Pompa ciepła

Chłodzenie pompą ciepła

Pompa ciepła jest jedynym urządzeniem grzewczym, które może zostać wykorzystane również do chłodzenia budynków, zastępując typowe jednostki klimatyzacyjne.

Chłodzenie pompą ciepła możemy podzielić na dwa dwa podstawowe typy: pasywne i aktywne – jest to podział wynikający z możliwości pozyskania chłodu. Wielu klientów zadaje pytanie – czy kupując pompę ciepła, musimy ponieść dużo większe nakłady finansowe, aby wykorzystać ją również do chłodzenia?

Poniżej przedstawię kilka rozwiązań dla domowych instalacji związanych z chłodzeniem.

Chłodzenie pompą ciepła – pasywne

Chłodzenie pasywne jest stosowane w przypadku pomp ciepła typu gruntowego. Mniejszą rolę w pracy odgrywa w tym przypadku pompa ciepła (wykorzystywana wyłącznie jest pompa obiegowa dolnego źródła oraz automatyka sterująca), a bardziej potencjał termiczny dolnego źródła. Glikol przepływający przez dolne źródło schładza się od gruntu, później jest kierowany do dodatkowego wymiennika, gdzie ochładza powietrze lub wodę z instalacji domowej.

Chlodzenie_pompa_ciepla_wykres
Wykres. Chłodzenie płaszczyznowe jest najbardziej ekonomiczne i przyjemne dla użytkownika. Wadą są wysokie koszty inwestycyjne. W przypadku nieprawidłowego sterowania, ze względu na bezwładność cieplną ścian / sufitów / podłóg, można doprowadzić do „piwnicznego klimatu”.

Chłodzenie pasywne jest stosowane w większości innych układów z pompą ciepła. Oznacza, że w trakcie chłodzenia pracuje również sprężarka. Ten typ chłodzenia jest efektywniejszy (można generować większe moce do chłodzenia niż w przypadku gruntu), jednak koszt uzyskania chłodu w ten sposób jest porównywalny do pracy klimatyzatorów tradycyjnych (w przypadku chłodzenia pasywnego koszt uzyskania chłodu może być nawet kilkukrotnie tańszy).

Sposób przekazania chłodu do pomieszczeń

W przypadku ogrzewania najczęstszym sposobem przekazywania ciepła jest instalacja ogrzewania podłogowego, grzejniki lub klimakonwektory. W przypadku chłodzenia możemy wyodrębnić najbardziej popularne:

Chłodzenie pompą ciepła i chłodzenie płaszczyznowe

Chłodzenie płaszczyznowe przez użytkowników odczuwane jest jako najbardziej komfortowe (w przypadku prawidłowego sterowania i zastosowania sufitów chłodzących), a zarazem ze względu na specyfikę (temperatura wody chłodzącej jest wyższa niż w innych systemach – obniża to koszty przygotowania wody lodowej). Poprzez niższą temperaturę przegrody (np. ścian) uczucie komfortu jest zapewnione w najbardziej optymalny sposób.

Najczęściej jako płaszczyznę do chłodzenia wykorzystuje się ściany lub sufity. Niestety najbardziej popularna instalacja podłogowa do celów chłodniczych jest mało wydajna i jeśli zależy nam na komforcie (osiągnięciu odpowiedniej temperatury w pomieszczeniu), to instalacja powinna być wyprowadzona na ściany lub sufit.

Przy sterowaniu tego typu chłodzeniem należy zwrócić uwagę na tzw. punkt rosy. Jest to zależność wilgotności względnej powietrza oraz jego temperatury, w jakiej zacznie wykraplać się para wodna z powietrza – zbytnie obniżenie temperatury wody zasilającej może spowodować efekt mokrych powierzchni.

Przy złym sterowaniu takim systemem takie przekazywanie ciepła może być dyskomfortem dla użytkownika oraz przyczyną powstawania grzybów, pleśni i degradacji konstrukcji budynku. Pomimo swoich wad schładzanie budynku poprzez instalację podłogową ma duże zastosowanie – inwestor nie ponosi dodatkowych kosztów inwestycji w porównaniu z urządzeniem służącym wyłącznie do ogrzewania.

Chłodzenie z wykorzystaniem wentylacji mechanicznej

Jest to jedno z najczęściej wykorzystywanych rozwiązań, jeśli w budynku zastosowana została wentylacja mechaniczna. Koszty inwestycyjne w tym przypadku wzrastają nieznacznie jedynie o chłodnicę wodną zamontowaną na wlocie powietrza do pomieszczeń. Minusem tego rozwiązania jest konieczność ustawienia wysokich przepływów powietrza, co dla niektórych osób może nie być do zaakceptowania.

Temperatura wody w chłodnicy zwykle oscyluje w granicach 7-10oC (temperatura wody jest niższa niż w przypadku chłodzenia płaszczyznowego) – podnosi to koszty uzyskania chłodu. Minusem jest też jednakowe schładzanie wszystkich pomieszczeń w domu z brakiem możliwości regulacji.

Ze względu na moc chłodniczą wynikającą z ograniczeń wentylacji mechanicznej (wielkość przepływu powietrza) jest to rozwiązanie pośrednie, jednak najczęściej stosowane w budynkach z pompą ciepła i rekuperacją.

Chłodzenie z wykorzystaniem klimakonwektorów

Alternatywą do ogrzewania i chłodzenia są klimakonwektory. Mogą być one nośnikiem zarówno ciepła, jak i chłodu. Bardzo ułatwiają instalację – z jednej strony nie musimy myśleć o punkcie wykroplenia się pary wodnej z powietrza, ponieważ są wyposażone w odpływ kondensatu, z drugiej strony powierzchnia, którą zajmują, jest stosunkowo mała dzięki wymuszonemu przepływowi powietrza.

Usadowienie osobno klimakonwektorów w poszczególnych pomieszczeniach daje możliwość łatwego sterowania każdym pomieszczeniem według własnych upodobań. Minusem pracy klimakonwektorów jest niższa temperatura wody lodowej (wyższe koszty niż w chłodzeniu płaszczyznowym), znaczny przepływ powietrza (podobnie jak w przypadku klimatyzatorów) oraz fakt, że do prawidłowej pracy potrzebują również zasilania elektrycznego. Są alternatywą dla ogrzewania grzejnikowego

Chłodzenie pompą ciepła i układ hydrauliczny

Wszystko zależy od wybranego modelu rozprowadzenia chłodu. Jeśli chłodzenie będzie przeprowadzane za pomocą rurociągów w ścianach czy sufitach przy zastosowaniu odpowiedniego zładu wody, bufor w niektórych przypadkach będzie mógł być pominięty (np. pompa ciepła ze sprężarką inwerterową z odpowiednią automatyką sterującą).

W przypadku układów z małym zładem wody lodowej, jak klimakonwektory czy chłodnica wentylacyjna, raczej będzie praktykowane włączenie w układ buforowy. Należy zwrócić uwagę na maksymalne dopuszczane przepływy wody chłodzącej w chłodnicach wentylacyjnych i klimakonwektorach – w wielu przypadkach należy zastosować niewielki bufor jako element równoważący przepływ.

Podstawowymi wymaganiem dla bufora będzie zamknięta komórkowo izolacja takiego zbiornika z każdej jego strony (również od dołu), tak aby uniknąć wykraplania się rosy z powietrza na powierzchni zbiornika.

Wymóg przyszłości?

Według analityków zajmujących się wymogami budownictwa jednorodzinnego coraz więcej inwestorów zainteresowanych jest technologią chłodzenia. Im dom lepiej docieplony i szczelny, tym większe procentowo zapotrzebowanie domu na chłodzenie (m.in. zyski wewnętrzne z gotowania, pracy urządzeń elektrycznych).

Chłodzenie w samochodach stało się już standardem, choć zdecydowana większość użytkowników w swoim samochodzie spędza średnio kilkukrotnie mniej czasu niż we własnym domu. Odpowiednio zbudowana instalacja grzewczo-chłodząca może dać wymagane warunki komfortu niewiele wyższym kosztem inwestycyjnym i niskimi kosztami eksploatacji systemu.

Chłodzenie pompą ciepła – koszty

Współczynnik efektywności pompy ciepła w trybie chłodzenia będzie zawsze niższy niż w trybie grzania. W przejściowych okresach grzewczych możemy liczyć na współczynnik COP na poziomie nawet 4-5, a w chłodzeniu aktywnym (czyli z użyciem sprężarki pompy ciepła) współczynnik efektywności dla chłodzenia EER będzie zwykle oscylował w granicach 2-3.

Wynika to z tego, że w czasie pracy urządzenia sprężarka wytwarza ciepło. W przypadku grzania wykorzystujemy je do ogrzewania wody, w przypadku chłodzenia natomiast wyrzucamy je na zewnątrz, traktując jako ciepło odpadowe.

Dla pompy ciepła wykorzystującej ciepło z gruntu w przypadku chłodzenia pasywnego możemy mówić nawet o COP dochodzącym do 15-20. Wynika to z braku pracy sprężarki i wykorzystaniu niższej temperatury gruntu. Chłodzenie pasywne nie zawsze jednak wystarcza – w cieplejszych okresach konieczne będzie włączenie pompy ciepła w tryb aktywny, aby dostarczyć niższą temperaturę do instalacji.

Koszty inwestycyjne i eksploatacyjne będą zależne od rodzaju budynku oraz sposobu przekazania chłodu (płaszczyznowo, klimakonwektorem czy chłodnicą) – im niższa temperatura zasilania instalacji to koszty uzyskania chłodu rosną.

Podsumowanie

Jeśli w tym momencie jesteśmy na etapie rozpoczynającej się budowy domu jednorodzinnego, to warto przemyśleć kwestie związane nie tylko z jego ogrzewaniem, ale również z chłodzeniem. Wymogi dotyczące komfortu wśród inwestorów stale rosną i podejrzewam, że za kilka albo kilkanaście lat chłodzenie w budownictwie jednorodzinnym, tak jak jest to już przyjęte w budownictwie publicznym, powoli stanie się standardem.

Pompa ciepła jako jedyne z dostępnych na rynku urządzeń jest w stanie zapewnić nam ekonomiczne ogrzewanie i chłodzenie.

Szymon Piwowarczyk

Fot. Klimakonwektory są najprostsze w przypadku rozbudowy instalacji o chłodzenie. Mogą być używane do efektywnego grzania i chłodzenia.

Źródło: https://www.instalator.pl/2019/06/chlodzenie-pompa-ciepla-2/

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *