Jak dobrać moc pompy ciepła?

Prawidłowy dobór mocy pompy ciepła zapewni maksymalny komfort cieplny budynku, bez konieczności stosowania innych źródeł ciepła. To także gwarancja długiej żywotności systemu, niskich kosztów eksploatacji i szybszy zwrot inwestycji. Właściwy dobór mocy urządzenia nie jest prosty, wymaga bowiem uwzględniania wielu czynników jak np. dokładne określenie zapotrzebowania budynku na ciepło. Najlepszym rozwiązaniem jest zlecenie tego zadania specjalistom, którzy przeanalizują wszystkie czynniki. Warto jednak wiedzieć, na jakie parametry zwrócić uwagę wybierając moc pompy ciepła. Jak dobrać właściwą moc? Czy lokalizacja domu ma znaczenie? Co jest przyczyną, że pompa nie daje rady i nie osiąga zadanej temperatury?

Moc pompy ciepła – co wziąć pod uwagę?

Dobierając moc pompy ciepła, należy kierować się danymi określającymi zapotrzebowanie danego obiektu na ciepło. Są to między innymi:

• średnie temperatury roczne panujące w danej lokalizacji,
• powierzchnia budynku do ogrzania,
• zapotrzebowanie na moc cieplną budynku (rodzaj i jakość izolacji cieplnej domu/zużycie paliwa),
• roczne zużycie wody przez mieszkańców,
• rodzaj odbiornika ciepła.

Punkt biwalentny – lokalizacja a moc pompy ciepła

Głównym parametrem podczas doboru mocy powietrznej pompy ciepła jest punkt biwalentny, czyli temperatura, przy której załącza się grzałka. Grzałka włącza się, kiedy ilość ciepła dostarczanego przez pompę nie zaspokaja potrzeb energetycznych budynku tzn. poniżej zakresu temperatury działania pompy. Aby moc grzewcza była zbliżona do zapotrzebowania budynku na ciepło należy wziąć pod uwagę lokalizację inwestycji. Do obliczeń przyjmuje się  zgodnie z normą PN-EN 12831 minimalną temperaturę zewnętrzną w danej strefie klimatycznej, w której ma pracować urządzenie. Pompę powietrzną dobieramy tak, aby w punkcie biwalentnym, charakterystycznym dla danego regionu (rys. poniżej) pokrywała samodzielnie 100% zapotrzebowania na ciepło. Poniżej tego punktu pompa musi być wspomagana innym źródłem ciepła np. grzałką. Im większa moc pompy, tym bardziej możemy obniżać temperaturę punktu biwalentnego.

Powierzchnia budynku a moc pompy ciepła 

Pompy ciepła to urządzenia, które są w stanie ogrzać zarówno niewielkie budynki, jak i wielkie powierzchnie jak np. sklepy. Metraż nie ogranicza nas w ogrzewaniu ciepłem pochodzącym z natury. Rozwiązaniem dla budynków czy lokali wielkopowierzchniowych jest połączenie urządzeń o dużej mocy w układy kaskadowe.

Ustalając moc pompy ciepła należy określić całkowitą powierzchnię budynku, a nie tylko pomieszczenia w których przebywamy. Pod uwagę należy wziąć także miejsca nieogrzewane lub ogrzewane do określonej temperatury jak np. poddasze, spiżarnia, garaż będący stałym elementem bryły naszego domu. Każde takie pomieszczenie przyczynia się do większych lub mniejszych strat ciepła, zwłaszcza gdy budynek nie ma odpowiedniej izolacji. Powierzchnia jest jednym z najważniejszych kryteriów przy doborze pompy ciepła, ale nie jedynym. By moc urządzenia była dobrze dobrana pod uwagę należy wziąć również zapotrzebowanie na moc grzewczą czy rodzaj odbiornika ciepła.

Zapotrzebowanie na moc grzewczą

Im lepsza termoizolacja budynku, tym niższa moc grzewcza wystarczy do ogrzania pomieszczeń. Wstępnie zapotrzebowanie budynku na ciepło można oszacować w zależności od właściwości termoizolacyjnych domu:

• budynek pasywny: 10 W/m2
• budynek niskoenergetyczny: 40 W/m2
• nowy budynek z dobrą izolacją cieplną: 50 W/m2
• dom z normalną izolacją cieplną: 70 W/m2
• stary dom ze słabą izolacją cieplną: 120 W/m2

Przykład: jeżeli mamy energooszczędny dom o zapotrzebowaniu 50 W/m2 i powierzchni 100 m2, to 50W/m2 x100m2 = 5000W=5 KW

Współczynnik W/m2 można oszacować między innymi na podstawie obowiązujących w danych latach warunków technicznych dla budownictwa.

Warunki techniczne w latach 1955-2021

Oszacować zapotrzebowanie można również w oparciu o zużycie paliwa w działającej już instalacji grzewczej. Obliczenia przeprowadza się na podstawie znanego rocznego zużycia paliwa. Do obliczeń należy przyjąć wartość opałową danego paliwa oraz uwzględnić sprawność spalania urządzenia.

Przykład: Dla domu ogrzewanego kotłem na olej o zużyciu 1800l rocznie na CO i CWU.

Qco + Qcwu = (1800l x 10kWh/l x 90%)/2100h* = 7710 W

*szacunkowy czas pracy urządzenia przez cały rok (h)

Ogrzewanie ciepłej wody użytkowej – moc pompy ciepła

Jeżeli pompa będzie służyć także do podgrzewania wody użytkowej, należy również to uwzględnić dobierając moc pompy ciepła. Standardowo, zakładając, że  jedna osoba zużywa na dobę ok. 50 l wody o temperaturze 45°C przyjmuje się wartość 250 W na osobę. Zatem dla rodziny 4-osobowej mamy 4 x 0,25 kW = 1 kW. Jeśli mamy zwiększone zapotrzebowanie na ciepłą wodę np. jacuzzi, basen – należy również uwzględnić to w doborze optymalnej mocy pompy ciepła.

Rodzaj odbiornika ciepła a typ pompy ciepła

Rodzaj odbiornika ciepła ma znaczenie nie tylko przy dobieraniu mocy pompy ciepła, ale i typu urządzenia. System grzewczy oparty o pompę ciepła najlepiej pracuje z ogrzewaniem o niskiej temperaturze i dużej powierzchni grzania, czyli np. w przypadku ogrzewania podłogowego. Dlaczego? W zależności od rodzaju ogrzewania, zmienia się minimalna temperatura wody grzewczej. Dla ogrzewania niskotemperaturowego (ogrzewanie podłogowe lub ścienne) może wynosić od 35 °C do 45 °C. Natomiast dla ogrzewania grzejnikowego, wartość ta jest wyższa i wynosi około 55 °C. Dla takiej instalacji najlepszym rozwiązaniem jest wysokotemperaturowa pompa ciepła, która będzie bez większego problemu działać z tradycyjnymi grzejnikami. 

Za mała moc pompy ciepła

Zbyt mała moc pompy ciepła nie zapewni pełnego komfortu cieplnego w budynku, ani nie wystarczy do przygotowania ciepłej wody użytkowej dla wszystkich domowników. Może się zdarzyć, że dla osiągnięcia pożądanych temperatur, koniecznie będzie zastosowanie dodatkowego źródła ciepła. Z mała moc powoduje:

• efektywną pracę tylko przy średnich temperaturach powietrza zewnętrznego,
• zwiększone zużycie energii elektrycznej przez grzałki,
• wydłużenie czasu pracy sprężarki, przez co szybciej się zużywa, 
• wyższe koszty eksploatacyjne,
• brak komfortu ciepłej wody użytkowej.

Za duża moc pompy ciepła

Przewymiarowana pompa ciepła jest droższa, przez to inwestycja dłużej się zwraca i jest mniej opłacalna. Co więcej, urządzenie o zbyt dużej mocy pracuje w krótszych, ale częstszych cyklach, co przyspiesza zużywanie się elementów sprężarki oraz skokowy wzrost poboru energii w momencie uruchamiania. Zbyt duża moc pompy ciepła powoduje:

• konieczność przewymiarowania zasobnika c.w.u.,
• konieczność zapewnienia odpowiedniego przepływu wody w instalacji c.o.,
• duże prawdopodobieństwo konieczności stosowania bufora c.o.,
• spadek średniorocznej wartości współczynnika COP,
• zwiększone zużycie energii przez sprężarkę,
• wysokie koszty inwestycyjne.

Dobrana moc pompy ciepła nie powinna być więc większa niż wynika z obliczeń. Wyliczenia wykonuje się dla warunków ekstremalnych (najniższej temperatury w danej strefie klimatycznej), a te występują zaledwie przez kilka dni w roku. 

Pompa ciepła nie daje rady?

Przyszli inwestorzy zastanawiają się czy pompa ciepła będzie w stanie ogrzać ich dom. Krąży bowiem wiele opinii o tym, że urządzenie przy większych mrozach nie daje rady i nie osiąga zadanej temperatury. Jak jest naprawdę? Czy nie możliwe jest ogrzanie domu samą pompą ciepła? To mit! Najwyższej klasy urządzenia pracują efektywnie nawet przy bardzo niskich temperaturach zewnętrznych. By ogrzać dom nie potrzeba też wspomagania dodatkowymi źródłami ciepła, sama pompa wystarczy. To, że pompa ciepła nie daje rady może być spowodowane kilkoma czynnikami, są to m.in.:

• zły dobór mocy pompy ciepła,
• wyższa niż zakładana energochłonność budynku (np. do ocieplenia zostały użyte inne materiały niż są w projekcie),
• błędy wykonawcze przy budowie domu skutkujące np. mostkami termicznymi,
• nieprawidłowa konfiguracja urządzenia.

Pamiętajmy też, że pompa ciepła najlepiej sprawdza się przy ogrzewaniu płaszczyznowym (np. podłogówka). Instalacja z tradycyjnymi grzejnikami będzie wymagała urządzenia wysokotemperaturowego, jednak jeśli system grzewczy jest dobrze zaprojektowany, a wszelkie zalecane modernizacje zostaną wykonane, komfort termiczny zostanie osiągnięty. 

Kolejną ważną rzeczą jest ocieplenie domu. Efektywność grzewcza zależy od technologii izolacji budynku. Ten sam metraż, przy różnej izolacji będzie miał inne zapotrzebowanie na ciepło. Dlatego jeśli dom nie jest dostatecznie ocieplony i do tej pory ogrzewany był np. przez dwa różne źródła, bo jedno, nie zapewniało odpowiedniej temperatury, nie możemy się spodziewać, że pompa ciepła będzie tak efektywna, jak w dobrze zaizolowanym budynku. 

Pompy ciepła pracują efektywnie w nawet w niskich temperaturach i nie potrzebują wspomagania innymi źródłami ciepła. Urządzenia te od wielu lat są z powodzeniem wykorzystywane do ogrzewania domów w krajach skandynawskich, gdzie temperatury są znacznie niższe niż w Polsce. Jeśli słyszysz opinię, że „pompa ciepła nie daje rady”, wiedz, że najczęstszym powodem jest zły dobór urządzenia lub montaż pomimo braku odpowiednich warunków. 

—-

Właściwy dobór mocy pompy ciepła nie jest prosty. Pod uwagę należy wziąć wiele czynników. Prawidłowo dobrane urządzenie zapewni odpowiedni komfort cieplny, zapewni oszczędności i będzie służyło nam latami. Warto skorzystać z pomocy specjalisty, który weźmie pod uwagę zarówno warunki techniczne budynku i to czy pompa faktycznie nadaje się do Twojego domu, jak i preferencje domowników. Zainteresowany pompą ciepła? Skontaktuj się z nami, a nasz doradca dobierze odpowiednie rozwiązanie pod Twoje indywidualne potrzeby.