Moc pompy ciepła – w jaki sposób dostosować ją do potrzeb domu i jego mieszkańców?

4.83 /5
(Ocen: 6)
moc pompy ciepła

W poszukiwaniu ekologicznego, komfortowego i oczywiście taniego w eksploatacji systemu grzewczego coraz więcej Polaków decyduje się na montaż pompy ciepła. Jednak, aby zakup tego urządzenia przyczynił się do znacznego zmniejszenia rachunków za ogrzewanie przez nawet kolejnych kilkadziesiąt lat, ważne jest dobór jego właściwej mocy. Na co zwrócić szczególną uwagę?

Sprawdź bezpłatnie oferty na pompę ciepła

Pompa ciepła to najtańsze źródło ciepła

W poszukiwaniu oszczędności i uniezależnienia się od rosnących cen surowców, coraz więcej osób decyduje się na różnego rodzaju ekologiczne rozwiązania. Ogromnym zainteresowaniem już od kilku lat cieszy się zwłaszcza fotowoltaika, która pomaga nie tylko dbać o środowisko i oszczędzać zasoby konwencjonalne, ale i w znacznym stopniu obniżyć rachunki za prąd. Ze swojego darmowego prądu wyprodukowanego przez panele fotowoltaiczne korzysta już prawie 300.000 polskich gospodarstw domowych. Coraz więcej osób decyduje się również na montaż pompy ciepła, której nowoczesna technologia pozwala na wniesienie potrójnego wkładu w osiągnięciu celów pakietu energetyczno – klimatycznego 3×20 proc. czyli:

  • wzrost udziału energii odnawialnej;
  • wzrost efektywności energetycznej;
  • redukcję emisji CO2.

Dzięki temu pompa ciepła spełnia najnowsze warunki techniczne WT 2021. Przy czym ważne w jej przypadku są zarówno kwestie związane z ekologią, jak i z wysokością rachunków za ogrzewanie i podgrzewania c.w.u., które stanowią przeciętnie od 70 do 80 proc. wydatków związanych z eksploatacją domu. Energooszczędne i nowoczesne urządzenie, jakim jest pompa ciepła pobiera ciepło pochodzące z naturalnych i odnawialnych zasobów, takich jak: powietrze, woda, czy grunt (czyli z tzw. dolnego źródła), które następnie przekazuje do źródła górnego (instalacji grzewczej).

Dzięki temu, że pompa ciepła nie potrzebuje żadnego paliwa (poza niewielką ilością prądu z sieci, który niezbędny jest do prawidłowego działania sprężarki), redukcja kosztów ogrzewania sięga nawet 70 proc. w porównaniu do instalacji tradycyjnych. Co ważne, system ten jest wygodny w obsłudze (wystarczy jedynie ustawić w pomieszczeniach odpowiednią temperaturę) i nie wymaga składowania paliwa, co gwarantuje dodatkowe oszczędności związane z pracami budowlanymi (sprawdźcie, jakie jeszcze korzyści daje dom z pompą ciepła). Wszystkie te zalety sprawiają, że z roku na rok polski rynek pomp ciepła wyraźnie rośnie, jak szacuje PORT PC, tylko w 2019 roku, w polskich domach było zainstalowanych łącznie 128 tys. pomp ciepła stanowiących doskonałe uzupełnienie instalacji PV i rekuperacji.

Inwestowaniu w pomp ciepła sprzyja więc tendencja do budowania oszczędnych i komfortowych domów, o niewielkiej powierzchni ogrzewanej i niskim zapotrzebowaniu na moc grzewczą. Wtedy to, biorąc pod uwagę całościowe koszty inwestycyjne, szczególnie pomp ciepła typu powietrze-woda, okazuje się, że są one konkurencyjne do ogrzewania biomasą (pelletem), czy gazem (zapoznajcie się z tym: jakie zalety i wady posiada pompa ciepła i gaz). Ponadto trend ten z pewnością wzmocnią nowe warunków technicznych (WT 2021) oraz możliwość obniżenia kosztów całej inwestycji dzięki skorzystaniu z różnych form dofinansowania na pompę ciepła (w tym z programu Czyste Powietrze) oraz ulgi termomodernizacyjnej.

Jak wybrać odpowiednią pompę ciepła?

Oczywiście o tym, że zarówno ogrzewanie, jak i przygotowanie c.w.u. przy pomocy ciepła się opłaca, wie już coraz więcej osób. Często jednak stoją one przed dylematem dotyczącym nie tylko tego na jaki rodzaj pompy ciepła się zdecydować, ale i jak dobrać odpowiednią moc tego urządzenia. Ponieważ, aby instalacja była efektywna i przynosiła znacznie niższe koszty ogrzewania niż systemy tradycyjne, to konieczne jest dopasowanie jej do potrzeb domu. Ważne jest również ustalenie zapotrzebowania energetycznego budynku (w tym i c.w.u.) oraz orientacyjnego kosztu inwestycji. W związku z tym, działania te należy powierzyć wyłącznie wykwalifikowanym instalatorom (tutaj zachęcamy do skorzystania z naszego rankingu najlepszych ofert i firm montujących pompy ciepła), a następnie dbać o to, aby urządzenie było okresowo kontrolowane i serwisowane przez autoryzowany serwis.

Sprawdź bezpłatnie oferty na pompę ciepła

Dobór pompy z uwagi na dolne źródło ciepła

W przypadku gdy zakupiona przez nas pompa ciepła będzie przede wszystkim ogrzewać nieruchomość (na rynku dostępne są również pompy ciepła tylko do c.w.u.), to wówczas zasadniczą kwestią jest wybór tzw. dolnego źródła, z którego urządzenie będzie pobierać energię. Ponieważ będzie to gwarantować niskie koszty ogrzewania pomieszczeń, jak i jego bezawaryjną pracę. Bardzo ważne jest, aby układ dolnego źródła był tak dobrany, by dostarczał do niego odpowiednią ilość ciepła oraz pozwalał na jego regenerację. Obecnie na rynku dostępne są:

  • powietrzne pompy ciepła, które z uwagi na prosty montaż w każdym rodzaju budynku mieszkalnego oraz niski koszt, cieszą się w Polsce największą popularnością. W przypadku tego rodzaju pompy, nie potrzeba ani dodatkowej instalacji do odbioru ciepła, ani odpowiedniej działki budowlanej. Tak więc jest ona idealnym rozwiązaniem dla osób, które cenią sobie wygodę użytkowania i lubią przepłacać.
  • gruntowe pompa ciepła (z kolektorami pionowymi lub poziomymi), które są jednocześnie najdroższymi, ale i jednymi z najbardziej wydajnych pomp ciepła. Urządzenia te posiadają doskonale parametry eksploatacyjne i są odporna na zmiany temperatury zewnętrznej (w gruncie utrzymuje się bowiem stała temperatura, powyżej 0°C). Jest to szczególnie istotne w polskim klimacie, który cechuje się dużą zmiennością (duże wahania temperatury nie tylko w ciągu roku, ale i doby). Decydując się jednak na gruntową pompę ciepła pod uwagę należy wziąć wielkość działki budowlanej. Przykładowo dla pompy ciepła z wymiennikiem poziomym musi być ona większa i wolna od zabudowań, natomiast dla pompy ciepła z wymiennikiem pionowym wystarczy nawet mały ogródek;
  • wodne pompy ciepła – ten rodzaj pomp ciepła do swojego działania wymaga dostępu do zbiornika wodnego, dlatego też pomimo tego, że działają one najefektywniej, to w Polsce nadal stosowane są najrzadziej. Wskaźniki energetyczne w przypadku pomp ciepła woda-woda są jeszcze korzystniejsze niż dla pomp ciepła gruntowych. Przy czym najefektywniej pracują urządzenia pobierające ciepło z wody gruntowej (osiągają one najwyższe wskaźniki COP do ok. 6,5). Wybierając jednak pompę wodną należy wziąć pod uwagę to, że jej poprawna praca uzależniona jest od odpowiedniej jakości wody w studni czerpalnej oraz głębokości lustra wodnego w trakcie pompowania. Dlatego też, przed podjęciem decyzji o jej instalacji warto jest przeprowadzić wywiad środowiskowy, na temat tego, czy warunki wodno-gruntowe w okolicy domu są odpowiednie dla tego typu inwestycji (mogą one też ulec zmianie np. w wyniku budowy w okolicy drogi/autostrady lub też gdy studnia wyschnie).
Powietrzna pompa ciepła Gruntowa pompa ciepła Wodna pompa ciepła
Przybliżony łączny koszt dla dla domu o powierzchni 160 m² 30.000 – 40.000 zł 35.000 – 60.000 zł 70.000 zł
Wskaźnik COP najczęściej kupowanych pomp ciepła (bez wartości ekstremalnych) COP dla pompy ciepła typu Split wynosi 3,6
COP dla Monoblok wynosi 3,8
COP ok. 4,8 COP ok. 5,03
Zakres temperatur od +40°C do -25°C (dla temp. powietrza zewnętrznego) bez ograniczeń od +7°C do +12°C
(dla temp. wody gruntowej)
Nośnik energii powietrze zewnętrzne energia geotermalna woda ze zbiorników wokół działki lub studni głębinowych
Wymagania brak, chyba, że działka znajduje się na terenie lub w budynku wpisanym do rejestru zabytków, czy objętym programem Natura 2000 Zgoda na inwestycję gdy działka znajduje się na obszarze chronionym. Projekt robót geologicznych, jeśli działka położona jest na terenach górniczych lub gdy wykopy mają mieć powyżej 30 m głębokości Zgoda na inwestycję gdy działka znajduje się na obszarze chronionym. Projekt robót geologicznych i pozwolenie wodnoprawne (jeśli wykop przekracza 30 m głębokości)

Dobór pompy ciepła ze względu na górne źródło ciepła

Odpowiedni dobór pompy ciepła leży nie tylko po stronie dolnego źródła, ale i po stronie tzw. źródła górnego. Przy czym, jak już wiemy urządzenie to nadaje się do współpracy z instalacjami c.o., c.w.u. oraz ciepła technologicznego (potrzebnego do ogrzewania nadmuchowego). W przypadku instalacji centralnego ogrzewania ważne jest to, aby była ona zaprojektowane ze zdolnością akumulacji ciepła (a więc do odbierania ciepła przez wiele godzin), tak jak np. podłogówka która jest najbardziej dopasowanym do pompy ciepła system grzewczym. Większość bowiem dostępnych modeli pomp ciepła to urządzenia niskotemperaturowe, wymagające zastosowania grzejników mających dużą powierzchnię kontaktu z powietrzem oraz niską temperaturę emisji. Im mniejsza jest bowiem różnica temperatur pomiędzy dolnym, a górnym źródłem, tym większa wydajność pompy ciepła i co za tym idzie niższe rachunki za ogrzewanie.

Wymaganie te spełnia niskotemperaturowe ogrzewanie płaszczyznowe działające zazwyczaj przy temperaturze obiegu ok. 30 – 40°C. Jednak w sytuacji, w której następuje wymiana kotła na pompę ciepła, w domu, w którym są już grzejniki, położenie podłogówki może okazać się zbyt dużym i przede wszystkim drogim wyzwaniem. Wówczas dobrze sprawdzi się też ogrzewanie płaszczyznowe na ścianie lub suficie. Nie tylko ze względu na to, że łatwiej będzie przeprowadzić ten rodzaj instalacji (nie trzeba wtedy np. skuwać posadzki), ale ogrzewanie to będzie mogło równocześnie pracować z istniejącymi grzejnikami.

Należy tu bowiem podkreślić, że połączenie pompy ciepła z tradycyjnymi grzejnikami nie jest najkorzystniejszym rozwiązaniem, dlaczego? Ponieważ te pierwsze obliczane są na znacznie wyższą temperaturę wody zasilającej, która zazwyczaj wynosi od ok. 60°C – 75°C. Dlatego też, pozostawanie starych grzejników ściennych z pompą ciepła i zasilanie ich wodą o temperaturze mniejszej niż wymagana, znacznie obniży wydajność instalacji grzewczej. Nie oznacza to jednak, że pozostawienie tradycyjnych wysokotemperaturowych grzejników będzie zawsze złym rozwiązaniem. Ponieważ dobrym wyjściem może być zastosowanie wysokotemperaturowej pompy ciepła, którą z powodzeniem stosować można w starszych instalacjach wymagających temperatur zasilania do 70°C (więcej na ten temat dowiecie się z art. pompa ciepła a grzejniki – czy ten duet się sprawdza).

Dobór mocy pompy ciepła do domu

Aby instalacja była ekonomiczna i energooszczędna, to powinna być dopasowana do potrzeb domu i jego mieszkańców. Oprócz odpowiedniego doboru dolnego i górnego źródła, trzeba więc zwrócić uwagę na dopasowanie poszczególnych podzespołów i prawidłowy dobór mocy pompy ciepła, dlaczego? Ponieważ ma to wpływ na żywotność i awaryjność systemu. Dlatego też, zanim zdecydujemy się na zakup tego urządzenia należy zasięgnąć rady specjalisty, aby otrzymać fachową pomoc przy szacowaniu mocy źródła ciepła. Niedowymiarowana pompa ciepła może przyczynić się do:

  • zbyt wysokich kosztów eksploatacyjnych i ogólnej ceny kosztów ogrzewania;
  • niedogrzania budynku w chłodne jesienno – zimowe dni, kiedy to praca pompy ciepła byłaby najbardziej pożądana;
  • konieczność korzystania z innego źródła ciepła;
  • wymrożenia dolnego źródła ciepła (w przypadku gruntowej pompy ciepła).

Natomiast przewymiarowana pompa ciepła może:

  • generować niepotrzebne koszty roczne – koszt eksploatacji systemu, w którym działa wyłącznie przewymiarowana powietrzna pompa ciepła może być podobny, a nawet wyższy, niż w przypadku pracy urządzenia wspomaganego grzałką elektryczną lub kotłem;
  • być przyczyną krótszych cykli pracy urządzenia w trakcie użytkowania, które mogą negatywnie wpłynąć na działanie systemu (w przypadku gruntowej pompy ciepła);
  • skrócenie żywotności urządzenia w standardowych warunkach pracy;
  • pociągnąć za sobą potrzebę zastosowania większego (a więc droższego) dolnego źródła i samego urządzenia.

Ważne! Pompa ciepła będzie pracowała najsprawniej w przypadku, gdy:

  • różnica temperatur pomiędzy dolnym, a górnym źródłem będzie jak najniższa (najlepiej sprawdzi się ogrzewanie niskotemperaturowe płaszczyznowe podłogowe, ścienne, sufitowe);
  • zapotrzebowanie na moc nie będzie przekraczać mocy pompy (najlepiej tak dobrać pompę ciepła, aby nie trzeba było dogrzewać układu grzałką elektryczną);
  • instalacja będzie wykonana dokładnie (zadanie to należy powierzyć firmie, która zajmuje się tym profesjonalnie).


Sprawdź bezpłatnie oferty na pompę ciepła

Jakiej mocy pompa ciepła będzie nam potrzebna?

Każde urządzenie grzewcze, w tym również i pompę ciepła, dobiera się w taki sposób, aby jej moc grzewcza (Pg), była zbliżona do zapotrzebowania budynku na ciepło. Przy czym określa się je wykonując obliczenia zgodnie z normą PN-EN 14511, dla temperatury minimalnej obowiązującej w strefie klimatycznej, w której ma pracować pompa ciepła. W przypadku, gdy jest ona niższa niż zapotrzebowanie na moc grzewczą budynku, to konieczne jest zastosowanie dodatkowego źródła ciepła (może to być np. grzałka elektryczna, czy kominek). Warto tu również podkreślić, że zakup pompy ciepła w przypadku budynku słabo izolowanego uznaje się za nieopłacalne.

Rodzaj ogrzewanego budynku Moc c.o./m² powierzchni ogrzewanej
dom pasywny 10 W/m²
dom energooszczędny 25-40 W/m²
dom nowy, standardowo wykończony 40-60 W/m²
dom stary, ocieplony 60-80 W/m²
dom stary, nieocieplony 100 W/m² lub więcej

Tutaj ułatwione zadanie mają zwłaszcza ci inwestorzy, którzy dopiero są na etapie planowania budowy domu. Ponieważ projektant po zapoznaniu się z dokumentacją i dobranymi materiałami budowlanymi wykonuje charakterystykę energetyczną, dzięki której może bardzo dokładnie określić straty i zyski energii w budynku. Natomiast w sytuacji, w której inwestor planuje modernizację starego domu, można określić jego zapotrzebowanie na moc grzewczą na podstawie ilości zużytego w ostatnich latach paliwa lub też skorzystać z firmy wykonującej audyty energetyczne budynku z wyliczeniem energii, jaką należy dostarczyć w celu utrzymania żądanej temperatury.

Efektywność pompy ciepła – współczynnik COP

Jak już wiemy, jednym z kluczowych parametrów jest moc grzewcza (Pg). Za jego pomocą, określa się energię, którą sprężarka przekazuje do systemu grzewczego. Bez odpowiedniej mocy, pompa ciepła może nie tylko nie dostarczyć oczekiwanej temperatury w pomieszczeniach, ale i doprowadzić do większego zużycia prądu, czego byśmy naturalnie nie chcieli. Równie ważnym parametrem jest też współczynnik COP (ang. Coefficient Of Performance), czyli tzw. współczynnik wydajności – efektywności pompy ciepła. Określa on to, ile ciepła dostarcza urządzenie do ogrzewania domu, do ilości zużytej przy tym energii elektrycznej.

Co ważne, im lepsza jest pompa ciepła, tym wyższy COP posiada. Ponieważ dzięki wysokiej wartości współczynnika wydajności, uzyskanie tej samej ilości ciepła wymaga mniejszego nakładu w postaci energii elektrycznej z sieci. Najwyższy COP pompa ciepła osiąga wtedy, gdy górne źródło ciepła stanowi niskotemperaturowa instalacja grzewcza (ogrzewanie płaszczyznowe), a temperatura dolnego źródła jest stała i nie podlega dużym wahaniom (najwyższy i stały COP mają gruntowe i wodne pompy ciepła, najniższy zaś powietrzne pompy ciepła).

Warto tu jednak zaznaczyć, że współczynnik COP uwzględnia ilość zużytego prądu i dostarczonej energii cieplnej w danej chwili. W związku z tym, nie wskaże on nam tego, ile zapłacimy za ogrzewanie budynku. Współczynnikiem bliższym rzeczywistym parametrom efektywności tego urządzenia jest SCOP (Seasonal Coefficient Of Performance), który określa stosunek ilości energii cieplnej wyprodukowanej w całym sezonie grzewczym do pobranej w tym czasie energii elektrycznej. Przy tym, podobnie jak w przypadku współczynnika COP, im wyższa jest wartość tego sezonowego współczynnika, tym mniej zapłacimy za energię elektryczną (sprawdź, który współczynnik COP czy SCOP lepiej określa sprawność pompy ciepła)

Punkt biwalentny głównym parametrem podczas doboru mocy powietrznej pompy ciepła

O mocy pompy ciepła decyduje nie tylko zapotrzebowanie cieplne budynku, ale i takie następujące czynniki, jak: powierzchnia domu, liczba domowników, czy charakterystyka temperaturowa okolicy. Moc pompy ciepła powietrznej dobierana jest bowiem tak, aby w 100 proc. pokrywała zapotrzebowanie na ciepło do pewnej temperatury powietrza zewnętrznego (np. -7°C), przy której jej sprawność jest jeszcze dla inwestora opłacalna. Jeżeli przy minimalnej temperaturze obliczeniowej (dla naszego kraju są to w zależności od jednej z pięciu stref klimatycznych, wartości w zakresie od -16°C do -24°C), moc grzewcza pompy ciepła jest niższa niż zapotrzebowanie cieplne budynku, to niezbędne jest zastosowanie dodatkowego źródła ciepła.

Zalecane punkty biwalencji (źródło www.poradnik.sunage.pl):

Temperatura zewnętrzna Punkt biwalentny
-16°C od -4°C do -7°C
-18°C od -5°C do -8°C
-20°C od -6°C° do -9C
-22°C od -7°C do -10°C
-24°C od -8°C do -11°C

Tak więc, głównym parametrem podczas doboru mocy powietrznej pompy ciepła jest punkt biwalentny, czyli temperatura, przy której załącza się dodatkowe, szczytowe źródło ciepła (grzałka elektryczna, kocioł gazowy czy olejowy), które może być również traktowane jako zabezpieczenie na wypadek awarii pompy ciepła. Znając zatem charakterystykę mocy grzewczej pompy i zapotrzebowanie domu na ciepło, możliwe jest wyznaczenie punktu biwalentnego, będącego graniczną temperaturą, do której pompa ciepła powietrzna pracuje samodzielnie. W przeciwieństwie bowiem do gruntowych pomp ciepła, wydajność grzewcza pompy ciepła typu powietrze/woda zmienia się w zależności od temperatury powietrza zewnętrznego (im jest ona niższa, tym mniejsza moc grzewcza urządzenia).

Jak już wiemy, pompa ciepła nie powinna mieć mocy większej, niż wynika z obliczeń, przy czym lepiej gdy jest ona nieco mniejsza, dlaczego? Ponieważ obliczenia te wykonywane są dla warunków ekstremalnych, czyli temperatury najniższej w danej strefie klimatycznej. Przykładowo, w trzeciej strefie klimatycznej, w centralnej części Polski projektowa temperatura (temperatura, dla której liczone jest zapotrzebowanie budynku) wynosi -20°C. Przy czym występuje ona nie dłużej niż kilka godzin w roku. Natomiast przez znaczną część sezonu grzewczego temperatura jest wyższa, a więc straty ciepła i wynikające z nich zapotrzebowanie na moc – mniejsze. Z tego też powodu zdecydowanie lepiej jest rozważyć dobranie urządzenia o mniejszej mocy i wspomagać jego pracę w okresie największych mrozów np. grzałką elektryczną (ilość dostarczonej przez nią w ciągu roku energii wynosi tylko ok. 5-10 proc. całej energii dostarczonej przez pompę ciepła). Ponadto, dobrym rozwiązaniem będzie również dodatkowe ogrzewanie domu kominkiem lub zainstalowanie kotła grzewczego włączającego się automatycznie, gdy praca pompy przestaje wystarczać.

Sprawdź bezpłatnie oferty na pompę ciepła

Dobór mocy pompy ciepła – przykładowe obliczenia

Dobór moc pompy ciepła do budynku o następujących parametrach:

  • łączna powierzchnia ogrzewanych pomieszczeń budynku wynosi 160 m²;
  • zapotrzebowanie cieplne budynku energooszczędnego z dobrą izolacją to 30 W/m2;
  • liczba mieszkańców – czterech domowników;
  • źródło ciepła – wodne ogrzewanie podłogowe o temp. nominalnej 35°C.

Jeśli zatem łączna powierzchnia ogrzewanych pomieszczeń budynku wynosi np. 160 m², to do jego ogrzewania powinna wystarczyć pompa ciepła o mocy: 160 m² × 30 W/m² = 4,8 kW. W przypadku natomiast, gdyby inwestor chciałby tą samą pompą ciepła nie tylko ogrzewać pomieszczenia budynku, ale i przygotowywać c.w.u. dla domowników, to należałoby moc pompy powiększyć jeszcze o 1 kW. Na ogół bowiem jako średnie zużycie energii potrzebnej do tego celu przyjmuje się wartość 250 W na jedną osobę. Oznacza to, że dla czteroosobowej rodziny, do 4,8 kW doliczyć trzeba średnio 1 kW. Tak więc, dla energooszczędnego budynku o powierzchni 160 m², zarówno na potrzeby c.o. jaki i podgrzania c.w.u. potrzebna jest pompa ciepła o mocy grzewczej ok. 6 kW.

Moc pompy ciepła musi być precyzyjnie dobrana do budynku i rodzaju zastosowanego w nim ogrzewania. Dlatego tak ważne jest, aby zarówno zakup, jak i montaż tego urządzenia był dobrze przemyślany i dostosowany do potrzeb mieszkańców domu. W tym celu należy korzystać wyłącznie z usług najlepszych z wykwalifikowanych instalatorów.

Informacje o autorze

Katarzyna Fodrowska

W kręgu jej zainteresowań leżą tematy związane z budownictwem, architekturą, energetyką i naukami przyrodniczymi. Wolny czas lubi spędzać na czytaniu i spacerach, a także oddawaniu się swoim dwóm największym pasjom, jakimi są astronomia i taniec flamenco.

Dodaj komentarz
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments