Schemat podłączenia pompy ciepła – wyjaśnienia i rady

Strona główna » Schemat podłączenia pompy ciepła – wyjaśnienia i rady
Schemat podłączenia pompy ciepła – wyjaśnienia i rady2023-10-27T18:46:09+02:00

Spis treści

Zasada działania pompy ciepła

Ogólnie rzecz biorąc schemat podłączenia pompy ciepła i jej zasada działania są bardzo podobne do zwykłej klimatyzacji. Funkcja ogrzewania budynku i ciepłej wody użytkowej odbywa się poprzez:

  • pobranie energii cieplnej z dolnego źródła ciepła
  • przekazanie energii cieplnej do wody lub powietrza
  • magazynowanie ciepła w dedykowanym zbiorniku lub jego bezpośrednią dystrybucję za pomocą instalacji hydraulicznej lub nawiewów

Realizacja powyższych czynności odbywa się za pośrednictwem kluczowych elementów układu pompy:

  • sprężarki – jeden z ważniejszych elementów układu, odpowiadający za sprężenie gazu, który przyjął wcześniej ciepło z powietrza atmosferycznego lub glikolu. Dzięki sprężeniu czynnika chłodniczego podnosi się jego temperatura.
  • skraplacza – jak sugeruje jego nazwa, służy on do zmiany stanu skupienia czynnika chłodniczego z gazowego w ciecz.
  • zawór rozprężny – dzięki niemu możliwe jest przywrócenie standardowego ciśnienia czynnika chłodniczego i przygotowanie go do fazy przyjmowania ciepła.
  • parownik – pełni rolę odwrotną do skraplacza. Służy do zmiany stanu skupienia czynnika chłodniczego z ciekłego w gazowy.

Schemat podłączenia pompy ciepła jest zależny od dolnego źródła ciepła i instalacji hydraulicznej.

Schemat podłączenia pompy ciepła jest zależny od dolnego źródła ciepła i instalacji hydraulicznej
Rozważasz montaż pompy ciepła?

Rodzaje dolnych źródeł ciepła

Jak już wspomniano, schemat podłączenia pompy ciepła wymaga, aby urządzenie mogło pobierać energię cieplną z dolnego źródła ciepła. Funkcję tą może pełnić:

  • powietrze atmosferyczne – z takiego źródła ciepła korzystają pompy ciepła typu powietrze woda i pompy ciepła typu powietrze powietrze. Należy pamiętać, że temperatura powietrza w naszym klimacie odznacza się dużymi wahaniami w trakcie trwania sezonu. Niższa temperatura powietrza w miesiącach jesiennych i zimowych przekłada się rzecz jasna na niższą sprawność urządzenia. Oznacza to, że do wytworzenia energii cieplnej zostanie zużyte więcej energii elektrycznej niż w miesiącach, charakteryzujących się wyższą temperaturą.
  • solanka lub glikol – z takiego źródła ciepła korzystają gruntowe pompy ciepła. Glikol to substancja, która zamarza w dużo niższej temperaturze niż woda. Dzięki temu może być stosowany jako ciecz, służąca do wypełniania sond gruntowych. Najczęściej spotykanym kolektorem tego typu jest sonda pionowa, której głębokość może sięgać 200 metrów. W przeciwieństwie do powietrza, grunt na dużej głębokości charakteryzuje się stałą temperaturą. Dzięki temu urządzenia odznaczają się w miarę stałą sprawnością w trakcie trwania sezonu.

Schemat podłączenia w zależności od instalacji hydraulicznej

Schemat podłączenia pompy ciepła różni się w zależności od tego, czy instalacja hydrauliczna budynku jest starego czy nowego typu. W zależności od rodzaju instalacji urządzenie może działać z wyższą lub niższą sprawnością energetyczną.

Należy pamiętać, że wartość sprawności energetycznej (COP) pompy ciepła jest tym większa, im niższa różnica temperatur pomiędzy dolnym a górnym źródłem ciepła. Przykładowo pompa ciepła Panasonic T-CAP 9kW osiąga następujące poziomy sprawności:

  • 4,84 gdy temperatura zewnętrzna wynosi +7°C, a temperatura wody 35°C

  • 2,94 gdy temperatura zewnętrzna wynosi +7°C, a temperatura wody 55°C

W celu przekazania ciepła do budynku za pomocą wody, pompa ciepła może zostać połączona z instalacją:

  • niskotemperaturową opartą w całości na ogrzewaniu podłogowym – stanowi najbardziej optymalne rozwiązanie, bo wystarczający poziom temperatury zasilania to już 30-35°C
  • wysokotemperaturową opartą w całości na tradycyjnych grzejnikach – mniej optymalne rozwiązanie, bo w zależności od rodzaju grzejników i standardu energetycznego budynku, konieczna temperatura zasilania to 50-60°C
  • złożoną zarówno z “podłogówki”, jak i tradycyjnych grzejników – w tym przypadku COP będzie również niższy od poziomu charakterystycznego dla instalacji niskotemperaturowych
Rozważasz montaż pompy ciepła?

Schemat podłączenia w zależności od rodzaju urządzenia

Schemat podłączania pompy ciepła split

Zestaw pompy ciepła split składa się z jednostki zewnętrznej i wewnętrznej. Schemat podłączenia pompy ciepła tego rodzaju wymaga połączenia agregatu i hydroboxu za pomocą układu chłodniczego. Układ wypełnia się czynnikiem chłodniczym, służącym do transportowania energii cieplnej pobranej z powietrza do jednostki wewnętrznej, gdzie odbywa się jej wymiana.

W przypadku większości urządzeń, odległość pomiędzy jednostkami nie powinna wynosić więcej niż 30 metrów. Należy pamiętać, że już po przekroczeniu odległości na poziomie kilku metrów, instalacja może odnotowywać spadek efektywności. Rozmieszczenie elementów układu warto zatem zaplanować jak najwcześniej, najlepiej już na etapie budowy.

Główne zalety instalacji pompy ciepła typu split to:

  • niższa cena urządzenia – należy pamiętać, że ogólnym rozrachunku instalacja może być droższa ze względu na koszt usługi instalacyjnej,
  • odporność układu na niską temperaturę – czynnik chłodniczy w układzie nie zamarznie nawet podczas najmroźniejszej zimy,
  • niższe straty ciepła – układ hydrauliczny w całości znajduje się we wnętrzu budynku.

Do wad tego typu konstrukcji należą:

  • brak możliwości samodzielnej instalacji ze względu na konieczność posiadania uprawnień F-gazowych,
  • konieczność przeprowadzania kontroli szczelności – będzie to wymagało przeznaczenia dodatkowego budżetu na eksploatację.

Schemat podłączenia pompy ciepła monoblok

Na zestaw pompy ciepła typu monoblok składa się tylko jednostka zewnętrzna. W przeciwieństwie do urządzenia typu split, cały układ chłodniczy zintegrowano w tym przypadku w ramach jednostki zewnętrznej. Dzięki temu schemat podłączenia pompy ciepła monoblok nie wymaga połączenia jednostek w taki sposób, jak ma to miejsce w przypadku urządzeń typu split. Zamiast tego agregat powinien zostać podłączony bezpośrednio do instalacji hydraulicznej. Należy pamiętać, że takie rozwiązanie ma swoje plusy i minusy.

Do zalet układów monoblokowych należą:

  • brak konieczności posiadania uprawnień F-gazowych – jeśli posiadasz odpowiedni poziom wiedzy technicznej i smykałkę do prac budowlanych, instalację urządzenia możesz przeprowadzić we własnym zakresie,
  • łatwiejsza kontrola szczelności układu chłodzącego, a w rezultacie niższy koszt regularnych przeglądów.

Jako wady pomp monoblokowych można wymienić:

  • konieczność skorzystania z zabezpieczenia antyzamrożeniowego – należy pamiętać, że w rurach biegnących jednostki zewnętrznej do wnętrza budynku znajduje się woda,

  • ryzyko zamarznięcia wody w układzie np. w przypadku przerwy w dostawie energii elektrycznej – w tym przypadku przestaje pracować pompa obiegowa,
  • większe gabaryty jednostki zewnętrznej, co może mieć znaczenie w przypadku ograniczonej ilości miejsca na jej montaż.
Rozważasz montaż pompy ciepła?

Podłączenie pompy ciepła a tryb pracy

Schemat podłączenia pompy ciepła w układzie biwalentnym

Pompa ciepła to urządzenie pracujące bardzo wydajnie w warunkach temperatury zewnętrznej do nie niższej od -20°C. Po przekroczeniu tej granicy większość urządzeń przestaje pracować w trybie pompy ciepła, a funkcja grzewcza zaczyna być realizowana za pomocą zwykłej grzałki. Powoduje to, że sprawność energetyczna maleje, a do produkcji ciepła urządzenie wykorzystuje tylko energię elektryczną. Taki tryb pracy urządzenia nie jest rzecz jasna optymalny ekonomicznie.

W przypadku gdy decydujesz się na modernizację ogrzewania w już istniejącym domu, wcale nie musisz demontować starego źródła ciepła (np. kotła gazowego). Dotyczy to rzecz jasna sytuacji, w której demontaż starego typu urządzenia nie stanowi warunku uzyskania dofinansowania do pompy ciepła. Warunek tego typu stawia przed wnioskodawcą między innymi program Czyste Powietrze. Oba urządzenia będą mogły zostać zintegrowane z instalacją hydrauliczną w systemie biwalentnym.

Współpraca pompy ciepła z drugim źródłem ciepła wymaga wyznaczenia tzw. punktu biwalentnego. To nic innego, jak temperatura dolnego źródła ciepła, po której przekroczeniu pompa pracuje samodzielnie. Schemat podłączenia pompy ciepła w takim trybie zakłada, że poniżej punktu biwalentnego:

  • praca urządzenia zaczyna być wspomagana drugim źródłem ciepła lub
  • praca urządzenia zostanie całkowicie zatrzymana, a rolę źródła ciepła zaczyna pełnić urządzenie alternatywne.

Schemat podłączenia pompy ciepła w układzie monowalentnym

Układ monowalentny to przeważający schemat podłączenia pompy ciepła. Na taki model decydują się szczególnie często osoby realizujące budowę całkowicie nowego domu. W tym przypadku budynek spełnia zwykle najnowsze standardy energetyczne i jego zapotrzebowanie na ciepło może być pokryte w całości przez pompę ciepła.

Jeśli decydujesz się na zainstalowanie pompy ciepła, jako jedynego źródła ogrzewania pamiętaj, że:

  • musisz zwrócić szczególną uwagę na poprawny dobór mocy pompy ciepła do potrzeb energetycznych budynku. Jeżeli zdecydujesz się np. na instalację pompy ciepła o mocy 5 kW w domu o rocznym zapotrzebowaniu na ciepło na poziomie 10 000 kWh, to budynek nie będzie mógł być odpowiednio ogrzany. W efekcie przyczyni się to do obniżenia komfortu termicznego mieszkańców.
  • pompa ciepła to urządzenie, które pozwala na wyprodukowanie z 1 kWh energii elektrycznej nawet 4 – 5 kWh energii cieplnej. Należy pamiętać jednak, że utrzymanie stałej sprawności w trakcie trwania sezonu będzie możliwe tylko w przypadku pomp gruntowych. W przypadku urządzeń pobierających ciepło z powietrza sprawność w niskich temperaturach znacznie maleje, a koszt eksploatacji rośnie. W tym przypadku przewagę zyskuje biwalentny układ źródeł ciepła.

Najczęściej zadawane pytania

Jak dobrać pojemność bufora do instalacji grzewczej?2023-04-08T09:34:20+02:00

Przyjmuje się, że pojemność bufora wykorzystywanego w instalacji hydraulicznej powinna wynosić od 10 do 20 litrów na każdy kW mocy pompy ciepła. W większości przypadków wystarczające są zbiorniki o pojemności od 100 do 150 litrów.

Jak uniknąć taktowania pompy ciepła?2023-04-08T09:35:11+02:00

Aby uniknąć efektu zbyt częstego włączania i wyłączania pompy ciepła należy zadbać o poprawny dobór mocy pompy ciepła do potrzeb grzewczych. Efekt taktowania można też ograniczyć poprzez zastosowania bufora, czyli zbiornika na ciepłą wodę w obiegu grzewczym.

Jak często uruchamia się pompa ciepła?2023-04-08T09:35:19+02:00

W standardowym trybie pracy (czasami dodatkowo stabilizowanym przez użycie bufora) pompa ciepła włącza się jeden lub dwa razy na godzinę. Znaczne zwiększenie tej częstotliwości (np. do kilkunastu razy na godzinę) może świadczyć o doborze zbyt wysokiej mocy urządzenia. Może to doprowadzić do przedwczesnego zużycia sprężarki.

W jakiej odległości od domu może stać pompa ciepła?2023-04-08T09:35:25+02:00

W zależności od producenta maksymalna odległość pompy ciepła od domu może wynosić nawet do 15 – 20 metrów. Należy pamiętać, że poprowadzenie tak długiej instalacji chłodniczej będzie droższe niż w przypadku montażu agregatu na ścianie budynku. W części przypadków tak długie instalacje są też wypełniane większą ilością czynnika chłodniczego niż standardowo.

Czy pompa ciepła może współpracować z grzejnikami?2023-04-08T09:35:31+02:00

W zależności od producenta i modelu pompy ciepła, może ona współpracować zarówno ze starszą instalacją opartą o zwykłe grzejniki, jak i nowoczesnym ogrzewaniem płaszczyznowym. Należy pamiętać, że ogrzewanie podłogowe działa w dużo niższych temperaturach niż grzejniki. Dzięki temu pompa ciepła działa ze znacznie wyższą sprawnością energetyczną.

Czy pompę ciepła można podłączyć do istniejącej instalacji?2023-05-10T10:56:09+02:00

Pompa ciepła stanowi źródło energii cieplnej, podłączane do instalacji hydraulicznej w sposób analogiczny do kotła gazowego. W niektórych przypadkach warto rozbudować instalację o tzw. bufor. Pozwala on stabilizować pracę sprężarki i wydłuża żywotność urządzenia.