Pompy ciepła w budynkach użyteczności publicznej i budynkach wielkoformatowych

Zmiana dotychczasowych źródeł ciepła na instalację ekologiczną i energooszczędną dotyczy nie tylko domów jednorodzinnych, ale także budynków o większej kubaturze. Nowoczesne rozwiązania z zakresu technik grzewczych stosowane są domach wielorodzinnych, obiektach hotelarskich, budynkach użyteczności publicznej, czy halach magazynowych i produkcyjnych. Do coraz popularniejszych rozwiązań należą pompy ciepła, które jeszcze do niedawna kojarzone były przede wszystkim z budownictwem mieszkalnym jednorodzinnym. Nagły wzrost cen energii elektrycznej i gazu sprawił, że coraz więcej właścicieli budynków wielkoformatowych decyduje się na modernizację ogrzewania w celu zoptymalizowania kosztów. Czym kierować się podczas wyboru pompy ciepła do budynku o dużej powierzchni i kubaturze? Czy taka technologia grzewcza będzie dobry rozwiązaniem do budynków użyteczności publicznej, firm, czy domów wielorodzinnych? Na te i inne pytania odpowiemy w dzisiejszym artykule.

Kiedy warto zastosować pompy ciepła w dużym budynku?

Nowoczesne technologie grzewcze kuszą swoją energooszczędnością, ekologicznym działaniem, a także niezależnością energetyczną. Jednak, żeby w pełni wykorzystać ich potencjał, konieczne jest wcześniejsze przeprowadzenie termomodernizacji budynku. Poprawa izolacji ścian i dachu oraz wymiana okien w znaczącym stopniu zmniejszają straty energii cieplnej. Bardzo ważne jest też zlikwidowanie mostków cieplnych i miejsc, przez które ucieka ciepło (łączenia, drzwi, nieodpowiednia wentylacja). Jest to kluczowa kwestia, ponieważ ucieczka energii cieplnej z budynku oznacza znacznie wyższe koszty, aby utrzymać optymalny komfort cieplny w budynku.

Istnieje kilka stopni termomodernizacji, jaką można przeprowadzić w przypadku istniejącego już budynku:

• stopień lekki - wymiana systemu grzewczego
• stopień średni – wiąże się z wymianą systemu grzewczego, a także stolarki okienno-drzwiowej, docieplany jest dach i zewnętrzne ściany

Trzeci stopień modernizacji zakłada kompleksowe działania. W ramach najbardziej zaawansowanej modernizacji przeprowadza się wymianę całej instalacji grzewczej, system podgrzewania wody użytkowej, przy dużych inwestycjach wymienia się także metodę dystrybucji ciepła w pomieszczeniach. Wymieniana jest zarówno stolarka okienno-drzwiowa, jak i izolowane ściany, stropodach i dach. Wykonuje się też skrupulatny audyt termowizyjny na podstawie którego można zlikwidować miejsca utraty ciepła, zlikwidować mostki cieplne i inne wady budynku mogące negatywnie wpływać na wydajność energetyczną. Przy takiej termomodernizacji warto zdecydować się na system grzewczy niskotemperaturowy, który jest kompatybilny z większością nowoczesnych pomp ciepła.

W przypadku nowych inwestycji najczęściej już na etapie projektu wykonuje się odpowiednią instalację grzewczą, która będzie najlepiej współpracować z nowoczesnymi źródłami ciepła.

Najważniejsze parametry pomp ciepła do dużych budynków

Przy wyborze pompy ciepła dla budynku wielkometrażowego istotne są te same parametry co w przypadku doboru pompy ciepła do domu mieszkalnego. Tymi parametrami są: moc i sprawność pompy ciepła. Moc pompy ciepła powinna być dopasowana do energooszczędności budynku i jego kubatury, a jeżeli chcemy by pompa ciepła była wykorzystana również do zasilania systemu CWU, należy także oszacować zużycie wody. Innym bardzo istotnym parametrem jest sprawność pompy ciepła, określana przy pomocy wskaźników COP i SCOP. Współczynniki te określają stosunek energii oddawanej w postaci ciepła budynku, do energii elektrycznej pobieranej z sieci. Współczynnik COP określa sprawność pompy w danym momencie, więc być różny dla tego samego urządzenia zastosowanego w tym samym obiekcie, w zależności od panujących warunków. Dlatego znacznie wygodniejszy jest współczynnik SCOP, będący uśrednioną wartością COP dla całego sezonu grzewczego. Dzięki współczynnikowi SCOP możemy oszacować koszt ogrzewania danego obiektu.

Jaką pompę ciepła wybrać do budynku wielkopowierzchniowego?

Poza odpowiednim dostosowaniem budynku do pompy ciepła i poprawą jego energooszczędności, istotny jest wybór samego urządzenia. Czym kierować się przy wyborze pompy ciepła do budynku wielkoformatowego? Przede wszystkim, do każdej inwestycji warto dopasować pompę ciepła indywidualnie, biorąc pod uwagę wiele czynników. Tylko wówczas osiągniemy najlepszy efekt – czyli najbardziej wydajną i energooszczędną instalację grzewczą.

Gruntowe pompy ciepła – czy zawsze się sprawdzą?

Jednym z polecanych typów pomp ciepła do instalacji w obiektach o dużej kubaturze, są gruntowe pompy ciepła. Zdecydowaną zaletą pomp ciepła wykorzystujących jako źródło ciepła grunt jest stabilna temperatura przez cały rok. Im głębiej położone są rury instalacji, tym na stabilniejszą temperaturę możemy liczyć. To przekłada się na większą efektywność pomy ciepła i wydajność instalacji grzewczej. Trzeba jednak mieć na uwadze, że gruntowe pompy ciepła wymagają wykonania skomplikowanej i kosztownej instalacji, która wymaga odpowiedniej ilości miejsca na posesji. Powierzchnia terenu ponad instalacją musi spełniać określone wymagania techniczne. Teren nie może być zacieniony, co wyklucza pokrycie go asfaltem, koską brukową, czy nasadzenie drzew. W przypadku modernizacji istniejącego budynku wielkoformatowego czasem wykonanie takiej instalacji może być po prostu technicznie niemożliwie lub zbyt kosztowne. Rozwiązaniem może być wybór pionowego kolektora gruntowego.

Powietrzne pompy ciepła w układzie kaskadowym

Coraz częściej wybieranym rozwiązaniem są powietrzne pompy ciepła. Energię czerpią bezpośrednio z otaczającego je powietrza, co wyklucza konieczność wykonywania skomplikowanych i kosztownych instalacji. Powietrze jest specyficznym źródłem ciepła, którego temperatura silnie waha się w ciągu roku, co może wpływać na pracę urządzeń i wydajność instalacji grzewczej. Żeby uniknąć problemów z działaniem w zimowe miesiące, należy odpowiednio dobrać pompę ciepła do zapotrzebowania energetycznego budynku. Jednym ze stosowanych rozwiązań jest kaskadowy układ pomp ciepła.

Dlaczego w przypadku dużych obiektów montuje się powietrzne pompy ciepła w sposób kaskadowy? Rozwiązanie to jest związane z zapotrzebowaniem budynku na moc cieplną. Pompa ciepła nie może mieć zbyt dużej mocy w stosunku do zapotrzebowania obiektu. Zbyt niska moc pompy ciepła działałaby nieefektywnie i dostarczałaby niewystarczającą ilość ciepła. W przypadku pompy ciepła o zbyt dużej mocy jej praca będzie zakłócona. Szczególnie będzie to odczuwalne przy wyższych temperaturach – pompa będzie tzw. taktować, czyli włączać się i po chwili wyłączać. Takie działanie doprowadzi do szybszego zużycia sprężarki, co może doprowadzić do awarii urządzenia. Jeżeli zatem w sezonie grzewczym występuje wysokie zapotrzebowanie na energię cieplną, które drastycznie spada w sezonie letnim, wówczas bezpiecznym rozwiązaniem jest kaskadowa pompa ciepła. W systemie kaskadowym stosuje się co najmniej dwie pompy ciepła o tych samych parametrach, które łącznie będą odpowiadać zapotrzebowaniu cieplnemu obiektu. Pompy połączone są ze sobą instalacją, a uruchamianie kolejnych pomp ciepła ma miejsce, dopiero gdy jest takie zapotrzebowanie.

Zaletą kaskadowej instalacji pomp ciepła powietrznych, jest duża elastyczność systemu grzewczego. Dzięki połączeniu kilku urządzeń zyskujemy wydajny i efektywny system grzewczy, który sprawdzi się nawet w przypadku bardzo dużych obiektów. Jednocześnie w momencie, gdy zapotrzebowanie na energię cieplną jest minimalne, nie ryzykujemy nieprawidłowego użytkowania urządzenia i narażenia systemu na awarię, a użytkownika na dodatkowe koszty. Takie rozwiązanie nie tylko pozwala zoptymalizować koszty użytkowania instalacji, ale także zwiększa bezpieczeństwo korzystania z niej. W sytuacji, gdy w sezonie grzewczym dojdzie do awarii jednej z pomp ciepła, zastąpi ją kolejna w układzie kaskadowym lub wydajność nieco spadnie – ale instalacja wciąż będzie działać i ogrzewać pomieszczenia obiektu, wodę użytkową. Uniknięcie przerwy w działaniu instalacji to ochrona przed zamarznięciem i uszkodzeniem jej elementów.

Kaskadowe pompy ciepła sprawdzą się w halach produkcyjnych, budynkach mieszkalnych wielorodzinnych, a także w obiektach hotelarskich czy budynkach użyteczności publicznej. Prawidłowe działanie instalacji grzewczej z pompą ciepła zapewniają odpowiednio dobrane urządzenia i komponenty, a także projekt instalacji pompy ciepła, dopasowany do konkretnego obiektu.