Dla jakich parametrów zewnętrznych pompa ciepła do c.w.u. pracuje optymalnie i efektywnie ?

Zasobnik wody o pojemności od 200 do 300 litrów zintegrowany z pompą ciepła zabezpiecza ciepłą wodę użytkową dla 4 - 8 osobowej rodziny. Wyposażona w inteligentny sterownik dotykowy oferuje możliwość współpracy z domową instalacją solarną lub kotłem c.o. Wyposażana jest zazwyczaj w grzałkę elektryczną, która może służyć jako dodatkowe źródło ciepła np. przy wzmożonym zapotrzebowaniu na c.w.u. lub do realizacji trybu Antylegionella. Jest to też rozwiązanie wyjątkowo komfortowe.

Takie założenia towarzyszyły projektantom najpopularniejszych na rynku urządzeń.

Pompy ciepła do c.w.u. pracują zatem najczęściej poza sezonem grzewczym czyli w czasie gdy temperatura na zewnątrz wynosi ponad 7-10 °C. Należy jednak pamiętać, że temperatura dolnego źródła - powietrza zasilającego ma bezpośredni i największy wpływ na efektywność pompy ciepła.

Przekłada się zatem też na średnią moc grzewczą i czas nagrzewu. Dla zakresu pracy urządzenia od +7°C do 35°C moc grzewcza zmienia się od ok. 1,5 kW do nawet ok. 3kW. Wartość  dla temperatur średnich (13-27°C) wynosi w granicach 2kW. Podobnie zmienia się czas wygrzewu. Przykładowo dla pompy ciepła ze zbiornikiem 200 l czas wygrzewu od 10°C do 55°C może wynosić od 190 minut przy temperaturze dolnego źródła 35°C do 390 minut przy temperaturze 7°C.

Wykres 1. Charakterystyka pompy ciepła Basic 200 w zależności od temperatury powietrza zasilającego.

Pompa ciepła Basic firmy Galmet. Fot. Galmet

Wpływ na sprawność pompy ciepła ma też oczywiście temperatura wody zasilającej w instalacji c.w.u. Średniorocznie utrzymuje się ona na poziomie ok 10°C ale w okresie letnim jest to już ok. 15°C. Przy takich zmianach temperatury zasilania COP pompy ciepła, ze zbiornikiem 200 litrów, wyniesie 3,76 przy  (A20/W10-55°C) lub 3,49 (A10/W10-55°C) zgodnie z obowiązującą normą PN-EN 16147.

Wykres 2. Czas wygrzewu wody 10-55°C przy różnych temperaturach powietrza zasilającego – pompa ciepła Basic 200

Powietrzna pompa ciepła tego typu w sezonie grzewczym współpracuje z kotłem c.o. Pełni wtedy rolę wymiennika c.w.u. do tego celu wykorzystuje się wężownicę dodatkową w zbiorniku pompy ciepła. Za ogrzewanie wody użytkowej odpowiada kocioł centralnego ogrzewania. Jest to też rozwiązanie zalecane od strony ekonomicznej.

Inaczej sytuacja wygląda jeśli obniżymy temperaturę dolnego źródła do np. -7°C. Aby umożliwić pracę urządzenia w takich warunkach konieczna jest zmiana konstrukcji pompy ciepła i wprowadzenie systemu odszraniania. Może być  realizowany przez zawór czterodrogowy, umożliwiający odwrócenie obiegu. Szron przy niższych temperaturach jest nieunikniony, a jest wynikiem wykraplania się wilgoci z ochładzanego w pompie ciepła powietrza. System odszraniania zapewnia zatem pracę urządzania również w niższych temperaturach, jednak trzeba mieć świadomość, jak duży wpływ na efektywność pracy pompy ciepła ma temperatura powietrza zasilającego.

Podsumowując najbardziej typowym rozwiązaniem w instalacjach jest połączenie pompy ciepła do c.w.u. ze źródłem ciepła do centralnego ogrzewania. W ten sposób źródłem c.w.u. poza sezonem grzewczym jest pompa ciepła, która pracuje w tym okresie najefektywniej. Natomiast w sezonie grzewczym pracuje już źródło c.o. więc woda użytkowa jest również ogrzewana przez to źródło. W szczególnych przypadkach gdy nie ma np. możliwości połączenia instalacji c.o. i c.w.u. lub jest to np. rozwiązanie nie zalecane z ekonomicznego punktu widzenia stosuje się powietrzne pompy ciepła także w sezonie grzewczym przy temperaturach ujemnych. Każdorazowo wybór rodzaju pompy ciepła wymaga jednak szerszej analizy i powinien być wykonany przez uprawnionego projektanta lub instalatora.