Okienna pompa ciepła – co to jest i jak to działa? Kilka słów o technologii

• Okienna pompa ciepła wygląda jak klimatyzator okienny, ale potrafi zarówno grzać, jak i chłodzić przez cały rok. Cały układ chłodniczy znajduje się w jednej obudowie, więc montaż zajmuje kilka godzin i nie wymaga ingerencji w instalację budynku.
• Urządzenie pracuje jako monoblok powietrze-powietrze, a ciepło rozprowadzane jest nawiewem, podobnie jak w klimatyzacji. Sprawność jest całkiem wysoka przy dodatnich temperaturach, ale – jak w każdej pompie powietrznej – spada przy silnych mrozach.
• Niewielka moc sprawia, że to opcja do pojedynczych pomieszczeń, a nie do ogrzewania całego domu czy przygotowania c.w.u. Jej siłą jest szybka modernizacja mieszkań w budynkach wielorodzinnych, gdzie klasyczna pompa ciepła jest po prostu nie do wdrożenia.

Pompy ciepła coraz częściej pojawiają się w domach i mieszkaniach jako sposób na efektywne ogrzewanie i chłodzenie przy niższych kosztach eksploatacji. Jednym z ciekawszych wariantów tej technologii jest okienna pompa ciepła – urządzenie, które łączy prostotę instalacji z funkcjonalnością klasycznej pompy ciepła.

W odróżnieniu od tradycyjnych systemów okienne pompy ciepła nie wymagają skomplikowanych prac montażowych ani przebudowy instalacji. Ich konstrukcja sprawia, że mogą być stosowane również w budynkach wielorodzinnych, gdzie modernizacja systemu ogrzewania bywa trudna i kosztowna. Jak działa takie urządzenie? Jakie są jego zalety i ograniczenia? Poniżej przedstawiamy najważniejsze informacje o technologii ze Stanów Zjednoczonych, o której pisaliśmy już w 2022 roku. Czy rozwiązanie utrzymuje się na rynku? Czy nadal rozwijane?

Co to jest okienna pompa ciepła?

Okienna pompa ciepła to kompaktowa jednostka montowana w ramie okiennej. Wyglądem przypomina klimatyzator okienny, ale w przeciwieństwie do niego może pracować całorocznie zarówno w trybie chłodzenia, jak i ogrzewania. Urządzenie takie:

• może ogrzewać i chłodzić pomieszczenia,
• działa jako monoblok – pełny układ chłodniczy znajduje się w jednej obudowie,
• nie wymaga modernizacji instalacji grzewczej ani prowadzenia przewodów chłodniczych.

W praktyce oznacza to, że pompa ciepła może zostać zamontowana szybko i bez większych ingerencji w budynek.

Jak działa okienna pompa ciepła?

Podstawową cechą okiennej pompy ciepła jest jej konstrukcja typu monoblok. Wszystkie kluczowe elementy obiegu czynnika chłodniczego – parownik, sprężarka oraz skraplacz – znajdują się w części zewnętrznej urządzenia, po stronie elewacji.

Urządzenie jest hermetyczne, dlatego podczas montażu nie ma potrzeby ingerowania w układ chłodniczy. Ciepło do wnętrza przekazywane jest pośrednio przez wymiennik oraz obieg wodny, a część wewnętrzna działa podobnie jak klimakonwektor. Wentylator wymusza przepływ powietrza, co intensyfikuje rozprowadzanie ciepła w pomieszczeniu.

Ograniczony hałas wewnątrz pomieszczenia

Zaletą takiego rozwiązania jest fakt, że najbardziej obciążone i potencjalnie głośniejsze elementy układu – sprężarka oraz czynnik chłodniczy pod wysokim ciśnieniem – znajdują się na zewnątrz. Producent deklaruje cichą pracę urządzenia, nawet do poziomu 38 dBA w trybie niskim. Oznacza to, że w mieszkaniu hałas może być znacznie mniej odczuwalny niż w przypadku klasycznych jednostek wewnętrznych.

Komfort cieplny i sposób rozprowadzenia ciepła

W tradycyjnych systemach grzewczych źródła ciepła montuje się pod oknami, aby ograniczyć straty energii i uzyskać efekt kurtyny powietrznej. Okienna pompa ciepła również znajduje się w tym miejscu, co jest korzystne z punktu widzenia fizyki budynku.

Warto jednak pamiętać, że dystrybucja ciepła odbywa się poprzez wymuszony ruch powietrza. Dla niektórych użytkowników może to przypominać działanie klimatyzatora w trybie grzania, co bywa odbierane inaczej niż ciepło oddawane przez klasyczny grzejnik.

Efektywność i parametry pracy

Okienna pompa ciepła Gradient osiąga moc chłodniczą około 2,7 kW oraz moc grzewczą około 2,6 kW w warunkach dodatnich temperatur. Sprawność w trybie grzania zależy od temperatury zewnętrznej:

• COP 4,04 przy około +8°C,
• COP 2,37 przy około –8°C,
• COP 1,59 przy około –25°C.

Urządzenie może pracować w szerokim zakresie temperatur – od około -25°C do +46°C. W praktyce oznacza to, że jest to rozwiązanie możliwe do zastosowania również w chłodniejszym klimacie, choć przy dużych mrozach efektywność – jak w każdej pompie powietrznej – spada.

Czy okienna pompa ciepła może być jedynym źródłem ogrzewania?

Niewielka moc grzewcza urządzenia sprawia, że najczęściej będzie ono przeznaczone do ogrzewania pojedynczego pomieszczenia. W okresach niskich temperatur może być konieczne zastosowanie dodatkowego źródła ciepła, np. ogrzewania elektrycznego.

Warto również pamiętać, że okienne pompy ciepła nie przygotowują ciepłej wody użytkowej. Oznacza to konieczność zastosowania osobnego systemu do c.w.u., np. bojlera elektrycznego lub podgrzewacza przepływowego.

Gradient Nexus – inteligentne sterowanie na poziomie budynku

Nowoczesne okienne pompy ciepła mogą działać nie tylko jako pojedyncze urządzenia, ale również jako element większego systemu zarządzania energią. Gradient rozwija platformę Nexus, która umożliwia połączenie wielu jednostek w budynku w jeden skoordynowany system. Więcej o tym nowym rozwiązaniu pisaliśmy w artykule: Okienne pompy ciepła z systemem zarządzania energią. Kolejny krok w stronę rewolucji?

Zalety i ograniczenia okiennych pomp ciepła

Zalety:

• szybka instalacja bez modernizacji budynku,
• ogrzewanie i chłodzenie w jednym urządzeniu,
• ograniczony hałas wewnątrz pomieszczeń,
• możliwość inteligentnego zarządzania flotą urządzeń dzięki Nexus.

Ograniczenia:

• niewielka moc grzewcza w porównaniu do systemów centralnych,
• brak przygotowania ciepłej wody użytkowej,
• rozprowadzanie ciepła poprzez nawiew może być mniej komfortowe dla części użytkowników.

Okienna pompa ciepła to interesujące rozwiązanie dla osób, które chcą poprawić komfort cieplny w mieszkaniu bez kosztownej modernizacji instalacji. Może sprawdzić się jako źródło ogrzewania pojedynczych pomieszczeń oraz jako urządzenie do chłodzenia w okresie letnim.

Warto jednak podkreślić, że pompy ciepła Gradient są obecnie dostępne głównie na rynku amerykańskim i projektowane pod tamtejsze warunki techniczne oraz standardy zasilania. Nie zmienia to faktu, że sam zamysł może okazać się rewolucyjny. Zwłaszcza w kontekście budynków wielorodzinnych, gdzie tradycyjne modernizacje systemów HVAC są trudne i kosztowne.

Co istotne, startup Gradient rozwija tę technologię już od kilku lat, a wprowadzenie platformy Nexus pokazuje, że firma nie zatrzymała się na etapie pojedynczego urządzenia, lecz buduje cały system zarządzania ogrzewaniem i chłodzeniem na poziomie budynku. Skoro rozwiązanie utrzymuje się na rynku od około czterech lat i nadal jest rozwijane, można zakładać, że istnieje na nie realne zapotrzebowanie i grupa klientów, dla których taka forma elektryfikacji ogrzewania ma sens ekonomiczny i użytkowy.

Źródło: gradientcomfort.com
Zdjęcie główne: gradientcomfort.com