Pompa ciepła split czy monoblok – porównanie

Pompy ciepła powietrze/woda występują w dwóch wariantach, split i monoblok. W obu rozwiązaniach pobierają one energię cieplną z powietrza zewnętrznego i przekazują do instalacji grzewczej. Różnice wynikają natomiast z samej budowy tych urządzeń – przekłada się to na parametry pracy i komfort użytkowania. W poniższym wpisie omawiam te różnice oraz porównuję wady i zalety obu rozwiązań.

Powietrze zewnętrzne jest bardzo dobrym nośnikiem energii cieplnej, z tego względu pompy ciepła powietrze/woda cieszą się największym zainteresowaniem – nie ma konieczności wykonywania dolnego źródła w postaci sond pionowych lub kolektora gruntowego. W ofercie producentów możemy znaleźć powietrzne pompy ciepła w rozwiązaniu split lub monoblok. To jedna i ta sama pompa, jednak różnica tkwi w konstrukcji jednostek.

Zasada działania pompy ciepła

Pompa ciepła przekazuje do instalacji grzewczej energię cieplną zmagazynowaną w ziemi, wodzie lub w powietrzu. Dlatego określenie „dom ogrzewany pompą ciepła” nie do końca jest trafne, bo głównym zadaniem nie jest produkcja, a przenoszenie energii cieplnej. Przeważającą część ciepłą do ogrzewania pobiera ona z otoczenia budynku, nazywanego źródłem dolnym. Ciepło następnie jest przekazywane do instalacji grzewczej domu, która nazywana jest źródłem górnym.

Podniesienie temperatury wody od kilku-kilkunastu stopniu Celsjusza do temperatury szczytowej 50-60 °C jest możliwe, dzięki zastosowaniu przemian termodynamicznych w układzie chłodniczym. Taki układ składa się z czterech elementów, parownika, sprężarki, skraplacza i zaworu rozprężnego. Na rynku istnieje wiele rozwiązań pomp ciepła, jednak zasada ich działania jest taka sama.

Do parownika dostarczana jest energia z dolnego źródła (75%), następuje odparowanie czynnika chłodniczego, następnie czynnik w postaci gazowej jest sprężany przez sprężarkę (z udziałem energii elektrycznej 25%), przez co zwiększona jest jego temperatura. W skraplaczu następuje przekazanie energii do instalacji grzewczej (75% z dolnego źródła, 25% z energii elektrycznej, która została zużyta w procesie sprężania).

W skraplaczu dodatkowo następuje zmiana stanu skupienia czynnika chłodniczego – z fazy gazowej w ciecz. Kolejnym elementem układu chłodniczego jest zawór rozprężny, który obniża ciśnienie czynnika chłodniczego, w celu obniżenia jego temperatury  – by umożliwić odbiór ciepła z dolnego źródła ciepła. Proces powtarza się do momentu osiągnięcia zadanej temperatury na instalacji grzewczej. 

Pompy ciepła typu split

Najwyższy udział w segmencie powietrznych pomp ciepła mają rozwiązania split, to standardowy model składający się z dwóch rozdzielonych ze sobą jednostek, zewnętrznej i wewnętrznej. W jednostce zewnętrznej znajduje się wentylator, parownik – czyli wymiennik ciepła powietrze zewnętrze/freon oraz sprężarka. Jednostka wewnętrzna (hydroboks) składa się natomiast ze skraplacza, czyli wymiennika ciepła freon/woda oraz pompy obiegowej, która tłoczy wodę grzewczą do instalacji odbiorczej.

Jednostka wewnętrzna może występować w wersji ze zintegrowanym zasobnikiem cwu. np. 220 litrów lub rozdzielnie. Połączenie między jednostką zewnętrzną a wewnętrzną pompy ciepła wykonane jest przewodami czynnika chłodniczego (np. 3/8” i 5/8”).

Aby zapewnić komfort akustyczny, jednostka zewnętrzna pompy ciepła split nie powinna być instalowana w narożnikach pomieszczeń ani we wnętrzach – może to prowadzić do odbijania się dźwięków i wyższego obciążenia hałasem. Z tego powodu należy też unikać bezpośredniego nadmuchu na ściany domu bądź garażu.

Z pewnością nie powinniśmy instalować takich jednostek pod oknami sypialni. Wielu producentów pomp ciepła może się pochwalić niską akustyką jednostki zewnętrznej, np. poprzez wyposażenie jej w standardzie w obudowy wyciszające i tłumiące drgania. Jeśli jednostka zewnętrza będzie zainstalowana w otoczeniu sąsiedniej zabudowy mieszkaniowej, warto kwestii hałasu poświęcić szczególną uwagę.

Montaż pompy ciepła split zgodnie z Dyrektywą Unijną [1] musi być realizowany przez wykonawcę, legitymującego się uprawnieniami F-gazowymi. Tymczasem wielu inwestorów nie zdaje sobie sprawy, że pompy split o mocy powyżej 10 kW wymagają założenia tzw. karty produktu i regularnych kontroli szczelności, które musi wykonać certyfikowany instalator. Coroczną kontrolę szczelności przeprowadza się w urządzeniu typu split jeśli waga czynnika chłodniczego przekracza 3 kg czynnika.

Pompy ciepła typu monoblok

W pompach ciepła typu monoblok kompletny układ chłodniczy zabudowany jest w jednostce zewnętrznej. W takiej obudowie znajduje się wyłącznie moduł hydrauliczny zasilający instalację grzewczą. To rozwiązanie, ze względu na niewielkie rozmiary urządzeń, gwarantuje dużą oszczędność przestrzeni. Nośnikiem energii między instalacją a monoblokiem jest woda, takie połączenie musi zostać wykonane w osłonie termoizolacyjnej – o wadach takiego rozwiązania piszę w dalszej części artykułu.

Dzięki zwartej obudowie, pompy ciepła monoblok osiągają nieznacznie wyższą sprawność grzewczą w porównaniu do modeli split. To urządzenia duże, estetyczne, zaizolowane termicznie i akustycznie – więc cichsze podczas pracy. Przez to są droższe w produkcji i droższe w zakupie dla inwestora – ale wygodniejsze w montażu i tańsze w eksploatacji. Z racji, że nie wykonuje się tutaj procedury napełniania pompy czynnikiem chłodniczym (jest on fabrycznie napełniony) – pompa nie podlega restrykcjom ze strony F-gazów.

Porównanie split i monoblok

Pompy ciepła split i monoblok to tak naprawdę dwa takie same urządzenia, sama różnica polega natomiast na budowie pompy ciepła. Split jest urządzeniem rozdzielnym, wymaga miejsca na wykonanie jednostki wewnętrznej, zewnętrznej i połączenia freonowego. Natomiast wszystkie podzespoły monobloka znajdują się w jednym urządzeniu, to duża zaleta – cały układ chłodniczy wykonany jest w fabryce. Z kolei każda instalacja chłodnicza wykonana na miejscu obciążana jest większym ryzykiem ludzkiego błędu.

Dlatego montaż pomp ciepła typu split należy powierzyć firmom, posiadającym uprawnienia f-gazowe, posiadającymi odpowiedni sprzęt i duże doświadczenie w tej branży. W monoblokach nie ingerujemy w układ freonowy, natomiast między monoblokiem a instalacją grzewczą w budynku musimy wykonać izolowane połączenie wodne. Aby nie dopuść do zamarzania wody, połączenie hydrauliczne wykonuje się za pomocą preizolowanych rur wodnych. W celu ochrony przed mrozem, rury należy ułożyć ok. 20 cm poniżej miejscowej głębokości zamarzania.

Problem może się pojawić, gdy w sezonie grzewczym dojdzie do awarii pompy obiegowej, automatyki a nawet podczas dłuższej przerwy w przypadku braku prądu. W skrajnych sytuacjach może dojść do zamarznięcia wymiennika freon/woda powodując jego trwałe uszkodzenie. Dlatego producenci zalecają wykonanie awaryjnego zasilania elektrycznego dla podtrzymania pracy pompy ciepła. W przypadku dłuższych przerw podczas mrozów nie pozostanie nic innego jak spuszczenie wody z agregatu i przedmuchanie go sprzężonym powietrzem – zmusza to jednak inwestorów do wykonania zapasowego źródła ciepła w budynku na wypadek takich sytuacji (np. przez podłączenie do bufora ciepła kominka z płaszczem wodnym).

Innym rozwiązaniem jest napełnienie układu hydraulicznego roztworem niezamarzającym. Jednak i w takim rozwiązaniu zaczynają się schody (konieczność wykonania w instalacji dodatkowego wymiennika glikol/woda, spada COP pompy).

Za pompami ciepła typu split zdecydowanie przemawia cena i osobiste przekonanie inwestorów, że w przypadku braku dostaw energii elektrycznej, układ nie ulegnie uszkodzeniu na skutek zamarznięcia przewodów. Z kolei pompy ciepła typu monoblok, są bardziej kompaktowe, cichsze i wydajniejsze – jednak droższe w zakupie.

Powołania:

[1] https://eur-lex.europa.eu/legal-content/PL/TXT/?uri=CELEX%3A32006R0842

Zdjęcia: www.Buderus.pl