Pompa ciepła powietrzna CWU – jak działa i jak wybrać odpowiedni model?

Szukając komfortowego i taniego w użytkowaniu ogrzewania pomieszczeń oraz wody użytkowej (CWU) zastanawiamy się nad zastosowaniem pompy ciepła. Liczymy, że pompa ciepła zapewni niskie koszty ogrzewania i będzie pracować niezawodnie przez kilkadziesiąt lat. Jest to w pełni uzasadnione, ponieważ ceny tradycyjnych paliw bardzo szybko się zmieniają. Z roku na rok ceny paliw są coraz wyższe, drożeje dostarczana energia z elektrociepłowni i trudno przewidzieć jaka będzie sytuacja w perspektywie najbliższych lat. Pompy ciepła osiągnęły wysoki poziom techniczny i są niezawodne oraz tanie w użytkowaniu.

Pompa ciepła powietrzna CWU – dla kogo?

Powietrzne pompy ciepła są obecnie często stosowanymi urządzeniami do ogrzewania i chłodzenia pomieszczeń oraz produkcji ciepłej wody użytkowej – CWU. Wykorzystanie powietrza jako źródła ciepła jest korzystne ze względów ekologicznych, ekonomicznych, ale także technicznych. Powietrzne pompy ciepła wykonywane są najczęściej jako kompletne, zintegrowane urządzenie grzewcze. W dolnej części urządzenia znajduje się zbiornik z wymiennikiem o pojemności 200 – 300 litrów, w górnej części zamontowana jest pompa ciepła powietrzna.

Na rynku spotykane są modułowe pompy powietrzne wykonywane jako oddzielne źródło ciepła do podgrzewania ciepłej wody użytkowej, takie pompy należy podłączyć do zbiornika CWU, który wyposażony jest w wymiennik ciepła o odpowiedniej mocy lub do istniejącej instalacji z podgrzewaczem wody. Powietrzne pompy ciepła CWU stosowane są najczęściej jako niezależne źródła ciepłej wody w budynkach ogrzewanych przy pomocy kotłów na paliwa stałe lub inne paliwa. W okresie, kiedy nie korzysta się z pieców grzewczych produkcja CWU odbywa się przy pomocy powietrznych pomp ciepła CWU.

Przy wykonywaniu nowej instalacji grzewczej budynku, przy użyciu powietrznej pompy ciepła, instalacja grzewcza budynku oraz produkcja ciepłej wody użytkowej odbywa się najczęściej przy pomocy tej samej pompy ciepła. W zależności od zainstalowanej jednostki wewnętrznej grzanie wody odbywać się może w zamontowanym zasobniku wody lub zintegrowanym z jednostką wewnętrzną hydroboksem wyposażonym w zbiornik CWU np. pompa Calla Verde Comfort II.

Typy pomp ciepła CWU: monoblok czy split?

Do produkcji CWU wykonywane są pompy ciepła monoblok, co w sposób zdecydowany upraszcza montaż i nie wymaga posiadania uprawnień F-GAZ przez firmy montujące pompę. Pompa dostarczana jest do odbiorcy jako kompletne urządzenie, gotowe do podłączenia do instalacji grzewczej. Nie są obecnie stosowane do grzania CWU pompy ciepła split, wynika to z prostoty montażu i sposobu wykonania instalacji pompa. Jest to odpowiedź na zadawane pytanie – monoblok czy split?

Pompa ciepła CWU z zasobnikiem czy bez?

W przypadku gdy w budynku jest zamontowany zbiornik wody CWU inwestycja polega na zastosowaniu samego modułu pompy ciepła bez zasobnika oraz podłączeniu jego do istniejącego systemu grzewczego budynku. Do ogrzewania wody wykorzystywać będziemy dotychczasowe źródło ciepła oraz podłączoną jednostkę pompy ciepła.

W przypadku braku w budynku zasobnika CWU zastosowanie znajduje pompa ciepła powietrzna z zasobnikiem. Pompy takie wykonywane są jako zintegrowane urządzenia grzewcze – są gotowym urządzeniem produkującym CWU. Zintegrowane pompy ciepła wyposażone są w zasobnik, który najczęściej wyposażony jest w dodatkową wężownicę, która umożliwia podłączenie pompy do dodatkowego źródła ciepła np. zamontowanego kotła lub kominka z płaszczem wodnym.

Fot. Pompa ciepła powietrzna CWU z zasobnikiem CALLA UNA

Pompa posiada nowoczesną automatykę, która pozwala na ustawienia czasu pracy przy wykorzystaniu programu taryf energetycznych oraz sterowanie grzałkami elektrycznymi lub dodatkowym urządzeniem grzewczym zaprogramowanym czasowo.

Działanie powietrznej pompy ciepła do CWU

Działanie powietrznej pompy do CWU jest z punktu widzenia fizyki takie same jak w powietrznej pompie przeznaczonej do ogrzewania. Odbywa się to dzięki przemianom termodynamicznym płynu nazywanego czynnikiem roboczym (chłodniczym) oraz wykorzystaniu ciepła z powietrza tłoczonego przez wentylator.

W wyniku procesu zachodzącego w urządzeniach pompy (parowniku i skraplaczu) uzyskujemy czynnik grzewczy – wodę o temperaturze 50 – 65⁰C, którą wykorzystujemy do ogrzewania wody w zbiorniku.

Montaż pompy ciepła CWU jest prostą czynnością i nie wymaga zazwyczaj większych prac budowlanych i montażowych. Pompy ciepła CWU przystosowane są do pobierania powietrza z pomieszczenia, w którym są zamontowane lub niezależnego pobierania go z zewnątrz – poprzez podłączenie rury wentylacyjnej. Zasilające powietrze przy wylocie z pompy ciepła CWU oddając ciepło, zostaje schłodzone o kilka lub kilkanaście stopni i dzięki temu może być wykorzystane do okresowego chłodzenia pomieszczeń. To praktycznie bezpłatna forma chłodzenia, odbywa się bez dodatkowych kosztów, przy okazji normalnej pracy pompy ciepła podgrzewającej wodę. Czas pracy zależny jest od ilości ogrzewanej wody i mocy grzewczej urządzenia, zwykle trwa od 5 do 10 godzin na dobę.

Dobór powietrznej pompy ciepła CWU dokonywany jest w sposób wskaźnikowy oraz ilościowy i wynika z zapotrzebowania na ciepłą wodę użytkową. Praktycznie w obliczeniach przyjmuje się:

• 120 – 150 l jednorazowa kąpiel w wannie,
• 50 l prysznic jednej osoby (oszczędnie to 10 – 20 litrów),
• 3 – 5 l dokładne mycie rąk.

Przy wyborze pompy CWU uwzględnić trzeba upodobania i zwyczaje domowników. Wersje z podgrzewaczem 200 litrów stosowane są najczęściej dla rodzin maksymalnie 4-osobowych, a zbiornik o pojemności 300 litrów dla rodzin maksymalnie 6-osobowych. Uwzględniając wielkość zbiornika należy dokonać wyboru mocy sprężarki.

Najczęściej stosuje się sprężarki o mocy całkowitej od 1,8 do 2,5 kW. Dodatkowo w zbiorniku podgrzewacza powinna być wbudowana grzałka elektryczna o mocy ok. 2 – 4 kW co zapewni podgrzewanie wody CWU w trybie awaryjnym lub komfortowym. Decydując się na powietrzną pompę ciepła nie musimy rezygnować z istniejącego ogrzewania kotłem gazowym, olejowym czy na paliwo stałe – powietrzna pompa ciepła może współpracować z istniejącym źródłem ciepła. Instalacja powinna być tak zaprojektowana, że w pierwszej kolejności wykorzystywane będzie tańsze źródło ciepła, a cała instalacja będzie pracować automatycznie.

Ile prądu zużywa pompa ciepła CWU?

Ilość zużytego prądu przez pompę ciepła CWU wynika z kilku podstawowych czynników:

• ilości wyprodukowanej wody,
• zastosowanej pompy ciepła i jej parametrów pracy, głównie COP,
• temperatury CWU,
• sposobu montażu,
• zastosowania pompy obiegowej.

Poprzez przeprowadzone badania pracy znaczącej ilości pomp, określono zużycie energii elektrycznej przez pompę ciepła na potrzeby ogrzewania CWU. W przybliżeniu można szacować zużycie energii od 150 do 350 kWh/osobę/rok. Przeciętnie przyjmuje się 230 kWh/osobę/rok.

Na podgrzanie zbiornika o pojemności 200 l wody z 10⁰C do 40⁰C potrzeba ok. 7 kWh energii.

Jest to znacząca ilości energii, dlatego ważne jest zastosowanie pompy o wysokim wskaźniku COP. Dostępne na rynku pompy ciepła CWU charakteryzują się COP od 2,90 do 3,60. Dla obniżenia kosztów grzania CWU zastosować musimy pompę o wysokim COP.

Jak wynika z analizy do ogrzewania właściwe jest zastosowanie pompy ciepła CWU o wysokim COP. Należy liczyć się w takim przypadku ze zużyciem energii elektrycznej przez pompę na poziomie 1 kWh przy ogrzaniu 100 l wody z temperatury 10⁰C do temperatury 40⁰C.

Koszt eksploatacji powietrznej pompy ciepła CWU

Koszt eksploatacji pompy ciepła wynika z ilości zużytej ciepłej wody, jest to koszt energii elektrycznej niezbędny do pracy pompy. Obniżenie kosztów ogrzewania uzyskać można poprzez obniżenie temperatury CWU.

Pompy dają możliwość ogrzewania wody w zbiorniku do temperatury 60⁰C, produkcja wody o tej temperaturze jest kosztowna.  Obniżenie temperatury CWU daje znaczące oszczędności. Pompy ciepła pracujące przy niższych temperaturach wody grzewczej posiadają znacząco wyższe COP.  Znaczące w kosztach produkcji jest funkcjonowanie pompy cyrkulacyjnej CWU oraz sposób wykonania izolacji termicznej na rurach doprowadzających CWU. Ze względów ekonomicznych właściwe jest korzystanie z odpowiednich tabel energetycznych oraz właściwe zaprogramowanie czasu pracy pompy.

Dobrze dobrana pojemność zbiorników umożliwia uzyskanie znaczących oszczędności. Analizując koszt użytkowania pompy, trzeba dodać do tego koszt utrzymania pompy i koszt serwisu. Na powyższe składają się koszt wymiany anody w zbiorniku oraz połączony z tym przegląd serwisowy, który należy wykonać co 2 lata. Według obowiązujących cen to koszt około 500 zł.

Jaką pompę ciepła do CWU wybrać – Calla Verde od Heiztechnik

W nowo powstających budynkach mieszkalnych, ale także w modernizowanych instalacjach grzewczych pompy ciepła stanowią często kompletne źródło ciepła do ogrzewania budynku oraz wytwarzania CWU. Pompy takie współpracującą z instalacją fotowoltaiczną, co ze względów ekologicznych, a także obowiązujących przepisów WT 2021, jest obecnie często stosowane i w sposób zasadniczy obniża koszt ogrzewania.

Ciekawym rozwiązaniem jest pompa CALLA VERDE M z hydroboksem COMFORT II. Pompa przeznaczona jest do ogrzewania i chłodzenia pomieszczeń oraz wytwarzania CWU w zintegrowanym z jednostką wewnętrzną zasobniku. Sprężarka wraz z układem chłodniczym znajduje się w jednostce zewnętrznej. Nowoczesna inwerterowa sprężarka wykonana została na potrzeby nowoczesnych, wysokowydajnych pomp ciepła. Zastosowanie czynnika chłodniczego R452B oraz nowoczesnych komponentów spowodowało, że pompy osiągają bardzo wysoki współczynnik COP do 7,32 oraz SCOP do 4,65 i mają możliwość ogrzewania wody do 65⁰C. Pompy są bardzo ciche w eksploatacji – 28dB(A) (w odległości 5 m typ M9).

Jednostka wewnętrzna wykona jest w formie hydroboksu stojącego ze zbiornikiem CWU i modułem hydraulicznym. Moduł hydrauliczny, wykonany w formie instalacji hydraulicznej zasilającej instalację grzewczą, zawiera: obieg CO bezpośredni, obieg z zaworem mieszającym, obieg CWU z zasobnikiem 250 lub 275 litrów, dwie elektroniczne pompy obiegowe, zawór przełączający CO/CWU, przepływomierz wody grzewczej, zespół grzałek o mocy 3-9 kW, magnetyczny separator zanieczyszczeń oraz grupę bezpieczeństwa CO składającą się z zaworu bezpieczeństwa, naczynia przeponowego i manometru.

Rys. Pompa ciepła powietrzna CALLA VERDE Comfort II

Montaż pompy jest wyjątkowo prosty i mało pracochłonny. Instalator otrzymuje kompletny, przygotowany układ hydrauliczny z automatyką. Automatyka wyposażona jest w moduł internetowy. Po zalogowaniu modułu do sieci instalator montując pompę ma możliwość kontaktu z serwisem i nadzoru pompy. Pompa jest produkowana w Polsce w oparciu o najnowsze komponenty i obsługiwana jest przez serwis fabryczny producenta, co zapewnia wieloletnią bezawaryjną eksploatację.

Sprawdź też:

Pompy ciepła – rodzaje i zasada działania

Pompy ciepła w modernizowanych obiektach