Temperatura biwalencyjna dla powietrznej pompy ciepła

Czym jest punkt biwalencyjny, temperatura biwalencyjna?

Sposób funkcjonowania hybrydowego systemu grzewczego.

Dobór mocy grzewczej pompy ciepła w zależności od temperatury biwalencyjnej.

Wydanie 1/2015

20.03.2015

www.eko-blog.pl www.vaillant.pl

2

Instalacje hybrydowe korzystają z co najmniej

dwóch źródeł ciepła i są często stosowane

w przypadku modernizacji systemu ogrzewania.

W ten sposób pozostawione zostaje istniejące

źródło ciepła, które pełni funkcję szczytowego

oraz awaryjnego zasilania systemu grzewczego,

a nowe źródło ciepła (np. pompa ciepła) stanowi

podstawę zasilania systemu grzewczego

zapewniając obniżenie kosztów ogrzewania

domu.

Dla najniższych temperatur zewnętrznych

wymagana jest albo jednoczesna praca dwóch

źródeł ciepła (tryb biwalentny równoległy) albo

wyłączenie jednego z nich i włączenie drugiego

(tryb biwalentny alternatywny).

Zastosowanie hybrydowych systemów

ogrzewania domu

3

Przykład instalacji hybrydowej z pompą ciepła

aroTHERM i kotłem gazowym ecoTEC

1

3

2 4

5

Pompa ciepła (1) powietrze/woda (typu monoblok) współpracuje z gazowym

kotłem kondensacyjnym (2). Podgrzewacz wody użytkowej (3) zasilany jest przez

obydwa źródła ciepła za pośrednictwem bufora/sprzęgła hydraulicznego (5).

Obieg glikolu oddzielony jest

od wody grzewczej modułem

wymiennika ciepła (4).

4

Moc grzewcza pompy ciepła

i zapotrzebowanie ciepła budynku

Wydajność grzewcza pompy ciepła typu powietrze/woda obniża się wraz ze

spadkiem temperatury zewnętrznej. Jednocześnie potrzeby cieplne budynku

wówczas wzrastają (w uproszczeniu liniowo).

Temperatura zewnętrzna (oC)

Moc/Z

apotr

zebow

anie

(%

)

5

Praca pompy ciepła ze sprężarką „ON-OFF”,

a nadmiar wytwarzanego ciepła

Pompa ciepła wyposażona w sprężarkę „ON-OFF” aby nie wytwarzać nadmiaru

ciepła przy wysokich temperaturach zewnętrznych, będzie okresowo wyłączana

z pracy. Akumulację ciepła może pełnić zbiornik buforowy, ale także sam system

ogrzewania podłogowego.

Temperatura zewnętrzna (oC)

Moc/Z

apotr

zebow

anie

(%

)

Niedobór ciepła Nadmiar

ciepła

Te

mp

era

tura

b

iwa

len

cyjn

a

6

Praca pompy ciepła ze sprężarką inwerterową,

a nadmiar wytwarzanego ciepła

Pompa ciepła wyposażona w sprężarkę inwerterową pracuje z mocą płynnie

regulowaną (zazwyczaj do min. 20÷30%). Dostosowuje ona w ten sposób swoją

moc grzewczą do potrzeb cieplnych budynku, zapobiega taktowaniu pracy oraz

powstawaniu zwiększonych nadwyżek ciepła.

Temperatura zewnętrzna (oC)

Moc/Z

apotr

zebow

anie

(%

)

Niedobór ciepła

Nadmiar ciepła

Te

mp

era

tura

b

iwa

len

cyjn

a

7

Punkt biwalencyjny w zależności

od parametrów systemu grzewczego

Maksymalna temperatura zasilania powietrznych pomp ciepła jest zależna

od temperatury zewnętrznej, np. dla pompy ciepła aroTHERM wynosi 63oC do

temperatury zewnętrznej +2oC, 53oC przy -15oC oraz 43oC przy -20oC. Zależnie od

wybranej krzywej grzewczej dla systemu grzewczego, samodzielna praca pompy

ciepła jest możliwa do punktu biwalencyjnego (B1 lub B2).

Temperatura zewnętrzna tz (oC)

Tem

pera

tura

zasila

nia

(oC

)

Instalacja grzejnikowa

75/60oC

Ogrzewanie podłogowe

35/27oC

„B”

Instalacja grzejnikowa

55/45oC

B1

B2

63oC: maks. temperatura

zasilania pompy ciepła

aroTHERM (do tz = +2oC)

-4oC -12oC

8

Dobór pompy ciepła dla budynku

modernizowanego z ogrzewaniem grzejnikowym

W budynku o maksymalnym zapotrzebowaniu ciepła 10 kW (przy -20oC), pompa

ciepła o większej mocy grzewczej będzie mogła pracować samodzielnie do około

-9oC. Zastosowanie pompy ciepła o niższej mocy grzewczej 6 kW skróci czas jej

samodzielnej pracy do -3oC. Temperatury poniżej -9oC występują przez około 3%

trwania sezonu grzewczego, a poniżej -3oC przez około 10%.

Temperatura zewnętrzna tz (oC)

Moc g

rzew

cza (

kW

)

Pompa ciepła 10 kW (A2/W55)

B1

B2

-9oC -3oC

Pompa ciepła 6 kW (A2/W55)

9

Pompa ciepła powietrze/woda – jaką moc

grzewczą dobrać?

Wybór mocy grzewczej pompy ciepła powietrze/woda jest uzależniony od

oczekiwanego udziału jej pracy w sezonie grzewczym. Jeżeli podstawowe źródło

ciepła w budynku modernizowanym cechuje się wysokimi kosztami wytworzenia

ciepła (np. kocioł na olej opałowy lub gaz płynny),

to wskazany jest wybór pompy ciepła o większej

mocy grzewczej.

Jeżeli podstawowe źródło ciepła stanowi np.

kocioł gazowy, to pompa ciepła może być

przewidziana do krótszej pracy i przy wyższym

zapotrzebowaniu ciepła pracować w trybie

biwalentnym równoległym. Dopiero przy dalej

obniżonej temperaturze zewnętrznej, pompa

ciepła może być wyłączana z pracy, a rolę

samodzielnego źródła ciepła przejmie kocioł

gazowy.

10

Tryb biwalentny równoległy pracy pompy

ciepła i kotła grzewczego

Temperatura zewnętrzna (oC)

Moc g

rzew

cza

W trybie biwalentnym równoległym pompa ciepła zapewnia pokrycie pełnego

zapotrzebowania ciepła do punktu B1. Przy niższej temperaturze zewnętrznej

będzie konieczne włączenie drugiego źródła ciepła, np. kotła gazowego o płynnie

regulowanej mocy grzewczej. W punkcie B2 pompa ciepła typu powietrze-

woda będzie wyłączona z pracy i pełne

zapotrzebowanie ciepła pokrywać będzie kocioł

grzewczy. W punkcie B2 efektywność pompy

ciepła na tyle się obniża, że koszt wytworzenia

ciepła będzie wyższy niż w przypadku pracy

kotła grzewczego.

Ko

cio

ł g

rze

wczy

Pompa ciepła

11

Czynniki wpływające na temperaturę

biwalencyjną

Na temperaturę biwalencyjną wpływa przede wszystkim dobrana w stosunku

do potrzeb moc grzewcza pompy ciepła oraz temperatury robocze systemu

grzewczego. Dla systemów ogrzewania podłogowego o niskich parametrach,

np. 35/27oC, może wystąpić sytuacja braku punktu biwalencyjnego. Wówczas

pompa ciepła typu powietrze/woda będzie zapewniać samodzielnie pełne pokrycie

potrzeb grzewczych budynku (tryb monowalentny).

W praktyce może być wymagane potrzebne okresowe wspomaganie pracy

przez grzałkę elektryczną (tryb monoenergetyczny).

Chłodzenie

www.eko-blog.pl www.vaillant.pl

Ogrzewanie

Energia odnawialna

Kotły gazowe

Kotły olejowe

Pompy ciepła

Kolektory słoneczne

Systemy wentylacji