Krzywa grzewcza pompy ciepła – jak ją ustawić?

Komfort cieplny – dlaczego jest taki ważny?

Komfort cieplny, nazywany również komfortem termicznym, odnosi się do takiego stanu organizmu, w którym ma on odpowiedni bilans cieplny. Ujmując prościej, jest to taka sytuacja, w której człowiek nie odczuwa ani zimna ani gorąca, a wszystkie części jego ciała są równomiernie, ale też nie nadmiernie nagrzane. Zachwianie tej równowagi – gdy jest zbyt zimno lub zbyt ciepło, prowadzi do odczuwania dyskomfortu, a ten z kolei może niekorzystnie wpłynąć na zdrowie, a nawet życie. Dotyczy to zwłaszcza osób z chorobami układu krwionośnego i oddechowego. Należy również mieć na uwadze to, że w wychłodzonych pomieszczeniach wzrasta ryzyko zawilgocenia ścian, co może skutkować ich zagrzybieniem, a to z kolei kolejnymi zagrożeniami dla mieszkańców takiego budynku.

Oczywiście, różne osoby mogą odczuwać komfort cieplny inaczej, jest to bowiem stan subiektywny (w dużej mierze zależny od chociażby indywidualnych preferencji oraz płci – kobiety preferują wyższe temperatury). Jak podaje jednak WHO:

• idealna temperatura w pomieszczeniu dla osób zdrowych i odpowiednio ubranych powinna wynosić minimum 18°C;
• optymalna temperatura dla osób starszych, schorowanych, niepełnosprawnych to 20°C-24°C (temperatura nie powinna być mniejsza niż 18°C);
• zalecana temperatura pokojowa w przypadku dzieci powinna wynosić od 20 do 22°C. Zwłaszcza w przypadku noworodków, jej maksymalna granica nie powinna przekraczać 23°C, zmniejsza to bowiem ryzyko przegrzania, które powiązane jest ze śmiertelnymi wypadkami podczas snu i zespołem nagłej śmierci;
• natomiast ryzyko chorób układu oddechowego i alergii wzrasta w pomieszczeniach, w których temperatura spada poniżej 16°C, a wilgotność rośnie powyżej 65 proc.

Według wskazań Światowej Organizacji Zdrowia, przebywanie w pomieszczeniu, w którym temperatura oscyluje w przedziale 18-24°C nie wiąże się z zagrożeniem dla zdrowia dorosłych osób, które na nic nie chorują, o ile inne czynniki, takie jak m.in. dopasowane ubranie i wskazania wilgotności, są odpowiednie. Przy czym zalecane temperatury dla poszczególnych pomieszczeń w domu są następujące:

Pompy ciepła to urządzenia, które najlepiej zadbają o komfort cieplny

Co ma wpływ na komfort cieplny? Aby utrzymać temperaturę powietrza w pomieszczeniu na poziomie uważanym za optymalny, trzeba je grzać lub chłodzić, a także odpowiednio wentylować (w dobrze zaizolowanych domach, w standardzie zgodnym z Warunkami Technicznymi WT 2017 lub WT 2021 doskonale sprawdza się zwłaszcza rekuperacja z klimatyzacją). W okresie jesienno-zimowym za komfort cieplny odpowiada przede wszystkim system grzewczy, najlepiej w postaci pompy ciepła z ogrzewaniem podłogowym, które w przeciwieństwie do grzejnikowego, zapewnia korzystny, równomierny rozkład temperatury w pomieszczeniu.

Może to być również kocioł kondensacyjny gazowy z podłogówką, w tym artykule skupimy się jednak jedynie na ekologicznych pompach ciepła, posiadających jeszcze jedną ważną funkcję – jaką jest chłodzenie w cieplejsze dni. Ponadto są one obecnie jednym z najchętniej wybieranych źródeł ciepła, zarówno w domach nowych, jak i modernizowanych, a wszystko dzięki:

• dużym oszczędnościom (sprawdźcie: koszt ogrzewania pompą ciepła);
• bezobsługowej eksploatacji;
• możliwości współpracy pompy ciepła z fotowoltaiką, co zapewnia wysoki poziom komfortu cieplnego, przy jak najniższych kosztach ogrzewania budynku;
• możliwości skorzystania z licznych programów dofinansowań do pomp ciepła.

Aby czuć się w pełni dobrze pod względem termicznym, niezależnie od warunków atmosferycznych, jakie panują na zewnątrz, pompa ciepła powinny być jak najlepiej dopasowane do zapotrzebowania budynku na ciepło oraz do wymagań termicznych jej użytkowników. Dzięki temu bowiem można uniknąć niedogrzania pomieszczeń i dodatkowych kosztów związanych z ich ogrzewaniem dodatkowym źródłem ciepła (np. w postaci promiennika na podczerwień, farelki, czyli termowentylatorów elektrycznych).

Komfort cieplny wewnątrz ogrzewanego budynku powinna zapewnić odpowiednio ustawiona krzywa grzewcza, która stworzy również korzystne warunki pracy dla systemu ogrzewania, tak, aby mógł on osiągnąć jak najwyższą sprawność przy utrzymaniu niskich kosztów. Z założenia bowiem, energooszczędne pompy ciepła, mają być urządzeniami o niskim zużyciu energii elektrycznej (sprawdźcie: ile prądu zużywa pompa ciepła?). Dlatego też, tak bardzo ważnym aspektem jest konfiguracja parametrów jej pracy.

Co to jest krzywa grzewcza w pompie ciepła?

Jednym z bardzo istotnych elementów jest tutaj wspomniana krzywa grzewcza, opisująca zależność pomiędzy temperaturą wody, którą uzyskuje się z pompy ciepła na cele grzewcze, a temperaturą panującą na zewnątrz budynku (jest ona określona za pomocą dwóch parametrów: jej nachylenia i poziomu). Przy czym, im temperatura zewnętrzna jest niższa, tym wodę o wyższej temperaturze musi wyprodukować pompa ciepła. Zależność tą prezentuje poniższy wykres, na którym na osi poziomej znajdują się wartości temperatury zewnętrznej, a na osi pionowej – temperatura wody jaką produkuje pompa ciepła:

Jeśli użytkownik chce szybko skorygować nastawę krzywej grzewczej, może skorzystać z automatycznego dopasowania przesunięcia krzywej. Obecnie bowiem, w przypadku tak nowoczesnych urządzeń grzewczych, jest to czynność w pełni zautomatyzowana (pompa ciepła sama, na podstawie odczytów temperatury zewnętrznej dobiera temperaturę zasilania instalacji grzewczej, bez konieczności określania na nowo parametrów). Przy czym należy pamiętać, że im większe jest nachylenie krzywej grzewczej, tym woda w instalacji grzewczej jest cieplejsza i większa ilość ciepła oddawana jest do pomieszczeń.

Krzywa grzewcza nie jest nowością w sterowaniu urządzeniami grzewczymi, ale w żadnym z nich nie jest tak istotna jak w pompie ciepła. Idea krzywej grzewczej to nic innego, jak proces, w którym wraz ze spadkiem temperatury zewnętrznej ma rosnąć temperatura obiegu grzewczego. Urządzenia grzewcze, takie, jak: kocioł gazowy, czy omawiana tutaj pompa ciepła, mogą w sposób płynny regulować swoją moc, co pozwala na ich dłuższą pracę w ustalonych warunkach, a to z kolei przekłada się na wzrost ich efektywności i dłuższą bezawaryjną pracę.

Należy również pamiętać, że krzywa grzewcza ustawia się w zależności od rodzaju instalacji centralnego ogrzewania, albowiem każda z nich, posiada różne temperatury zasilania. Inny wykres krzywej grzewczej będzie dla wysokotemperaturowych grzejników, a inny dla niskotemperaturowej podłogówki:

Na powyższym wykresie dla podłogówki dedykowane są krzywe o numerach 0-4, zaś pozostałe przewidziane są dla instalacji o wyższych parametrach wody grzewczej, takich, jak m.in tradycyjne grzejniki, czy klimakonwektory. Przy czym największą trudność sprawić może wybór odpowiedniej krzywej, tak aby przez cały sezon grzewczy zapewniony był komfort cieplny. Zmiana parametrów krzywej grzewczej powinna być przede wszystkim podyktowana uzyskiwanymi subiektywnymi odczuciami komfortu termicznego mieszkańców budynku.

Krzywa grzewcza pompy ciepła – jakie czynniki mają na nią wpływ?

Przy ustalaniu krzywej grzewczej brane są pod uwagę takie czynniki jak:

• oczekiwania mieszkańców względem temperatury, jaka ma panować w każdym pomieszczeniu (ich odczucia w kwestii komfortu termicznego);
• konstrukcja budynku;
• ciężar i rodzaj zastosowanych materiałów (zwłaszcza materiałów murowych);
• termoizolacja budynku;
• stopień izolacji termicznej przegród budynku;
• rodzaj zastosowanej wentylacji;
• moc pompy ciepła i jej sprawność;
• rodzaj posiadanej instalacji grzewczej (zupełnie inaczej będzie wyglądał prawidłowy wykres dla wysokotemperaturowych kaloryferów, a inaczej dla niskotemperaturowego ogrzewanie podłogowego) oraz związany z nią czas bezwładności;
• stopień automatyzacji urządzenia;
• usytuowanie domu w konkretnej strefie klimatycznej (w Polsce mamy 5 Stref klimatycznych).

Krzywą grzewczą należy odpowiednio dobrać w zależności od rodzaju systemu grzewczego

Krzywą grzewczą należy oprzeć na zapotrzebowaniu na ciepło i temperaturze na zewnątrz. Ponadto, jak już wiemy, trzeba odpowiednio dobrać ją w zależności od rodzaju systemu grzewczego. Ponieważ energooszczędna pompa ciepła może zasilać zarówno grzejniki, jak i niskotemperaturowe ogrzewanie podłogowe.

Krzywa grzewcza dla ogrzewania podłogowego

To właśnie ogrzewanie podłogowe jest najpopularniejszą formą ogrzewania płaszczyznowego, najczęściej wykorzystywanego w nowych budynkach. Tak duże zainteresowanie podłogówką wynika m.in. z:

• prawie idealnego rozkładu temperatury w pomieszczeniu;
• energooszczędności;
• optymalnego nawilżenia powietrza;
• walorów estetycznych;
• zakresu jej zastosowania;
• oraz z tego, że ogrzewanie podłogowe tworzy idealny duet z pompą ciepła (w wyniku jej pracy uzyskuje się taką temperaturę grzewczą, która daje ogromne możliwości zastosowania ogrzewania podłogowego).

Krzywa grzewcza dla ogrzewania podłogowego powinna być wybrana tak, aby uwzględniała jego specyfikę. Zostało ono bowiem zaprojektowane w ten sposób, aby temperatura wody zasilającej instalację była niższa, niż tradycyjne systemy wysokotemperaturowe, co pozwala na uzyskanie odpowiedniego komfortu cieplnego i dużych oszczędności. W jego przypadku projektuje się je tak, aby podczas pracy z pompą ciepła maksymalna temperatura zasilania wynosiła 35°C przy zewnętrznej temperaturze projektowej. W praktyce oznacza to, że przy temperaturze zewnętrznej wynoszącej 0°C budynek wykazuje mniejsze zapotrzebowanie na ciepło.

To z kolei skutkuje automatycznie możliwością zmniejszania temperatury zasilania ogrzewania podłogowego, przy jednoczesnym utrzymaniu w pomieszczeniach żądanej temperatury. Pozwala to na optymalizację całego układu grzewczego, ponieważ temperatura zasilania takiego obiegu również jest niższa. Zapobiega to zjawisku tzw. taktowania pompy ciepła, które zaczyna się wówczas, gdy pompa ciepła bardzo często włącza się i wyłącza. Zjawisko to negatywnie wpływa na m.in.

• żywotność sprężarki (jest ona wówczas krótsza);
• opłacalność ogrzewania pompą ciepła (rachunki za prąd są znacznie wyższe);
• komfort użytkowania (występują wahania temperatury w budynku).

Z racji pracy podłogówki na niskich parametrach zasilania i powrotu, krzywa grzewcza cechuje się niskim nachyleniem. Krzywa grzewcza dla ogrzewania podłogowego powinna mieścić się w zakresie 0,2-0,4, chociaż niektóre regulatory pogodowe przewidują jej zakres od 0,2 do 0,8:

Krzywa grzewcza dla grzejników

Inaczej niż w przypadku, ogrzewania podłogowego dobierana jest krzywa grzewcza dla grzejników. Dzieje się tak ponieważ pracują one przy wyższej granicy temperatury (60°C) niż podłogówka. Aby utrzymać komfort cieplny, należy przyjąć taką krzywą grzewczą dla grzejników, która w przypadku nowego domu (spełniającego wiele kryteriów z zakresu energooszczędności) przyjmuje zazwyczaj wartości z zakresu 1-1,5. Przy czym na krzywą grzewczą ma wpływ wielkość grzejników – im są one większe, tym krzywa powinna być niższa i odwrotnie.

Jak prawidłowo ustawić krzywą grzewczą dla pompy ciepła?

Krzywa grzewcza pozwala na sterowanie temperaturą wody grzewczej, w zależności od temperatury zewnętrznej. Przy czym odbywa się to z poziomu automatyki pompy ciepła, przez którą dopasowywana jest temperatura wody grzewczej instalacji CO do aktualnych potrzeb cieplnych budynku.

Jak już wiemy, nie istnieje tylko jedna, idealna krzywa, różne są bowiem strefy grzewcze, budynki (w tym ich zapotrzebowanie na energię i izolacyjność cieplna), jak i preferencje użytkowników. W związku z tym, wybranie odpowiedniego ustawienia może zająć trochę czasu i uwagi, a także dobrej współpracy serwisanta i użytkownikiem pompy ciepła.

Kto powinien ustawić krzywą grzewczą?

Pierwsze ustawienie krzywej grzewczej powinno być wykonane przez autoryzowanego instalatora zajmującego się montażem pompy ciepła i jej późniejszym uruchomieniem. To on odpowiedzialny jest za wybranie odpowiedniej krzywej, w czym posługuje się temperaturami projektowymi właściwymi dla strefy klimatycznej, w której znajduje się dom:

Co ważne, dobra firma montująca pompę ciepła powinna nie tylko optymalnie ustalić parametry oraz zapewnić korektę krzywej grzewczej, ale i również przeszkolić klienta z jej regulacji.

Krzywa grzewcza w pompie ciepła – jak ustawić ją samemu?

Może się zdarzyć, że pierwsze ustawienie krzywej grzewczej będzie niepoprawne, a ostatecznych szlifów będzie musiał dokonać sam użytkownik. Jednak należy tu podkreślić, że sterowanie za pomocą krzywej grzewczej jest proste i odbywa się automatycznie (przesuwając ją w górę lub w dół oraz zmieniając jej kąt). Wszystkie wskazówki co do tego, jak skorygować krzywą grzewczą znajdują się w instrukcji obsługi pompy ciepła. Bardzo ważne jest jednak, by po każdym poprawieniu krzywej grzewczej obserwować zmiany przez okres 48 godzin, zanim przejdzie się do kolejnych korekt.

Może mieć bowiem miejsce sytuacja, że trzeba będzie ten parametr dopasowywać nawet kilka razy, aby uzyskać pożądaną temperaturę w domu (dotyczyć to może przede wszystkim nowych budynków, które przez pierwsze dwa lata wymagają więcej energii, a po tym okresie krzywą grzewczą trzeba wyregulować kolejny raz). Należy jednak pamiętać, że nie warto zmieniać jej zbyt mocno, w zupełności wystarczy przesunięcie krzywej o jeden poziom w górę lub w dół (wówczas będzie można sprawdzić, jak zmienia się temperatura w poszczególnych pomieszczeniach). Trzeba postępować tak aż do momentu, gdy znajdziemy taką krzywą, która będzie zabezpieczać nam pożądaną temperaturę.

Dobrze jest cały czas obserwować warunki panujące w wewnątrz budynku, by w razie jakichkolwiek niekorzystnych zmian, można było dokonać szybkiej korekty położenia krzywej grzewczej. I tak np. w przypadku, gdy w domu jest za niska temperatura bez względu na pogodę, należy odpowiednio przesunąć krzywą grzewczą w górę:

Przy czym na ogół, zmiany krzywej grzania w zależności od objawów w instalacji można przyjmować na podstawie poniższej tabeli:

Jak właściwie ustawić krzywą grzewczą – wzór

Najlepiej jest to zrobić, gdy wiemy, jaką wartość temperatury wody grzewczej przyjął projektant, np. przy -20°C na zewnątrz.

Posiadając te informacje, wybieramy na sterowniku taką krzywą grzewczą, która przy -20°C będzie pokazywać tę konkretną temperaturę. A co zrobić w sytuacji, kiedy krzywa grzewcza ustawiana jest liczbowo, często z częściami dziesiętnymi? Otóż są one wynikiem prostego, wspomnianego już wcześniej wzoru funkcji liniowej wykorzystującej temperatury wewnętrzne i zewnętrzne:

Krzywa = (T Zasilania – T Pokojowa) / (T pokojowa – T Zewnętrzna)

Jeśli więc dla przykładu, przy temperaturze zewnętrznej -20°C, chcemy uzyskać w domu temperaturę +20°C, i aby to spełnić, grzejniki muszą być zasilane 60°C, to nasza krzywa ma nachylenie:

(60 – 20) / (20 -(-20)) = 40 / 40 = 1

Czyli krzywa grzewcza oznaczona będzie jako 1, a przy 45°C na zasilaniu będzie to krzywa oznaczona jako 0,625. Ustawienie krzywych grzewczych może się różnić w zależności od sterowników danego producenta pompy ciepła. Oczywiście, ręczne ustawienie krzywej grzewczej może stanowić duże wyzwanie dla osób, które nigdy wcześniej tego nie robiły. Może bowiem się okazać, że wybrana krzywa jest zbyt niska lub ma zbyt duże nachylenie, co będzie to od razu odczuwalne w pomieszczeniach mieszkalnych.

Zbyt wysoka i zbyt niska krzywa grzewcza pompy ciepła

Problem z nieodpowiednio dobraną krzywą grzewczą zwiększa się wraz ze spadkiem temperatury zewnętrznej. Dla przykładu, jeśli wymagana krzywa to 0.2, a ustawiona jest 0.3, to wówczas największą różnicę będzie można zobaczyć przy -20°C i to w momencie, gdy instalacja potrzebuje 33°C, a urządzenie grzewcze podaje 38°C. Różnica 5K może wydawać się niewielka, jednak należy pamiętać, że wraz ze wzrostem temperatury zasilania, spada również sprawność pompy ciepła. Użytkownik podnosząc temperaturę np. o 5°C, obniża sprawność urządzenia nawet o 15 proc.! Wtedy to, koszt ogrzewania pompą ciepła powietrzną domu o powierzchni 150 m2 (z rocznym zużyciem energii na poziomie 80 kWh/m²/rok) z ogrzewaniem podłogowym, wynosić będzie nie 2.800 zł, a już 3.220 zł.

Również zbyt niska krzywa grzewcza pompy ciepła ma niekorzystny wpływ na komfort cieplny mieszkańców budynku. Jest to jednak sytuacja szybko odczuwalna, ponieważ w pomieszczeniu takim, panuje niedostateczna temperatura. Wówczas to zaleca się podnieść stopniowo krzywą, pamiętając o bezwładności budynku i jak to już było wspomniane wcześnie – nie powtarzać tego częściej niż raz na dobę! Często bowiem zdarza się, że użytkownicy podnoszą temperaturę zadaną, zapominając o bezwładności budynku i odczekaniu na efekt. Ma to zazwyczaj odwrotny skutek, jakim jest zbyt wysoka temperatura, co z kolei odbija się niekorzystnie na rachunkach za prąd.

Zbyt stroma krzywa grzewcza – co wtedy?

Zdarzyć się może również sytuacja, w której to komfort cieplny jest zapewniony zimą, jednak już jesienią, czy wiosną nie. Wówczas oznaczać to może, że krzywa dla naszej pompy ciepła jest zbyt stroma i przykładowo, przy 13°C dochodzi do zbyt niskiej temperatury zasilania. Rozwiązaniem tego problemu jest wtedy wybranie niższej krzywej i skorzystanie z podbicia jej wartości – czyli przesunięcia wszystkich tworzących ją punktów w górę. W efekcie czego przy np. -20°C uzyskamy te same temperatury zasilania co przy pierwotnych ustawieniach. Natomiast przy przykładowo 20°C nie będziemy mieli na zasilaniu 20°C tylko np. 28°C. Sposób ten pozwala użytkownikowi zwiększyć moc odbiorników w okresie przejściowym, bez konieczności zmiany temperatury zasilania zimą (lub tylko nieznacznie).

Co pozwala uzyskać dobrze dobrana krzywa grzewcza?

Dzięki wykorzystaniu krzywej grzewczej można:

• uzyskać idealny komfort cieplny w pomieszczeniach w całym okresie grzewczym i uniknąć wychłodzenia lub przegrzania pomieszczeń poprzez reakcję urządzenia na zmiany temperatury zewnętrznej;
• zwiększyć żywotność pompy ciepła poprzez zredukowanie liczby włączeń i wyłączeń (oznacza to, że urządzenie będzie pracować stale na niższych nastawach zamiast włączyć się, pracować z pełną mocą i wyłączyć się);
• szybko dostosować temperaturę do potrzeb użytkowników, dzięki utrzymaniu stałej temperatury w budynku;
• regulować moc systemu grzewczego w budynku;
• zminimalizować koszty ogrzewania, dzięki zredukowaniu pracy na wysokich nastawach. Przy czym warto tu podkreślić, że inwestycja w pompę ciepła, bez względu na to, czy jest to powietrzna pompa ciepła, czy gruntowa pompa, generuje spore oszczędności.

Dobrze dobrana i skonfigurowana krzywa grzewcza gwarantuje mieszkańcom stałą, zadaną temperaturę, oszczędności oraz odczuwalny komfort.