Chłodzenie pompą ciepła - na co warto zwrócić uwagę?

Zdecydowaną większość energii, którą należy dostarczyć do budynku stanowi ta potrzebna do ogrzewania i przygotowania ciepłej wody użytkowej. W bilansie energetycznym budynku, te dwie wartości stanowią łącznie ponad 80%. Reszta energii wykorzystywana jest do przygotowania posiłków, zasilenia urządzeń elektrycznych w budynku oraz do oświetlenia.  Podczas tworzenia bilansu energetycznego, bardzo często niesłusznie pomija się energię, która jest potrzebna do chłodzenia. Takie zapotrzebowanie pojawia się w miesiącach letnich i stanowi około 15% zużycia energii budynków. Warto pamiętać, że pompa ciepła oprócz ogrzewania i ciepłej wody użytkowej, może posiadać również funkcję chłodzenia.

Warianty chłodzenia pompą ciepła

Budynki można chłodzić w dwojaki sposób: pasywnie, czy inaczej naturalnie, kiedy chłód pobierany jest bez angażowania układu chłodniczego urządzenia do działania oraz aktywnie, kiedy chłód wytwarzany jest za pomocą energii elektrycznej z wykorzystaniem pracy sprężarki. 

Nie ulega wątpliwości, że chłodzenie pasywne pompą ciepła jest najtańszą formą chłodzenia budynku. Wynika to z faktu, że w tym procesie bierze udział tylko i wyłącznie pompa obiegowa, która wymusza przepływ medium (wody, glikolu) w instalacji budynkowej oraz w wymienniku gruntowym. Jest to nieskomplikowany proces. Medium pobiera z budynku ciepło i oddaje je do gruntu, a z gruntu pobiera chłód, który jest przekazywany do budynku. W tej kwestii pojawiają się jednak pewne ograniczenia temperaturowe, gdyż temperatura gruntu lub wody nie zawsze może mieć tak niską temperaturę, by odpowiednio schłodzić budynek do wymaganej temperatury. Rozwiązanie to możliwe jest tylko w przypadku pomp ciepła typu solanka-woda.

W drugim rodzaju chłodzenia - chłodzeniu aktywnym bierze udział cały układ oparty na czynniku chłodniczym, w tym oczywiście sprężarka. Jest to droższy rodzaj chłodzenia od pasywnego, ale również zdecydowanie bardziej efektywny. Chłodzenie aktywne pompą ciepła jest też dużo częściej stosowane, gdyż pompy ciepła powietrze-woda stanowią zdecydowaną większość polskiego rynku pomp ciepła.

Chłodzenie pompą ciepła - dlaczego jest możliwe?

Układ chłodniczy w pompie ciepła składa się z czterech podstawowych elementów, czyli: parownika, sprężarki, skraplacza i zaworu rozprężnego. W pompach ciepła z możliwością chłodzenia dodatkowym elementem jest zawór czterodrogowy, który pozwala skraplaczowi i parownikowi zamienić się rolami. Podczas chłodzenia pompą ciepła wymiennik płytowy w jednostce wewnętrznej staje się parownikiem i odbiera ciepło z budynku, a wymiennik  lamelowy w jednostce zewnętrznej staje się skraplaczem i oddaje ciepło do otoczenia. 

Niektóre pompy ciepła posiadają funkcję chłodzenia w standardzie, w innych można tę funkcję odblokować za pomocą dodatkowego akcesorium, a są też takie urządzenia, w których ta funkcja nie jest możliwa. Mimo że każda pompa ciepła posiada podobne elementy, to jednak z różnych względów poszczególne modele różnią się między sobą. 

Pompa ciepła z funkcją chłodzenia – jak ją dobrać?

Tak jak wcześniej wspomniano, przy tworzeniu bilansu energetycznego, bardzo często kwestie chłodzenia są pomijane. Tymczasem, proces doboru urządzenia z uwzględnieniem chłodzenia powinno się rozpoczynać jak najwcześniej – już na etapie projektowania budynku. Dzięki temu możliwy będzie wybór urządzenia, które spełni wszystkie oczekiwania inwestora, a także możliwe będzie odpowiednie zaprojektowanie instalacji hydraulicznej oraz systemu odbiorników, których funkcje pozwolą realizować chłodzenie pompą ciepła. Jeżeli już na etapie projektowania zostanie uwzględnione, że w budynku będzie realizowana funkcja chłodzenia, to również od razu zostanie dobrane urządzenie, które taką funkcję posiada. Warto podkreślić, że wszystkie urządzenia firmy Panasonic generacji H oraz J, mają funkcję chłodzenia w standardzie. Klient nie musi dokupywać żadnych dodatkowych elementów, gdyż urządzenie standardowo realizuje funkcje ogrzewania, przygotowania ciepłej wody użytkowej oraz chłodzenia. Warto jednak wiedzieć, że ta funkcja jest fabrycznie ukryta, aby użytkownik końcowy przez pomyłkę jej nie uruchomił. Dopiero akredytowany instalator, który oceni, czy instalacja w budynku jest przystosowana do tego, by realizować funkcję chłodzenia, a także po odpowiednim przeszkoleniu użytkownika, może odblokować funkcję chłodzenia pompą ciepła.

Temperatury a wydajność chłodzenia pompą ciepła

Wydajność chłodzenia pompą ciepła jest uzależniona od temperatury zasilania, którą ma osiągnąć system chłodniczy. Najniższa temperatura zasilania, na którą najczęściej projektuje się budynki wynosi 7 ℃, ale może też to być np. temperatura 14, czy 18 ℃. Należy pamiętać, że temperatura zasilania instalacji jest kluczowa w odniesieniu do instalacji jaką posiadamy w budynku. Chłodzenie pompą ciepła należy przewidzieć na etapie budowy domu lub odpowiednio dostosować temperaturę medium chłodniczego do typu odbiorników (klimakonwektory, instalacja ogrzewania podłogowego itd.) i ich specyfikacji.

W przypadku pomp ciepła Panasonic, proces chłodzenia może się rozpocząć już od temperatury zewnętrznej na poziomie 10 ℃. Choć może się wydawać że, jest to zbyt niska temperatura, by pojawiła się już potrzeba chłodzenia budynku, to warto pamiętać, że są budynki, np. winiarnie, czy serwerownie, które potrzebują stałej - niskiej temperatury przez cały rok. Pompy ciepła Panasonic mogą realizować funkcję chłodzenia do temperatury zewnętrznej na poziomie 43 ℃. Dzięki funkcji chłodzenia, urządzenia mogą osiągnąć temperaturę zasilania zaczynającą się już nawet od 5 ℃ do 20 ℃. 

Sterowanie funkcją chłodzenia pompą ciepła

Użytkownik ma dwie możliwości sterowania funkcją chłodzenia pompą ciepła w budynku. Pierwszą z nich jest krzywa kompensacji, która jest odpowiednikiem krzywej grzewczej w funkcji ogrzewania budynku. Krzywa kompensacji może zostać ustawiona osobno na dwa obiegi w budynku, jeśli takie istnieją. Przykładowo, inną temperaturę zasilania można ustawić na instalację podłogową, a inną na klimakonwektory. Drugim sposobem sterowania jest ustawienie prostej, w której bez względu na temperaturę zewnętrzną określona jest stała temperatura jaka ma być osiągana na zasilaniu systemu chłodzenia pompy ciepła. 

Chłodzenie pompą ciepła – dystrybucja

Tak samo jak w przypadku ogrzewania, również w przypadku chłodzenia, możliwa jest dystrybucja chłodu w budynku na kilka różnych sposobów. Pierwszym z nich są instalacje płaszczyznowe: podłogowe, sufitowe, czy ścienne. Charakteryzują się one wysoką efektywnością w funkcji grzania i są wręcz układem idealnym dla pompy ciepła pod względem ekonomii pracy. Instalację płaszczyznową można wykorzystać również do chłodzenia. Ten sposób ma jednak zarówno swoich zwolenników, jak i przeciwników. Z punktu widzenia inwestora, ocena takiego rozwiązania jest bardzo subiektywna. Przeciwnicy często podają argument zimnej podłogi i zimnych stóp, które dla innych użytkowników nie muszą stanowić problemu. Z punktu widzenia instalatora, taki sposób chłodzenia wiąże się z pewnymi ograniczeniami. Pierwszym z nich jest minimalna temperatura zasilania. Nie może ona być zbyt niska, gdyż poniżej tzw. punktu rosy, zaczyna się wykraplać wilgoć z otoczenia. W związku z tym, temperatura zasilania przy tym rodzaju chłodzenia często oscyluje w okolicach 20 ℃ i zależy od wilgotności powietrza. Tym samym, pojawiają się ograniczenia dotyczące temperatury w budynku - w praktyce możliwe jest obniżenie jej tylko o kilka stopni. Zaletą tego rozwiązania jest to, że o ile urządzenie posiada funkcję chłodzenia, to użytkownik pompy ciepła może to rozwiązanie po prostu przetestować i w razie niezadowolenia z efektów, po prostu z niego nie korzystać, gdyż system w większości wypadków nie wymaga przerabiania instalacji.

Drugim sposobem na dystrybucję chłodu w budynku są klimakonwektory, których na rynku dostępnych jest wiele rodzajów: przypodłogowe, podsufitowe, ścienne, kanałowe, czy kasetonowe. W zależności od tego, jaką estetykę montażu inwestor chce zachować w budynku - znajdzie rozwiązanie odpowiednie dla siebie. Główną zaletą klimakonwektorów jest to, że można nimi efektywnie chłodzić budynek - klimakonwektory nie mają ograniczeń temperaturowych. Wynika to z faktu, że klimakonwektor posiada tacę skroplin. W tym kontekście projektant musi pamiętać o dwóch istotnych kwestiach - odprowadzeniu tych skroplin oraz zaizolowaniu rur zasilania i powrotu, by w ścianie nie wykraplała się woda. Zaletą klimakonwektorów jest również bardzo efektywna funkcja grzania.

Trzecim sposobem na chłodzenie budynku jest wykorzystanie chłodnicy wodnej zainstalowanej na systemie wentylacji, najczęściej wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła. Taki system najczęściej jest montowany na rurze nawiewu do pomieszczeń czystych, a więc sypialni i pokoi. To rozwiązanie również wiąże się z pewnymi ograniczeniami. Dobór chłodnicy o takiej mocy, by zaspokajała ona w całości zapotrzebowanie na chłód w budynku, wiązałby się z koniecznością zwiększenia liczby rzędów wymiennika, a także strumienia nawiewanego powietrza. To z kolei zwiększyłoby opory na przepływie. Jest to trudność, którą można zniwelować jeśli funkcja chłodzenia pompą ciepła zostanie uwzględniona na etapie projektowania instalacji, gdyż można wtedy dobrać urządzenie, które te opory “pokona” i będzie w stanie nawiać odpowiedni strumień powietrza do pomieszczeń.

Warto dodać, że grzejniki nie są odbiornikami, które są w stanie realizować funkcję chłodzenia w budynku.

Chłodzenie domu pompą ciepła - podsumowanie

Chłodzenie w budynku za pomocą pompy ciepła może być realizowane za pomocą instalacji płaszczyznowej, klimakonwektorów oraz chłodnicy wodnej. Aby było efektywne i spełniało oczekiwania użytkowników, powinno zostać uwzględnione jak najwcześniej - już na etapie projektowania instalacji. 

Najczęściej w przypadku chłodzenia mówimy głównie o klimatyzacji, czyli pompie ciepła powietrze – powietrze. Warto pamiętać, że urządzenia grzewcze typu powietrze – woda również posiadają taką możliwość, co eliminuje konieczność zakupu dodatkowych urządzeń do naszego domu. Ciekawą alternatywą dla Inwestora mogą być rozwiązania łączące te dwa rodzaje pomp jak np. Aquarea EcoFlex. Jak to w życiu bywa nie ma idealnego rozwiązania, które zadowalałoby każdego użytkownika. Na szczęście mamy możliwość wyboru spośród wielu rozwiązań dzięki czemu każdy znajdzie takie, które będzie spełniało jego oczekiwania.

Więcej o chłodzeniu pompą ciepła dowiesz się oglądając poniższy film:

Chłodzenie pompą ciepła wykorzystanie pełnej możliwości urządzenia

Potrzebujesz wsparcia lub chcesz znaleźć akredytowanego instalatora - skontaktuj się z nami