Wyższa szkoła pomp ciepła P/W do instalacji c.o.

Pompy ciepła powietrze/woda, to wciąż gorący temat zarówno, że względu na ich dużą dynamikę wzrostu sprzedaży na polskim rynku, jak też ze względu na postęp technologiczny. Pompy ciepła P/W to także trudny temat pod względem aspektów eksploatacyjnych i pracy tych urządzeń na potrzeby centralnego ogrzewania w okresie zimowym. O wyjaśnienie niektórych zagadnień poprosiliśmy producentów pomp ciepła P/W. Zadaliśmy 19 pytań, każdy z przedstawicieli producentów odpowiadał na ile mógł, najczęściej było to 5 pytań. Tym samym powstał rodzaj ciekawego poradnika: praktyczny, techniczny, czasami trochę intrygujący…

AUTORZY ODPOWIEDZI

   

 

1. Czy i w jakim czasie pompy ciepła powietrza mają szansę być leaderem w rynku pomp ciepła w Polsce?

Viessmann: Pompy powietrzne są jednym z możliwych sposobów na ogrzewanie domu – dla jednych będzie to dobre rozwiązanie, dla innych niekoniecznie. Żeby stały się liderem, potrzebne jest upowszechnienie się technologii budownictwa energooszczędnego. Będą cieszyły się tym większym zainteresowaniem, im wyższe będą ceny tradycyjnych paliw. Z pewnością, do wzrostu zainteresowania pompami powietrznymi  przyczyniłyby się korzystne ceny prądu dla ekologicznego ogrzewania, jakimi są pompy ciepła. Urlich: Pompy ciepła powietrze-woda z powodu niewielkich nakładów finansowych, prostej instalacji i większej efektywności cieszą się coraz większą popularnością. Przewiduje się, że już za kilka lat w 50% nowo powstających gospodarstwach domowych alternatywnym źródłem pozyskiwania energii będą pompy ciepła. Kompaktowe rozmiary tych urządzeń, zwiększająca się sprawność, coraz niższe koszty instalacji i zużycia energii w porównaniu z tradycyjnymi podgrzewaczami przyczynią się do wzrostu ich popularności. Pompy ciepła powietrze-woda są przystosowane do montażu na zewnętrz budynku. Zaletą pompy ciepła jest prostota montażu i bezproblemowa eksploatacja. Nie ma potrzeby wykonywania rozległych otworów nawiewnych w ścianach budynku jak w przypadku wewnętrznych pomp monoblokowych. W przypadku pompy ciepła p-w INSTALATOR  musi wykonać tylko jedno, stosunkowo niewielkich rozmiarów przejście przez ścianę budynku, którym zostaną przepuszczone przewody wodne i elektryczne. Jednostka główna pompy może być zainstalowana w dowolnym miejscu, może być postawiona bezpośrednio na gruncie, dodatkowym stelażu lub zawieszona na ścianie. Dzięki takiemu rozwiązaniu odgłosy jej pracy, maksimum ~50 dB, nie docierają do pomieszczeń wewnątrz budynku. Dodatkowe wygłuszenia, kształt łopat, modulowana praca wentylatora i inne nowinki techniczne zwiększają komfort użytkowania pompy ciepła.

Glen Dimplex: W Polsce dominują gruntowe pompy ciepła, natomiast powietrzne pompy ciepła z roku na rok zwiększają swój udział. Nowe konstrukcje powietrznych pomp ciepła osiągają już współczynniki COP = 4 przy A2/W35 wg PN EN 14511 dzięki czemu stają się konkurencyjne do tradycyjnych pomp gruntowych i coraz częściej są wybierane przez Inwestorów.

Hewalex: Rynek pomp ciepła w Polsce jest w fazie stabilnego wzrostu – w szczególności dotyczy to powietrznych pomp ciepła do ogrzewania budynków. W ostatnich latach można zaobserwować przyrosty sprzedaży tego typu urządzeń o 20-30% w porównaniu do roku poprzedniego. Atrakcyjność zdecydowanie wzrosła, gdy coraz bardziej dostępne cenowo stały się urządzenia pracujące z modulowaną mocą grzewczą (zdecydowanie niższe koszty eksploatacji, możliwość pominięcia dużego bufora, dłuższa żywotność, lepsze współczynniki efektywności) oraz jednostkom rozdzielnym typu SPLIT (brak konieczności stosowania wymiennika pośredniego, a przez to znaczy spadek kosztów eksploatacji). Nie bez znaczenia jest łączenie dwóch funkcji przez jedno urządzenie – pompa ciepła oprócz ogrzewania może również chłodzić. Dla osób poszukujących komfortu takie rozwiązanie staje się bardzo atrakcyjne zarówno pod względem inwestycyjnym, jak i eksploatacyjnym. Prognozując nadal stabilny wzrost w sprzedaży powietrznych pomp ciepła do ogrzewania budynków, w ciągu najbliższych 5-7 lat powinny wyprzedzić w liczbie sprzedawanych jednostek gruntowe pompy ciepła. Czas ten może być zdecydowanie krótszy, jeśli pojawią się dotacje do zakupu tych urządzeń, specjalne taryfy energetyczne obniżające koszty eksploatacji lub sytuacja polityczna wpłynie na wzrost cen gazu zimnego, który jest głównym konkurentem dla pomp ciepła na rynku grzewczym.

Panasonic: Pompy ciepła powietrze-woda są bardzo perspektywiczną kategorią produktową. Już teraz stanowią najszybciej rozwijającą się grupę spośród wszystkich rodzajów pomp ciepła dostępnych na polskim rynku. Obecnie ich sprzedaż wzrasta o około 30% rocznie. Moim zdaniem ta dynamika się utrzyma i pompy ciepła powietrze-woda będą dalej zdobywać popularność. Prognozuję, że w perspektywie 2-4 lat będą one stanowiły wiodący produkt na rynku pomp ciepła.

Galmet:Pompy ciepła powietrze/woda pod względem technologicznym rozwijają się znacznie szybciej niż pompy solanka/woda. Sprzedaż tych pomp w Polsce rośnie zdecydowanie szybciej niż pomp gruntowych. Absolutnym hitem rynkowym o zdecydowanie największym współczynniku wzrostu, są pompy typu powietrze/woda do celów podgrzania ciepłej wody. Są one alternatywą dla powszechnie stosowanych u nas zestawów solarnych. W takim zastosowaniu mogą być zdecydowanym liderem na rynku. Czy będą również liderem w zastosowaniach do ogrzewania i chłodzenia budynków? Obecnie trudno jednoznacznie na to pytanie odpowiedzieć. Pompy te mają swoich zwolenników, ale mają również wiele niedoskonałości w technologii i stwarzają wiele problemów instalacyjno-eksploatacyjnych.

2. Co jest największym problemem w eksploatacji p.c. P/W?

Glen Dimplex: Dolnym źródłem powietrznych pomp ciepła jest powietrze atmosferyczne, które nie posiada stabilnej temperatury w czasie doby jak i sezonu grzewczego. A przez to jej parametry techniczne jak COP oraz moc grzewcza są zmienne. Urlich: Pompy gruntowe ze względu na koszty, ilość niezbędnego miejsca i rodzaj podłoża nie wszędzie są możliwe do zainstalowania. Pompy ciepła typu powietrze-woda muszą mieć zapewnione odpowiednie zasilanie elektryczne. Wskazane jest, aby zasilanie elektryczne dla pompy zostało wykone oddzielne i zabezpieczone własnym bezpiecznikiem. Obciążenie podczas pracy pompy może przekraczać nawet 3-4  kW  chwilowego poboru mocy, a co za tym idzie, nie każda standardowa  instalacja 230V pozwala na nieprzerwaną pracę takiego urządzenia. Instalacje dla pomp zasilanych napięciem trójfazowym, dużo lepiej znoszą takie przeciążenia. Zaniki zasilania, te niezamierzone i występujące bardzo rzadko , są częstą przyczyną zamarzania elementów pomp w jednostkach zewnętrznych w okresie zimowym. W takich przypadkach należy zapewnić możliwość opróżnienia instalacji wodnej z jednostki zewnętrznej.

Galmet:Jednym z poważnych problemów eksploatacyjnych pomp ciepła typu powietrze/woda jest skuteczny i niezawodny sposób odszraniania elementów zewnętrznych pompy oraz malejąca moc grzewcza pompy, uzależniona od temperatury powietrza zewnętrznego. 

Hewalex: Powietrzne pompy ciepła mimo wielu zalet  mają niestety też pewne wady, lub inaczej – ograniczenia. Jednym z nich jest uznanie powietrznych pomp ciepła jako źródeł, które nie mogą być samodzielnym źródłem grzewczym w budynku dla naszego klimatu. Najlepsze pompy ciepła mogą pracować do temperatury ok -25oC, ale ze znacznie wówczas obniżoną mocą grzewczą. Ze względu na spadek mocy w niskiej temperaturze zaleca się wprowadzanie od wyliczonej wartości temperatury otoczenia wspomagania ogrzewania innym urządzeniem grzewczym, np. grzałką elektryczną. Z punktu widzenia użytkownika powietrznej pompy ciepła minusem jest dokonywanie czyszczenia parowacza co najmniej dwa razy rocznie lub częściej jeśli istnieje taka potrzeba. Ze względu na wykraplanie się kondensatu na parowaczu, często jest on zanieczyszczany kurzem lub innymi nieczystościami (np. liśćmi). W tym momencie efektywność urządzenia drastycznie spada. Oczywiście dużym minusem jest powstawanie lodu na parowaczu, gdy pompa ciepła pracuje na powietrzu wilgotnym, a jednocześnie o dość niskiej temperaturze. Rozmrażanie parowacza jest stratą energii, jednak jest to konieczny proces do prawidłowej pracy urządzenia.

Panasonic: Jeśli instalacja z pompą ciepła sprawdzonego producenta jest poprawnie zaprojektowana i wykonana, to nie powinna sprawiać żadnych problemów eksploatacyjnych. Warunkiem jest prowadzenie regularnych przeglądów i prac konserwacyjnych. Szczególną uwagę należy poświęcić czyszczeniu filtrów po stronie instalacji wodnej, zapewnieniu jakości wody w zakresach wskazanych przez danego producenta oraz czyszczeniu wymiennika agregatu pompy ciepła, jeśli jest on narażony na zabrudzenia.

3. Jakie są wymogi głośności w Polsce – jak podejść praktycznie do tej sprawy przy pompach ciepła P/W?

Vaillant: Poziom emitowanego hałasu nie powinien przekraczać 45 dBA w ciągu dnia i 40 dBA nocą. Jednak dla dobrych relacji z sąsiadami należy zadbać, by poziom hałasu był jak najniższy. Należy przy tym pamiętać, że ustawienie pompy ciepła w pobliżu twardej powierzchni, np. beton, asfalt, kostka brukowa może powodować wskutek odbicia wzrost poziomu hałasu. Podobnie ustawienie pompy ciepła w pobliżu ściany, a w szczególności w wewnętrznym narożniku ścian powoduje wzrost poziomu hałasu. Na obniżenie poziomu hałasu ma wpływ roślinność znajdująca się w pobliżu i oczywiście odległość. W przypadku niektórych pomp ciepła umieszczenie jednostki zewnętrznej nawet jedynie o 5 m od granicy działki może sprawić, że poziom hałasu spada z 45 do 30 dB(A). Bardzo ważnym jest, więc zachowanie odpowiedniej odległości podczas wyboru miejsca zainstalowania jednostki zewnętrznej. Jeśli chodzi o same pompy ciepła to wiele modeli jest wyposażonych w specjalne funkcje obniżające poziom hałasu. Jest to realizowane na przykład poprzez redukcję prędkości wentylatora wraz ze wzrostem temperatury zewnętrznej. Dzięki hałas jest najwyższy tylko zimą, gdy z reguły mamy zamknięte okna. Latem zaś prędkość wentylatora jest dużo niższa i nawet przy otwartym oknie czy przebywając w ogrodzie często wręcz nie słyszymy hałasu emitowanego przez jednostkę. Szczególnie dotyczy to pomp ciepła typu split z układem glikolowym, gdzie w jednostce zewnętrznej jedynym elementem ruchomym jest wentylator.

Glen Dimplex: W pompach powietrznych pozyskiwanie ciepła z powietrza atmosferycznego odbywa się w sposób wymuszony za pomocą wentylatora (ów). Ruch powietrza powoduje hałas. Dlatego dziś konstrukcje łopatek oraz powierzchnie chłodnic lamelowych jest tak konstruowana aby wyeliminować skutki uciążliwego hałasu. W nowych konstrukcjach pomp ciepła poziom mocy akustycznej urządzenia np. LA 6TU marki Dimplex wynosi 52 dB w skali A, natomiast poziom ciśnienia akustycznego w odległości 10 m wynosi 24 dB w skali A.

4. Czy występują problemy z odmrażaniem parowników pomp ciepła?

Atlantic: W przypadku pomp ciepła marki Atlantic nie ma problemów z odmrażaniem parowników. Proces odbywa się automatycznie (o rozpoczęciu i zakończeniu cyklu odmrażania decyduje kilkanaście różnych czynników). Następuje chwilowe „odwrócenie” obiegu termodynamicznego i wykorzystanie ciepła zgromadzonego w buforze znajdującego się w jednostce wewnętrznej. Dzięki temu do procesu odmrażania pompa ciepła nie potrzebuje dodatkowych grzałek elektrycznych. Ważne jest, aby podczas montażu jednostki zewnętrznej stosować się do wytycznych producenta.

Rotex: Rozmrażanie parownika odbywa się w większości za pomocą gorącego gazu. Jeśli na parowniku powstanie oblodzenie, zawór 4-drogowy w module chłodniczym kieruje gorący gaz bezpośrednio ze sprężarki do parownika. Proces rozmrażania przebiega bardzo szybko i jest energooszczędny. Odmrażanie parownika realizowane jest poprzez odwrócenie obiegu termodynamicznego. Jeżeli urządzenie jest zamontowane zgodnie z wytycznymi producenta – z odmrażaniem nie powinno być żadnych problemów nawet w naszych warunkach klimatycznych. Jeżeli moduł zewnętrzy np. zostanie zamontowany tak, że nie będzie swobodnego odpływu wody z parownika po pewnym czasie może nastąpić zablokowanie wentylatora przez warstwę lodu.

Glen Dimplex: W powietrznych pompach ciepła odszranianie najczęściej odbywa się poprzez odwrócenie obiegu chłodniczego. Proces ten następuje w zależności od temperatur i wilgotności powietrza atmosferycznego. Ta technologia nie sprawia żadnych problemów.  

Galmet: Problem odszraniania elementów zewnętrznych pompy ciepła tego typu /parowników/ jest jednym z poważniejszych, który może decydować o jej poprawnym i efektywnym energetycznie zastosowaniu. Stosowane dotychczas metody polegające m.in. na zastosowaniu dodatkowej grzałki, obiegu odwróconego pompy ciepła lub innego, dodatkowego źródła ciepła powodują zdecydowany spadek współczynnika SCOP, mówiącego o efektywności energetycznej pompy.

5. Jakie widać zmiany w budowie pomp ciepła P/W?

Vaillant: Największe tempo zmian konstrukcji pomp ciepła widać właśnie na przykładzie jednostek typu powietrze-woda. Pojawiające się zmiany mają na celu zwiększenie efektywności systemu, wydłużenie czasu pracy bez wspomagania grzałki, obniżenie poziomu hałasu i ułatwienie montażu systemu. Przykładowe zmiany to wprowadzenie elektronicznie sterowanych zaworów rozprężnych czy układów wtrysku pary czynnika. Dzięki temu udało się uzyskać wysoką efektywność, pracę pompy ciepła nawet do -20oC czy możliwość uzyskania wysokiej temperatury wody w instalacji nawet przy niskiej temperaturze zewnętrznej. Prawdopodobnie w najbliższej przyszłości pojawią się modele pomp ciepła, które będą mogły dostarczać wodę o jeszcze wyższej temperaturze niż dzisiejsze 55-62oC. Pozwoli to w przyszłości z łatwością stosować pompę ciepła typu powietrze-woda do modernizacji starej instalacji, np. z kotłem olejowym czy zasilanym gazem płynnym. Inne zmiany, jakie pojawiły się w ostatnich latach to zastosowanie energooszczędnych pomp obiegowych, a także zastosowanie wentylatorów o kształcie i konstrukcji redukujących znacznie poziom hałasu. Ważną kwestią są też sterowniki pomp ciepła powietrze-woda, które pozwalają na automatyczne zarządzanie kilkoma źródłami ciepła i załączanie ich w zależności od tego, które urządzenie w danej chwili będzie w stanie najtaniej dostarczyć energię. W tym celu sterownik analizuje koszt jednostki energii na podstawie ceny nośnika energii, ale i szacowanej efektywności przy aktualnych parametrach instalacji.

Panasonic: Rozwój pomp ciepła powietrze-woda odbywa się w dwóch kierunkach. Pierwszym z nich jest doskonalenie parametrów technicznych urządzeń, drugim możliwość współpracy z innymi systemami. Projektanci nowych pomp ciepła powietrze-woda wprowadzają usprawnienia przede wszystkim z myślą o zwiększaniu współczynników efektywności, zwłaszcza podczas ich pracy w niskiej temperaturze. Celem jest „spłaszczanie” charakterystyk wydajności grzewczej, czyli ograniczenie spadku wydajności wraz ze spadkiem temperatury zewnętrznej. Bardzo ważną kwestią jest również zmniejszanie hałasu emitowanego przez jednostki, tak aby ich praca nie była uciążliwa dla osób korzystających z danego obiektu. Rozwój pomp ciepła powietrze-woda zwiększa także możliwości sterowania, umożliwiając kontrolowanie wielu różnorakich obiegów grzewczych. Prace projektantów związane z rozszerzaniem zdolności współpracy z innymi systemami dotyczą m.in. tworzenia układów z tzw. inteligentnymi sieciami energetycznymi. Połączenie pompy ciepła, ogniw fotowoltaicznych oraz inteligentnych liczników zużycia prądu pozwala nie tylko na zmniejszenie konsumpcji energii i związanych z tym kosztów, ale także na pobór jej z sieci w momentach mniejszego obciążenia. W celu ograniczenia kosztów ogrzewania rozszerza się też kompatybilność pomp ciepła powietrze-woda z innymi źródłami ciepła: kolektorami słonecznymi, kominkami, piecami, etc. Nie można także zapominać o trendzie związanym ze sterowaniem układami z użyciem pompy ciepła, czyli rozwijanej możliwości kontrolowania ich za pomocą aplikacji mobilnych – praktycznie z dowolnego miejsca na świecie, gdzie dostępne jest podłączenie do internetu.

Glen Dimplex: W powietrznych pompach ciepła widać optymalizację kształtu wentylatora i chłodnicy lamelowej w celu redukcji hałasu oraz ulepszenie układu chłodniczego pompy ciepła w celu zwiększenia współczynnika wydajności COP.

Buderus: Konstruktorzy pomp ciepła dążą do tego, aby sprawność działania pomp ciepła P/W dorównywała pompom ciepła czerpiącym ciepło z gruntu, dlatego stosowane są różne zabiegi konstrukcyjne pozwalające na poprawę efektywności działania urządzeń. Jednym z nich jest zastosowanie elektronicznych zaworów rozprężnych, dzięki którym wzrasta wykorzystanie parownika pompy ciepła, co pozwala na uzyskanie większej ilości energii z powietrza w jednym cyklu pracy. Kolejnym zabiegiem jest coraz częstsze stosowanie sprężarek inwerterowych (zmienna prędkość obrotowa), co pozwala na zmianę wydajności cieplnej pompy ciepła i dostosowywanie się zapotrzebowania na ciepło budynku. Oprócz uzyskiwania wysokiej efektywności coraz częściej poszukiwaną funkcją wśród pomp ciepła P/W jest chłodzenie, dlatego konstruuje się urządzenia rewersyjne. Pompy ciepła P/W mogą również służyć do ogrzewania budynków modernizowanych. W tym wypadku często potrzebna jest pompa ciepła o wyższej temperaturze zasilania, co wymaga specjalnej konstrukcji sprężarki.

Viessmann: Technologia powietrznych pomp ciepła jest stale rozwijana. Efektem tego jest skuteczne wykorzystanie niskiej temperatury powietrza do oszczędnego ogrzewania, np. przy temperaturze powietrza -20oC, pompy ciepła Vitocal pracują z efektywnością ponad 2 (COP>2), przy stosunkowo niewielkim spadku mocy grzewczej. Przykładowo, pompa typu Split Vitocal 200-S, 222-S, 242-S, o nominalnej mocy grzewczej 7,57 kW, COP 3,79 (dla A+2/W35, wg PN-EN 14511); moc grzewcza przy temperaturze powietrza -20oC:  7,04 kW, COP 2,28 (A-20/W35, wg PN-EN 14511).  

6. Czy pompy ciepła P/W mogą pracować do -25 (-30)oC?

Galmet: Stosowane obecnie konstrukcje oraz czynniki chłodnicze zapewniają skuteczną pracę pomp ciepła typu P/W do temperatury zewnętrznej ok. -20oC. Być może już niedługo rozwój technologiczny tych urządzeń pozwoli na rozszerzenie tego zakresu temperatury. 

Nibe Biawar: Tak, mamy w ofercie pompy ciepła na powietrze zewnętrzne do ustawienia na zewnątrz budynku, które zostały zaprojektowane specjalnie do klimatu Skandynawii i mają możliwość pracy do -25°C temperatury zewnętrznej. Są to modele F2030 (7kW, 9kW) oraz F2300 (14kW, 20kW). W połączeniu z centralą wewnętrzną VVM 310/320/500 (w zależności od mocy pompy ciepła) pompy te tworzą kompletny system grzewczy zapewniający komfort cieplny i ciepłą wodę użytkową w domach jednorodzinnych.  

Viessmann: Z pewnością, skoro niektóre firmy oferują takie urządzenia. Warto tylko sprawdzić, czy przy temperaturze: -25oC, praca pompy ciepła będzie jeszcze opłacalna – czy nie będzie zużywać więcej prądu od zwykłej grzałki elektrycznej.

Daikin: Na dzień dzisiejszy w urządzeniach dobrej klasy dostosowanych do zimowego klimatu zakres pracy do -25oC jest gwarantowany przez producenta. Poniżej tej temperatury praca też ma miejsce choć w wypadku zaistnienia warunków mogących spowodować uszkodzenie sprężarki, praca ta może być chwilowo zatrzymana. Zatem odpowiedź jest jak najbardziej pozytywna.

 

Pełna wersja artykułu w marcowym wydaniu InstalReportera…

 

 

 

Instalnews - bezpłatny biuletyn e-czasopisma InstalReporter 12/2017 4/2017 6/2016