Pompy ciepła a zasada działania systemów wykorzystujących energię z otoczenia

Sposób ogrzewania budynku ma znaczenie nie tylko i wyłącznie zimą, ale również podczas okresów przejściowych, gdy zapotrzebowanie na ciepło jest znacznie mniejsze. Właśnie wówczas dobrze widać, jak instalacja reaguje na zmianę temperatury zewnętrznej i ustawień sterownika. Pompy ciepła pracują w oparciu o wymianę termodynamiczny, w którym energia pobrana z otoczenia jest przekazywana do systemu ogrzewania.

Nie znaczy to natomiast stałego poboru energii ani identycznych parametrów przez cały sezon. Wydajność układu zmienia się wraz z warunkami, a bardzo ważną rolę odgrywa różnica między temperaturą źródła a temperaturą, którą trzeba uzyskać po stronie instalacji. Z praktycznego punktu widzenia w szczególności istotne jest więc określenie, jakiego zakresu temperatur potrzebuje budynek w czasie typowego użytkowania. Przy zbyt ogólnych postanowieniach można pominąć okresy, w których urządzenie będzie pracowało w całkiem innych warunkach niż zakładane przy projektowaniu.

Wybór rozwiązania zależy też od tego, jakie źródło energii znajduje się w otoczeniu budynku. Poszczególne rodzaje pomp ciepła wykorzystują powietrze, grunt lub wodę, a każdy z takowych wariantów ma własne oczekiwania. W przypadku urządzeń powietrznych warunki zewnętrzne zmieniają się praktycznie bez przerwy. Gdy temperatura spada, maleje dostępna różnica temperatur pośród powietrzem a składnikiem roboczym, a urządzenie może okresowo przeprowadzać odszranianie wymiennika. Pompa gruntowa funkcjonuje w innych warunkach, ponieważ dolne źródło ma większą bezwładność cieplną i nie reaguje na krótkotrwałe zmiany pogody w identyczny sposób jak powietrze. Z kolei rozwiązania wykorzystujące wodę wymagają uwzględnienia parametrów dostępnego źródła a także sposobu wykonania instalacji. Różnice te mają konsekwencje już na etapie planowania. Nie można przenieść założeń dotyczących jednego rodzaju urządzenia bezpośrednio na inny, ponieważ sposób pozyskiwania energii wpływa na dalszą pracę całego układu.

W budynkach istniejących na prawdę często największym wyzwaniem okazuje się połączenie nowego źródła ciepła ze starą instalacją. Dawniej grzejniki dobierano nierzadko przy założeniu wyższej temperatury wody, jednakże część współczesnych systemów wykonuje się z myślą o niższych temperaturach zasilania. Przed zmianą źródła warto więc sprawdzić, jak poszczególne pomieszczenia zachowują się przy różnych ustaleniach pogodowych. Sam fakt, że grzejniki działają przy obecnym źródle ciepła, nie oznacza jeszcze, że ich parametry będą odpowiednie dla każdego innego systemu. Czasem ograniczeniem jest również stan izolacji budynku. Jeżeli już przez przegrody ucieka bardzo dużo energii, zwiększanie mocy urządzenia może nie rozwiązać wszystkich problemów związanych z utrzymaniem temperatury. W praktyce powinno się rozdzielić dwie kwestie: zapotrzebowanie budynku na energię oraz możliwości instalacji do przekazania tej energii do pomieszczeń. Dopiero ich porównanie pokazuje, gdzie występują rzeczywiste ograniczenia.

Na sposób pracy wpływa również regulacja instalacji. Zmiana temperatury zadanej o kilka stopni może posiadać inne znaczenie w dobrze ocieplonym domu niż w budynku o dużych stratach ciepła. Istotna jest również charakterystyka pracy sprężarki, ponieważ częste krótkie cykle i długotrwała praca z wysokim obciążeniem wynikają z innych warunków niż spokojna, ciągła praca z mniejszą mocą. W sytuacji powietrznych pomp trzeba dodatkowo obserwować miejsce odprowadzania wody z procesu odszraniania, w szczególności gdy urządzenie znajduje się blisko ciągów komunikacyjnych. Przy instalacjach gruntowych większe znaczenie ma zachowanie dolnego źródła w dłuższym okresie. Dlatego przy ocenie systemu przydatne są nie tylko i wyłącznie tymczasowe odczyty temperatury, ale także dane zbierane przez cały sezon. Pozwalają one zauważyć współzależności między pogodą, ustawieniami, czasem pracy urządzenia i reakcją instalacji wewnętrznej.

Zobacz także: gruntowe pompy ciepła.