Moc nominalna pompy ciepła – czym jest i na co wpływa?

Polacy szukają sposobu, żeby zaoszczędzić na rachunkach, a ich wybór pada  często na pompy ciepła. To źródło ekologiczne i tanie (koszty eksploatacji nie są duże, szczególnie w połączeniu z fotowoltaiką), a do tego można dostać dotację do takiego systemu grzewczego. Pompę ciepła należy jednak odpowiednio dobrać, żeby zapewnić efektywne ogrzewanie domu i jego mieszkańców. W każdym gospodarstwie domowym może być różne zapotrzebowanie na moc pompy. Jej wybór zatem nie może być dziełem przypadku. Jednym z parametrów jest moc nominalna pompy ciepła i na tym aspekcie skoncentrujemy się w artykule.

Audyt energetyczny budynku – od tego warto zacząć!

Źle dobrana moc grzewcza pompy ciepła może przysporzyć wielu problemów, o czym piszemy w dalszej części artykułu. Skąd jednak wiadomo, jakie jest zapotrzebowanie na moc grzewczą Twojego domu? Tutaj nie ma miejsca na domysły. Należy dokładnie określić, jakie jest zapotrzebowanie budynku na moc cieplną. Najlepszym rozwiązaniem będzie wykonanie audytu energetycznego domu. Taki raport wykaże, ile energii należy dostarczyć budynkowi, aby żądana temperatura została utrzymana. Tylko tego rodzaju profesjonalny audyt daje wiarygodną odpowiedź, jakie jest naprawdę zapotrzebowanie domu na ciepło. Obliczenia dokonywane są zgodnie z normą PN-EN 12831 (dla temperatury minimalnej obowiązującej w danej strefie klimatycznej), a ekspert bierze pod uwagę różne parametry (np. powierzchnia domu, temperatura zewnętrzna w danej strefie klimatycznej, żądana temperatura). Audyt energetyczny ułatwia dobranie odpowiedniej pompy do potrzeb konkretnego gospodarstwa domowego.

Pompa ciepła – charakterystyka

Dobór odpowiedniej mocy pompy ciepła ma istotne znaczenie dla późniejszego komfortu mieszkańców w czasie eksploatacji urządzenia. Źle dobrana pompa ciepła to często wyższe koszty eksploatacji i duży kłopot z uzyskaniem komfortu cieplnego w domu. Trzeba zatem zweryfikować, czy wybrana pompa ciepła rzeczywiście pokryje zapotrzebowanie na energię cieplną w danym domu. Nie można zapominać, że takie urządzenie ma charakterystykę spadkową. To oznacza, że przy spadku temperatury na zewnątrz spada również moc pompy, a tym samym jej wydajność jest mniejsza.Trzeba o tym pamiętać, planując inwestycję.

Dobór mocy pompy ciepła – na co zwrócić uwagę?

Wspomniana wcześniej charakterystyka spadkowa ma duży wpływ na wybór pompy. Konieczne jest ustalenie temperatury, w jakiej przyjdzie pracować takiemu urządzeniu. Trzeba pamiętać, że pompa będzie musiała zapewnić odpowiednie ciepło w domu zimą i to nawet w czasie dużych mrozów. To oznacza, że podczas wyboru pompy ciepła należy sprawdzić, w jakiej strefie klimatycznej będzie pracowała. To pozwoli na prawidłowy dobór mocy urządzenia. W Polsce wyznaczono pięć stref klimatycznych, gdzie projektowa temperatura zewnętrzna według PN-EN 12831 odpowiada obliczeniowej temperaturze powietrza na zewnątrz budynku zgodnie z PN-82/B-02403 i wynosi:

• strefa klimatyczna I to -16°C;
• strefa klimatyczna II to -18°C;
• strefa klimatyczna III to -20°C;
• strefa klimatyczna IV to -22°C;
• strefa klimatyczna V to -24°C.

W Polsce największy obszar zajmuje III strefa klimatyczna. Podana wcześniej temperatura obliczenia jest używana do określenia warunków projektowych. Właśnie dla nich pompa ciepła musi dostarczyć właściwą moc, co pozwoli zapewnić odpowiednie ciepło w domu. Gdy taka pompa nie jest w stanie tego zapewnić, potrzebne jest dodatkowe źródło ciepła, które musi uzupełnić niedobór.

Czym jest moc nominalna pompy ciepła?

Wspomnieliśmy już, że moc pompy ma charakter spadkowy, na co ogromny wpływ ma temperatura zewnętrzna. Najpopularniejsze są powietrzne pompy ciepła, zatem warto w ich kontekście zapytać, czym jest moc nominalna pompy ciepła, bo o niej właśnie często się mówi i pisze, szczególnie w materiałach producentów. Pompa ciepła powietrze-woda pracuje w jakimś zakresie, który najczęściej jest określany jako nominalna moc pompy ciepła. To wartość, która jest deklarowana przez producenta w etykiecie energetycznej. Jednak realne moce mogą być różne w zależności od temperatury zasilania czy strefy klimatycznej.

Moc nominalna pompy ciepła jest najczęściej podawana dla parametru A7W35 (temperatura zewnętrzna 7°C, temperatura wody w kotle 35 °C). Istotne jest to, że moc nominalna pompy nie musi się wcale pokrywać ze zdolnością pompy do pokrycia zapotrzebowania na moc w domu, która została określona w warunkach projektowych. Co w takiej sytuacji? Czasami moc nominalna podana dla parametrów A7W35 zupełnie wystarczy dla zapotrzebowania na moc w warunkach projektowych w przypadku niskotemperaturowego górnego źródła, jeśli uwzględni się grzałkę elektryczną. Niestety, nie w każdym przypadku tak będzie. To oznacza, że konieczne jest zweryfikowanie mocy pompy w warunkach projektowych.

Tryby pracy pompy ciepła

Należy zwrócić jeszcze uwagę na tak istotną kwestię, jak tryb pracy pompy ciepła. Wyróżnia się następujące warianty:

• tryb monowalentny – pompa samodzielnie zapewnia zapotrzebowanie domu na ciepło nawet w czasie dużego mrozu. To rozwiązanie stosowane głównie tam, gdzie używane są gruntowe pompy ciepła i temperatura zasilania do 55°C;
• tryb monoenergetyczny równoległy – pompa ciepła jest wspomagana źródłem ciepła zasilanym prądem. Grzałka uzupełnia niedobór mocy urządzenia i pracuje równocześnie z pompą;
• tryb monoenergetyczny alternatywny – grzałka uzupełnia niedobór mocy urządzenia i pracuje, gdy pompa się wyłączy;
• tryb biwalentny równoległy – razem z pompą pracuje inne źródło ciepła (np. kocioł gazowy, węglowy), który załącza się poniżej temperatury biwalencyjnej (określana w zależności od strefy klimatycznej);
• tryb biwalentny alternatywny – dodatkowe źródło ciepła (np. kocioł gazowy) włącza się, zastępując pompę ciepła poniżej temperatury biwalencyjnej.

Punkt biwalentny – czym jest?

Z powyższych trybów najczęściej jest wybierany tryb biwalentny równoległy, ze względu na koszty inwestycji i eksploatacji. W tej opcji grzałka elektryczna pracuje jako szczytowe źródło ciepła. W tym miejscu trzeba wyjaśnić, czym jest punkt biwalentny (lub biwalencyjny). To punkt przecięcia krzywej wydajności mocy pompy ciepła z krzywą zapotrzebowania domu na ciepło. Punkt biwalentny to temperatura, w której włączy się źródło szczytowe.

Źle dobrana moc pompy – skutki

Instalacja grzewcza musi zapewnić budynkowi odpowiednią ilość ciepła nawet w czasie najzimniejszych dni zimowych. Niekiedy taka instalacja generuje także ciepłą wodę użytkową. Istotne jest dobranie pompy o odpowiedniej mocy, aby  dom był właściwie ogrzany i aby woda użytkowa  osiągała  odpowiednią temperaturę wody. Jak zatem zapewnić komfort cieplny mieszkańcom? W takiej sytuacji konieczny będzie montaż dodatkowego źródła ciepła, czyli generowanie dodatkowych kosztów. To konsekwencje złego doboru i tego, że moc nominalna pompy ciepła jest zbyt mała. Co jednak w sytuacji wyboru pompy ciepła o większej mocy niż potrzebna (przewymiarowanie)?

Dobór pompy ciepła – czy warto ją przewymiarować?

Założenie pompy ciepła o mocy grzewczej zbyt dużej do zapotrzebowania, czyli przewymiarowanie, również nie jest korzystne. Istotne tu są dwie kwestie: 

• moc nominalna pompy ciepła;
• zakres modulacji mocy.

– Pompa nie może ciągle pracować, ponieważ budynek potrzebuje mniej energii cieplnej, niż urządzenie produkuje na najniższym biegu i wówczas dochodzi do tzw. taktowania – wyjaśnia Justyna Dawidziuk, Kierownik Sprzedaży Da Vinci Green Energy. – Chodzi o to, że w takiej sytuacji pompa często się załącza i wyłącza, co przekłada się na znaczne obniżenie jej sprawności. W rezultacie dochodzi do skrócenia żywotności sprężarki. Oczywiście występowanie tego niekorzystnego zjawiska zależy od dolnej granicy modulacji mocy pompy i stopnia jej przewymiarowania. Gdy na przykład dolna granica modulacji mocy dla pomp od 4 do 8 kW jest taka sama, jedynym skutkiem przewymiarowania będzie wyższy koszt założenia mocniejszej pompy ciepła – podkreśla p.Justyna.

Przewymiarowana pompa może się także przekładać na generowanie wyższych kosztów eksploatacyjnych. Będzie miała większą sprężarkę i zużyje więcej energii elektrycznej, jeśli nie zostanie razem z nią zamontowana fotowoltaika. Jeśli przewymiarowana pompa będzie taktowała przez cały sezon grzewczy, nie załączy się dodatkowe źródło ciepła. Pozornie to korzystne. W praktyce jednak średnia sprawność pompy spadnie, a rachunek za energię wzrośnie.

Dobór pompy o odpowiedniej mocy ma kluczowe znaczenie dla efektywności źródła ciepła i skuteczności ogrzania domu. Podawana na etykietach moc nominalna pompy ciepła to często wartość umowna, ponieważ ta moc zmienia się wraz ze spadkiem temperatury. Ważne jest zatem zweryfikowanie mocy pompy w warunkach projektowych. Jeśli potrzebujesz pomocy specjalistów z odpowiednią wiedzą i bezcennym doświadczeniem, zgłoś się do Da Vinci Green Energy!