Chłodzenie pompą ciepła – rodzaje, wydajność i dystrybucja chłodu

Czy pompa ciepła może chłodzić? Tak – wiele nowoczesnych pomp ciepła oprócz ogrzewania i przygotowania ciepłej wody użytkowej oferuje również funkcję chłodzenia budynku. Dzięki temu jedno urządzenie może zapewniać komfort termiczny przez cały rok. 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?

Jeżeli inwestor planuje wykorzystywać pompę ciepła również do chłodzenia budynku, warto uwzględnić to już na etapie projektowania instalacji. Dzięki temu możliwe jest odpowiednie dobranie zarówno samego urządzenia, jak i systemu odbiorników ciepła i chłodu, takich jak ogrzewanie podłogowe, klimakonwektory czy instalacja wentylacyjna. Podstawowym parametrem jest zapotrzebowanie budynku na chłód, czyli moc chłodnicza wyrażana w kW. Jej wartość zależy między innymi od powierzchni budynku, stopnia nasłonecznienia, liczby okien, izolacji termicznej oraz liczby osób przebywających wewnątrz. W nowoczesnych budynkach mieszkalnych przyjmuje się najczęściej zapotrzebowanie na chłód na poziomie od około 30 do 60 W/m², jednak dokładne wartości powinny zostać określone przez projektanta lub instalatora. Przy wyborze urządzenia warto również zwrócić uwagę na rodzaj pompy ciepła. Zarówno modele typu monoblok, jak i split mogą realizować funkcję chłodzenia, jednak różnią się budową i sposobem montażu. W przypadku obu rozwiązań kluczowe znaczenie ma prawidłowe zaprojektowanie instalacji, która będzie bezpiecznie i efektywnie pracowała zarówno zimą, jak i latem. Wiele nowoczesnych pomp ciepła posiada funkcję chłodzenia w standardzie. Przykładem są urządzenia Panasonic generacji K i L, które mogą realizować ogrzewanie, przygotowanie ciepłej wody użytkowej oraz chłodzenie budynku bez konieczności stosowania dodatkowych modułów. Przed uruchomieniem tej funkcji instalator powinien jednak zweryfikować, czy instalacja została odpowiednio przygotowana do pracy w trybie chłodzenia.

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 ℃. Efektywność energetyczna trybu chłodzenia opisywana jest współczynnikiem EER (Energy Efficiency Ratio), który jest odpowiednikiem COP używanego przy grzaniu. EER określa, ile kilowatogodzin chłodu uzyskujemy na każdą zużytą kilowatogodzinę energii elektrycznej – im wyższy EER, tym tańsze chłodzenie. Dla trybu sezonowego stosuje się wskaźnik SEER (Seasonal Energy Efficiency Ratio), uwzględniający zmienne warunki pracy przez cały sezon letni. Warto zwracać uwagę na oba parametry już na etapie wyboru urządzenia, szczególnie gdy chłodzenie ma być intensywnie wykorzystywane latem.  

EER i SEER – wskaźniki efektywności chłodzenia

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. Coraz więcej nowoczesnych pomp ciepła oferuje również funkcję automatycznego przełączania pomiędzy ogrzewaniem i chłodzeniem. Dzięki temu urządzenie samodzielnie dostosowuje tryb pracy do warunków panujących na zewnątrz oraz ustawień użytkownika, zapewniając komfort termiczny przez cały rok. Dodatkowo użytkownik może sterować pracą pompy ciepła zdalnie za pomocą aplikacji mobilnej. Takie rozwiązanie pozwala na zmianę temperatury, kontrolę harmonogramów pracy oraz monitorowanie parametrów urządzenia z dowolnego miejsca. Wiele systemów umożliwia także integrację z platformami smart home, co zwiększa wygodę obsługi i pozwala lepiej zarządzać zużyciem energii w budynku.

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.

Chłodzenie pompą ciepła – najczęściej zadawane pytania

Czy każda pompa ciepła powietrze-woda może chłodzić?

Nie każda, ale większość nowoczesnych modeli posiada funkcję chłodzenia aktywnego. W niektórych pompach ciepła jest ona dostępna fabrycznie, w innych można ją odblokować za pomocą dodatkowego akcesorium, a część modeli nie posiada tej funkcji w ogóle. Kluczowym elementem umożliwiającym chłodzenie jest zawór czterodrogowy – to on pozwala odwrócić obieg czynnika chłodniczego. Funkcję chłodzenia może odblokować wyłącznie akredytowany instalator po ocenie instalacji i przeszkoleniu użytkownika.

Czy można chłodzić dom pompą ciepła przez grzejniki?

Nie. Grzejniki nie są odbiornikami umożliwiającymi realizację funkcji chłodzenia. Do dystrybucji chłodu w budynku nadają się: instalacje płaszczyznowe (podłogowe, sufitowe, ścienne), klimakonwektory oraz chłodnica wodna zainstalowana na systemie wentylacji mechanicznej. Wybór odpowiedniego rodzaju odbiornika powinien zostać uwzględniony już na etapie projektowania instalacji.

Co to jest punkt rosy i dlaczego jest ważny przy chłodzeniu podłogowym?

Punkt rosy to temperatura, przy której wilgoć zawarta w powietrzu zaczyna się wykraplać na zimnych powierzchniach. Przy chłodzeniu przez ogrzewanie podłogowe temperatura zasilania nie może spaść poniżej punktu rosy – inaczej na podłodze będzie skraplać się woda. Z tego powodu minimalna temperatura zasilania przy chłodzeniu podłogowym oscyluje zazwyczaj w okolicach 18–20°C i zależy od aktualnej wilgotności powietrza w pomieszczeniu. Regulator pompy ciepła powinien być wyposażony w czujnik wilgotności i automatyczną kontrolę punktu rosy.

Jaka jest różnica między chłodzeniem pompą ciepła a tradycyjną klimatyzacją?

Tradycyjna klimatyzacja (typ powietrze-powietrze) chłodzi powietrze bezpośrednio i sprawdza się w szybkim schładzaniu pojedynczych pomieszczeń. Pompa ciepła powietrze-woda z funkcją chłodzenia dystrybuuje chłód przez instalację wodną – podłogówkę lub klimakonwektory – co daje bardziej równomierne schładzanie całego budynku. Dodatkową przewagą jest wielofunkcyjność: jedno urządzenie realizuje ogrzewanie, przygotowanie ciepłej wody użytkowej i chłodzenie, bez konieczności instalowania osobnego klimatyzatora.

Kiedy najlepiej zaplanować chłodzenie pompą ciepła?

Jak najwcześniej – najlepiej już na etapie projektowania budynku lub instalacji grzewczej. Tylko wtedy możliwe jest odpowiednie zaprojektowanie instalacji hydraulicznej, dobór właściwych odbiorników (klimakonwektory, podłogówka) oraz wybór urządzenia posiadającego funkcję chłodzenia. Retrofitowanie chłodzenia w istniejącej instalacji jest możliwe, ale wiąże się z większymi kosztami i ograniczeniami technicznymi.

Dowiedz się więcej na temat pomp ciepła:

• Klimatyzacja 3 w 1 – kompleksowe rozwiązanie dla Twojego domu
• „Rekuperacja” a ogrzewanie domu jednorodzinnego - czy takie rozwiązanie wystarczy?
• Najpopularniejsze systemy klimatyzacji - który z nich wybrać?
• Detektor wycieku - prosty sposób na zwiększenie ilości czynnika w układzie
• Pompa ciepła a grzejniki - współpraca w praktyce

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