Jak dobrać moc pompy ciepła?

Ogrzewanie pomieszczeń i ewentualnie ciepłej wody użytkowej za pomocą pomocy ciepła to dobry pomysł, na który ze względów finansowych, praktycznych i ekologicznych decyduje się coraz więcej osób. Do optymalnego działania instalacji bazującej na pompie ciepła niezbędny jest jednak jej prawidłowy wybór. Wśród kluczowych parametrów należy wymienić moc grzewczą – i tu pojawia się pytanie: jak ją dobrać i obliczyć? Odpowiedzi poszukujemy w poniższym artykule.

Pompa ciepła - co to jest?

Tą nazwą określa się urządzenie, którego zadanie polega na pozyskiwaniu ciepła z otoczenia i przekazywaniu go do budynku w celu zapewnienia ogrzewania pomieszczeń i ewentualnie również wody użytkowej. Podobnie jak fotowoltaika, ta nowoczesna technologia zaliczana jest do odnawialnych źródeł energii, czyli takich, które wytwarzają ją w sposób ekologiczny, a więc bez zużywania zasobów planety i bez emisji szkodliwych substancji do atmosfery. Zasadę pracy pompy ciepła można porównać do lodówki, ponieważ ma zupełnie odwrotny charakter. Podczas gdy lodówka pobiera energię z umieszczonych w niej artykułów spożywczych i odprowadza ją na zewnątrz, aby utrzymać ich niską temperaturę, kierunek działania pompy jest przeciwny, tzn. przenosi ona ciepło z przestrzeni o niższej temperaturze do miejsc, w których osiąga ona wyższą wartość.

Jako że pompy są przyjazne środowisku, a ich zastosowanie może poprawić jakość powietrza ze względu na brak emisji szkodliwych substancji do atmosfery, ich zakup i montaż został objęty subsydiami państwowymi, tak jak fotowoltaika dla domu. Koszty inwestycji można więc efektywnie obniżyć, sięgając po dofinansowanie, np. z popularnego programu Mój Prąd. Wracając do samej charakterystyki tego urządzenia, warto zaznaczyć, że pracuje ono w sposób bezobsługowy, tzn. nie wymaga żadnych regularnych zabiegów eksploatacyjnych, jak np. uzupełnianie paliwa czy usuwanie popiołów. Pompa ciepła działa w sposób całkowicie automatyczny i nie wymaga żadnej uwagi od użytkownika.

Jak więc widać, nowoczesna technologia OZE, za jaką można uznać pompę ciepła, ma liczne, konkretne zalety, które przekonują do jej montażu. Jednak aby zyskać pewność, że instalacja rzeczywiście spełni pokładane w niej oczekiwania, konieczny jest prawidłowo dobór jej parametrów. Do najważniejszych zmiennych należy moc grzewcza, dlatego przyjrzyjmy się dokładniej, jak ją obliczyć i dobrać we właściwy sposób dla domu o różnej powierzchni.

Jakiej mocy grzewczej potrzebuje budynek

Rzeczywiście, moc grzewcza to podstawowy parametr, który bierze się pod uwagę przy wyborze pompy ciepła, jednak pojawia się pytanie, od czego powinna ona zależeć. Otóż jej wartość trzeba dobierać pod kątem zapotrzebowania budynku na ciepło. Należy obliczać ją w sposób możliwie jak najprecyzyjniejszy, ponieważ zarówno jej zbyt mały, jak i za wysoki pułap prowadzi do obniżenia wydajności i zwiększenia kosztów eksploatacji całej instalacji, o czym zresztą jeszcze wspomnimy. Teraz zajmijmy się tym, jak obliczyć zapotrzebowanie na ciepło dla domu, tak aby na tej podstawie móc dobrać moc grzewczą pompy.

Jak obliczyć zapotrzebowanie budynku na ciepło

Jak można się domyślać, zapotrzebowanie budynku na ciepło zależy od wielu czynników – jednym z nich jest jakość termoizolacji nieruchomości, tzn. im ona skuteczniejsza, tym mniej trzeba ogrzewać wnętrza, żeby zapewnić komfort termiczny. Co do zasady nowoczesne budownictwo spisuje się pod tym względem zdecydowanie lepiej niż starsze domy, choćby ze względu na aktualnie obowiązujące wymagania prawne w tym zakresie. Kolejną istotną zmienną jest powierzchnia budynku – co oczywiste, wraz z jej wzrostem podwyższa się także ilość potrzebnej energii do ogrzania wszystkich wnętrz. Zapotrzebowanie domu na ciepło jest uzależniane również od liczby użytkowników.

Wielkość zapotrzebowania domu na ciepło wyraża się za pomocą stosunku mocy do powierzchni. Przykładowo, stary, pozbawiony ocieplenia budynek z dużą ilością mostków cieplnych i nieszczelną stolarką może wymagać nawet 150-170W/mkw. ciepła, podczas gdy w nowoczesnych domach energooszczędnych niekiedy wystarczy zaledwie 50 W/mkw., czyli nawet trzy razy mniej. Pod tym względem nowoczesne budynki mają również przewagę w postaci dostępnej dokumentacji inwestycyjnej, która obejmuje szczegółowe informacje projektowe. Na ich podstawie można bardzo precyzyjnie obliczyć zapotrzebowanie budynku na ciepło.

Skoro już wiemy, ile ciepła wymaga dom, czas na określenie mocy grzewczej pompy, tak aby w optymalny sposób dobrać ją pod kątem zapotrzebowania nieruchomości. Parametr ten określa, jaką ilość ciepła dostarcza urządzenie do budynku. Aby określić jego wartość, należy pomnożyć powierzchnię nieruchomości przez jej zapotrzebowanie cieplne. Rezultatem jest liczbę watów, jaką powinna osiągać pompa cieplna, aby utrzymać optymalną temperaturę we wnętrzach.

Rozważmy powyższe założenia na konkretnych przykładach. Założymy, że chcemy odpowiedzieć na pytanie, jaka moc elektryczna pompy ciepła do domu 100 m² będzie potrzebna w przypadku nowoczesnego budownictwa o dobrej izolacji i zapotrzebowaniu cieplnym osiągającym 80 W/mkw. Wyliczenia prezentują się następująco:

100 mkw. x 80 W/mkw. = 8 W (8 kW)

Z kolei dla domu 200 m² w starym budownictwie, z niskiej jakości stolarką i bez docieplenia, dla którego zapotrzebowanie cieplne wynosi 150W/mkw., szacunki wyglądają tak:

200 mkw. x 150 W/mkw. = 30 000 W (36 kW)

Jak więc widać, w tych dwóch skrajnych przypadkach, w których powierzchnia domu różni się dwukrotnie, wymagana moc grzewcza pompy ciepła jest aż ponad czterokrotnie niższa dla dobrze ocieplonego budynku. Stąd płynie wniosek, że efektywność i opłacalność inwestycji w pompę ciepła w dużej mierze zależy od parametrów danego budynku. Generalnie rzecz biorąc, montaż nowoczesnej instalacji w starej, nieprzystosowanej nieruchomości bez docieplenia i z licznymi mostkami cieplnymi mija się z celem – najpierw należy ocieplić budynek, zainwestować w efektywną stolarkę i usunąć nieszczelności.

Za mała moc pompy ciepła

Jednym z podstawowych błędów, które mogą zostać popełnione na etapie projektowania, jest dobór zbyt niskiej mocy grzewczej. Rodzi to konsekwencje mogące negatywnie przekładać się na komfort termiczny funkcjonowania w budynku. Zaniżenie tego parametru może bowiem skutkować skróceniem żywotność pompy ciepła, co wynika ze zbyt częstego uruchamiania się sprężarki, która próbuje w ten sposób „nadrobić” za małą moc, aby utrzymać wymaganą temperaturę w budynku. Intensywniejsze działanie sprężarki przekłada się także na wyższe koszty eksploatacji urządzenia wynikające z większego poboru energii.Najbardziej odczuwalnym efektem zaniżenia mocy grzewczej pompy ciepła może być zaś zbyt niska temperatura w pomieszczeniach.

Za duża moc pompy ciepła

Warto wiedzieć, jak obliczyć i dobrać moc grzewczą pompy ciepła, np. powietrze-woda albo gruntowej, ponieważ również jej przewymiarowanie może mieć niekorzystne konsekwencje. Jakie? M.in. koszt zakupu, montażu i eksploatacji urządzenia, którego cena jest dotkliwsza dla portfela, a pobór moc większy. Przeskalowanie instalacji stwarza też zagrożenie związane z obniżeniem jej żywotności z uwagi na częste uruchamianie się sprężarki na krótki czas.

Współczynnik COP

Aby móc liczyć na maksymalnie efektywne działanie, w odpowiedzi napytanie o dobór mocy pompy ciepła trzeba uwzględnić współczynnik COP. Wskazuje on na stosunek ilości energii pobieranej z otoczenia przez urządzenia do wykorzystywanej przez nie do działania. Im wyższa jego wartość, tym lepiej, ponieważ wraz z nią wzrasta także różnicą pomiędzy pobieraną a zużywaną energią.Przykładowo, pompa ciepła osiągająca COP 4 na każde 4 kW pozyskanej energii wykorzystuje 1 kW z sieci, a gdy COP wynosi 2, do pobrania z otoczenia 4 kW urządzenie zużywa 2 kW prądu. Miej jednak na uwadze, że wskaźnik ten jest obliczany w warunkach testowych, które nie odzwierciedlają rzeczywistych, jakie panują w Polsce, więc wyniki mogą się nie pokrywać z działaniem pompy ciepła w praktyce.

Podsumowanie

Podobnie jak fotowoltaika dla firmi domów, tak i pompa ciepła może być wydajnym i oszczędnym źródłem ciepła dla budynku, jednak wyłącznie pod warunkiem dobrania urządzenia o odpowiednich parametrach. Kluczowa jest moc grzewcza (elektryczna), dlatego jeśli będziesz się zastanawiać, jak ją dobrać i obliczyć, powróć do tego poradnika i zastosuj się do zawartych w nim porad!

‍