Powietrzne pompy ciepła są rozwiązaniem kompromisowym pomiędzy gruntowymi pompami ciepła a urządzeniami grzewczymi konwencjonalnymi. Od strony inwestycyjnej cena instalacji jest niższa o koszt odwiertów w gruncie, od strony eksploatacyjnej uzyskuje się wysoką lecz ograniczoną efektywność energetyczną. Powietrzne pompy ciepła mogą pracować w naszym klimacie przez cały sezon grzewczy lecz ich sprawność maleje wraz ze spadkiem temperatury zewnętrznej aż do momentu całkowitego wyłączenia przy bardzo niskich temperaturach powietrza(około -20oC w zależności od modelu). Zaletą tego rozwiązania jest brak konieczności wykonywania odwiertów, możliwość ogrzewania budynku w zimę i chłodzenia w lato a także stosunkowo niewielka ilość potrzebnego miejsca na jednostkę zewnętrzną i wewnętrzną.
Rys. 1 Konstrukcja instalacji z powietrzną pompą ciepła
(Na przykładzie De Dietrich HPI EVOLUTION z modułem wewnętrznym MIT-IN-2 iSystem/E)
Moduł zewnętrzny pompy ciepła składa się głównie ze sprężarki, wymiennika oraz wentylatorów. W zależności od producenta, stosuje się zazwyczaj cichobieżne wentylatory z którymi całkowite ciśnienie akustyczne najwyższych modeli może nie przekraczać 55dB lub 45db w przypadku urządzeń mniejszych. W środku budynku znajduje się moduł wewnętrzny zaopatrujący w ciepło instalację centralnego ogrzewania oraz ciepłej wody użytkowej.
Ze względu na graniczną temperaturę pracy urządzenia, często stosuje się grzałki elektryczne lub kotły gazowe wspomagające pracę pompy ciepła przy bardzo niskich temperaturach(od -15oC). Ogrzewanie elektryczne jest akceptowalne ekonomicznie w ciepłych regionach polski ze względu na stosunkowo małą liczbę dni w roku gdy temperatura spada poniżej -10oC. W regionach zimnych(np. woj. Podklasie) zalecane jest stosowanie tańszych w eksploatacji źródeł ciepła np. kotła gazowego, kotła na biomasę lub kominka z płaszczem wodnym jako wsparcia dla powietrznej pompy ciepła.
W przypadku powietrznych pomp ciepła, wykres zależności pomiędzy pracą pompy, źródła wspomagającego a temperaturą zewnętrzną, przedstawia rys. 2.
Rys. 2 Tryby pracy powietrznej pompy ciepła ze wspomaganiem
Źródło: De Dietrich
Bardzo ważnym parametrem w przypadku pomp ciepła jest współczynnik COP, który mówi nam ile razy więcej energii cieplnej uzyskamy z 1kW energii elektrycznej. W przypadku grzałek elektrycznych 1kW energii elektrycznej jest zamieniany na 1kW energii grzewczej, jest to rozwiązanie nieekonomiczne jako jedyne źródło ciepła ze względu na krajowe uwarunkowania cen energii elektrycznej. W przypadku powietrznych pomp ciepła współczynnik COP może wynosić nawet ponad 8 co oznacza ośmiokrotnie niższy koszt energii elektrycznej w porównaniu do ogrzewania grzałką elektryczną. Współczynnik COP zależy zarówno od temperatury zewnętrznej jak i od temperatury wewnętrznej którą chcemy osiągnąć. Przykładową tabelę zależności dla pompy ciepła De Dietrich HPI 4 MR-2 przedstawiono na rys. 3.
Rys. 3 Tabela zależności mocy i wsp. COP powietrznej pompy ciepła od temperatury zewnętrznej oraz temperatury zadanej ciepłej wody użytkowej
Źródło: De Dietrich
Wraz ze spadkiem temperatury zewnętrznej i wzrostem temperatury CWU, spada moc pompy ciepła oraz jej sprawność.
Powietrzne pompy ciepła są bardzo dobrym rozwiązaniem w określonych aplikacjach lecz ze względu na specjalistyczne zagadnienia techniczne dobór pomp ciepła, montaż i programowanie powinny być wykonane przez personel posiadający odpowiednią wiedzę techniczną. Pomimo wielu zastosowań powietrznych pomp ciepła nie zawsze są one optymalnym rozwiązaniem dla każdej aplikacji a błędy projektowo-doborowe negatywnie wpływają na oszczędności energii w sezonie grzewczym. Każdą pompę ciepła należy dobierać indywidualnie do potrzeb danego obiektu.
Zalety:
+ Oszczędność energii
+ Możliwość chłodzenia budynku
+ Stosunkowo niski koszt inwestycji
+ Kompaktowa budowa
+ Brak konieczności wykonywania odwiertów
+ Rozwiązanie ekologiczne.
Wady:
– Wymagają dodatkowego źródła ciepła
– Generują lekki hałas
– Brak chłodzenia pasywnego
mgr inż. Nikon Gawryluk
