Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2019 

Wpływ doboru pompy ciepła powietrze/woda na koszty eksploatacyjne instalacji grzewczej

The impact of the air-to-water heat pump sizing on the heating installation operating costs
Pompa ciepła Danfoss DHP-M XL
Pompa ciepła Danfoss DHP-M XL
Fot. Danfoss

Odpowiedni dobór mocy pompy ciepła powietrze/woda jest bardzo istotny z uwagi na późniejsze koszty eksploatacyjne. Powszechnie zauważalnym problemem jest niedowymiarowanie urządzeń i tym samym nadmierne zużycie energii elektrycznej przez grzałkę w okresie niskich temperatur w sezonie grzewczym. Z kolei przewymiarowanie powoduje nie tylko wyższe koszty inwestycyjne, ale i eksploatacyjne przy występowaniu umiarkowanych temperatur.

W artykule:

• Metody doboru mocy pompy ciepła powietrze/woda
• Rzeczywista praca instalacji z pompą ciepła
• Metody analizy współpracy pompy ciepła z budynkiem

Moc grzewcza oraz chwilowa wartość współczynnika efektywności (COP) pomp ciepła powietrze/woda zależą od wielu czynników. Najważniejszymi są parametry dolnego oraz górnego źródła, przede wszystkim temperatura powietrza zewnętrznego oraz temperatura zasilania instalacji centralnego ogrzewania. Głównym problemem w eksploatacji tych urządzeń jako źródła ciepła jest jednak niekoherentność (niespójność) zapotrzebowania budynku na ciepło oraz generowanej mocy grzewczej. Wraz ze zmniejszającą się temperaturą powietrza zewnętrznego rośnie obciążenie cieplne budynku. Jednocześnie jednak spada maksymalna moc pompy ciepła, która wykorzystuje powietrze zewnętrzne jako dolne źródło ciepła. Obniżeniu ulega również wskaźnik COP, a więc główny parametr określający efektywność urządzenia, która bezpośrednio przekłada się na koszty ogrzewania.

Zauważalnym problemem jest zazwyczaj dobór urządzenia o zbyt małej mocy. Skutkuje to zwiększeniem udziału grzałki elektrycznej w wytworzeniu energii cieplnej i dodatkowym pogorszeniem wartości COP przy niskich temperaturach powietrza zewnętrznego. Natomiast problem przewymiarowania pompy ciepła postrzegany jest głównie przez pryzmat nadmiernych kosztów inwestycyjnych. Okazuje się jednak, że również dobór pompy ciepła o zbyt dużej mocy w wielu przypadkach niekorzystnie wpływa na osiągane wartości COP.

Czytaj też: Metody wyznaczania parametrów gruntu do projektowania pionowych wymienników dla pomp ciepła solanka/woda >>>

Metody doboru mocy pompy ciepła powietrze/woda

Ze względu na brak krajowych wytycznych doboru mocy pomp ciepła w praktyce najczęściej stosuje się w tym celu metody opisane przez producentów urządzeń. W przypadku pomp ciepła powietrze/woda zazwyczaj określa się tzw. punkt biwalentny. Jest to taka wartość temperatury zewnętrznej (dolnego źródła), dla której maksymalna moc pompy ciepła na potrzeby grzewcze (dla wymaganej temperatury zasilania) jest w przybliżeniu równa obciążeniu cieplnemu budynku.

Oznacza to, że w przypadku wystąpienia temperatury zewnętrznej niższej od tej wartości konieczne jest wspomaganie pracy sprężarki urządzenia grzałką elektryczną, która dla pomp ciepła powietrze/woda jest zwykle elementem niezbędnym. W teorii zbyt niska wartość temperatury biwalentnej oznacza przewymiarowanie pompy ciepła, co znacząco zwiększa koszty inwestycyjne instalacji oraz negatywnie wpływa na pracę urządzenia ze względu na obciążenie częściowe występujące przez większą część sezonu grzewczego. Zbyt wysoka wartość punktu biwalentnego oznacza z kolei częsty niedobór mocy i konieczność uruchamiania grzałki elektrycznej, co zwiększa koszty eksploatacyjne.

Przy wyborze urządzenia należy również wziąć pod uwagę jego minimalną temperaturę pracy. Typowe rozwiązania gwarantują poprawną pracę pompy ciepła przynajmniej do temperatury zewnętrznej –15°C, częściej –20°C. Dostępne są jednak również urządzenia ze specjalną konstrukcją sprężarki (np. z dodatkowym wtryskiem gorących par czynnika), umożliwiające pracę do temperatury –25°C lub niższej. Dla odpowiedniego doboru mocy grzewczej pompy ciepła uwzględnić należy również lokalizację budynku. Budynek zlokalizowany w chłodniejszej części kraju (np. Suwałki, Zakopane itd.) jest narażony na częstsze występowanie tak niskich temperatur i zastosowanie innowacyjnych rozwiązań obniżających minimalną temperaturę pracy bywa niezbędne.

Rys. 1. Przykładowy dobór pompy ciepła powietrze/woda regulowanej on/off i obszary jej pracy
Fot. 1. Przykładowy dobór pompy ciepła powietrze/woda regulowanej on/off i obszary jej pracy: 1 – praca z nadmiarem mocy, 2 – punkt biwalentny, 3 – niedobór mocy urządzenia i wspomagająca praca grzałki elektrycznej, 4 – ogrzewanie wyłącznie grzałką elektryczną

Poszczególne obszary pracy pompy ciepła powietrze/woda w zależności od temperatury powietrza zewnętrznego zostały schematycznie zobrazowane na rys. 1. Większość nowoczesnych pomp ciepła powietrze/woda wyposażonych jest w inwerter częstotliwości pracy sprężarki, który pozwala na zredukowanie w pewnym zakresie generowanej przez urządzenie mocy grzewczej. Zmiana obrotów sprężarki nie pozostaje bez wpływu na jej osiągi energetyczne, choć producenci rzadko udostępniają dane konieczne do uwzględnienia tego zjawiska w analizach energetycznych. Możliwość regulacji generowanej mocy grzewczej znacząco zmniejsza jednak obszar pracy z obciążeniem częściowym. Dzięki zastosowaniu sprężarek z inwerterem redukcja COP związana z dużym niedopasowaniem mocy, a zatem z koniecznością cyklicznego włączania i wyłączania urządzenia, następuje dopiero dla obciążenia cieplnego mniejszego od maksymalnie zredukowanej mocy pompy ciepła. Obszary pracy dla tego typu urządzeń zobrazowano schematycznie na rys. 2.

Rys. 2. Przykładowy dobór pompy ciepła powietrze/woda regulowanej on/off i obszary jej pracy
Fot. 2. Przykładowy dobór pompy ciepła powietrze/woda z inwerterem i obszary jej pracy: 1 – praca z nadmiarem mocy, 2 – punkt biwalentny, 3 – niedobór mocy urządzenia i wspomagająca praca grzałki elektrycznej, 4 – ogrzewanie wyłącznie grzałką elektryczną
Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

[pompa ciepła, pompa ciepła powietrze woda, dobór mocy, ogrzewanie, urządzenie grzewcze, efektywność energetyczna, moc grzewcza, zużycie energii elektrycznej, sezon grzewczy, instalacja grzewcza, koszty eksploatacyjne pompy ciepła]

   31.07.2018
inż.  Krzysztof  Piechurski
inż.  Krzysztof  Piechurski
Wydział Inżynierii Środowiska, Politechnika Wrocławska więcej »
mgr inż.  Ewelina  Stefanowicz
mgr inż.  Ewelina  Stefanowicz
Wydział Inżynierii Środowiska, Politechnika Wrocławska więcej »

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 



Czy każdy wentylator dachowy nadaje się do restauracji »

Jak uzyskać pomoc w finansowaniu termomodernizacji »
wentylatory termomodernizacja
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Skorzystaj z platformy B2B dla instalatora »


 



Co zamontować na kominie » Nowoczesne krany - jak działają »
wiem więcej » poznaj dziś »

 


Jak sprawnie wyczyścić instalacje? »


 



10 błędów w instalacji kanalizacji w domu jednorodzinnym » Energooszczędne źródła ciepła - zaprojektuj i wybuduj »
kanalizacja pompy ciepła
wiem więcej » poznaj dziś »

 


Przyszłość elektryka na polskim rynku pracy w ocenie badanych »


 



Zdradzamy sposób na szybką naprawę usterki w wentylatorze »

Nowatorski sposób na wentylację pomieszczeń pracowniczych »
wentylator klimatyzacja
doceniam jakość » korzystam z udogodnień »

 


Nowoczesna energooszczędność - jak to zrobić? »

pompa ciepła

 



Jak zapewnić skuteczny monitoring parametrów środowiskowych w pomieszczeniach medycznych »

Na czym polega automatyzacja w technice budowlnej »
wymienniki ciepła systemy kanalizacyjne
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Skorzystaj z kalkulatora doboru i wyceny grzejników »

ogrzewanie hybrydowe

 



Jak prawidłowo odizolować wodę kanalizacyjną od gruntowej »

Czy może być jeszcze lepszy system do odzysku ciepła? »
produkcja studni wodomierzowych film o pompowni ppoz
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Poznaj tajemnice niezawodnej armatury »

wentylatory do łazienke

 



1 sposób na optymalizację strat energii »

Jakie są korzyści płynące ze stosowania pomp wodnych »
pompy cyrkulacyjne pompy wodne
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Zaprojektuj niezawodne instalacje w budynku »

innowacyjne projektowanie instalacji

 



Pompy ciepła w przemyśle - poznaj ich zastosowanie »

Dobierz wielogazowy detektor podtynkowy »
wentylatory detektor gazów
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Ekspert Budowlany - zlecenia

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
10/2020

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 10/2020
W miesięczniku m.in.:
  • - Bezpieczeństwo pożarowe garaży
  • - Budowa kanalizacji deszczowej
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl