Konsekwencje źle dobranej mocy pompy ciepła

W ostatnim artykule zwracaliśmy uwagę na najważniejsze parametry, od których zależy końcowe zapotrzebowanie na energię grzewczą. To właśnie wielkość tego zapotrzebowania wpływa na wymaganą moc urządzenia grzewczego, którym jest np. pompy ciepła. Przy montażu takiego systemu ogrzewania zalecane jest korzystanie z usług renomowanych firm i doświadczonych pracowników, gdyż źle dobrana moc pompy ciepła może nieść za sobą poważne konsekwencje. W przypadku pomp ciepła solanka-woda problematyczne może okazać się również nieodpowiednie zaplanowanie wielkości dolnego źródła.

Podstawą do zaprojektowania wymaganej mocy grzewczej urządzenia jest precyzyjne wyliczenie zapotrzebowania na ciepło do ogrzania budynku, o którym informowaliśmy w zeszłym tygodniu. Problemy w funkcjonowaniu systemu grzewczego opartego o pompę ciepła mogą występować zarówno w wyniku zaniżenia mocy grzewczej urządzenia jak i jej przewymiarowania. Przypadek doboru pompy ciepła o zbyt małej mocy jest jednak, z dwojga złego, mniej kłopotliwy. Konsekwencją takiej sytuacji jest obniżenie trwałości urządzenia. Mając obliczone wspomniane zapotrzebowanie wystarczy podzielić tę wartość przez średnioroczny czas pracy pompy i uzyskujemy jej optymalną moc. Zalecane jest założenie, ze sprężarka będzie pracowała w ciągu roku między 1800 a 2500 godzin, aby nie wyeksploatowała się wcześniej niż po 20 latach użytkowania. Dobór zbyt małej mocy urządzenia skutkuje wydłużeniem czasu pracy sprężarki, przez co okres użytkowania ulega skróceniu i inwestor jest narażony na dodatkowe koszty. Oczywiście pompa o zbyt małej mocy pracuje dłużej w ciągu dnia, aby dostarczyć wymaganą ilość ciepła, co przekłada się na wyższe rachunki. Podczas mroźnych zim efekt ten jest nasilony, gdyż niewystarczająca moc urządzenia wspomagana jest grzałką elektryczną.

Skoro niższa moc powoduje dogrzewanie instalacji poprzez grzałkę, to wydawałoby się, że przewymiarowanie mocy może być korzystne. Jednak rzeczywistość jest zupełnie inna, a konsekwencje są poważniejsze niż w uprzednio omówionym przypadku. Również tutaj źle dobrana moc wpływa na skrócenie żywotności urządzenia. Przyczyna jest jednak inna. Zbyt małe obciążenie cieplne powoduje konieczność pracy sprężarki jedynie w krótkich okresach czasu. Obniżenie zakładanej temperatury w pomieszczeniach załącza pompę ciepła, która z powodu dużej mocy szybko podgrzewa wnętrze budynku. Zatem w krótkim czasie ulega ona wyłączeniu. Takie cykle wymuszające ciągłe uruchamianie i wyłączenie nadwyrężają sprężarkę – okres życia może się obniżyć nawet do kilku lat. Proces ten przyspiesza fakt, że rozruchowi towarzyszą zwiększone naprężenia mechaniczne, ponadto każdy taki rozruch niesie za sobą skokowy wzrost poboru energii, który wynika z konieczności pokonania bezwładności elementów ruchomych. Skutkuje to większym poborem energii elektrycznej, a to z kolei wpływa na wyższe rachunki. Dodatkowo im większa jest moc cieplna pompy, tym większy jej koszt inwestycji. Przewymiarowanie o 2 kW to różnica nawet kilku tysięcy złotych.

Największe problemy stwarza zaprojektowanie mocy dla pomp ciepła, które ogrzewają zarówno system centralnego ogrzewania jak i wodę użytkową. Wówczas musi ona pracować cały rok uwzględniając zmieniające się obciążenie cieplne. Znacznie więcej energii potrzeba w sezonie grzewczym, wtedy wymagana moc ogrzewania jest około cztery razy większa niż w latem. Takie zmienne zapotrzebowanie powoduje zmiany częstotliwości pracy sprężarki, która zwiększa się, gdy obciążenie cieplne maleje. Przez co niezwykle ciężko dobrać optymalną moc, która pozwoliłaby na stabilną pracę pompy ciepła. Z tego względu korzystne jest zaplanowanie biwalentnego układu pracy, gdzie dodatkowe urządzenie wspiera działanie pompy podczas mroźnych dni. Wtedy pompę ciepła dobiera się do mniejszej różnicy między minimalnym a maksymalnym obciążeniem cieplnym.

Podczas użytkowania gruntowych pomp ciepła pojawia się jeszcze jeden problem. Cały układ może działać niepoprawnie mimo dobrze dobranej mocy urządzenia. Dzieje się tak dlatego, że ten rodzaj pompy wymaga dopasowania wielkości instalacji dolnego źródła do mocy pompy ciepła. W przypadku wymiennika poziomego problematyczne jest ułożenie i długość rur. Zbyt krótkie lub ułożone w zbyt dużej odległości od siebie rury wymiennika gruntowego, ewentualnie gorsze od zakładanych warunki wydajności cieplnej gruntu nie zapewnią odpowiedniej mocy cieplnej dla zasilania pompy ciepła. Konsekwencja tego jest niedogrzanie pomieszczeń, wydłużenie cyklu pracy sprężarki oraz skrócenie czasu na regenerację gruntu. Sytuacja taka może doprowadzić do awaryjnych wyłączeń urządzenia w wyniku zbyt niskiej temperatury parownika. Podczas łagodnych zim defekt ten może się nie ujawnić od razu. Z kolei zbyt małe odległości między rurami wymiennika lub samo jego przewymiarowanie może doprowadzić do szybkiego wychłodzenia gruntu, przez co po kilku sezonach instalacja dolnego źródła okaże się zbyt mała i wystąpią problemy opisane powyżej. W przypadku wymienników pionowych odwierty są często wykonywane w niewłaściwy sposób. Wynika to z tego, że nie ma ściśle określonych zasad dotyczących tego, jak powinno wyglądać dolne źródło, podczas gdy u naszych zachodnich sąsiadów kwestie te są uregulowane prawnie w odpowiednich normach.

Optymalny dobór mocy urządzenia oraz wielkość dolnego źródła są zatem niezwykle ważne. Pozwala na prawidłowe jego funkcjonowanie, dzięki czemu przewidywana żywotność zostanie osiągnięta. Należy pamiętać, że wysoka wartość urządzenia nie zapewni jego bezproblemowej pracy, nie tylko marka, ale przede wszystkim instalator jest gwarancją sukcesu. To właśnie on powinien posiadać wiedzę techniczną na temat pomp ciepła. W przypadku kiedy spostrzeżemy nieprawidłowości w działaniu systemu grzewczego, które nie wynikają z naszej winy ani z warunków niezależnych od instalatora, to właśnie on jest zobowiązany dokonać zmian na własny koszt lub zwrócić pieniądze. Jest to zagwarantowane prawnie – prawo do roszczeń z tytułu nienależytego wykonania umowy, które przysługuje nam do 10 lat od dnia wykonania takiej umowy.

Previous Article

Osiem domów, które generują więcej energii niż zużywają

Next Article

Staw słoneczny jako sposób termicznego magazynowania energii

Dodaj komentarz