Skip to content Skip to footer

Strefy klimatyczne, a właściwy dobór pompy ciepła

Jednym z podstawowych kryteriów doboru pompy ciepła jest zdolność źródła ciepła do zapewnienia komfortu cieplnego w każdych warunkach pogodowych, nawet w najzimniejszy dzień sezonu grzewczego. Innymi słowy, bez względu na to jak niska będzie temperatura na zewnątrz, zadaniem pompy ciepła jest bezpieczna praca oraz zapewnienie komfortowej temperatury wewnątrz budynku.

Dobierając pompę ciepła do budynku należy uwzględnić fakt, że jest ona urządzeniem o charakterystyce spadkowej.  To oznacza, że wraz z obniżaniem się temperatury zewnętrznej, spada również dostępna moc i wydajność urządzenia. W praktyce oznacza to, że jeżeli pompa ciepła nie będzie w stanie sama pokryć zapotrzebowania na moc cieplną budynku w warunkach projektowych. Za uzupełnienie niedoborów ciepła będzie odpowiadało źródło szczytowe.

Zapotrzebowanie na moc cieplną budynku – odpowiedni dobór pompy ciepła

Dobór pompy ciepła w taki sposób, aby system grzewczy zapewniał komfort cieplny w budynku przez cały rok jest kwestią pierwszorzędną. Mimo tego, zdecydowanie częściej inwestorzy zwracają uwagę na kwestię optymalizacji systemu grzewczego pod względem kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych. Z tego względu bardzo często podczas wyboru trybu pracy pompy ciepła, decyzja pada na tryb biwalentny monoenergetyczny równoległy, w którym grzałka elektryczna staje się źródłem szczytowym. Warto zaznaczyć, że źródło szczytowe po dołączeniu pracuje razem z pompą ciepła i uzupełnia jedynie braki mocy, nie staje się jedynym źródłem ciepła poniżej temperatury biwalencji. Tryb pracy pompy ciepła wybierany jest zgodnie z niemieckimi wytycznymi VDI 4546 oraz 7. częścią wytycznych Organizacji PORT PC tak, aby koszty eksploatacyjne były jak najbardziej optymalne przy jednoczesnych jak najniższych kosztach inwestycyjnych.

Rozpiętość temperaturowa

Powyższy wykres przedstawia zależność między temperaturą zewnętrzną a zapotrzebowaniem budynku na ciepło w kilowatach w sezonie grzewczym. Przy doborze pompy ciepła (dla przykładu marki Panasonic) do budynku konieczne jest spełnienie wymagań mocy źródła ciepła Obowiązkiem projektanta jest sprawdzenie, czy przy określonej temperaturze zewnętrznej zwiększona moc pompy ciepła dostępna ze źródła szczytowego spełnia wymagania projektowe budynku dotyczące określonej temperatury wody w kotle wymaganej do instalacji. Spełnienie tego warunku jest bezwzględnie konieczne

Punkt biwalentny jako istotny parametr przy doborze pompy ciepła


Drugim istotnym problemem jest podwójny punkt biwalentny, który jest niczym innym jak przecięciem się krzywej efektywności energetycznej pompy ciepła i krzywej zapotrzebowania na ciepło budynku. Podwójna cena to temperatura, przy której szczytowe źródło pracujące równolegle z pompą ciepła włącza się do pracy pompy ciepła. Jak te pytania związane z wyborem pompy ciepła przekładają się na strefy klimatyczne? Weźmy konkretny przykład budynku Wybór strefy klimatycznej i pompy ciepła
Polska ma pięć stref klimatycznych, których położenie pokazano na poniższej mapie.

W zależności od tego, w której strefie klimatycznej jest zlokalizowany budynek, do obliczeń przyjmowane są inne temperatury zewnętrzne.

Zobaczmy, jak będzie się zmieniać moc pompy ciepła dla konkretnego budynku i dla konkretnej pompy ciepła w różnych strefach klimatycznych
Strefa klimatyczna I zapotrzebowanie na moc cieplną budynku w kW
W analizie uwzględniono budynek demonstracyjny o powierzchni około 180 pierwotnie zaprojektowany jako budynek w Szczecinie, czyli położony w I strefie klimatycznej. Obliczenia wykonane podczas doboru pompy ciepła wykazały, że w warunkach projektowych, czyli przy temperaturze -16 st C, zapotrzebowanie budynku na energię elektryczną wynosi 8 kW, co jest zawarte w dokumentach projektowych.



Przy temperaturze zewnętrznej -16°C, najniższej temperaturze sezonu grzewczego w pierwszej strefie klimatycznej, dla instalacji wody lodowej o temperaturze wody w kotle 55°C. C. Moc pompy ciepła wynosi 5,5 kW. Zapotrzebowanie wynosi 8 kW, więc minimalna wymagana moc szczytowa to 2,5 kW. Oznacza to, że jeśli jednostka o takiej charakterystyce zostanie wybrana do budynku z grzejnikiem o mocy 3 kW, będzie w stanie zaspokoić zapotrzebowanie na energię elektryczną bez żadnych dodatkowych elementów.

Jednocześnie temperatura -10 stopni Celsjusza sprawia, że ​​wykorzystanie grzałek elektrycznych jest niezwykle niskie, więc koszty eksploatacji wynikające z zastosowania grzałek znikome.

Strefa klimatyczna III zapotrzebowanie mocy cieplnej budynku w kilowatach
Zobaczmy, jak zmieni się sytuacja, jeśli inwestor będzie chciał wybudować dokładnie ten sam budynek i wybrać tę samą pompę ciepła, ale w Łodzi położonej w III strefie klimatycznej Niższa projektowa temperatura tej strefy klimatycznej, tj. -20 stopni Celsjusza, spowoduje większe zapotrzebowanie budynku na energię elektryczną, a co za tym idzie, moc pompy ciepła potrzebna do ogrzania budynku wzrośnie do około 9 kilowatów. Ponadto te 9 kW musi być dostarczone do budynku w niższej temperaturze, co pogarsza wspomnianą powyżej krzywą spadku pompy ciepła

Strefa klimatyczna V zapotrzebowanie na moc cieplną budynku w kW
Co by się stało, gdyby budynek o takich samych parametrach izolacyjnych powstał w Ełku, położonym w piątej strefie klimatycznej, przy projektowej temperaturze -24 st C?

Nawet wtedy, przy temperaturze biwalentnej -10°C, wykorzystanie grzałki wynosiło mniej niż 3%, co jest wynikiem niskim i mieszczącym się w zaleceniach. Niestety pojawia się problem, ponieważ szczytowe źródło wymaga do 10 kW. Niestety ta konkretna pompa ciepła, która pracuje w dwóch pierwszych strefach klimatycznych, nie sprawdzi się w V strefie klimatycznej, bo poniżej -22 stopni Celsjusza nie będzie działać. Ma to niewielki wpływ na koszty eksploatacji, ale jest bardzo istotne przy projektowaniu samej instalacji w budynku. Aby taka pompa ciepła mogła pracować w budynku, instalacja grzewcza musi być wyposażona w grzałkę o mocy co najmniej 10 kW albo w samej pompie ciepła, albo w zbiorniku buforowym.
Pokazuje to znaczenie stref klimatycznych i prawidłowego odczytania informacji zawartych w projekcie przy wyborze pompy ciepła. Ponadto zastosowanie dodatkowego źródła ciepła, choć działa tylko przez niewielką część sezonu grzewczego i stanowi niewielką część kosztów eksploatacji, jest z pewnością konieczne ze względów bezpieczeństwa i komfortu, uwzględniając również spadek wydajności pompy ciepła wraz ze spadkiem temperatury zewnętrznej.

Umów się z naszym konsultantem na bezpłatny audyt w zakresie doboru pompy ciepła już dziś!

Dobierając pompę ciepła dla naszych klientów, zawsze zwracamy szczególna uwagę nie tylko na parametry budynku. Podstawowym parametrem jest również lokalizacja obiektu.