Jak działa pompa ciepła powietrze-woda i jakie są jej zalety?

Pompa powietrze-woda to w Polsce obecnie najchętniej wybierany rodzaj pompy ciepła. Jej największą zaletą jest uniwersalne wyposażenie dla każdego budynku mieszkalnego – zarówno modernizowanego, jak i nowego. Montaż pompy jest szybki i prosty, a cena znacznie bardziej przystępna dla każdej kieszeni w porównaniu z pompami gruntowymi. Jak działa pompa ciepła powietrze-woda i dlaczego warto ją wybrać? Przeczytaj porady przygotowane przez specjalistów Saunier Duval.

Pompa ciepłą powietrze/woda – zasada działania

Tajemnica pompy ciepła powietrze-woda tkwi w sposobie pozyskiwania energii, która będzie wykorzystana do grzania budynku. Otaczające nas powietrze atmosferyczne – jako dolne źródło ciepła – stanowi ogólnodostępne i nieograniczone źródło energii cieplnej. Jego wykorzystanie wymaga bardzo niskich nakładów inwestycyjnych w zakresie przygotowania terenu pod instalację pompy ciepła. Ponadto sprawdza się w przypadku już istniejących budynków, które znajdują się na działkach o niezbyt dużej powierzchni.

Ze względu na wysokie amplitudy temperatur w ciągu całego roku efektywność pomp ciepła wykorzystujących powietrze jako dolne źródło jest niższa w porównaniu do tych czerpiących ciepło z gruntu lub wody gruntowej.

Jak działa pompa ciepła tego typu?

1. Powietrze atmosferyczne jest doprowadzane do obiegu czynnika chłodniczego pompy za pomocą wentylatora parownika.
2. Przepływając do parownika pompy, oddaje w nim energię w postaci ciepła, podnosząc temperaturę czynnika chłodniczego, który wrze i staje się gazem.
3. Czynnik chłodniczy w postaci gazu jest kierowany do sprężarki, gdzie ulega sprężeniu, a przez to ogrzaniu. Wzrastająca temperatura umożliwia przekazanie ciepła w skraplaczu do instalacji grzewczej budynku.
4. Po przekazaniu ciepła gaz ulega schłodzeniu i skropleniu w skraplaczu.
5. Po przejściu przez zawór rozprężny gaz obniża swoje ciśnienie oraz temperaturę i przepływa do parownika.
6. Następuje ponowne odebranie ciepła z dolnego źródła (powietrza) i proces zaczyna się od nowa.
7. W tym czasie woda grzewcza w instalacji odbiera ciepło ze skraplacza, a pompa obiegowa kieruje ją do instalacji grzewczej budynku CO lub poprzez zawór trójdrogowy zamontowany w pompie na wężownicę zasobnika wody użytkowej CWU.

Jakie są rodzaje pomp powietrze-woda?

Ze względu na specyfikę pracy pomp ciepła możemy podzielić je na wersje split i monoblok. W ofercie marki Saunier Duval są to odpowiednio: GeniaAir Split oraz GeniaAir Mono.

Pompa ciepła powietrze-woda typu monoblok jest pompą zintegrowaną w jednej obudowie – wszystkie jej elementy (parownik i skraplacz) są zawarte w jednej jednostce montowanej na zewnątrz. Takie rozwiązanie eliminuje ryzyko większego szumu w domu, ale wymaga zabezpieczenia pompy ciepła przed zamarzaniem wody, np. w razie przerwy w dostawie energii elektrycznej. Dlatego najczęściej przy jej instalacji pomiędzy pompą a systemem grzewczym budynku stosuje się czynnik niezamarzający np. glikol propylenowy o odpowiednim stężeniu oraz dodatkowy wymiennik ciepła, który rozdziela obieg glikolowy od wodnego. Przy małych instalacjach i pompach ciepła o mniejszej mocy można zalać cały układ grzewczy glikolem propylenowym.

Pompa ciepła GeniaAir Split Saunier Duval

Pompa ciepła powietrze-woda typu split składa się z dwóch jednostek – zewnętrznej i wewnętrznej. Pierwszą z nich instaluje się poza budynkiem. Znajdują się w niej parownik z wentylatorem, sprężarka i zawór rozprężny, dzięki czemu urządzenie nie generuje hałasu w budynku. Obie jednostki są połączone przewodami z czynnikiem chłodniczym, co eliminuje ryzyko zamarznięcia. Niemniej jednak przewody muszą być dobrze zaizolowane, aby nie dochodziło na nich do kondensacji pary wodnej z powietrza. Takie rozwiązanie generuje mniejszy koszt inwestycyjny, jednak połączenie ścieżki chłodniczej (f-gazowej) musi wykonać firma bądź osoba z odpowiednimi uprawnieniami f-gazowymi.

Pompa ciepła powietrze/woda – koszt. W jaki sposób uzyskać wysoką sprawność pompy i ile może wynieść rachunek za ogrzewanie po sezonie grzewczym?

Niezależnie od sposobu montażu pompy ciepła powietrze-woda (monoblok czy split) urządzenie może pracować z następującymi typami instalacji grzewczej:

• ogrzewaniem powierzchniowym: ściennym lub podłogowym (temperatura zasilania nieprzekraczająca 40℃),
• ogrzewaniem mieszanym (podłogowym i grzejnikowym z układem mieszania),
• ogrzewaniem grzejnikowym (temperatura zasilania do 55℃).

Najbardziej efektywna jest praca pompy ciepła w niskotemperaturowym układzie ogrzewania (ogrzewanie podłogowe, panele ścienne lub sufitowe) o dużym zładzie wody grzewczej. W przypadku pracy pompy ciepła z ogrzewaniem grzejnikowym musi być ono zaprojektowane do ogrzewania niskotemperaturowego (np. temperatura zasilania 50℃, temperatura powrotu 40℃). Ze względu na pracę pompy ciepła z małą deltą temperatur np. 50/45℃ należy zapewnić odpowiednio wysoki przepływ. W instalacji z grzejnikami, w których znajduje się więcej niż jeden obieg grzewczy, warto zainwestować w bufor o odpowiedniej pojemności do mocy pompy ciepła. Taki bufor stanowi idealnym magazyn ciepła na wypadek procesu odmrażania pompy oraz zapewni długi czas pracy sprężarki.

Aby określić orientacyjnie rachunki za ogrzewanie, można przeanalizować typowy przypadek, czyli klasyczny, nowo wybudowany dom (70 kWh/m² na rok, 40 W/m²) o powierzchni 150 m² z ogrzewaniem podłogowym. Wyliczenia zostaną wykonane dla dnia, w którym temperatura na zewnątrz wynosi 2℃.

1. Zapotrzebowanie budynku przy -20℃ (jest to temperatura projektowa, dla której liczymy zapotrzebowanie w III strefie) to 150 m² × 40 W/m² = 6000 W.
2. Zapotrzebowanie zmniejsza się liniowo, a więc zgodnie z proporcją, zapotrzebowanie dla +2°C to 6000 W × ((21-2))/(21-(-20)) = 2780 W = 2,78 kW.
3. Mnożąc tę wartość przez 24 godziny (zakładamy, że temperatura była stała przez całą dobę), otrzymujemy 66,72 kWh. Jest to wartość, jaką musimy dostarczyć do budynku.
4. COP pompy ciepła Saunier Duval GeniaAir to HA 5-6 dla tych warunków i temperatury zasilania 35℃ (temperatura zależy od naszej instalacji i podłogi) jest równe 4,1, a więc wartość, którą wyliczyliśmy, musimy podzielić przez 4,1, co daje 16,27 kWh.
5. Obecnie (wliczając 23% podatku) koszt 1 kWh prądu w taryfie G11 to około 1,27 zł. Przemnażając zużycie przez koszt energii, otrzymujemy wartość 20,01 zł dziennie.
6. W ujęciu rocznym musimy dostarczyć do budynku 10500 kWh energii. Dzieląc zapotrzebowanie przez SCOP, otrzymujemy 2560,97 kWh, co z uwzględnieniem przyjętej stawki pozwala otrzymać roczny koszt ogrzewania domu na poziomie 3253 zł.

Dlaczego warto wybrać pompy Saunier Duval?

Powietrzne pompy ciepła Saunier Duval wyróżniają wysokimi współczynnikami COP, nawet do 5,0 – co sprawia, że są wyjątkowo oszczędne i wydajne. Mają też wbudowaną funkcję chłodzenia i mogą współpracować z klimakonwektorami. Dwuletnia gwarancja każdej pompy ciepła może również zostać wydłużona do 5 lat, jeśli urządzenie jest zarejestrowane i będą wykonywane coroczne przeglądy techniczne. Ponadto ze względu na swoją wysoką efektywność energetyczną A+++/A++ (dla większości modeli) biorą udział w podwyższonym progu dotacji, np. w programie Czyste Powietrze.