Pompa ciepła do CWU: obliczanie zużycia energii na podgrzewanie wody i dobór do instalacji grzewczej

Każdy doświadczony instalator, planując montaż pompy ciepła zarówno do instalacji CO, jak i do CWU, musi wziąć pod uwagę szereg istotnych aspektów, które mają kluczowe znaczenie dla ostatecznego sukcesu hybrydowej instalacji. W centrum tych rozważań znajdują się przede wszystkim komfort użytkowników oraz żywotność samej pompy ciepła. W niniejszym artykule postaramy się szczegółowo omówić kluczowe kroki, które należy podjąć na drodze doboru odpowiedniej pompy ciepła, szczególnie z myślą o dużym zapotrzebowaniu na ciepłą wodę użytkową. 

Wybór odpowiedniej pompy ciepła do podgrzewania wody użytkowej (CWU)

Rozsądny dobór pompy ciepła do podgrzewania ciepłej wody użytkowej (CWU) stanowi istotny etap w zapewnieniu komfortu i efektywności systemu grzewczego. Proces ten można sprowadzić do trzech kluczowych kroków, które obejmują obliczenie potrzebnej ilości energii do efektywnego przygotowania wody użytkowej, oszacowanie czasu pracy pompy ciepła dedykowanej do CWU oraz wyznaczenie optymalnej mocy urządzenia. Każdy z tych etapów ma fundamentalne znaczenie dla osiągnięcia maksymalnej efektywności działania pompy ciepła oraz komfortu korzystania z wody użytkowej podgrzewanej tym urządzeniem. Zapewnia to nie tylko ekonomiczne korzyści, ale także wpływa na komfort życia mieszkańców. Dobierając odpowiednią pompę ciepła do CWU, należy zwrócić uwagę na różne modele oraz ich zdolność do efektywnego podgrzewania wody użytkowej, co jest kluczowe w kontekście optymalizacji zużycia energii.

Obliczenie ilości energii potrzebnej do przygotowania CWU

W pierwszej kolejności, kluczowym elementem jest precyzyjne obliczenie ilości energii, jaką należy dostarczyć do przygotowania ciepłej wody użytkowej. Załóżmy, że w danym domu temperatura wody z wodociągu wynosi 7°C, a temperatura, do której ma być podgrzewana, to 47°C - co daje różnicę temperatur wynoszącą 40K. Aby dokonać dokładnych obliczeń, wykorzystamy wzór uwzględniający ciepło właściwe wody, czyli ilość energii, jaką należy dostarczyć do podgrzania 1 kg wody o 1K. Zakładamy, że przypada ono na jednego domownika, co w uproszczeniu daje nam 50 litrów wody, czyli 50 kg. Szczegółowe obliczenia znajdują się w tabeli poniżej.

Na podstawie przeprowadzonych obliczeń wynika, że do podgrzania 50 kg wody o 40K, potrzebujemy około 2,3 kWh energii. Istotne jest, że jest to wartość energii potrzebna na podgrzanie wody dla jednego domownika.

Obliczenie czasu pracy pompy ciepła na przygotowanie CWU

Kolejnym ważnym krokiem jest precyzyjne obliczenie czasu, jaki będzie potrzebny pompie ciepła do przygotowania ciepłej wody użytkowej. W tym przypadku konieczna jest znajomość całkowitej projektowej straty ciepła w danym budynku. Dla potrzeb naszych symulacji, przyjmujemy, że wynosi ona 4,9 kW. Dodatkowo, istotne jest określenie dobowego zapotrzebowania na ciepłą wodę. W naszym przypadku mamy do czynienia z rodziną składającą się z 6 osób, co generuje zapotrzebowanie na poziomie około 300 litrów (6*50l). 

W obliczeniach uwzględniamy moc pompy ciepła potrzebną wyłącznie na cele CO, która wynosi 5 kW. Kolejnym parametrem jest wartość 0,7, która jest determinowana przez algorytm pompy ciepła i jest specyficzna dla konkretnej jednostki. W przypadku innych układów, o innym algorytmie pracy, wartość ta może ulec zmianie lub można ją całkowicie pominąć.

Na podstawie przeprowadzonych obliczeń wynika, że do podgrzania 300 litrów wody o temperaturze początkowej 7°C do temperatury końcowej 47°C, za pomocą 5 kW pompy ciepła, będziemy potrzebować około 4 godzin. Oznacza to, że pozostaje nam jeszcze 20 godzin na wygrzewanie CO w ciągu doby. Płynność zmiany pracy pompy ciepła będzie zapewniona poprzez zastosowanie zaworu trójdrogowego. Jego przełączanie determinuje, czy odbywa się wygrzewanie wody na potrzeby CWU, czy też CO. Dlatego tak istotny jest odpowiedni dobór mocy pompy ciepła, tak aby w czasie przeznaczonym na obsługę CO, możliwe było pokrycie całkowitego zapotrzebowania cieplnego budynku.

Wyznaczenie skorygowanej mocy pompy ciepła

Na zakończenie, kluczowym etapem jest wyznaczenie ostatecznej, skorygowanej mocy pompy ciepła. Warto zauważyć, że do projektowego zapotrzebowania wynoszącego 4,9 kW, musimy dodać dodatkowy kilowat, aby pokryć zapotrzebowanie związaną z przygotowaniem ciepłej wody użytkowej. W rezultacie, ostateczny wynik to w przybliżeniu 5,9 kW.

Wprowadzenie korekty na potrzeby CWU w końcowych obliczeniach jest niezbędne. Warto tu wrócić do wstępnych założeń, gdzie moc pompy na cele CO wynosiła 5 kW. Dodajemy teraz dodatkowy kilowat mocy potrzebny do obsługi zbiornika CWU. W ten sposób jednostka będzie w stanie obsłużyć obie instalacje. 

Odpowiedni dobór mocy pompy ciepła do systemu CO i CWU

Pompę ciepła spełniającą końcowo otrzymane warunki najłatwiej będzie dobrać z tabeli producenta. Poniżej obrazowo przybliżamy jakiego rzędu moc należałoby dołożyć w poszczególnych przypadkach zapotrzebowania. 

W przypadku domu pasywnego moc potrzebna na przygotowanie CWU może stanowić nawet 20% całego zapotrzebowania cieplnego budynku. Świadczy to o istocie poprawnego przeanalizowania rozbioru zasobnika ciepłej wody użytkowej i uwzględnienie tego zapotrzebowania w końcowych wynikach. Nie dajmy się zwieść z pozoru małym wartościom - odpowiedni dobór mocy pompy ciepła jest kluczowy dla utrzymania komfortu cieplnego naszego domu.

Podsumowując, wybór odpowiedniej pompy ciepła do systemu CO i CWU to proces wymagający precyzji i uwzględnienia wielu zmiennych. Pamiętaj, że odpowiedni dobór mocy pompy ciepła jest kluczowy dla utrzymania komfortu cieplnego w Twoim domu.

Materiał opracowano na podstawie webinaru przeprowadzonego w ramach Webinarowej Środy przez Marka Skrzypka pod tytułem “Jak dobrać pompę ciepła do dużego zużycia CWU w budynku”.

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