Pompa ciepła vs. ekstremalne mrozy. Gdzie leży granica pracy sprężarki?

• Pompy ciepła mogą pracować technicznie nawet przy bardzo niskich temperaturach zewnętrznych. Wraz ze spadkiem temperatury obniża się jednak ich sprawność i dostępna moc grzewcza. Nie oznacza to awarii, lecz pracę w trudniejszych warunkach.
• Kluczowe znaczenie ma budynek i instalacja grzewcza, a nie sama temperatura powietrza. Ogrzewanie podłogowe i dobra izolacja znacząco poprawiają efektywność pracy pompy. Źle dobrana instalacja generuje problemy szybciej niż sam mróz.
• Grzałka elektryczna jest elementem zabezpieczającym, a nie oznaką porażki systemu. W dobrze zaprojektowanych instalacjach jej udział w bilansie rocznym pozostaje niewielki. Najczęściej uruchamia się tylko podczas krótkich, ekstremalnych mrozów.

Nadchodzi fala mrozów. Co z pompami ciepła?

Nadchodzą mrozy, a lobby niechętne technologii pomp ciepła nie śpi – można się spodziewać wysypu artykułów wieszczących ich “klęskę” przy niskich temperaturach. Warto więc, by po drugiej stronie tej barykady również pojawił się rzetelny głos, który oddzieli marketingowe hasła i publicystyczne tezy od technicznych faktów.

W praktyce należy rozróżnić dwie rzeczy. Po pierwsze: do jakiej temperatury pompa ciepła może pracować technicznie, czyli w jakich warunkach sprężarka w ogóle się uruchamia i jest w stanie pracować. Po drugie: do jakiej temperatury pracuje efektywnie, dostarczając sensowną ilość ciepła przy akceptowalnym zużyciu energii.

Powietrzna pompa ciepła, która działa przy 25°C, nie zapewnia wtedy takiej samej efektywności grzewczej jak przy temperaturach dodatnich. O tym warto pamiętać, zwłaszcza podczas wizyty sprzedawcy u nas w domu, gdy różne techniki manipulacyjne wchodzą w grę. Wraz ze spadkiem temperatury zewnętrznej spada zarówno współczynnik COP, jak i dostępna moc grzewcza. W praktyce przy -20°C wiele urządzeń ma nawet o 30-50% mniejszą moc niż przy +7°C. To nadal jest praca, ale już w zupełnie innych warunkach niż katalogowe.

Rodzaj instalacji i moc urządzenia – czy mają znaczenie?

Temperatura zewnętrzna to tylko część równania. Równie ważne jest to, w jakim budynku i z jaką instalacją pracuje pompa ciepła. Ogrzewanie podłogowe, pracujące na niskiej temperaturze zasilania rzędu 30-35°C, pozwala pompie działać znacznie efektywniej niż instalacja grzejnikowa wymagająca 50-55°C. Ogromne znaczenie ma także izolacja budynku – dobrze ocieplony dom potrzebuje po prostu mniej ciepła.

Nie bez znaczenia jest również dobór mocy urządzenia. Pompa przewymiarowana będzie pracować stabilniej przy mrozach, a niedowymiarowana szybciej sięgnie po grzałkę. W praktyce dobrze dobrana pompa w ocieplonym domu przy -20°C poradzi sobie lepiej niż źle dobrana przy -10°C.

Co się dzieje z pompą ciepła przy -10°C, a co przy -25°C?

Warto zejść z poziomu ogólnych deklaracji na poziom konkretnych scenariuszy. Co się dzieje z pompą ciepła przy określonych poziomach mrozu? Od razu też uprzedzimy komentarze – to jest przykładowe rozróżnienie. Montaż, dobór, model pompy ciepła i klimat wpływają na różnice. U was może być inaczej.

Około -10°C większość nowoczesnych powietrznych pomp ciepła pracuje w zasadzie normalnie. Sprawność jest wprawdzie niższa niż jesienią, ale nie ma mowy o problemach z ogrzewaniem budynku.

W okolicach -15°C spadek współczynnika COP staje się już wyraźniejszy, jednak dobrze dobrana pompa nadal jest w stanie pokryć zapotrzebowanie domu na ciepło bez wsparcia grzałki elektrycznej. To wciąż mieszczą się w typowych warunkach projektowych.

Gdy temperatura spada do około -20°C, sytuacja zaczyna się zmieniać. Moc grzewcza wyraźnie maleje, a w części instalacji może pojawić się wsparcie grzałką elektryczną. Nie jest to jeszcze awaria systemu, ale sygnał, że pompa pracuje blisko granic swoich możliwości.

Przy ekstremalnych mrozach rzędu -25°C pompa ciepła zazwyczaj nadal jest w stanie pracować, jednak ekonomia jej działania bywa już wyraźnie gorsza. Na tym etapie kluczowe znaczenie ma jakość budynku, rodzaj instalacji grzewczej oraz to, czy cały system został zaprojektowany z odpowiednim zapasem mocy. Trzeba jednak przyznać, że źle dobrane urządzenia i modele gorszej jakości przy takie temperaturze niestety nie dowiozą odpowiedniej temperatury w budynku. Z kolei są sytuacje, gdzie pompa ciepła dobrze nawet i przy -30°C.

Ile energii zużyje grzałka w pompie ciepła w ciągu roku?

Grzałka elektryczna często bywa przedstawiana jako dowód porażki systemu. W rzeczywistości pełni ona rolę zabezpieczenia i wsparcia w najbardziej wymagających momentach. Najczęściej uruchamia się podczas krótkotrwałych szczytów mrozów oraz w trakcie odszraniania jednostki zewnętrznej. W dobrze zaprojektowanych instalacjach jej udział w rocznym bilansie energii jest niewielki. W polskich warunkach grzałka pokrywa zwykle około 2-5% rocznego zapotrzebowania na ciepło. Nie jest to więc oznaka, że pompa nie daje rady, lecz element systemu, który zwiększa bezpieczeństwo i komfort użytkowania.

Czy niskie temperatury w Polsce to częsty widok?

Temperatury rzędu -20°C i niższe zdarzają się w Polsce stosunkowo rzadko. Zwykle są to pojedyncze dni w roku, często lokalne i krótkotrwałe. Systemy grzewcze projektuje się na temperaturę obliczeniową, a nie na rekordy pojawiające się w nagłówkach serwisów informacyjnych. Warto jednak zaznaczyć, że nadchodząca fala mrozów może być naprawdę problematyczna – nie tylko dla właścicieli pomp ciepła, ale po prostu dla wszystkich użytkowników systemów grzewczych w Polsce.

Dla większości użytkowników znacznie ważniejsze jest to, jak pompa ciepła pracuje przez ponad 90% sezonu grzewczego, a nie to, jak zachowuje się podczas kilku najmroźniejszych nocy w roku. W takich sytuacjach naturalnym wsparciem jest grzałka elektryczna, a także rozwiązania konstrukcyjne stosowane w nowoczesnych pompach ciepła, takie jak technologia EVI, o której szerzej piszemy w materiale: 

Opracowanie własne.