Pompy ciepła kojarzą się przede wszystkim z instalacjami wykonywanymi dla budynków jednorodzinnych. Warto jednak podkreślić, że takie urządzenia mogą też dostarczać ciepło i ogrzewać wodę użytkową w wielopoziomowych obiektach zamieszkanych przez kilka lub wiele rodzin. Prawidłowo wykonana konstrukcja z pompami ciepła w budynkach wielorodzinnych zapewnia pożądany komfort termiczny, a przy tym przyczynia się do wyraźnego obniżenia kosztów. Jak powinna wyglądać instalacja pomp ciepła w budynkach zamieszkania zbiorowego?
W Polsce takie podejście wciąż jeszcze postrzegane jest jako nieco ekstrawaganckie, ale w różnych krajach europejskich i azjatyckich już od jakiegoś czasu stosuje się pompy ciepła dla budynków wielopiętrowych. Skoro takie rozwiązanie sprawdza się w różnych strefach klimatycznych, nie ma żadnych przeciwwskazań przed zastosowaniem go także u nas.
Pompy ciepła w konstrukcjach wielorodzinnych - dostępne technologie
Instalacje z pompami ciepła w budynkach wielorodzinnych opierają się o dwa wiodące rozwiązania - pompy ciepła powietrzne i gruntowe. System korzystający z powietrznych pomp ciepła jest nieco tańszym rozwiązaniem. Wynika to z faktu, że takie rozwiązanie nie wymaga wykonania instalacji dolnego źródła ciepła. Jest to konsekwencją samej zasady działania powietrznych pomp - w tym przypadku, źródłem ciepła jest powietrze. Takie urządzenia tracą na sprawności wraz ze spadkiem temperatury, więc w przypadku ich zastosowania może zajść konieczność uzupełnienia instalacji o szczytowe źródło ciepła. Zastosowanie gruntowych pomp ciepła wyraźnie zwiększa koszt inwestycji. Na ich korzyść przemawia jednak wyższa efektywność, cichsza praca i funkcja pasywnego chłodzenia, przy odpowiednio dobranej instalacji rozprowadzenia chłodu.
Jak tworzyć konstrukcje z pompami ciepła w budynkach wielopoziomowych?
Istnieją różne techniki montażu pomp ciepła w budynkach wielopoziomowych. Projektant systemu grzewczego musi zdecydować, czy lepszym rozwiązaniem będzie zastosowanie dużej pompy przemysłowych czy kaskadowego układu kilku mniejszych pomp ciepła. Pierwsza opcja wydaje się korzystniejsza, zwłaszcza w kontekście redukcji kosztów inwestycji i uproszczenia schematu instalacji. Trzeba jednak pamiętać, że w takim przypadku, awaria urządzenia jest równoznaczna z brakiem centralnego ogrzewania i ciepłej wody użytkowej w całym budynku. W przypadku konstrukcji składającej się z kilku pomp, prawdopodobieństwo wystąpienia usterki w każdym źródle ciepła w tym samym czasie jest minimalne, wręcz bliskie zeru.
Kolejna rzecz, to wydajność pompy ciepła określana jako COP (współczynnik wydajności wyrażony jako stosunek dostarczanego ciepła do energii elektrycznej zużytej przez pompę). Zależy ona od konstrukcji urządzenia i warunków pracy. Duże pompy ciepła najczęściej składają się z kilku sprężarek, więc pracują podobnie jak kaskada mniejszych urządzeń. Wybór jednego lub kilku urządzeń zależy od indywidualnych warunków danego pomieszczenia.
Instalacja pomp ciepła w wysokich budynkach - czy to się opłaca
Na etapie projektowania instalacji warto pochylić się nad jej ekonomiczną zasadnością. Decyduje o tym szereg czynników, w tym:
- powierzchnia budynku,
- liczba lokali,
- liczba mieszkańców w całym obiekcie,
- zapotrzebowanie na ciepło do celów centralnego ogrzewania przy średniej obliczeniowej temperaturze zewnętrznej w sezonie grzewczym,
- roczne zużycie ciepłej wody użytkowej w budynku,
- właściwa temperatura ciepłej wody użytkowej.
Na podstawie tych informacji można wyliczyć między innymi:
- roczne zapotrzebowanie energię cieplną na cele C.O. według wzoru:
średnia moc cieplna (według zapotrzebowania na ciepło w sezonie grzewczym) x 24 godz. x 30 dni x liczba miesięcy w sezonie grzewczym;
- roczne zapotrzebowanie na energię elektryczną na cele C.O. według wzoru:
roczne zapotrzebowanie energii cieplnej na cele C.O./ SCOP.
Mnożąc roczne zapotrzebowanie na energię elektryczną na cele C.O. razy stawka za kWh, uzyska się roczny koszt ogrzania lokali w budynku. Do tego należy dodać koszty dodatkowe, jak choćby obsługę serwisową. Należy od obliczonego zapotrzebowania w kWh odjąć ilość kWh wyprodukowaną przez pompy ciepła, dopiero wtedy przeliczyć to na złotówki i redukcję kosztów.
Efektywne wykorzystanie pomp ciepła w wysokich budynkach
Na koniec warto odpowiedzieć na ważne pytanie – czy projektowanie instalacji pomp ciepła w budynkach wielopiętrowych, które nie zostały poddane termomodernizacji, ma jakikolwiek sens? Tak, jednak z pewnymi zastrzeżeniami. W takiej sytuacji, na etapie projektowania instalacji łatwo o jej przewymiarowanie (ze względu na znacznie większe zapotrzebowanie energetyczne obiektów przed termomodernizacją). Gdy efektywność energetyczna budynku zostanie w przyszłości poprawiona, instalacja nie będzie pracować z nominalną mocą. To przełoży się na możliwość wystąpienia zjawiska “taktowania”, a co za tym idzie, zmniejszenie żywotności urządzeń.
Czy można temu zapobiec? W sytuacji, w której instalacja musi być wykonana przed termomodernizacją, rozsądnym wyjściem jest wykonanie instalacji w układzie biwalentnym, w którym pompa (lub pompy) będzie pracować z już istniejącym źródłem ciepła. Po zmodernizowaniu obiektu, instalacja będzie mogła spełniać swoją właściwą funkcję.
Najważniejsze kwestie, na które warto zwrócić uwagę przy doborze pomp ciepła w budynkach wysokich
Przy projektowaniu systemu grzewczego dla budynków wysokich trzeba skrupulatnie wyliczyć zapotrzebowanie cieplne, by instalacja pompy ciepła była jak najbardziej efektywna i opłacalna. Bardzo ważna jest izolacja całego systemu rozprowadzania ciepła, a jego odbiornikami najlepiej, by była instalacja podłogowa, klimatokonwektory albo grzejniki niskotemperaturowe.
Kolejnym wyzwaniem jest odpowiedni dobór pojemności zbiornika na c.w.u. Musi ona zawsze zapewniać dostęp do ciepłej wody w punktach czerpalnych. Warto pamiętać, że pompy ciepła charakteryzują się niższą temperaturą zasilania, co oznacza, że zbiorniki powinny być większe niż w przypadku klasycznej instalacji. Konieczne jest zapewnienie temperatury minimum 55 °C na wylewce w najbardziej odległym punkcie czerpalnym, co oznacza, że temperatura wody w zbiorniku musi wynieść minimum 60 °C. Nie każda pompa ciepła będzie w stanie to utrzymać.
By więc uzyskać najbardziej efektywne rozwiązanie, w budynkach wysokich zazwyczaj stosuje się opcję pozostawienia aktualnego źródła ogrzewania i uzupełnienie go o pompy ciepła, których zadaniem jest produkcja c.w.u. w okresie letnim. Wówczas każdy budynek posiada osobną pompę ciepła i zbiornik c.w.u. Warto postawić na takie rozwiązania, gdyż cechuje je niski koszt inwestycji, łatwiejszy dobór urządzeń, prostszy projekt całości instalacji. Ponadto pompy ciepła są tutaj wykorzystywane w okresie swojej największej sprawności. Przy tej opcji nie ma też konieczności uruchamiania tradycyjnego kotła w okresie letnim, a to minimalizuje nakład pracy.
Ostatnim istotnym elementem, o którym warto pamiętać jest lokalizacja pompy ciepła. Urządzania do budynków wysokich charakteryzują się głośną pracą, dlatego najlepszym umiejscowieniem dla nich jest dach budynku. Jednak nie wszystkie konstrukcje na to pozwalają, gdyż pompy mogą okazać się zbyt ciężkie na takie usytuowanie.
Hydrosolar zapewnia najlepsze rozwiązania dla pomp ciepła, które znajdziesz w naszych punktach. Zapraszamy do hurtowni instalacyjnej w Gdyni oraz zachęcamy do sprawdzenia ofert dla innych miast na stronie kontaktowej.
