Jakie czynniki wpływają na żywotność i efektywność pomp ciepła?
Efektywność pomp ciepła zależy od wielu czynników, w tym od temperatury źródła ciepła, jakości i rodzaju instalacji czy warunków atmosferycznych. W ocenie wydajności pomocne są współczynniki – np. COP, który pozwala porównać skuteczność pomp ciepła i dokonać odpowiedniego wyboru na etapie zakupu. To jednak nie wszystko, znaczenie ma także m.in. dobór mocy, warunki montażu czy lokalizacja urządzenia.
Spis treści
- Współczynnik COP a efektywność pomp ciepła
- Wpływ temperatury źródła ciepła na efektywność pomp ciepła
- Jakich błędów unikać na etapie montażu pompy ciepła?
- Znaczenie regularnych przeglądów dla utrzymania efektywności pomp ciepła
Współczynnik COP a efektywność pomp ciepła
Efektywność pomp ciepła jest określana różnymi parametrami, a jednym z najważniejszych jest współczynnik efektywności COP (ang. coefficient of performance). Wskazuje on, jak wydajnie urządzenie przekształca energię elektryczną w użyteczne ciepło. Współczynnik COP definiuje się jako stosunek wytworzonej energii cieplnej (np. na potrzeby ogrzewania) do zużytej energii elektrycznej (potrzebnej do uruchomienia sprężarki). Im wyższe COP, tym większa efektywność energetyczna pompy ciepła, co oznacza mniejsze zużycie energii elektrycznej w stosunku do wytworzonego ciepła. Znając COP i zapotrzebowanie budynku na energię cieplną, można oszacować roczne zużycie energii elektrycznej. Koszty eksploatacyjne oblicza się, dzieląc roczne zapotrzebowanie na ciepło przez wartość COP.
Współczynniki COP pomp ciepła ustala się w oparciu o normę i mierzy w określonych punktach pracy urządzenia. W przypadku pomp ciepła przeznaczonych do podgrzewania ciepłej wody użytkowej stosuje się normę PN-EN 16147, a dla pomp ciepła solanka-woda (gruntowych) oraz powietrze-woda pracujących na potrzeby centralnego ogrzewania, stosuje się normę PN-EN 14511. Współczynnik COP w praktyce służy do porównywania pomp ciepła różnych producentów, przy założeniu tych samych parametrów odniesienia. Dlatego przy analizie COP należy zwrócić uwagę na zgodność warunków odniesienia oraz punktów pracy urządzenia.
Polecany artykuł:
Rzeczywista efektywność pracy pompy ciepła jest zmienna i zależy m.in. od temperatury dolnego źródła ciepła (np. grunt, powietrze, woda) i górnego źródła ciepła (np. ogrzewanie podłogowe, grzejniki itp.). Maleje wraz ze wzrostem różnicy temperatur między źródłami, ponieważ wymagana jest wówczas intensywniejsza praca sprężarki i większy pobór energii elektrycznej. Z kolei mniejsza różnica oznacza wyższą skuteczność urządzenia i niższe zużycie energii elektrycznej. Dla bardziej precyzyjnej oceny sezonowej efektywności pomp ciepła w danych technicznych urządzeń podawany jest sezonowy współczynnik efektywności SCOP (ang. seasonal coefficient of performance). Uwzględnia on zmieniające się warunki temperaturowe w ciągu roku i wynikające z nich wahania zapotrzebowania budynku na ciepło. SCOP lepiej więc odzwierciedla rzeczywistą efektywność pracy pompy ciepła i jest bardziej miarodajnym wskaźnikiem w analizie ekonomicznej systemu grzewczego.
Wpływ temperatury źródła ciepła na efektywność pomp ciepła
Temperatura dolnego i górnego źródła ciepła decyduje o ilości energii elektrycznej wymaganej do napędu sprężarki i procesów transportu ciepła do instalacji grzewczej. Im wyższa temperatura dolnego źródła (np. powietrza, gruntu), tym łatwiejszy i bardziej efektywny jest proces przekazywania ciepła do obiegu.
Gruntowe pompy ciepła charakteryzują się wyższą wydajnością energetyczną niż powietrzne. Jest tak, ponieważ temperatura gruntu już na głębokości poniżej 1,5 m cechuje się względną stabilnością. A na głębokości kilkudziesięciu metrów pozostaje praktycznie niezmienna przez cały rok i wynosi średnio ok. 7-12°C.
W przypadku powietrznych pomp ciepła efektywność zależy głównie od warunków atmosferycznych. W naszym klimacie temperatura powietrza zimą nierzadko spada poniżej -10°C, co obniżania skuteczność pomp ciepła powietrze-woda. Chociaż modele inwerterowe są w stanie pracować nawet przy niższych temperaturach, to zależność jest taka, że COP maleje wraz ze spadkiem temperatury na zewnątrz. Dodatkowo w niskich temperaturach na wymienniku powietrznych pomp ciepła może gromadzić się szron lub lód albo dochodzić do zamarzania skroplin pod jednostką zewnętrzną. Nowoczesne pompy są jednak wyposażone w automatyczne systemy odszraniania (defrost), które okresowo odwracają cykl pracy, aby rozmrozić wymiennik.
Trzeba zdawać sobie sprawę, że na efektywność pomp ciepła wpływa nie tylko bardzo niska, ale również wysoka temperatura powietrza. W starszych urządzeniach oraz pompach ciepła bez sprężarki inwerterowej podczas upałów może dochodzić do częstego włączania i wyłączania sprężarki (tzw. efekt taktowania), co prowadzi do zwiększonego poboru energii elektrycznej oraz przyspieszonego zużywania komponentów.
Efektywność pomp ciepła wzrasta, gdy temperatura górnego źródła ciepła jest jak najniższa. Dlatego urządzenia te najlepiej współpracują z systemami niskotemperaturowymi, takimi jak ogrzewanie podłogowe, ścienne, sufitowe. W takich układach temperatura wody grzewczej może wynosić 30–35°C, co pozwala na utrzymanie wysokiego COP. W przypadku tradycyjnych grzejników, które wymagają wody o temperaturze ok. 55°C, pompa ciepła musi wykonać większą pracę, aby podnieść temperaturę czynnika roboczego do wyższego poziomu, w porównaniu do systemu niskotemperaturowego. W efekcie spada jej efektywność i zwiększa się zużycie energii elektrycznej.
Jakich błędów unikać na etapie montażu pompy ciepła?
Jakość instalacji ma duże znaczenie optymalnej efektywności pomp ciepła oraz zapewnienia ich długotrwałej, bezawaryjnej pracy. Profesjonalnie zaprojektowana i wykonana instalacja wpływa bezpośrednio na współczynnik efektywności COP, który, jak już wiemy – decyduje m.in. o kosztach eksploatacji. Montażu pompy ciepła może dokonać tylko certyfikowany instalator urządzeń grzewczych z odpowiednimi uprawnieniami. Wcześniej należy też zadbać o właściwy dobór pompy ciepła do wymagań budynku. Pompa o zbyt małej mocy spowoduje jej przeciążenie i niewystarczające ogrzanie budynku, a zbyt duża moc doprowadzi do częstych włączeń i wyłączeń, pogorszenia wydajności i szybszego zużycia. Kluczowe jest też odpowiednie zaprojektowanie instalacji – poprawny dobór średnicy rur, ciśnienia i zaworów.
Jednym z błędów na etapie montażu pompy ciepła jest nieodpowiednia lokalizacja jednostki zewnętrznej. Powinna być umieszczona w miejscu zapewniającym odpowiednią wentylację i łatwy dostęp do konserwacji. Brak swobodnego przepływu powietrza może obniżyć wydajność pompy, zwiększyć zużycie energii i ryzyko przegrzania urządzenia. Jednocześnie należy zapewnić bliską odległość pompy ciepła od ogrzewanego budynku, aby ograniczyć straty ciepła oraz wpływ emisji dźwięku na sąsiednie budynki. Warto także zadbać o ochronę przed czynnikami pogodowymi (np. w formie zadaszenia). Pod pompą ciepła wymagane jest zapewnienie stabilnego podłoża.
Kolejny błąd montażowy to niewłaściwa izolacja rur łączących jednostkę zewnętrzną i wewnętrzną, co skutkuje stratami energii cieplnej i pogarsza efektywność pomp ciepła. Nieprawidłowe podłączenie instalacji hydraulicznej może prowadzić do zaburzeń przepływu, a w konsekwencji nawet do uszkodzenia pompy. Częstym błędem jest brak zabezpieczeń przed zanieczyszczeniami w obiegu, np. w formie filtrów magnetycznych, które chronią wymiennik ciepła przed osadami i kamieniem. Ważnym aspektem jest również poprawne zainstalowanie czujników i termostatów do monitorowania temperatury i zapewniania optymalnych warunków pracy. Podsumowując – staranność na każdym etapie – od doboru pompy ciepła, aż po wykonanie połączeń hydraulicznych – ma ogromny wpływ na bezawaryjną i oszczędną pracę tych urządzeń przez wiele lat.
Montaż pompy ciepła w starym domu, w którym wcześniej funkcjonowało inne źródło ciepła, wymaga dostosowania instalacji grzewczej do nowych warunków. Zwykle obejmuje to wymianę lub adaptację grzejników oraz zmiany w układzie hydraulicznym. Tradycyjne grzejniki z reguły są wymieniane na modele niskotemperaturowe, które lepiej współpracują z pompami ciepła i umożliwiają uzyskanie wysokiego COP. W przypadku podłączenia pompy ciepła do starego układu instalacji warto zdecydować się na pompę ciepła wysokotemperaturową. Takie urządzenie może współpracować z przestarzałą instalacją i grzejnikami (po wcześniejszym przepłukaniu systemu z osadów).
Niezależnie od wybranego rodzaju urządzenia, przed montażem pompy ciepła w starszym budynku zaleca się poprawić izolacyjność termiczną, zwłaszcza jeśli dom nie ma odpowiednich warunków cieplnych. Stare budynki często charakteryzują się niską efektywnością energetyczną, więc przed montażem pompy ciepła należy przeprowadzić audyt energetyczny budynku, który pozwoli dobrać odpowiednie rozwiązania (np. ocieplenie ścian, wymianę okien).
Znaczenie regularnych przeglądów dla utrzymania efektywności pomp ciepła
Przeglądy pomp ciepła mają na celu ocenę poprawności ich działania, wykrycie potencjalnych usterek oraz optymalizację pracy. Taki okresowy serwis obejmuje m.in. kontrolę: poziomu czynnika chłodniczego, stanu sprężarki, wymiennika ciepła, filtrów, układu elektrycznego i innych istotnych elementów. Przegląd pompy ciepła należy przeprowadzać co najmniej raz w roku, najlepiej przed sezonem grzewczym. Wielu producentów wymaga regularnych przeglądów jako warunku utrzymania gwarancji. Brak udokumentowanego serwisu może skutkować jej utratą. Poza tym regularna konserwacja zapewnia wysoką efektywność, niższe koszty eksploatacyjne i długą żywotność urządzenia.
Analogicznie – zaniedbanie serwisu może prowadzić do spadku wydajności, zwiększonego zużycia energii i przyspieszonego zużycia podzespołów (np. zatarcia sprężarki czy awarii zaworu rozprężnego). W dłuższej perspektywie wiąże się z kosztownymi naprawami. Przeglądy pomp ciepła należy zlecać wyłącznie certyfikowanym serwisantom z odpowiednimi uprawnieniami. Zaleca się też archiwizowanie protokołów serwisowych przez cały okres eksploatacji pompy ciepła. W przypadku roszczeń gwarancyjnych lub awarii, producent może wymagać ich okazania.
Autor: Szymon Starnawski/Murator
Historia Nowego Gurewicza sięga 1906 roku, kiedy to Abram Gurewicz, wraz z synem Szymonem, stworzyli Gurewiczankę - skromną willę, która z biegiem lat rozrastała się, aż w 1921 roku osiągnęła rozmiar widoczny dzisiaj. W międzyczasie zmieniła się jej nazwa na „Pensjonat Abrama Gurewicza”, gdzie gościła inteligencja stolicy: profesorowie, lekarze, dziennikarze i artyści. Finalnie miał on powierzchnię 2,7 tys. m2 i przez wiele lat nosił miano największego drewnianego budynku w Europie.
