jednostkami zew. i wew. Przykład, pompa ciepła powietrze/woda o mocy 12 kW firmy X, zalecana odległość między jednostkami 3-9 m, przekroczenie tego dystansu powoduje spadek mocy grzewczej pompy. np. dla odległości 15 m, spadek mocy grzewczej wynosi 10 proc, pozdrawiam!

  4. W takim razie, czy osiem metrow od jednostki zewnetrznej do okien sasiadow to problem?
    Pomiedzy betonowy plot 2m wysokosci. 9kw t-cap panasonic.
    Dzieki,
    Pozdrawiam.
    Adam.

  5. Witam,

    Panie Damianie a czy byłby jakiś problem gdybym chciał zainstalować zarówno jednostkę zewnętrzną jak i wewnętrzną w pomieszczeniu , najchętniej tym samym dla oszczędności miejsca ( garaż ) ?
    Oczywiście świeże powietrze byłoby doprowadzone do pomieszczenia tak by zapewnić odpowiednią wentylację dla obu jednostek.
    W przypadku klimatyzacji wielokrotnie spotkałem się z montażem jednostki wewnętrznej np. w garażach podziemnych – COP takich jednostek jest z automatu wyższe zimą niż gdyby stały na zewnątrz + trwałość jednostki zewnętrznej jest znacząco wydłużona przez pracę w lepszych warunkach.
    Oczywiście zdaje sobie sprawę z hałasu jaki generują oba urządzenia ale toleruję ten defekt jako mniejsze zło. Rzecz jasna pomieszczenia będą ocieplone z zewnątrz żeby jak najmniej energii straciły pracując zimą.

    Pozdrawiam
    Kacper

    1. Witaj Kacprze, na rynku dostępne są monoblokowe wewnętrzne pompy ciepła – ale wyłączne do przygotowania wody użytkowej (występują ze zintegrowany zasobnikiem). Dla takiej pompy należy przewiedzieć w garażu wykonanie kanału doprowadzającego i odprowadzającego dużą ilość zimnego powietrza. Pozdrawiam!

  6. Witam,
    Czy może Pan podać przykład pompy ciepła powietrznej, która będzie najlepiej pracowała dla domu do całorocznego zamieszkania o powierzchni 70 m2 + 20 m2 garażu. Ściany Ytong 24cm i styropian 14 cm, okna plastikowe ze standardową przenikalnością. Działka znajduje się nad morzem ok. 2-3 km od linii brzegowej. Czy to w ogóle ma sens i przybliżone koszta inwestycji (ewentualnie firma, którą może Pan polecić).
    Z góry serdecznie dziękuje.
    z poważaniem

  7. Witam,
    Czy może Pan podać przykład pompy ciepła powietrznej, która będzie najlepiej pracowała dla domu do całorocznego zamieszkania o powierzchni 70 m2 + 20 m2 garażu. Ściany Ytong 24cm i styropian 14 cm, okna plastikowe ze standardową przenikalnością. Działka znajduje się nad morzem ok. 2-3 km od linii brzegowej. Czy to w ogóle ma sens i przybliżone koszta inwestycji (ewentualnie firma, którą może Pan polecić).
    Z góry serdecznie dziękuje.
    z poważaniem

  8. Panie Damiania rozważamy montaż PC P-W ale mamy tez możliwość korzystania z miejskiego gazociągu domek o prostej bryle z użytkowym poddaszem ok 170m po podłodze wraz z garażem, z podłogówka i rekuperacją, dobrze ocieplony co w naszej sytuacji będzie bardziej opłacalne, czym się sugerować? wszyscy straszą nas wysokimi rachunkami za energie.
    Pozdrawiam

  9. Panie Damianie, jestem w podobnej sytuacji co Pani Sylwia (dom 160m2 z poddaszem użytkowym dobrze ocieplony i wyizolowany od podłoża) ale jeszcze przed projektem. Rozważam również powietrzną pompę cipeła P-W do cwu + rekuperacja. Coraz więcej słyszę dobrego o Panasonicach T-CAP, one ponoć najlepiej spisują się w domkach gdzie mają być jako jedyne źródło ciepła i nie boją się naszych polskich „srogich” zim, zachowując bardzo dobrą efektywność nawet przy -15C.

  10. Dzień dobry,
    Mam dwa pytania:
    1. Jaka powinna być min odległość zewnętrznej jednostki od ocieplonej ściany budynku?
    2. W jaki sposób stłumić drgania jakie powstają przy pracy jedn.zewn. przenoszone ze stelaża na którym jest podwieszona na ścianę?

    Pozdrawiam

    1. Jednostkę zewnętrzną najlepiej zlokalizować na betonowej stopie, pod zadaszeniem, odległość 20-30 cm od ściany zew. Montaż bezpośrednio na stelażu na ścianie zewnętrznej ma to do siebie, że jednostka przenosi drgania na ścianę nośna – może być to uciążliwe zwłaszcza, jeżeli po drugiej stronie mamy sypialnię. Mogą pomóc podkładki gumowe antywibracyjne pod mocowania, ale efekt poprawy może być niewielki, pozdrawiam!

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *