Klimatyzatory sposobem na dogrzewanie pomieszczeń?

Przed nami sezon grzewczy, który, ze względu na rosnące ceny surowców energetycznych jak węgiel czy gaz oraz rosnące ceny energii elektrycznej, zmusza wielu z nas do refleksji, czym ogrzać nasze domy w najbardziej efektywny i ekonomiczny sposób. Obecnie dostępne na rynku klimatyzatory typu split czy multisplit umożliwiają odwrócenie obiegu chłodniczego, dzięki czemu zamiast trybu chłodzenia, mamy do dyspozycji również możliwość grzania. Urządzenia te są po prostu zwykłymi pompami ciepła powietrze-powietrze, gdzie strumień ciepłego powietrza ogrzewa dane pomieszczenia. Zapewne wielu użytkowników zastanawia się, czy popularne klimatyzatory to dobry pomysł na system grzewczy. Czy warto używać klimatyzatora do ogrzewania domu? Poniżej postaram się przedstawić, czy warto np. dogrzewać się, czy nawet ogrzewać pomieszczenia popularną klimatyzacją.

Efektywność klimatyzatorów

Efektywność to termin, na który coraz bardziej zwracamy uwagę, nawet w codziennym życiu. W przypadku pomp ciepła, efektywność określa współczynnik COP (ang. Coefficient of Performance).
Jest to nic innego, jak efekt w postaci ilości przekazanego ciepła w górnym źródle do nakładu pracy w postaci energii elektrycznej, dostarczonej do urządzenia, aby to ciepło wytworzyć.

gdzie:
QH – ilość wytworzonego ciepła w górnym źródle [kW]
PEL – pobór mocy elektrycznej [kW]
Na współczynnik COP ma wpływ wiele czynników, począwszy od samej konstrukcji urządzenia, rodzaju sprężarki, zastosowanych wymienników ciepła czy automatyki, po warunki temperaturowe górnego i dolnego źródła. O ile na czynniki techniczne mamy wpływ, wybierając urządzenia zaawansowane technologicznie, o tyle na warunki atmosferyczne panujące podczas pracy agregatu już nie.
Przedstawiamy wykresy zależności temperatury zewnętrznej od współczynnika COP dla popularnych jednostek klimatyzacyjnych (rys. 1, 2, 3).
Moc grzewcza urządzeń podana jest dla warunków nominalnych w trybie grzania.
Dla porównania wykresy efektywności pomp ciepła typu split powietrze-woda o popularnych mocach grzewczych (rys. 4).
Jak łatwo zauważyć, współczynnik COP spada wraz ze spadkiem temperatury zewnętrznej. Jest to związane z tym, iż urządzenie pobiera większe ilości energii elektrycznej, aby uzyskać efekt w postaci dostarczonego ciepła.
W przypadku popularnych klimatyzatorów, w okolicach temperatury zewnętrznej wynoszącej ok. 7oC zaczyna się gwałtowny spadek efektywności. W dużej mierze jest to związane z procesem odszraniana wymiennika jednostki zewnętrznej.
Dla pomp ciepła powietrze-woda, wykres skuteczności energetycznej jest bardziej płaski i jak widać nie następuje, aż tak znaczny spadek sprawności urządzeń.

Instalacja kabla grzejnego na tacy skroplin w jednostce zewnętrznej klimatyzatora

Czy w związku z tym klimatyzator jest dobrym źródłem ciepła? Wszystko zależy od tego, jakie kryteria zostaną przyjęte do oceny i w jakim systemie będzie działało urządzenie.
• System monowalentny, w którym pompa ciepła jest jedynym źródłem ciepła, gdzie jej moc musi być wystarczająca do ogrzewania pomieszczenia czy budynku pokrywając w całości straty ciepła w warunkach obliczeniowych.
• System biwalentny alternatywny, gdzie do dyspozycji mamy dwa źródła ciepła, np. klimatyzator, który pokrywa straty ciepła do określonej temperatury zewnętrznej, a po jej spadku zostaje wyłączony, a załącza się drugie źródło w postaci np. kotła gazowego.
• System biwalentny równoległy, w którym dwa źródła ciepła działają w pełnej synergii, aby uzyskać jak najlepszą efektywność.
Gdy klimatyzator ma być jedynym źródłem ciepła i będzie pracował przez cały okres grzewczy nawet w największe mrozy, montaż takiego urządzenia, a zwłaszcza jednostki zewnętrznej należy wykonać, jak dla klasycznej pompy ciepła.
Często zwykłe urządzenia typu split czy multisplit nie mają ogrzewanej tacy skroplin, umożliwiającej odpływ wody z procesu odszraniania. Urządzenie powinno być wyposażone np. w kabel grzejny i posadowiony minimum 35-40 cm
na powierzchnią gruntu, aby zapewnić odpowiedni odpływ wody z procesu odszraniania wymiennika.

Instalacja kabla grzejnego na tacy skroplin w jednostce zewnętrznej klimatyzatora

Trzeba również pamiętać o grubszej izolacji instalacji chłodniczej niż w przypadku, gdy urządzenie używane jest w funkcji chłodzenia.
Najbardziej efektywnym systemem wydaje się być układ biwalentny, w którym możemy dogrzewać się klimatyzatorem w najbardziej korzystnym zakresie temperatury zewnętrznych, tak aby poruszać się w przedziale największej sprawności urządzenia – najwyższym współczynniku COP.
Dopiero, gdy warunki zewnętrzne spowodują zmniejszenie efektywności pracy urządzenia, można posiłkować się dodatkowym źródłem ciepła w postaci np. kotła gazowego.
Takie rozwiązanie ma dodatkową korzyść, a mianowicie praca kotła gazowego z bardzo niskim obciążeniem powoduje jego „taktowanie”, co niekorzystnie wpływa na działanie samego urządzenia, jak i jego efektywność.
Patrząc na rozkład temperatur zewnętrznych np. dla Warszawy, widzimy, że urządzenia grzewcze rzadko działają w temperaturze obliczeniowe (rys. 5).
Jednak wybierając system grzewczy, trzeba zawsze tak go dobrać, aby w warunkach obliczeniowych pokrył straty ciepła, zapewniając komfort cieplny w pomieszczeniach.

Koszt ogrzewania klimatyzatorem

Jeśli chodzi o koszt ogrzewania klimatyzacją, to można porównać go do kosztu pompy ciepła powietrze-woda o niższym współczynniku COP. Dla wspomnianych pomp współczynnik COP przyjmowany jest w okolicach 3,5, natomiast dla zwykłego klimatyzatora COP będzie oscylował w okolicach 2,5-3.
Niższy współczynnik efektywności energetycznej rekompensowany jest ceną samego urządzenia, które jest często kilkukrotnie niższe niż standardowa pompa ciepła. Rosnące ceny paliw kopalnych, gazu, energii elektrycznej, powodują coraz większe zainteresowanie tematem ogrzewania przez popularne klimatyzatory. Zwłaszcza w sytuacji, gdy już takie urządzenia mamy zamontowane.
Na rynku coraz częściej dostępne są klimatyzatory, które są już w pełni przystosowane do pracy w skrajnie niskiej temperaturze -20 czy -25oC, gwarantując ciepło w domach.
Ogrzewanie klimatyzatorem zwłaszcza w okresie przejściowym jest ciekawą i ekonomiczną alternatywą dla kotłów gazowych czy stałopalnych, jak i zyskujących coraz większą popularność pomp ciepła powietrze-woda. Trzeba tylko pamiętać, że klimatyzator ogrzeje dom, ale nie ogrzeje wody na potrzeby użytkowe.

WADY
• Brak możliwości przygotowania c.w.u.
• Niższe współczynniki COP w porównaniu do pomp ciepła powietrze-woda.
• Mała bezwładność cieplna ogrzewanego powietrza.
• Hałas generowany z jednostki zewnętrznej (w porównaniu do kotła).
• Często konieczność montowania urządzenia w pojedynczych pomieszczeniach.
• Problem z regulacją temperatury w przypadku zastosowania jednostki wewnętrznej obsługującej więcej niż jedno pomieszczenie.

ZALETY
• Niski koszt inwestycyjny pojedynczego urządzenia w porównaniu do pompy ciepła powietrze-woda.
• Urządzenie można wykorzystać całorocznie, zapewniając komfort cieplny zarówno latem, jak i w zimie.
• Szybkie i efektywne ogrzewanie powietrzne.
• Filtrowanie i uzdatnianie ogrzewanego powietrza.
• Indywidualne sterowanie temperaturą w przypadku montażu 1 urządzenie na 1 pomieszczenie.
• Niskie koszty ogrzewania, zwłaszcza w połączeniu z instalacją fotowoltaiczną.
• Duża dostępność urządzeń na rynku.

Bezpłatna prenumerata