Chłodzenie pompą ciepła – co warto wiedzieć?

Planując system ogrzewania w budynku mieszkalnym i obliczając związane z nim zapotrzebowanie energetyczne budynku, warto pomyśleć także o instalacji, która zapewni komfort cieplny w letnie miesiące. Najlepszym momentem na podjęcie decyzji o metodzie chłodzenia jest czas planowania wszelkich instalacji, które mają znaleźć się w budynku. Dzięki temu od razu wybierzemy system chłodzenia budynku idealnie dopasowany do specyfiki danego obiektu. Potrzebę chłodzenia domu warto także uwzględnić podczas obliczania zapotrzebowania energetycznego budynku – w tych obliczeniach skupiamy się przede wszystkim na energii potrzebnej do ogrzania budynku i wody użytkowej. Tymczasem energia konieczna do schłodzenia budynku stanowi nawet 15% całkowitego zapotrzebowania energetycznego. Wybór urządzenia ma ogromny wpływ na efektywność chłodzenia oraz na wysokość zużycia energii. Jeżeli rozważamy montaż pompy ciepła w domu, warto mieć na uwadze, że służy ona nie tylko do ogrzania budynku i wody użytkowej, ale również można wykorzystać ją do chłodzenia. Pompy ciepła z funkcją chłodzenia nie są jeszcze bardzo popularne, dlatego, aby przybliżyć specyfikę tego urządzenia, odpowiemy na pytania:

• W jaki sposób działa chłodzenie pompą ciepła?
• Czy każda pompa ciepła ma funkcję chłodzenia?
• Czy takie rozwiązanie jest wydajne?
• Jak odbywa się dystrybucja chłodnego powietrza?

Jak działa chłodzenie pompą ciepła?

Możemy wyróżnić dwa warianty, w jakich odbywa się chłodzenie pompą ciepła: chłodzenie pasywne i aktywne. W przypadku chłodzenia pasywnego odbywa się ono w sposób naturalny i nie jest angażowany do tego procesu układ chłodniczy pompy ciepła. Zaletą tego rozwiązania jest niski koszt eksploatacji. W chłodzeniu pasywnym wykorzystywana jest tylko pompa obiegowa, wymuszająca przepływ wody lub glikolu. Medium transportuje pobrane z wnętrza budynku ciepło, oddaje je do gruntu, a w zamian pobiera z gruntu chłód, który następnie przekazywany jest do pomieszczeń. Metoda ta ma swoje wady – temperatura gruntu nie zawsze jest na tyle niska, by w wystarczającym stopniu schłodzić pomieszczenia. Do tego, taki rodzaj chłodzenia możliwy jest wyłącznie w przypadku jednego typu urządzeń – pomp ciepła solanka-woda.

Drugi wariant chłodzenia przy pomocy pompy ciepła realizowany jest przy wykorzystaniu pompy ciepła powietrze-woda. Ten rodzaj chłodzenia pompą ciepła określamy chłodzeniem aktywnym, ponieważ w proces ten zaangażowany jest cały układ urządzenia, wraz z czynnikiem chłodniczym i sprężarką. Co prawda metoda ta jest bardziej kosztowna, ale zdecydowanie efektywniejsza.

Sam proces chłodzenia pompą ciepła nie należy do zbyt skomplikowanych. Układ grzewczy pompy ciepła w momencie zmiany trybu pracy na chłodzenie odwraca swoje działanie. Klasycznie w pompach ciepła układ ten składa się ze: sprężarki, skraplacza, parownika i zaworu rozprężnego. Podczas chłodzenia wymiennik płytowy znajdujący się w jednostce wewnętrznej przejmuje rolę parownika, odbierającego ciepło z budynku. Wymiennik lamelowy z jednostki zewnętrznej działa jako skraplacz i oddaje ciepło do otoczenia na zewnątrz budynku. Taką zamianę funkcji w pompie ciepła umożliwia dodatkowy element, którym jest zawór czterodrogowy, który występuje w niektórych urządzeniach.

Czy każda pompa ciepła ma funkcję chłodzenia?

Nie każda pompa ciepła ma możliwość pracy w trybie chłodzenia – jest to zależne od modelu. W niektórych urządzeniach funkcja ta jest w standardzie, w przypadku innych pomp ciepła może być to opcjonalne i wymagać zastosowania odpowiednich akcesoriów lub odblokowania przez instalatora. Należy pamiętać, że niektóre z modeli pomp ciepła w ogóle nie posiadają funkcji chłodzenia. Właśnie dlatego warto o wyborze metody chłodzenia zdecydować na początkowym etapie inwestycji. Umożliwia to także zaprojektowanie instalacji pompy ciepła, która będzie równie wydajnie ogrzewać, jak i chłodzić dom. Możliwość zapewnienia komfortu termicznego w budynku przez cały rok przy pomocy jednego urządzenia jest dużą wygodą – możemy sterować instalacją z poziomu tego samego panelu sterowania czy aplikacji. Pompa ciepła z funkcją chłodzenia, grzania i podgrzewania wody użytkowej, to multifunkcje urządzenie, które ogranicza konieczność montażu innych rozwiązań, co wiązałoby się z kosztami i koniecznością wykonania dodatkowych instalacji w obiekcie.

Czy pompa ciepła z funkcją chłodzenia jest wydajna?

Na wydajność chłodzenia pompą ciepła ma wpływ wiele czynników. Kluczowy wpływ ma temperatura zasilania instalacji. Temperaturę zasilania ustawia się w momencie projektowania instalacji, dlatego jak już wspomnieliśmy najlepiej decyzję o pompie ciepła z chłodzeniem podjąć na etapie planowania inwestycji i instalacji, jakie mają się znaleźć w obiekcie. Minimalna temperatura zasilania wynosi zwykle około 7 ?, ale w zależności od wykonania instalacji może ona osiągać także inne wartości. Wydajność chłodzenia jest także uzależniona od samego urządzenia. Dlatego jeżeli rozważamy zastosowanie multifunkcjonalnej pompy ciepła z funkcją chłodzenia, warto zdecydować się na nowoczesne urządzenie, gotowe do pracy w szerokim zakresie temperatur zasilania – tak jak pompy ciepła Panasonic Aquarea, mogące osiągnąć temperaturę zasilania od 5 ? do 20 ?. 

Metody dystrybucji, czyli chłodzenie pompą ciepła w praktyce

Użytkownik ma do wyboru kilka sposobów na rozprowadzenie chłodu w całym budynku, które różnią się między sobą wyborem urządzeń, a także efektywnością chłodzenia. Do najbardziej wydajnych instalacji należą instalacje płaszczyznowe (podłogowe, ścienne, sufitowe). Idealnie sprawdzają się zarówno w trybie grzania, jak i chłodzenia i odznaczają się wysoką efektywnością działania. Jednak rozwiązanie to ma swoje ograniczenia i wady. Projektując instalację, nie można ustawić zbyt niskiej temperatury zasilania, aby nie doprowadzić do wykraplania się wilgoci z otoczenia, gdy osiągniemy punkt rosy (parametr ten zależny jest również od wilgotności powietrza). Przez to pojawiają się ograniczenia w zakresie możliwości technicznych obniżenia temperatury. Gdy temperatura zasilania wynosi około 20 ?, w celu uniknięcia skraplania, możliwe jest obniżenie temperatury o zaledwie kilka stopni. Dla niektórych użytkowników wadą instalacji płaszczyznowej jako środka dystrybucji chłodu jest efekt tzw. zimnej podłogi, choć to subiektywne odczucie. Plusem tego rozwiązania, jest wykorzystanie do chłodzenia tych samych elementów instalacji, które wykorzystywane są w trybie ogrzewania, więc użytkownik końcowy nie jest narażony na dodatkowe koszty.

Inną metodą dystrybucji chłodu w domu jest zastosowanie klimakonwektorów. Zaletą tego rozwiązania jest duża wydajność układu chłodzenia, a także różnorodność dostępnych wariantów (klimakonwektory podsufitowe, ścienne, kanałowe, kasetonowe, przypodłogowe). W przypadku zastosowania klimakonwektorów do pompy ciepła nie ma żadnych ograniczeń związanych z temperaturą instalacji, ponieważ urządzenia te wyposażone są w tacę na skropliny. Klimakonwektory sprawdzają się także jako wydajny środek dystrybucji ciepła w sezonie grzewczym.

Trzecia metoda dystrybucji chłodu dostępna jest dla posiadaczy rekuperacji. W systemie wentylacji z odzyskiem ciepła instaluje się chłodnicę wodną. Decyzja o takim sposobie dystrybucji chłodu, powinna być podjęta na etapie projektu budynku i instalacji. Wówczas można dobrać odpowiedni model chłodnicy i wymiennika, które zapewnią wydajne działanie instalacji.

Pompą ciepła z funkcją chłodzenia może być sterowana w podobny sposób co w przypadku sterowania funkcją grzania. Jedna możliwość, to ustawienie stałej temperatury, niezależnie od zmian temperatury zewnętrznej. Druga opcja sterowania to krzywa kompensacji, która jest analogiczną metodą do krzywej grzewczej. Istnieje również możliwość ustawienia krzywej kompensacji osobnej dla dwóch obiegów dystrybucji albo dwóch stref.

Jeżeli rozważasz wykorzystanie pompy ciepła do chłodzenia domu w ciepłe dni, pamiętaj, że najlepszym momentem na podjęcie tej decyzji jest etap projektowania instalacji. Pozwoli to zaprojektować odpowiednią instalację i dobrać najwydajniejszą formę dystrybucji.