Charakterystyka pracy i wydajności pomp ciepła
Pompy ciepła są dziś jednym z najczęściej wybieranych źródeł ciepła w nowoczesnym budownictwie. Ich popularność wynika z wysokiej efektywności energetycznej, niskich kosztów eksploatacji oraz możliwości wykorzystania energii odnawialnej zawartej w powietrzu, gruncie lub wodzie. Aby jednak pompa ciepła pracowała efektywnie przez cały sezon grzewczy, kluczowe znaczenie ma właściwe zrozumienie jej charakterystyki pracy oraz poprawny dobór urządzenia do warunków lokalnych i systemu grzewczego.
Nominalna wydajność pomp ciepła – co oznacza A7W35?
Producenci pomp ciepła podają na tabliczkach znamionowych tzw. wydajność nominalną urządzenia. Najczęściej jest ona określona dla parametru A7W35. Oznacza to:
- A7 – temperatura powietrza zewnętrznego +7°C
- W35 – temperatura wody grzewczej na wyjściu z pompy ciepła +35°C
Są to warunki laboratoryjne, bardzo korzystne dla pracy pompy ciepła, odpowiadające zazwyczaj ogrzewaniu podłogowemu i umiarkowanej temperaturze zewnętrznej. Należy podkreślić, że wydajność podawana dla A7W35 nie jest wydajnością, z jaką pompa ciepła pracuje przez całą zimę.
Wpływ temperatury zewnętrznej na wydajność pompy ciepła
Jedną z podstawowych cech pomp ciepła jest to, że im zimniej na zewnątrz, tym niższa ich wydajność grzewcza oraz współczynnik COP. Spadek temperatury powietrza oznacza mniejszą ilość energii możliwej do pobrania ze źródła dolnego oraz większe obciążenie sprężarki.
Dlatego realizując właściwy dobór pompy ciepła, zawsze należy zapoznać się z tabelą wydajności urządzenia w funkcji temperatury zewnętrznej, a nie opierać się wyłącznie na jednym punkcie A7W35.
Ogrzewanie podłogowe a grzejnikowe – różne parametry pracy
System grzewczy w budynku ma ogromny wpływ na dobór pompy ciepła:
- Ogrzewanie podłogowe pracuje na niskich temperaturach zasilania, zwykle 30–35°C, dlatego dobór pompy ciepła odnosi się najczęściej do parametrów A7W35.
- Ogrzewanie grzejnikowe wymaga wyższych temperatur wody grzewczej, często 45–55°C, dlatego w tym przypadku należy analizować parametry A7W45 lub nawet niższe temperatury zewnętrzne przy wysokim zasilaniu.
Ta sama pompa ciepła przy A7W45 będzie miała niższą wydajność i niższy COP niż przy A7W35, co musi być uwzględnione już na etapie projektu.
Znaczenie lokalizacji – Wielkopolska a Podlasie
Nie bez znaczenia jest również strefa klimatyczna, w której pracować będzie pompa ciepła. Polska nie jest klimatycznie jednorodna:
- w Wielkopolsce zimy są statystycznie łagodniejsze,
- na Podlasiu występują znacznie niższe średnie temperatury zimowe oraz dłuższe okresy mrozów.
Dobierając pompę ciepła, należy więc uwzględnić średnioroczną temperaturę powietrza zewnętrznego w okresie zimowym dla danej miejscowości, a nie tylko zapotrzebowanie cieplne budynku. Ta sama pompa, poprawnie dobrana w Wielkopolsce, może okazać się niewystarczająca na Podlasiu.
Praca pompy ciepła w okolicach 0°C – trudny moment
Często intuicyjnie zakłada się, że im cieplej na zewnątrz, tym lepiej pracuje pompa ciepła. W praktyce przejście przez temperaturę 0°C jest dla pomp ciepła jednym z najtrudniejszych zakresów pracy. Wynika to z:
- wysokiej wilgotności powietrza,
- intensywnego oszraniania parownika,
- częstych cykli odszraniania (defrostów), które chwilowo obniżają efektywność grzewczą.
Co ciekawe, pompa ciepła może mieć większą wydajność przy temperaturach ujemnych (np. -5°C, -10°C) niż w okolicach 0°C, gdy powietrze jest bardziej suche i defrosty występują rzadziej.
Wydajność pompy ciepła jako sinusoida
Z tego powodu rzeczywista wydajność pompy ciepła w sezonie grzewczym nie jest liniowa, lecz przypomina sinusoidę:
- wysoka wydajność przy dodatnich temperaturach,
- spadek wydajności w okolicach 0°C,
- ponowny wzrost przy niskich, suchych mrozach,
- ponowny spadek przy ekstremalnie niskich temperaturach.
Zrozumienie tej charakterystyki jest kluczowe dla świadomego i bezpiecznego doboru urządzenia.
Podsumowanie
Pompa ciepła to zaawansowane technologicznie urządzenie, którego efektywność zależy od wielu czynników: temperatury zewnętrznej, rodzaju instalacji grzewczej, lokalizacji budynku oraz właściwego doboru mocy. Wydajność nominalna podawana dla A7W35 jest jedynie punktem odniesienia, a nie gwarancją pracy w każdych warunkach. Dlatego tylko analiza pełnych tabel wydajności oraz uwzględnienie lokalnego klimatu pozwala dobrać pompę ciepła, która będzie pracowała wydajnie, stabilnie i ekonomicznie przez cały sezon grzewczy.