Wydajność pomp ciepła w praktyce

Programy monitoringowe pozwalają uzyskiwać precyzyjne pomiary na podstawie, których można określić rzeczywistą sprawność pompy ciepła. W zależności od przyjętej metodologii dane mogą dotyczyć korzyści ekologicznych, energetycznych a także ekonomicznych.

Informacje otrzymywane dzięki badaniom są niezwykle wartościowe dla ustawodawców, producentów czy konsumentów, ponieważ stanowią rzetelne a zarazem niezależne źródło wiedzy o pompach ciepła. Z reguły przeprowadzają je instytuty badawcze, bo wymaga to specjalistycznej wiedzy oraz zaangażowania czasowego oraz finansowego.

Dokładne pomiary pozwalają zidentyfikować newralgiczne punkty instalacji, które mają znaczący wpływ na ich wydajność. Popełniane błędy mogą dotyczyć zarówno konstrukcji (np. współpraca poszczególnych elementów urządzenia), montażu (np. wykonanie przyłącza źródła dolnego) czy niewłaściwego użytkowania (np. brak odpowiedniej konserwacji). Wiedza ta ma zatem istotne znaczenie dla rozwoju całego rynku pomp ciepła, ponieważ pozwala eliminować nieprawidłowości, podwyższając tym samym panujące standardy.

Badania instytutu Fraunhofer ISE
W ostatnim czasie tego typu badania przeprowadził Instytut Fraunhofera ISE. Zrealizowane zostały dwa projekty, w których łącznie zmonitorowano ok. 200 systemów grzewczych z pompami ciepła. Pomiary prowadzono zarówno w nowych obiektach mieszkalnych, gdzie w 90% było ogrzewanie podłogowe, jak i w tych, wyposażonych w tradycyjne radiatory, w których nie przeprowadzono termomodernizacji. W nowopowstałych budynkach zapotrzebowanie na energię wynosiło średnio 70 kWh/m2, natomiast w starszych wartość średnia wyniosła 150 kWh/m2.

– Obiektem badania były pompy ciepła typu solanka-woda oraz powietrze-woda. W efekcie udało się obliczyć sezonowy współczynnik sprawności (SPF) dla każdego z nich – mówi Marek Miara z ISE, członek PORT PC – Przy zużyciu energii elektrycznej brano pod uwagę pompę (sprężarka i sterowanie) oraz grzałkę elektryczną. Energia termiczna mierzona była bezpośrednio za urządzeniem, więc straty ze zbiorników buforowych nie zostały uwzględnione.
Pompy ciepła solanka-woda w nowych budynkach uzyskały wyższy współczynnik sprawności – średnia wysokość 3,9. Jest to efekt wielu czynników, m.in. zastosowania ogrzewania podłogowego, które w przeciwieństwie do konwencjonalnych grzejników wymaga niższych temperatur. W starszych budynkach średnie SPF wyniosło natomiast 3,3. Wynik ten może zostać jednak zostać poprawiony dzięki redukcji temperatury poprzez wymianę grzejników lub zwiększenie ich powierzchni.
W systemach powietrze-woda średnia sprawność w nowych budynkach wyniosła 2,9, natomiast w starych – 2,6. Co ciekawe, badanie było przeprowadzone w trzech etapach. W każdym z nich stosowano pompy o innym stopniu zaawansowania technologicznego. Sukcesywnie redukowano też błędy instalacyjne, co pozwoliło w efekcie uzyskać sprawność na poziomie 3,2 (przy nowych budynkach).

Jak zwiększyć sprawność systemu?
Przeprowadzone badania pozwoliły wskazać błędy, których zniwelowanie umożliwia zwiększenie sprawności systemu grzewczego. W większości dotyczyły one instalacji systemu, np.: niedowymiarowane dolne źródło ciepła, brak przeprowadzenia wyrównania hydraulicznego, błędna strategia ładowania zbiornika buforowego, nieodpowiednio dostosowana temperatura solanki oraz wody grzewczej, brak izolacji termicznej, niewyczyszczone filtry czy błędne ustawione parametry sterowania.
– Wymienione nieprawidłowości są z reguły łatwe do wyeliminowania, jednak trzeba zwracać na nie szczególną uwagę, bo prawidłowa instalacja pompy ciepła jest najlepszą przesłanką odpowiedniej wydajności systemu – dodaje Marek Miara (PORT PC).

Sprawność nierzadko próbuje się zwiększać poprzez próby budowania wyjątkowo skomplikowanych instalacji. Badania nie potwierdzają jednak skuteczności takich zabiegów. Proste i sprawdzone schematy przynoszą z reguły najlepsze rezultaty, dlatego właśnie takie powinny być stosowane.