fot. Vaillant
Eksploatacja ibkonserwacja pomp ciepïa
Pompa ciepïa wbpraktyce
CYKL E DU KACYJNY
Pompa ciepïa jest sposobem ogrzewania domu najtañszym wbeksploatacji. Dla domu 150–200 m2 roczny koszt ogrzewania ibc.w.u. wynosi najczÚĂciej od 1500 do 2000 zï. Kontynuujemy roczny cykl artykuïów edukacyjnych obpompach ciepïa. Co trzeci budujÈcy zastanawia siÚ serio nad zastosowaniem pompy ciepïa (PC). Ostatecznie decyduje siÚ na to rozwiÈzanie co trzydziesty (rocznie instaluje siÚ wbPolsce ok. 4000 pomp ciepïa). WiÚkszoĂÊ obaw tych, którzy ostatecznie nie zdecydowali siÚ na zastosowanie PC, wynika zbniewiedzy. Dlatego co roku na ïamach BD publikujemy cykl artykuïów edukacyjnych obPC. Wbkaĝdym wydaniu BD, od stycznia do grudnia, omawiamy krok po kroku tematy ukïadajÈce siÚ wbcykl wykïadów odpowiadajÈcych potrzebom inwestora budujÈcego wïasny dom. Wykïadom towarzyszÈ reportaĝe prezentujÈce praktyczne przykïady domów wyposaĝonych wbinstalacjÚ pompy ciepïa.
Oto tytuïy kolejnych artykuïów wbtym cyklu: BD 1–2/10 Dlaczego pompa ciepïa BD 3/10 Wybór dolnego ěródïa. Najwaĝniejsza decyzja BD 4/10 ½ródïo górne – jakie wybraÊ? BD 5/10 Wybieramy pompÚ ciepïa – przeglÈd oferty rynkowej BD 6/10 Ciepïa woda (c.w.u.) wbsystemie zbpompÈ ciepïa BD 7–8/10 Pompa ciepïa wbklimatyzacji. Chïodzenie ibrekuperacja Pompa ciepïa abtechnologia domu BD 9/10 BD 10/10 Ekspoloatacja ibkonserwacja systemu zbpompÈ ciepïa BD 11–12/10 Wymiana kotïa c.o. na pompÚ ciepïa – modernizacja ogrzewania
PATRONI CYKLU
207
DOM Z POMPk CIEPA
Nie da siÚ mieszkaÊ komfortowo wbdusznym, gorÈcym pomieszczeniu. AbjeĂli uwzglÚdniÊ, ĝe do 2050 roku klimat ma siÚ ociepliÊ obminimum 2˚C, to potrzeba chïodzenia pomieszczeñ wblecie staje siÚ nie mniej waĝna niĝ ogrzewanie wbzimie. Obie te funkcje – ogrzewanie ibchïodzenie – doskonale speïnia pompa ciepïa.
PC
PC
Pompa ciepïa wbklimatyzacji
Chïodzenie ibrekuperacja Zwykle funkcja chïodzenia kojarzona jest zbpompami ciepïa powietrze-powietrze, nazywanymi odwracalnymi (reversible) ze wzglÚdu na moĝliwoĂÊ zmiany kierunku transferu ciepïa zbzewnÈtrz do pomieszczenia (ogrzewanie) lub odwrotnie (chïodzenie). Jest zresztÈ sprawÈ spornÈ, czy tego rodzaju urzÈdzenia zaliczaÊ do pomp ciepïa (co do zasady dziaïania sÈ to bez wÈtpienia pompy ciepïa), czy teĝ do klimatyzatorów. Na ogóï wbkrajach póïnocnych (Szwecja, Norwegia, Finlandia), gdzie funkcja grzania jest waĝniejsza niĝ funkcja chïodzenia, zalicza siÚ te urzÈdzenia do pomp ciepïa, natomiast wbkrajach poïudniowej Europy, gdzie uĝywane sÈ gïównie do chïodzenia, sÈ zaliczane do klimatyzatorów. PATRONI CYKLU
208
Wbstatystykach europejskiego rynku pomp ciepïa odwracalne pompy powietrze-powietrze dominujÈ (55%). Pozostaïe pompy ciepïa, wbktórych ěródïo górne stanowi nie powietrze, lecz woda (wbinstalacji c.o. lub c.w.u.) sÈ zwykle definiowane jako sïuĝÈce wyïÈcznie do ogrzewania. Jednak nie jest to prawda, gdyĝ te pompy ciepïa teĝ mogÈ sïuĝyÊ do chïodzenia, jeĂli sÈ wyposaĝone wbopcjonalne rozwiÈzania przeïÈczania funkcji. MogÈ to byÊ dwa rodzaje rozwiÈzañ, nazywane chïodzeniem aktywnym lub pasywnym.
Chïodzenie aktywne Kaĝda pompa ciepïa teoretycznie nadaje siÚ zarówno do ogrzewania, jak ibchïo-
dzenia. Przecieĝ pompa ciepïa to lodówka, tyle ĝe pracujÈca wbodwrotnej funkcji. Dokonajmy zatem odwrócenia funkcji pompy ciepïa ibuzyskamy chïodziarkÚ. Pompy ciepïa mogÈ wiÚc sïuĝyÊ jako ěródïa ciepïa ibjako chïodziarki. Aby wykorzystaÊ pompÚ ciepïa do chïodzenia pomieszczeñ, wystarczy odwróciÊ zarówno kierunek tïoczenia sprÚĝarki, jak ibzawór rozprÚĝajÈcy, zmieniajÈc tym samym kierunek przepïywu czynnika chïodniczego i, oczywiĂcie, kierunek przepïywu ciepïa. Moĝna to zrealizowaÊ wedïug schematu odwracalnej pompy ciepïa, pokazanego na 1, przy czym wbukïadzie 1a pompa pracuje wbtrybie ogrzewania, abwbukïadzie 1b – wbtry-
Pompa ciepïa w klimatyzacji
a
zima
b
lato
dolnego ěródïa (np. do solanki wbkolektorze gruntowym). OczywiĂcie, odwrócony jest teĝ kierunek wïÈczenia zaworu rozprÚĝajÈcego. Wbtrybie ogrzewania pompa ciepïa ma trochÚ wiÚkszÈ moc ibsprawnoĂÊ niĝ wbtrybie chïodzenia. Wynika to stÈd, ĝe energia elektryczna pobierana przez sprÚĝarkÚ zamienia siÚ wbciepïo, które wbtrybie ogrzewania dodaje siÚ do ciepïa pobieranego zbdolnego ěródïa. Wbtrybie chïodzenia ta dodatkowa energia cieplna równieĝ powstaje wbsprÚĝarce, pogarszajÈc jednak wbtym przypadku bilans chïodzenia. Praktycznie kaĝdy producent ma wbswojej ofercie pompy ciepïa odwracalne lub jest wbstanie zaoferowaÊ takÈ pompÚ na zamówienie. Jednak pompa ciepïa zbopcjÈ chïodzenia jest droĝsza, nawet do 30%, mimo ĝe tryb chïodzenia uzyskuje siÚ przez niewielkie zmiany konstrukcyjne ibprogramowe.
Chïodzenie pasywne
1 Schemat dziaïania odwracalnej pompy ciepïa wbtrybie: ogrzewania (a), chïodzenia (b) bie chïodzenia. Wbobiegu czynnika chïodniczego sprÚĝarkÚ podïÈczono przez zawór czterodroĝny, który pozwala odwracaÊ kierunek jej wïÈczenia. DoïÈczono teĝ równolegle do zaworu rozprÚĝajÈcego drugi identyczny zawór, lecz skierowany wbprzeciwnÈ stronÚ. Zawór trójdroĝny pozwala wïÈczyÊ wbobwód jeden zbdwóch zaworów rozprÚĝajÈcych. Wbtrybie ogrzewania 1a sprÚĝarka tïoczy gazowy czynnik chïodniczy do wymiennika ciepïa systemu grzewczego (c.o.
ibc.w.u.). Wbwymienniku czynnik skrapla siÚ, oddajÈc ciepïo do systemu grzewczego. Przez przeïÈczenie zaworu czterodroĝnego sprÚĝarka dziaïa wbkierunku przeciwnym, zatem skraplacz ibparownik zamieniajÈ siÚ rolami 1b, ibciepïo jest odbierane (parownik) zbinstalacji grzewczej, schïadzajÈc jej czynnik (np. wodÚ wbinstalacji podïogowej, nazywanÈ wbtym trybie pracy wodÈ lodowÈ). NastÚpnie to ciepïo jest oddawane przez wymiennik (skraplacz) do ukïadu
Moĝna powiedzieÊ, ĝe pompa ciepïa wbtym rozwiÈzaniu nie pracuje, gdyĝ sprÚĝarka jest wyïÈczona lub „zajÚta” wyïÈcznie grzaniem c.w.u. Korzysta siÚ zbmoĝliwoĂci naturalnego schïadzania (funkcja „natural cooling”) pomieszczeñ czynnikiem zbdolnego ěródïa (solanka lub woda) oddajÈcym ciepïo do gruntu. Jak wiemy, grunt ma temperaturÚ ok. 10°C, abwiÚc niĝszÈ od temperatury wbpomieszczeniach. Ze wzglÚdu na wysokÈ temperaturÚ powietrza wblecie, funkcja „natural cooling” jest oczywiĂcie niemoĝliwa wbpompach powietrze/woda. Wbpompach zbgruntowym dolnym ěródïem ten tryb pracy wymaga niewielkich zmian konstrukcyjnych – dodatkowego wymiennika zbukïadem odpowiednio sterowanych zaworów trójdroĝnych ibpomp obiegowych 2. Programator wyïÈcza sprÚĝarkÚ pompy ciepïa ibpracujÈ tylko pompy obiegowe ukïadu pierwotnego B oraz wtórnego E, abzawory trójdroĝne C, G wïÈczajÈ wymiennik ciepïa chïodzenia D. Zatem woda zbogrzewania REKLAMA
209
DOM Z POMPk CIEPA
podïogowego F, przepïywajÈc przez wymiennik D, oddaje swoje ciepïo czynnikowi obiegu pierwotnego (solance wbkolektorze gruntowym lub wodzie wbukïadzie dwóch studni). Schïadzana woda instalacji podïogowej odbiera ciepïo zbpomieszczenia. Do chïodzenia pomieszczeñ moĝna stosowaÊ równieĝ instalacjÚ nadmuchowÈ, dziaïajÈcÈ poprzez klimakonwektory lub kasetony sufitowe. Instalacja nadmuchowa ma prostsze sterowanie, gdyĝ wymaga tylko zastosowania czujnika temperatury powietrza wewnÈtrz pomieszczeñ, który wyïÈczy system chïodzenia, gdy temperatura spadnie poniĝej zadanej wartoĂci. Wbprzypadku podïogówki lub innej instalacji pïaszczyznowej (Ăciennej lub sufitowej), poza czujnikiem temperatury, konieczny jest równieĝ czujnik wilgotnoĂci, aby automatyka wyïÈczaïa system chïodzenia, gdy powietrze osiÈga wilgotnoĂÊ bliskÈ punktu rosy. Chodzi obto, aby uniknÈÊ skraplania siÚ wilgoci zbpowietrza na chïodnej powierzchni podïogi. PorównujÈc róĝne rozwiÈzania chïodzenia pomieszczeñ, moĝna je uszeregowaÊ wbkolejnoĂci od najbardziej efektywnych do najmniej efektywnych. Najmniej efektywnym rozwiÈzaniem jest zastosowanie grzejników wodnych, zresztÈ nie zalecanych równieĝ do ogrzewania pompÈ ciepïa. Do chïodzenia tym bardziej siÚ nie nadajÈ, ze wzglÚdu na niewielkÈ powierzchniÚ grzejników, abwiÚc sïabÈ wymianÚ ciepïa. Ponadto, grzejniki sÈ montowane nisko przy podïodze, abciepïe powietrze zbiera siÚ wysoko przy suficie. Lepszym rozwiÈzaniem jest chïodzenie zimnÈ wodÈ krÈĝÈcÈ wbrurach podïogówki. Wprawdzie wymiana ciepïa moĝe siÚ odbywaÊ wyïÈcznie przez promieniowanie, gdyĝ ciepïe powietrze nie opada na dóï, ale chïodzenie odbywa siÚ caïÈ powierzchniÈ podïogi. SkutecznoĂÊ chïodzenia podïogowego moĝna znakomicie poprawiÊ przez wywoïanie krÈĝenia powietrza. Wbprzypadku stosowania instalacji podïogowej zarówno do ogrzewania, jak ibchïodzenia, naleĝy zadbaÊ obto, by rury byïy pïytko zagïÚREKLAMA
210 21 2 10
2 Schemat dziaïania instalacji chïodzenia pasywnego zbzastosowaniem ogrzewania podïogowego bione pod posadzkÈ (
