Wydajność pompy ciepła
Podstawowym krokiem do doboru optymalnej mocy pompy ciepła jest określenie strat ciepła domu. Strata ciepła domu to ilość ciepła w kWh, którą dom traci przy temperaturze zewnętrznej od -12°C do -18°C (w zależności od wybranej powierzchni) w ciągu 1 godziny.
Obliczenie strat ciepła można znaleźć w projekcie ogrzewania. Jeśli nie mamy tego obliczenia, sami możemy oszacować straty ciepła. Obliczenia wykonamy dla obszaru o najniższej temperaturze obliczeniowej -12°C. W chłodniejszych obszarach straty będą nawet o 12% większe.
Najszybszą metodą jest metoda objętościowa. Najpierw obliczamy ogrzewaną objętość domu wm3.
Następnie tę objętość mnożymy przez współczynnik jednostkowego zużycia energii Qps, który określany jest przede wszystkim przez materiał przegród domu i rodzaj okien.
Cegła pełna 45 cm + okna zamkowe 35 W/m3
Cegła pełna + 5cm styropian + okna z podwójnymi szybami 22 W/m3
Cegła perforowana CDK 36 cm lub CDM + szklenie podwójne 30 W/m3
Bloczki z betonu komórkowego 30 cm + podwójne oszklenie 24 W/m3
Cegła Cegła CD TÝN, INA 36,5 cm + szyba zespolona 27 W/m3
Cegła Cegła CD IVA + podwójna szyba 22 W/m3
Bloczki YTONG, HEBEL, THERM 36 cm + szyba zespolona z dithermem 17 W/m3
Bloczki THERM 44, POROTHERM + dwuszybowe z dithermem 15 W/m3
I tak np. dla domu jednorodzinnego 10x10x6m o kubaturze 600m3, w przypadku cegły pełnej i starych okien, straty ciepła wynoszą 600×35 = 21000 W = 21 kWh, natomiast dla domu nowego tej samej wielkości, zbudowanego z Porotherm 44 cm z oknami wysokiej jakości, strata wyniesie 600×15 = 9 kWh.
Kalkulacja ta może nie być do końca dokładna, ponieważ moc pompy ciepła jest optymalnie zaprojektowana na straty ciepła od 60 do 80%. Oszczędności w tym zakresie nie różnią się znacząco (do 5%).
Wybór typu pompy ciepła (podstawowe źródło ciepła)
Kolejnym ważnym krokiem jest wybór podstawowego źródła ciepła. Mamy trzy podstawowe źródła ciepła.
Pierwszym z nich jest otaczające powietrze. Pompy ciepła, które pobierają ciepło z powietrza i oddają je do wody (grzejniki, ogrzewanie podłogowe itp.) nazywane są powietrzem – wodą. Można je zainstalować wszędzie. W naszych warunkach klimatycznych, szczególnie na niższych stanowiskach (do 500 m n.p.m.) są w stanie zaoszczędzić (przy temperaturze wylotowej do 50°C) około 55 do 60% kosztów ogrzewania. Koszt zakupu tego typu pompy jest zwykle niższy niż innych typów pomp ciepła. Dlatego zwrot z inwestycji jest w niektórych przypadkach najkrótszy (szczególnie w przypadku większych domów).
Klapa zwrotna lub zawór zwrotny jest urządzeniem montowanym w instalacji centralnego ogrzewania, którego głównym celem jest koszty utrzymania prawidłowego kierunku przepływu ciepła natomiast zapobieganie cofaniu się ciepłego powietrza z powrotem aż do kotła. Klapa zwrotna działa poprzez zamykanie natomiast otwieranie przemocą różnicy ciśnień, co pozwala na utrzymanie płynnego przepływu ciepła w instalacji.
Innym źródłem ciepła może być powierzchnia ziemi. Pompy ciepła odbierające ciepło z powierzchni ziemi nazywane są ziemią – wodą. Są w stanie zaoszczędzić (przy temperaturze wylotowej do 50°C) ok. 65 do 70% kosztów ogrzewania. Jako podstawowe źródło ciepła wykorzystywana jest studnia głębinowa lub kolektor płaski. Inwestycja w pompę ciepła pobierającą ciepło ze studni jest najwyższa ze wszystkich. Wynika to głównie z wysokich kosztów wiercenia. Ich montaż opłaca się szczególnie w chłodniejszych miejscach i tam, gdzie nie ma miejsca na kolektor płaski. Innym źródłem naziemnym jest płaski kolektor gruntowy. Wyniki ekonomiczne tego źródła są bardzo zbliżone do wyników studni, jednak koszty pozyskania są znacznie niższe. Kolektor powierzchniowy wymaga około 40 do 50 m2 powierzchni na 1 kWh mocy pompy ciepła. Jego wybór jest idealny do nowych budynków,
Wody gruntowe mogą być ostatnim źródłem ciepła. Pompy ciepła, które pobierają ciepło z wód gruntowych, nazywane są wodą-woda. Za pomocą pompy głębinowej pompujemy wodę ze studni (wierconej lub wykopanej) i przepuszczamy ją przez pompę ciepła, która odbiera z niej ciepło. Ta schłodzona woda jest następnie odprowadzana do drugiej studni (infiltracja) lub do strumienia itp.
Ta metoda jest odpowiednia wszędzie tam, gdzie występuje duża ilość wód gruntowych. Do pompy ciepła o mocy 10 kW potrzebujemy przepływu wody 0,5 litra na sekundę. Szczególnie odpowiednie są obszary dorzeczy z podglebiem żwirowo-piaskowym. Ten typ pompy ciepła ma najlepsze wyniki ekonomiczne.
Dobór pompy ciepła do domu na Śląsku
Mieszkając na Śląsku, dobrym wyborem mogą być pompy ciepła powietrze-woda, ponieważ są one stosunkowo tanie w montażu i eksploatacji, a jednocześnie mogą zapewnić skuteczne i oszczędne ogrzewanie pomieszczeń.
Pompy ciepła powietrze-woda pobierają ciepło z powietrza atmosferycznego i przekazują je do wody, która jest następnie wykorzystywana do ogrzewania domu. W porównaniu z innymi rodzajami pomp ciepła, takimi jak np. pompy ciepła geotermalne, pompy ciepła powietrze-woda są stosunkowo łatwe i tanie w montażu, ponieważ nie wymagają kładzenia pionowych rur w gruncie.
W przypadku eksploatacji, pompy ciepła powietrze-woda są również stosunkowo tanie w utrzymaniu, ponieważ nie wymagają regularnych przeglądów ani konserwacji, jak np. pompy ciepła geotermalne, które mają bardziej skomplikowaną instalację.
Warto jednak pamiętać, że koszty eksploatacji pompy ciepła powietrze-woda mogą wzrosnąć w okresach bardzo niskich temperatur, ponieważ wtedy system musi pracować na większych obrotach i zużywać więcej energii elektrycznej. Aby zminimalizować koszty eksploatacji, warto również wybrać odpowiednio mocną pompę ciepła, która będzie odpowiednio dopasowana do zapotrzebowania na ciepło w budynku.
Podsumowując, jeśli chodzi o koszty montażu i eksploatacji, pompy ciepła powietrze-woda mogą być dobrym wyborem dla mieszkańców Śląska, ponieważ są stosunkowo tanie i łatwe w montażu, a jednocześnie mogą zapewnić skuteczne i oszczędne ogrzewanie.
