Jak dobrać pompę ciepła?

Jedno z najważniejszych pytań, które pojawia się jeszcze przed zakupem czy zaprojektowaniem systemu grzewczego z wykorzystaniem pompy ciepła jest: jak dobrać pompę ciepła we właściwy sposób do budynku. Dlaczego to pytanie jest ważne? To proste, dobór odpowiedniej pompy ciepła to klucz do oszczędności i efektywności energetycznej Twojego domu.

Kiedy zaczynałem swoją przygodę z pompami ciepła i całą branżą HVAC, często zastanawiałem się, jak dobrać odpowiednią moc urządzenia do konkretnego domu. Chciałem mieć pewność, że klienci będą zadowoleni, a moc pompy ciepła spełni ich oczekiwania – bez ryzyka, że będzie za mała lub zbyt duża.

Dziś wiem, że wielu instalatorów zmaga się z podobnymi wyzwaniami. Dobór pompy ciepła, która będzie działać efektywnie i niezawodnie w danym budynku, to złożone zadanie, które wymaga wiedzy, doświadczenia i dostępu do właściwych informacji. Jeśli jesteś jednym z nich lub po prostu masz problem z wyborem pompy ciepła, ten artykuł jest właśnie dla Ciebie.

Jako praktyk i szkoleniowiec, w tym artykule podzielę się kluczowymi wskazówkami i omówię najważniejsze kroki przy doborze pompy ciepła. To one pomogą Ci świadomie wybrać odpowiednią moc pompy ciepła, która idealnie będzie dopasowana do wybranego obiektu.

Jak dobrać pompę ciepła – 6 czynników, na które musisz zwrócić uwagę:

1. Poznaj budynek i potrzeby klienta

Pierwszym krokiem w doborze odpowiedniej pompy ciepła jest dokładne zapoznanie się z budynkiem oraz przeprowadzenie szczegółowej rozmowy z klientem. Dlaczego? Ponieważ sposób, w jaki funkcjonuje rodzina, ma bezpośredni wpływ na dobór mocy urządzenia. Kluczowe pytania, które warto zadać, to:

• Strefa klimatyczna oraz punkt biwalentny oraz dokładna lokalizacja do celów obliczeniowych

• Strefa I: -16°C / Punkt biwalentny -6
• Strefa II: -18°C / Punkt biwalentny -7
• Strefa III: -20°C / Punkt biwalentny -8
• Strefa IV: -22°C / Punkt biwalentny -11
• Strefa V: -24°C / Punkt biwalentny -13

Jak dobrać pompę ciepła – pytania przydatne przy doborze:

• Jaką temperaturę wewnętrzną preferują domownicy?
  Czy w pomieszczeniach ma być utrzymywana temperatura na poziomie 20℃, 22℃, a może aż 25℃?
• W przypadku domu modernizowanego – jaka była dotychczas utrzymywana temperatura wewnętrzna?
  Dodatkowo warto ustalić, jaka była temperatura wody zasilającej odbiorniki ciepła: czy wynosiła 45℃, 50℃, czy może aż 65℃?
• Jak wyglądały dotychczasowe rachunki za ogrzewanie i podgrzewanie ciepłej wody użytkowej?
  To pozwala ocenić skalę zapotrzebowania na ciepło i potencjalne oszczędności.
• Jak często wietrzone są pomieszczenia i czy w domu przebywają osoby palące?
  Domy, w których częste wietrzenie jest koniecznością, mogą mieć większe straty ciepła, co wpłynie na działanie systemu grzewczego.
• Czy w budynku zastosowano wentylację mechaniczną czy grawitacyjną?
  Rodzaj wentylacji ma znaczenie dla bilansu cieplnego domu.

Szczegółowy wywiad z klientem pozwala lepiej zrozumieć, jak użytkowany jest budynek i jakie są oczekiwania wobec systemu grzewczego. Na przykład osoby często wietrzące dom z powodu obecności palaczy mogą generować wyższe straty ciepła, co trzeba uwzględnić w projekcie. Z kolei osoby oczekujące niskich kosztów eksploatacji przy utrzymywaniu bardzo wysokiej temperatury wewnątrz mogą mieć nierealistyczne oczekiwania – takie kwestie warto wychwycić już na etapie rozmowy i planowania.

Aby uniknąć nieporozumień w przyszłości, warto opracować dokument podsumowujący uzyskane informacje. Klient powinien go podpisać i dostarczyć jak najbardziej precyzyjne, zgodne z rzeczywistością dane.

W przypadku nowo budowanych domów sytuacja jest prostsza, ponieważ projekt budynku zawiera dane dotyczące warunków cieplnych, w jakich obiekt był projektowany. To znacząco ułatwia określenie parametrów pompy ciepła i dostosowanie jej do rzeczywistych potrzeb już na początku inwestycji.

2. Określ zapotrzebowanie na ciepło budynku

Jednym z kluczowych kroków w doborze pompy ciepła jest precyzyjne określenie zapotrzebowania na ciepło budynku. To właśnie na tej podstawie można dobrać urządzenie, które zapewni optymalne ogrzewanie przy minimalnym zużyciu energii.

W przypadku nowo projektowanych budynków lub obiektów kilkuletnich sprawa jest stosunkowo prosta – zapotrzebowanie na ciepło jest zazwyczaj szczegółowo opisane w dokumentacji architektonicznej. Często znajduje się tam osobna strona z precyzyjnymi danymi dotyczącymi bilansu cieplnego, jak na przykładzie przedstawionym na załączonym zdjęciu.

Te informacje pozwalają szybko ocenić, jakiej mocy urządzenie będzie odpowiednie, oraz przewidzieć potencjalne koszty eksploatacyjne. Analiza danych z projektu to solidna podstawa, która znacząco ułatwia dalsze decyzje – zarówno instalatorowi, jak i inwestorowi. Może jednak zdarzyć się o tak że nie znajdziemy takich danych w projekcie co wtedy należy zrobić ? Najlepiej wejść na stronę biura i wykonać telefon do architekta który projektował dany dom i otrzymać od niego najlepiej drogą mailową OZC właśnie tego domu.

Czynniki dodatkowe do obliczeń

Dla starszych budynków, w których dokumentacja jest niepełna lub niedostępna, konieczne jest oszacowanie strat ciepła na podstawie analizy przegród budowlanych. W obliczeniach warto uwzględnić:

• Podłogę na gruncie – sprawdź, czy zastosowano izolację oraz jaki rodzaj materiału użyto.
• Strop – szczególnie ważne w przypadku nieocieplonych stropodachów lub poddaszy.
• Ściany zewnętrzne – uwzględnij ich grubość, rodzaj materiału oraz ewentualną izolację termiczną.
• Dach – duże powierzchnie dachu mogą generować znaczne straty ciepła, jeśli brak odpowiedniego ocieplenia.
• Okna – zwróć uwagę na ich współczynnik przenikania ciepła U, liczbę szyb oraz szczelność.

Dla orientacyjnych obliczeń można posiłkować się wskaźnikową tabelą strat ciepła. Należy jednak pamiętać, że jest to metoda uproszczona, która może różnić się od rzeczywistych wartości – szczególnie w przypadku starszych budynków z nietypową izolacją lub użyciem nieznanych materiałów.

Poniżej znajduje się tabela, która może być pomocna w wstępnym oszacowaniu strat ciepła. W przypadku większych wątpliwości warto przeprowadzić dokładniejsze wyliczenia lub skonsultować się ze specjalistą.

(Tabela poniżej).

Ok, mamy za sobą już naprawdę dużo pracy. Choć to zaledwie trzy kroki, w praktyce stanowią one największe wyzwanie – zwłaszcza w kwestii ustalenia rzeczywistych strat ciepła budynku. Jak pokazuje doświadczenie, nie jest to wcale tak proste, jak mogłoby się wydawać.

Do gry wchodzą różnorodne czynniki, które mogą znacząco wpłynąć na końcowy wynik – od preferencji mieszkańców, przez rodzaj wentylacji, po sposób użytkowania domu. Z tego powodu wielu instalatorów zmaga się z tym etapem, stojąc przed trudnym zadaniem precyzyjnego oszacowania strat ciepła i dobrania właściwej mocy pompy ciepła.

To nie tylko kwestia matematyki czy wzorów, ale również zrozumienia specyfiki budynku oraz indywidualnych potrzeb klienta. Dlatego odpowiednie podejście na tym etapie jest kluczowe dla sukcesu całego projektu.

3. Uwzględnienie systemu centralnego ogrzewania

Kolejnym kluczowym czynnikiem podczas doboru pompy ciepła jest dokładne poznanie systemu centralnego ogrzewania, czyli rodzaj zastosowanych odbiorników oraz temperatura, jaką należy je zasilać. Czy w budynku zastosowano ogrzewanie podłogowe, które wymaga niskiej temperatury zasilania na poziomie około 35℃? A może są to grzejniki, które potrzebują wyższej temperatury – 55℃ lub więcej?

Na tym etapie wraca znaczenie dokładnie przeprowadzonego wywiadu z klientem, o którym wspominałem wcześniej. Jeśli mamy do czynienia z budynkiem modernizowanym, niezwykle ważne jest poznanie temperatury, jaka dotychczas zasilała stare odbiorniki, np. grzejniki. Ten parametr jest kluczowy przy doborze pompy ciepła – jego błędne oszacowanie może prowadzić do problemów w działaniu systemu.

Przykładowo, jeśli woda trafiająca do grzejników będzie miała zbyt niską temperaturę, odbiorniki szybko ją schłodzą, co znacząco obniży ich wydajność. Dla poprawnej pracy grzejników różnica temperatur (delta T) powinna wynosić 15–20℃. Jednak nawet to może nie wystarczyć, jeśli budynek traci ciepło zbyt szybko. W takim przypadku, nawet wysoka temperatura zasilania może być niewystarczająca, ponieważ powierzchnia odbiornika okaże się zbyt mała, aby dostarczyć odpowiednią ilość energii cieplnej.

W przypadku nowych budynków sytuacja jest prostsza – w projektach zazwyczaj znajdziemy informacje o temperaturze zasilania, ponieważ system grzewczy został zaprojektowany pod konkretne parametry. Dlatego, jeżeli masz dostęp do projektu, warto go dokładnie przeanalizować, by upewnić się, że pompa ciepła będzie odpowiednio dobrana do wymagań odbiorników ciepła w budynku.

Dokładna analiza systemu centralnego ogrzewania to klucz do uniknięcia problemów z niedogrzaniem pomieszczeń i zapewnienia maksymalnej efektywności pompy ciepła.

4. Ciepła woda użytkowa

Czy doliczać moc do podgrzewania ciepłej wody użytkowej przy doborze pompy ciepła?

Temat ten budzi wiele kontrowersji i dyskusji wśród specjalistów – ilu ekspertów, tyle opinii. W mojej ocenie, warto uwzględnić moc na podgrzewanie ciepłej wody użytkowej (CWU) przy doborze pompy ciepła, a oto dlaczego.

Przykłady case studies – Jak dobrać pompę ciepła?

Wyobraźmy sobie sytuację: budynek przy temperaturze projektowej -20℃ potrzebuje 10 kW energii cieplnej do ogrzewania. Jeśli mamy nowoczesny, dobrze izolowany dom z ogrzewaniem podłogowym (które charakteryzuje się dużą bezwładnością cieplną), a także bardzo szczelnymi oknami i drzwiami, można rozważyć pominięcie tego czynnika w obliczeniach.

Co jednak w przypadku starszego, nieszczelnego budynku?

Załóżmy, że za oknem mamy -20℃, a pompa ciepła dostarcza wymaganą moc grzewczą do domu. Nagle jednak domownicy decydują się na kąpiel, a woda w zbiorniku ciepłej wody użytkowej zaczyna spadać poniżej ustawionej wartości histerezy. W tym momencie algorytm pompy ciepła przełącza zawór 3-drogowy na podgrzewanie CWU, ale dom cały czas potrzebuje tych samych 10 kW mocy do ogrzewania pomieszczeń. Co się dzieje? Zaczyna nam spadać temperatura wewnętrzna, ponieważ pompa ciepła koncentruje się na podgrzewaniu wody użytkowej, co może doprowadzić do wyziębienia wnętrza.

Woda użytkowa a koszty ogrzewania

Rola pompy ciepła polega na jak najszybszym wygrzaniu wody użytkowej, aby jak najszybciej wrócić do ogrzewania domu. Oczywiście, w przypadku braku wystarczającej mocy, można wspomóc się grzałką elektryczną, ale to wcale nie jest optymalne rozwiązanie. W końcu po to instalujemy pompę ciepła, aby korzystać z jej wysokiej efektywności energetycznej, a nie polegać na grzałce, która działa w stosunku 1:1, generując wysokie koszty.

Bądźmy realistami: każdy z nas zwraca uwagę na koszty eksploatacyjne urządzeń. Jeśli zignorujemy zapotrzebowanie na ciepłą wodę użytkową przy doborze pompy ciepła, może się okazać, że pompa nie będzie w stanie dostarczyć wystarczającej mocy w trudnych warunkach, a dodatkowe wykorzystanie grzałki będzie generować niepotrzebne koszty. Dlatego, uwzględniając ten dodatkowy parametr, zyskujemy pewność, że pompa ciepła będzie działała w sposób wydajny i zapewni komfort cieplny w całym budynku.

5. Krzywe wydajnościowe danego modelu pompy ciepła

Czym jest krzywa wydajnościowa pompy ciepła?

Krzywa wydajnościowa pompy ciepła to wykres, który przedstawia, jak zmienia się moc urządzenia w zależności od temperatury zewnętrznej. Jest to bardzo ważne narzędzie, które pozwala określić, ile mocy dany model pompy ciepła jest w stanie wygenerować przy określonych warunkach zewnętrznych oraz temperaturze zasilania układu grzewczego.

Weźmy na tapetę jedną z najpopularniejszych pomp ciepła – typ powietrze-woda. Ten rodzaj urządzenia charakteryzuje się wysoką sprawnością, która zmienia się w zależności od temperatury powietrza na zewnątrz budynku. Dlaczego temperatura zewnętrzna ma tak duże znaczenie? Otóż, wraz ze spadkiem temperatury zewnętrznej moc pompy ciepła maleje, ponieważ trudniej jest pobrać ciepło z zimniejszego powietrza. Krzywa wydajnościowa pokazuje, ile mocy pompa ciepła jest w stanie dostarczyć przy różnych temperaturach zewnętrznych, co pomaga dobrać odpowiednią moc urządzenia.

Zrozumienie krzywej wydajnościowej jest kluczowe przy doborze pompy ciepła, ponieważ pozwala lepiej dopasować urządzenie do rzeczywistego zapotrzebowania na ciepło w budynku. Dzięki temu, uwzględniając zmienne warunki atmosferyczne, możemy zoptymalizować wybór pompy ciepła i zapewnić jej efektywną pracę przez cały rok.

6. Warunki dla poprawnej pracy

Warunek 1: Czas pracy pompy ciepła

Dobór pompy ciepła to kluczowy krok w procesie planowania systemu grzewczego, który ma zapewnić nie tylko komfort cieplny, ale także optymalną efektywność energetyczną. Jednym z warunków poprawnej pracy pompy ciepła jest dostosowanie jej mocy w taki sposób, aby pokrywała od 60% do 95% zapotrzebowania budynku na ciepło przez cały sezon grzewczy. Dlaczego właśnie taki zakres jest najbardziej efektywny? Wyjaśniamy poniżej.

Punkt biwalentny i kluczowe godziny pracy

Dane klimatyczne wskazują, że w większości lokalizacji temperatura zewnętrzna sporadycznie spada poniżej tzw. punktu biwalentnego – granicy, poniżej której pompa ciepła wymaga wsparcia dodatkowego źródła ciepła (np. grzałki elektrycznej lub kotła). W takich przypadkach ilość godzin, w których pompa musiałaby pracować na maksymalnej mocy, jest stosunkowo niewielka. Z tego względu nieopłacalne byłoby instalowanie urządzenia, które samodzielnie pokrywałoby 100% zapotrzebowania nawet w najzimniejsze dni.

Dlaczego nie warto przewymiarować pompy ciepła?

Dobór zbyt dużej pompy ciepła może prowadzić do kilku problemów:

1. Wyższy koszt zakupu i instalacji – urządzenia o większej mocy są droższe, a inwestycja może nie zwrócić się w dłuższej perspektywie.
2. Taktowanie urządzenia – nadmierna moc powoduje, że pompa ciepła w okresach przejściowych (gdy zapotrzebowanie na ciepło jest niższe) będzie pracować cyklicznie. Krótkie cykle włączania i wyłączania prowadzą do spadku efektywności oraz szybszego zużycia sprężarki.
3. Obniżona efektywność – pompa ciepła działa najwydajniej przy stałej, ciągłej pracy. Jeśli urządzenie o dużej mocy szybko dostarczy potrzebne ciepło i przejdzie w stan czuwania, efektywność systemu (COP) może się obniżyć.

Jakie rozwiązanie jest najlepsze? – jak dobrać pompę ciepła

Optymalna pompa ciepła powinna być dobrana tak, aby: Była wspomagana dodatkowym źródłem ciepła (np. grzałką) jedynie w krótkich okresach ekstremalnych mrozów. Mogła pracować z minimalnym obciążeniem w okresach przejściowych, bez konieczności częstego wyłączania. Zapewniała wysoki współczynnik efektywności w szerokim zakresie temperatur zewnętrznych.

Dobór pompy ciepła wymaga uwzględnienia nie tylko maksymalnych, ale także średnich potrzeb cieplnych budynku w sezonie grzewczym. Zbyt duża moc urządzenia to nie tylko wyższe koszty inwestycji, ale również ryzyko niższej efektywności i krótszej żywotności sprężarki. W kolejnym kroku omówimy drugi warunek poprawnej pracy pompy ciepła – jak zapewnić odpowiednie warunki instalacyjne dla maksymalnej efektywności systemu.

Warunek 2: Ograniczenie udziału dodatkowego źródła ciepła

Podczas projektowania systemu grzewczego opartego na pompie ciepła ważnym aspektem jest minimalizacja udziału dodatkowego źródła ciepła, które wspiera pracę urządzenia poniżej punktu biwalentnego. Udział szczytowego źródła, takiego jak wbudowana grzałka elektryczna, nie powinien przekraczać 5% całkowitego zapotrzebowania na energię cieplną w sezonie grzewczym. Dlaczego? Wyjaśniamy poniżej.

Punkt biwalentny a praca pompy ciepła

Rozkład temperatur zewnętrznych dla miast w Polsce, zlokalizowanych w jednej z pięciu stref klimatycznych, pokazuje, że liczba godzin z ekstremalnie niskimi temperaturami jest stosunkowo niewielka. Oznacza to, że poniżej punktu biwalentnego – temperatury, przy której pompa ciepła zaczyna potrzebować wsparcia – pompa musi korzystać z dodatkowego źródła ciepła tylko w rzadkich przypadkach.

Dlaczego ograniczenie pracy grzałki elektrycznej jest kluczowe?

1. Efektywność energetyczna systemu
   Grzałka elektryczna ma znacznie niższą efektywność niż pompa ciepła. Urządzenie o wysokim współczynniku COP (Coefficient of Performance) generuje więcej ciepła przy mniejszym zużyciu energii, co oznacza niższe rachunki. Z kolei nadmierne korzystanie z grzałki elektrycznej może prowadzić do gwałtownego wzrostu zużycia prądu.
2. Kontrola kosztów ogrzewania
   Jeśli udział grzałki elektrycznej przekracza 5%, koszty ogrzewania mogą stać się znacząco wyższe, co obniża opłacalność inwestycji w pompę ciepła. Kluczowe jest takie dobranie urządzenia, aby pompa ciepła pokrywała większość zapotrzebowania na ciepło, a grzałka działała jedynie w wyjątkowych sytuacjach.
3. Zoptymalizowany system grzewczy
   Projektując instalację, należy uwzględnić lokalne dane klimatyczne i przewidywaną liczbę godzin pracy w ekstremalnych warunkach. Dzięki temu możliwe jest maksymalne wykorzystanie efektywności pompy ciepła i minimalizacja roli dodatkowego źródła ciepła.

Jak to osiągnąć?

• Dobór odpowiedniej mocy pompy ciepła – właściwa moc urządzenia pozwoli pokryć większość zapotrzebowania cieplnego, zmniejszając konieczność uruchamiania grzałki.
• Projektowanie z uwzględnieniem strefy klimatycznej – analiza lokalnych temperatur zewnętrznych pomoże określić, jak często pompa będzie potrzebować wsparcia poniżej punktu biwalentnego.
• Ograniczenie pracy grzałki do sytuacji awaryjnych – grzałka powinna być traktowana jako wsparcie szczytowe, a nie główne źródło ciepła.

Jak dobrać pompę ciepła? Podsumowanie

Pewnie teraz zastanawiasz się, jak najlepiej wykorzystać zdobytą wiedzę. Mam dla Ciebie niespodziankę!

Przygotowałem specjalnie dla Ciebie darmowe narzędzie, które pozwoli Ci szybko i łatwo obliczyć to, co może wydawać się skomplikowane. Chcę, żebyś miał wszystko, czego potrzebujesz, aby działać sprawnie i efektywnie!

Jak je zdobyć? To proste! Wystarczy, że zapiszesz się na moją listę, a ja od razu wyślę Ci dostęp do tego praktycznego rozwiązania.

Nie przegap tej okazji – to Twój pierwszy krok w stronę wygodniejszych i bardziej efektywnych działań!

Już nie mogę się doczekać, aby Ci pomóc!

..