Rodzaje pomp ciepła powietrze/woda – zalety i wady

Podstawowe rodzaje pomp ciepła typu powietrze/woda

Przegląd korzyści i wad poszczególnych rozwiązań pomp ciepła

Kryteria wyboru rodzaju pompy ciepła typu powietrze/woda

Wydanie 1/2016

30.04.2016

www.eko-blog.pl www.vaillant.pl

2

Wzrost popularności zastosowania

pomp ciepła typu powietrze/woda

Pompy ciepła typu powietrze/woda zajmują

na europejskim rynku pomp ciepła dominującą

pozycję, wyprzedzając pod względem sprzedaży

pompy typu solanka/woda lub woda/woda.

Popularność pomp ciepła typu powietrze/woda

przeznaczonych do ogrzewania budynków (nie

licząc pomp ciepła wody użytkowej) na rynkach

Europy Zachodniej jest wysoka. W krajach

o podobnym klimacie do polskiego jak np. Niemcy,

czy Austria ich udział wynosi około 70%.

W Polsce udział ten jest obecnie niższy (około

40%) ale z roku na rok dynamicznie się zwiększa

(jeszcze 24% w 2010 r. wg danych PORT PC).

Pompy ciepła typu powietrze/woda cechują się

korzystnymi kosztami inwestycyjnymi i niższymi

wymaganiami technicznymi i finansowymi dla

wykonania dolnego źródła ciepła (w zasadzie brak

wymagań w porównaniu do wykonywania sond

pionowych lub kolektora poziomego).

3

Kryteria wyboru rodzaju pompy ciepła

typu powietrze/woda

Wybór rodzaju pompy ciepła powietrze/woda jest uzależniony m.in. od możliwości jej

zabudowy – czy budynek jest wolnostojący, czy jest zlokalizowany w zwartej zabudowie

miejskiej czy też w strefach „cichych”, czy też może jest budynkiem szeregowym, itd.

Pompa ciepła powietrze/woda niezależnie od tego czy jest zabudowana w budynku, czy

na zewnątrz, stanowi źródło emisji dźwięku, które należy wziąć pod uwagę przy ocenie

oddziaływania na budynki sąsiednie. Nowoczesne pompy ciepła cechują się niskimi

poziomami natężenia dźwięki przy pracy, a dodatkowo przemyślana lokalizacja pompy

ciepła, a także naturalne elementy otoczenia (żywopłoty, krzewy, itp.) skutecznie chronią

otoczenie przed rozprzestrzenianiem się uciążliwych dźwięków.

Ważnym kryterium pozostają także możliwości zabudowy pompy ciepła, czy w budynku

jest wystarczająca powierzchnia w piwnicy lub pomieszczeniach gospodarczych, czy też

pozostaje jedynie miejsce do zabudowy urządzeń na zewnątrz budynku.

4

Rodzaje konstrukcji pomp ciepła

typu powietrze/woda

Pompy ciepła typu powietrze/woda mogą być złożone z jednej lub dwóch jednostek

(MONOBLOK lub SPLIT). Pompy ciepła typu MONOBLOK mogą być przeznaczone do

zabudowy wewnątrz lub na zewnątrz budynku. Z kolei jednostki pompy ciepła typu SPLIT

zwykle są połączone przewodami z czynnikiem chłodniczym (ziębniczym), ale mogą być

także połączone przewodami z glikolem (zwyczajowo: solanką).

Typ nr 1

MONOBLOK Typ nr 2

MONOBLOK

Typ nr 3

SPLIT Typ nr 4

SPLIT

5

Typ nr 1: Pompa ciepła do zabudowy

wewnątrz budynku (MONOBLOK)

Wszystkie komponenty pompy ciepła

w budynku (brak czynników atmosferycznych)

Brak widocznych urządzeń na zewnątrz

budynku (estetyka, miejsce zabudowy, itp.)

Brak ryzyka zamarzania urządzeń

Brak potrzeby ingerowania w układ czynnika

chłodniczego pompy ciepła KO

RZ

YŚ

CI

Konieczność budowy dużych kanałów

wentylacyjnych dla doprowadzenia oraz

odprowadzenia powietrza; duże otwory

w ścianach kotłowni

Wszystkie elementy pompy ciepła będące

źródłem emisji hałasu wewnątrz budynku

OG

RA

NIC

ZE

NIA

Woda grzewcza

Czynnik chłodniczy

(np. R410A)

- sprężarka

- parownik

- skraplacz

- zawór rozprężny

6

Typ nr 2: Pompa ciepła do zabudowy

na zewnątrz budynku (MONOBLOK)

Brak potrzeby wygospodarowania miejsca dla

zabudowy pompy ciepła wewnątrz budynku

Eliminacja źródła emisji hałasu z budynku

Brak potrzeby ingerowania w układ czynnika

chłodniczego pompy ciepła

KO

RZ

YŚ

CI

Konieczność zapewnienia ochrony przed

zamarzaniem na odcinku pomiędzy pompą

ciepła, a budynkiem (wyższe ryzyko w razie

przerwy w dostawie energii elektrycznej)

Większa skłonność do oszraniania parownika

narażonego na działanie wilgoci

Konieczność wykonania dobrej izolacji

cieplnej zewnętrznych rur z wodą grzewczą OG

RA

NIC

ZE

NIA

Woda grzewcza

Czynnik chłodniczy

(np. R410A)

- sprężarka

- parownik

- skraplacz

- zawór rozprężny

7

Typ nr 3: Pompa ciepła z dwiema jednostkami

i czynnikiem chłodniczym (SPLIT)

Woda grzewcza

Stosunkowo proste prace instalacyjnej dla

wykwalifikowanego instalatora „chłodnika”

Brak potrzeby stosowania zabiegów dla

ochrony przed zamarzaniem

Oszczędność miejsca zabudowy w budynku,

mała ilość komponentów w jednostce

wewnętrznej

Eliminacja głównego źródła emisji hałasu

(sprężarka, wentylator) z budynku

KO

RZ

YŚ

CI

Zwiększona ilość czynnika chłodniczego

(przepisy, koszty serwisowe)

Zwykle konieczna ingerencja w układ

chłodniczy (uprawnienia chłodnicze!)

Niepożądany wzrost temperatury obiegu

chłodniczego (sprężarka na zewnątrz budynku)

Zwiększone straty cieplne na przewodach

pomiędzy jednostkami pompy ciepła OG

RA

NIC

ZE

NIA

Czynnik chłodniczy

(np. R410A)

- sprężarka

- parownik

- skraplacz

- zawór rozprężny

8

Typ nr 4: Pompa ciepła z dwiema jednostkami

i obiegiem solanki (SPLIT)

Woda grzewcza

Glikol (Solanka)

Zamknięty obieg chłodniczy, brak potrzeby

ingerencji (nie wymagane uprawnienia

chłodnicze, niższe koszty montażu, serwisu)

Brak potrzeby stosowania zabiegów dla

ochrony przed zamarzaniem

Brak strat ciepła pomiędzy jednostkami

Niskie koszty rur dla obiegu glikolu (PE)

Wysoka efektywność COP pompy ciepła

KO

RZ

YŚ

CI

Elektryczne rozmrażanie niewielkich oblodzeń

powietrznego wymiennika ciepła w jednostce

zewnętrznej (nie przez odwracanie obiegu

pompy ciepła)

OG

RA

NIC

ZE

NIA

Czynnik chłodniczy

(np. R410A)

- sprężarka

- wymiennik ciepła

powietrze/glikol

- parownik (glikol/R410A)

- Skraplacz (R410A/woda)

- zawór rozprężny

9

Przegląd korzyści – pompa ciepła typu nr 4

Vaillant

flexoCOMPACT exclusiv

5,3 do 11,2 kW (B0/W35)

lub 6,2 do 11,5 kW (A2/W35)

Vaillant

flexoTHERM exclusiv

5,3 do 19,7 kW (B0/W35)

lub 6,2 do 19,8 kW (A2/W35)

Przykładem pompy ciepła typu SPLIT z obiegiem glikolowym jest typoszereg flexoTHERM

(dla celów CO) oraz flexoCOMPACT (dla celów CO/CWU, z podgrzewaczem 185 litrów).

10

Woda grzewcza

Glikol (Solanka) Czynnik chłodniczy

(np. R410A)

Atutem typu pompy ciepła jako SPLIT z obiegiem

glikolu pomiędzy jednostkami (Typ nr 4) jest możliwość

wyboru dolnego źródła dla tej samej pompy ciepła.

Daje to możliwość zmiany dolnego źródła, jeśli zajdzie

taka potrzeba lub konieczność w przyszłości.

Pompa ciepła typu

powietrze/woda

Pompa ciepła typu

solanka/woda

Typoszereg pomp ciepła Vaillant

flexoCOMPACT/flexoTHERM

Przegląd korzyści – pompa ciepła typu nr 4

– dowolność wyboru dolnego źródła ciepła

11

Przegląd korzyści – pompa ciepła typu nr 4

– dowolność wyboru dolnego źródła ciepła

Pompa ciepła typu SPLIT z obiegiem

glikolowym w podstawowej wersji jest

pompą ciepła typu solanka/woda.

Przy współpracy z wymiennikiem

ciepła powietrze/glikol (aroCOLLECT)

ta sama pompa ciepła staje się pompą

typu powietrze/woda (1). Wymiennik

aroCOLLECT stanowi jednostkę

zewnętrzną pompy ciepła.

Pompę ciepła można również

wyposażyć w moduł woda/woda

(fluoCOLLECT), wówczas pompa

staje się typem woda/woda,

współpracując np. ze studniami wody

gruntowej (2). Moduł fluoCOLLECT

oddziela obieg wody gruntowej od

obiegu glikolowego pompy ciepła (dla

ochrony przed zanieczyszczeniami

z wód gruntowych i zapewnienia

odpowiedniego jej przepływu).

1

2

12

Przegląd korzyści – pompa ciepła typu nr 4

– wykorzystanie zysków ciepła

Woda grzewcza

Glikol (Solanka) Czynnik chłodniczy

(np. R410A)

Pompa ciepła typu SPLIT z obiegiem glikolowym w dolnym źródle ciepła nie wymaga

izolowania przewodów, zyski ciepła z otoczenia podwyższają temperaturę glikolu na wejściu

do parownika (znajdującego się w pompie ciepła).

13

Przegląd korzyści – pompa ciepła typu nr 4

– mała ilość czynnika chłodniczego

Pompa ciepła typu SPLIT z obiegiem glikolowym w dolnym źródle ciepła, mieści

w jednostce wewnętrznej cały obieg chłodniczy, wobec czego ilość czynnika chłodniczego

jest mniejsza niż dla klasycznych pomp ciepła typu SPLIT, gdzie w przewodach łączących

jednostkę zewnętrzną i wewnętrzną krąży czynnik chłodniczy.

Pompy ciepła typoszeregu flexoCOMPACT i flexoTHERM

w zakresie mocy od 5,7 do 10,3 kW (A2/W35), posiadają

średnio 0,27 kg czynnika R410A w przeliczeniu na 1 kW

mocy grzewczej (od 1,5 do 2,5 kg zależnie od mocy).

Dla porównania ciężar czynnika w klasycznej pompie

ciepła typu SPLIT wynosi zwykle od 0,35 do 0,50 kg/kW.

Ta ilość czynnika może ulec zwiększeniu przy dłuższych

przewodach pomiędzy jednostką zewnętrzną i wewnętrzną.

~0,27 kg/kW

Wszystkie urządzenia chłodnicze

o ilości czynnika większej niż 3 kg

podlegają od 01.2016 obowiązkowi

rejestracji zgodnie z tzw. ustawą f-gazową (Karta Urządzenia w Centralnym Rejestrze Operatorów)

!

14

Przegląd korzyści – pompa ciepła typu nr 4

– uproszczone prace montażowe i serwisowe

Pompa ciepła typu SPLIT z obiegiem glikolowym w dolnym

źródle ciepła, mieści w jednostce wewnętrznej cały obieg

chłodniczy, który dzięki hermetycznej budowie nie

wymaga żadnej ingerencji w trakcie prac montażowych

czy też przy standardowych przeglądach serwisowych.

Nie są wymagane takie czynności jak dla standardowej

pompy ciepła typu SPLIT: kontrola szczelności azotem

przewodów pomiędzy jednostką wewnętrzną i zewnętrzną,

wytwarzanie próżni w przewodach, uzupełnianie czynnikiem

dłuższych przewodów (zwykle dla odległości > 56 metrów).

Prace montażowe i serwisowe z ingerencją

w układ chłodniczy pompy ciepła, klimatyzatora,

itd., wymagają od instalatora uzyskania

odpowiednich uprawnień (Krajowa Izba

Gospodarcza Chłodnictwa i Klimatyzacji)

15

Współc

zynnik

CO

P (

A2/W

35)

COP = 3,00÷3,30

22% pomp ciepła

z listy BAFA

COP = 3,31÷3,80

57% pomp ciepła

z listy BAFA

COP = 3,81÷4,10

15% pomp ciepła

z listy BAFA

maks. COP = 4,43

min. COP = 3,10

Vaillant geoTHERM VWL 81/3 S COP = 4,00

śr. COP = 3,55

COP = 4,11÷4,50

6% pomp ciepła

z listy BAFA

Vaillant flexoTHERM exclusive VWF 57/4 + aroCOLECT CWL 11/4 SA , COP = 4,22

Zestawienie współczynników COP

dla 927 powietrznych pomp ciepła

(wg listy BAFA, 12.12.2014)

Przegląd korzyści – pompa ciepła typu nr 4

– efektywność COP na ogólnym tle rynku

Komentarz

16

Przegląd korzyści – pompa ciepła typu nr 4

– efektywność COP na ogólnym tle rynku

Pompa ciepła typu SPLIT z obiegiem glikolowym w dolnym źródle ciepła cechuje się

szczególnie wysoką efektywnością pracy. Efektywność COP = 4,22 należy do jednej

z najwyższych na tle rankingu 927 pomp ciepła typu powietrze/woda, wykonanego na

podstawie listy BAFA. Także w porównaniu do wcześniej oferowanej pompy ciepła

(typoszeregu geoTHERM), efektywność COP wzrosła o ponad 5% (z 4,00 do 4,22).

Wymagana minimalna efektywność COP w punkcie pracy A2/W35 (powietrze 2oC / woda

35oC) wynosi 3,10 (zgodnie z decyzją 2007/742/WE KE). Średnia wartość COP dla pomp

ciepła z listy BAFA wynosi 3,55 (czyli niemal o 20% mniej niż dla flexoTHERM exclusive

VWF 57/4 + aroCOLECT CWL 11/4 SA)

Chłodzenie

Ogrzewanie

Energia odnawialna

Kotły gazowe

Kotły olejowe

Pompy ciepła

Kolektory słoneczne

Systemy wentylacji

www.eko-blog.pl www.vaillant.pl