Serwis System
Eugeniusz Słowik Sp.K.

ul. Elektronowa 8A
94-103 Łódź

tel. 42 689 90 80

Pompa ciepła – samodzielnie, czy z kotłem grzewczym?

Pompa ciepła – samodzielnie, czy z kotłem grzewczym?

Pompa ciepła może stanowić samodzielne lub uzupełniające źródło ciepła dostarczające ciepło dla systemu ogrzewania domu i podgrzewania ciepłej wody użytkowej. Szczególnie w przypadku modernizacji systemu grzewczego w istniejącym już budynku, pompa ciepła jest stosowana jako nowe źródło ciepła współpracują z istniejącym już konwencjonalnym źródłem. Przykładem może być zastosowanie powietrznej pompy ciepła dla celów ogrzewania budynku i podgrzewania ciepłej wody użytkowej, gdzie kocioł grzewczy (często może być to kocioł na olej opałowy) pozostaje w budynku jako wspomagające i awaryjne źródło ciepła.

Pompa ciepła geoTHERM plus z wbudowanycm zasobnikiem CWU

Rysunek 1. Pompa ciepła Vaillant geoTHERM plus z wbudowanym zasobnikiem ciepłej wody użytkowej, pracująca samodzielnie w systemie grzewczym budynku (po lewej stronie) lub w połączeniu z kotłem grzewczym.

Pompa ciepła – rodzaje systemów

W zależności od wariantu pracy pompy ciepła – powiązania jej z pracą ewentualnego dodatkowego źródła ciepła można rozróżnić takie rodzaje funkcjonowania pompy ciepła, jak:

  • Monowalentny sposób pracy
  • Monoenergetyczny sposób pracy
  • Monowalentny sposób pracy
  • Biwalentny, alternatywny sposób pracy

Monowalentny sposób pracy

Pompa ciepła stanowi jedyne źródło ciepła wykorzystywane do ogrzewania budynku i do przygotowywania ciepłej wody. Dolne źródło ciepła musi być zaprojektowane do całorocznej pracy systemu, co dotyczy w szczególności zapewnienia całorocznej wydajności cieplnej pionowych sond gruntowych lub poziomego kolektora gruntowego.

Pompa ciepła w układzie monowalentnym

Rysunek 2. Przykład instalacji z pompą ciepła w układzie monowalentnym (fot. beodom.com), która pracuje w pełnym zakresie temperatur zewnętrznych, dostarczając 100% ciepła niezbędnego dla budynku.

Tego typu układy można stosować przede wszystkim dla nowych budynków niskoenergetycznych lub pasywnych. Jeżeli potrzeby cieplne nie mogą być pokryte w całości przez pompę ciepła, lub też wydajność dolnego źródła jest zbyt niska (np. ograniczona powierzchnia działki dla zabudowy poziomego kolektora gruntowego), to można przewidzieć układ monoenergetyczny poprzez zastosowanie grzałki elektrycznej przepływowej (wbudowanej zazwyczaj w pompę ciepła) lub kotła (podgrzewacza) elektrycznego.

Monoenergetyczny sposób pracy

Dostarczanie ciepła zapewniają dwa źródła ciepła za pośrednictwem tego samego nośnika energii, czyli w przypadku pompy ciepła – energii elektrycznej. Pompa ciepła współpracuje standardowo z grzałką elektryczną, służącą do pokrycia szczytowego zapotrzebowania na ciepło. Grzałkę elektryczną montuje się wtedy na zasilaniu instalacji wykorzystującej ciepło, a włącza ją w razie potrzeby regulator. Udział zapotrzebowania na ciepło pokrywany przez grzałkę elektryczną nie powinien w skali roku przekraczać 10-15% (optymalnie < 5%).

pompa ciepła w układzie monoenergetycznym

Rysunek 3. Przykład instalacji z pompą ciepła w układzie monoenergetycznym w połączeniu z elektrycznym podgrzewaczem przepływowym (fot. bau.ua), która pracuje w pełnym zakresie temperatur zewnętrznych dostarczając do 95% ciepła niezbędnego dla budynku. Pozostałą część dostarcza pracujące równolegle (przy zwiększonych potrzebach cieplnych) elektryczne źródło ciepła (np. poniżej -5°C).

Jeśli pompa ciepła nie posiada opcji wbudowania grzałki lub też należy przewidzieć większą moc grzewczą elektrycznego źródła ciepła, zastosowanie może mieć podgrzewacz przepływowy (kocioł elektryczny). W niskich temperaturach zewnętrznych, przy zwiększonych potrzebach cieplnych, pracuje zarówno pompa ciepła, jak i dodatkowe źródło ciepła. Taki wariant zastosowania pompy ciepła, pozwala zmniejszyć koszty inwestycji poprzez zastosowanie mniejszej (i tańszej) pompy ciepła oraz mniejszego rozmiaru dolnego źródła ciepła.

Biwalentny, alternatywny sposób pracy

Do pokrycia zapotrzebowania na ciepło zainstalowane jest oprócz pompy ciepła, dodatkowe źródło ciepła wykorzystujące inny nośniki energii. Najczęściej jest to kocioł grzewczy. Wtedy pompa ciepła pracuje tylko do tak zwanej temperatury biwalencyjnej (temperatura zewnętrzna, nastawiana w °C, np. 0 °C), aby w przypadku pojawienia się niższych temperatur zewnętrznych przekazać zadanie dostarczania ciepła drugiego źródła ciepła (np. kocioł grzewczy, gazowy lub olejowy). Ten sposób pracy znajduje często zastosowanie w instalacjach wykorzystujących ciepło przy wysokich temperaturach zasilania. Pompa ciepła w tym przypadku potrafi pokryć 60–80% rocznego zapotrzebowania na ciepło (w warunkach klimatycznych Europy Środkowej).

pompa ciepła w ukladzie biwalentnym

Rysunek 4. Przykład instalacji z pompą ciepła w układzie biwalentnym alternatywnym w połączeniu z kotłem na drewno (fot. bau.ua). Obydwa źródła ciepła pracują zamiennie. Pompa ciepła pracuje statystycznie przez 60-80% sezonu grzewczego, a kocioł na paliwo stałe przez pozostały okres.

W układzie biwalentnym alternatywnym, stosuje się na przykład pompę ciepła dla modernizacji istniejącego systemu grzewczego z kotłem na paliwo stałe. Źródło ciepła o dużej mocy grzewczej i wysokiej temperaturze zasilania, może zastępować pracę pompy ciepła przy wysokim potrzebach cieplnych i w szczególności przy tradycyjnej grzejnikowej instalacji ogrzewania, z wymaganymi podwyższonymi temperaturami roboczymi.

Biwalentny równoległy sposób pracy

Do pokrycia zapotrzebowania na ciepło zainstalowana jest, oprócz pompy ciepła, dodatkowe źródło ciepła wykorzystujące inny nośnik energii, jak np. gaz ziemny, olej opałowy, itp.. Od pewnej określonej temperatury zewnętrznej dołączane jest drugie źródło ciepła do wspólnego z pompą ciepła pokrywania zapotrzebowania na ciepło. Ten sposób pracy uwarunkowany jest założeniem, że pompa ciepła potrafi pracować nawet przy najniższych temperaturach zewnętrznych.

pompa ciepła w ukladzie biwalentnym rownoległym

Rysunek 5. Przykład instalacji z pompą ciepła w układzie biwalentnym równoległym w połączeniu z kotłem gazowym (fot. bau.ua). Obydwa źródła ciepła pracują w razie potrzeby równocześnie.

Tego rodzaju układ można stosować, gdy dodatkowe źródło ciepła cechuje się dobrą regulacyjnością mocy grzewczej, a więc przede wszystkim dla kotłów gazowych o małej bezwładności cieplnej i zazwyczaj płynnej regulacji mocy palnika w szerokim zakresie.

Jaką pompę ciepła wybrać?

Mając do wyboru 4 rodzaje funkcjonowania pompy ciepła, można dobrać odpowiedni do specyfiki budynku system. W tym celu konieczne jest skonsultowanie doboru ze specjalistyczną firmą, która będzie mogła wskazać dla konkretnego obiektu i oczekiwań inwestora, korzyści i ewentualne ograniczenia wynikające z poszczególnych rozwiązań.
Mając do wyboru 4 rodzaje funkcjonowania pompy ciepła, można dobrać odpowiedni do specyfiki budynku system. W tym celu konieczne jest skonsultowanie doboru ze specjalistyczną firmą, która będzie mogła wskazać dla konkretnego obiektu i oczekiwań inwestora, korzyści i ewentualne ograniczenia wynikające z poszczególnych rozwiązań.