Pompa ciepła zimą: kiedy wyższe rachunki są normalne, a kiedy to sygnał błędu?

W ostatnim czasie wielu użytkowników pomp ciepła skarżyło się na wysokie rachunki za prąd, będące efektem pracy urządzeń przy wyjątkowo niskich temperaturach zewnętrznych. O tym, dlaczego pompy ciepła zużywają więcej energii podczas silnych mrozów, jak odróżnić naturalny wzrost poboru prądu od wyższego zużycia energii wynikającego z błędów projektowych oraz na co zwracać uwagę przy doborze i montażu urządzenia, rozmawiamy z Pawłem Lachmanem, prezesem zarządu Polskiej Organizacji Rozwoju Technologii Pomp Ciepła „PORT PC”.

Agata Świderska, Gramwzielone.pl: Czy wysokie zużycie energii przez pompy ciepła przy występujących ostatnio w Polsce temperaturach jest zjawiskiem normalnym, czy wynika ze złego doboru urządzenia i jego funkcjonalności?

Paweł Lachman: Podwyższone zużycie energii w czasie silnych mrozów jest zjawiskiem naturalnym i wynika z fizyki ogrzewania budynków, a nie z samej technologii pomp ciepła. Przy bardzo niskich temperaturach zapotrzebowanie budynku na ciepło może wzrosnąć nawet 1,5–2 razy, co dotyczy wszystkich systemów grzewczych, niezależnie od wykorzystywanego nośnika energii.

REKLAMA

W przypadku powietrznych pomp ciepła przy niskich temperaturach zewnętrznych dochodzi do spadku chwilowej efektywności (COP). Jest to naturalna konsekwencja obniżenia temperatury dolnego źródła oraz częstszych cykli odszraniania i nie świadczy o wadzie technologii.

Pokazuje to wykres nowej generacji pompy ciepła typu powietrze/woda z naturalnym czynnikiem chłodniczym: wraz ze spadkiem temperatury zewnętrznej i pracy według krzywej grzewczej COP maleje, jednak pozostaje wyraźnie powyżej 1,5, nawet przy bardzo niskich temperaturach powietrza.

Co kluczowe, druga część wykresu pokazuje, że mimo spadku COP koszt jednostkowy 1 kWh ciepła z pompy ciepła pozostaje niższy niż w przypadku kotła gazowego czy pelletowego – nie tylko w instalacjach niskotemperaturowych, ale również średniotemperaturowych. Pamiętajmy, że o rocznych kosztach ogrzewania decyduje więc nie kilka mroźnych dni, lecz roczne zapotrzebowanie budynku na ciepło oraz sezonowa efektywność systemu (SCOP).

Jak sprawdzić, czy nasza pompa będzie efektywnie pracować przy niższych temperaturach na zewnątrz?

Istotnym wskaźnikiem pokazującym, czy pompa ciepła jest rzeczywiście przystosowana do pracy w warunkach chłodniejszego klimatu, jest sezonowy współczynnik efektywności SCOP liczony dla klimatu zimnego, zarówno dla temperatury zasilania 35 st. C, jak i 55 st. C. Parametry te są weryfikowane w niezależnych laboratoriach w ramach badań certyfikacyjnych znaku HP Keymark, a dane dotyczące konkretnych modeli są publicznie dostępne. Informacje te mają kluczowe znaczenie dla realnych kosztów eksploatacji w polskich warunkach klimatycznych.

Jakie mogą być najczęstsze przyczyny nadmiernego zużycia energii w okresach umiarkowanych temperatur na zewnątrz?

Najczęstsze przyczyny nadmiernego zużycia energii to zbyt wysoka temperatura zasilania instalacji, częsta praca grzałek elektrycznych, brak właściwej regulacji krzywej grzewczej oraz niedopasowanie mocy pompy do rzeczywistego zapotrzebowania budynku. Sama pompa ciepła jest technologią bardzo efektywną – problemy pojawiają się najczęściej na etapie jej doboru, projektu i eksploatacji.

Jak należy dobrać moc urządzenia, aby generowało ono odpowiednią ilość ciepła przy niskim zużyciu energii?

Prawidłowy dobór mocy pompy ciepła powinien zawsze opierać się na obliczeniach zapotrzebowania budynku na ciepło, najlepiej wykonanych w ramach projektu lub audytu energetycznego. Kluczowe jest określenie wymaganej mocy przy temperaturze obliczeniowej dla danej lokalizacji oraz uwzględnienie strat ciepła przez przegrody i wentylację.

Błędem jest dobieranie mocy „na oko” lub wyłącznie na podstawie powierzchni budynku. Zbyt mała pompa będzie często wspomagana grzałką elektryczną, co istotnie zwiększy zużycie energii i koszty eksploatacji. Z kolei przewymiarowanie urządzenia prowadzi do częstego taktowania sprężarki, obniżenia sprawności i skrócenia jej żywotności.

REKLAMA

Optymalnie dobrana pompa ciepła powinna pokrywać zdecydowaną większość zapotrzebowania budynku na ciepło przy możliwie niskiej temperaturze zasilania. Kluczowe jest tu właściwe zgranie mocy pompy z charakterystyką instalacji grzewczej oraz praca według dobrze ustawionej krzywej grzewczej. Ogrzewanie podłogowe lub odpowiednio przewymiarowane grzejniki znacząco poprawiają efektywność całego systemu.

Jakie inne parametry i funkcje pompy, poza mocą, mają wpływ na zużycie energii?

Na efektywność energetyczną instalacji z pompą ciepła wpływa szereg parametrów, nie tylko moc znamionowa urządzenia. Szczególnie istotne są zakres modulacji mocy sprężarki i jej sprawność przy pracy częściowej, zdolność efektywnej pracy (COP) przy niskich temperaturach zewnętrznych poniżej –5°C, algorytmy sterowania pogodowego i możliwość precyzyjnego ustawienia krzywej grzewczej, efektywność procesu odszraniania jednostki zewnętrznej oraz integracja z taryfami energetycznymi i innymi źródłami energii, np. fotowoltaiką.

Nowoczesne systemy sterowania pozwalają lepiej dostosować pracę pompy do rzeczywistych potrzeb budynku, ograniczyć nadprodukcję ciepła i zmniejszyć zużycie energii nawet o kilkanaście, a w dobrze zoptymalizowanych systemach – nawet o kilkadziesiąt procent.

W co warto doposażyć pompę, aby była bardziej energooszczędna?

Największe korzyści przynoszą rozwiązania poprawiające sterowanie i integrację całego systemu grzewczego. W praktyce warto rozważyć zaawansowany regulator pogodowy z możliwością zdalnej korekty ustawień, zdalny system monitoringu zużycia energii i parametrów pracy sprężarki, integrację z instalacją fotowoltaiczną oraz magazynem energii – szczególnie w nowych budynkach lub po głębokiej termomodernizacji – a także odpowiednio dobrany zasobnik ciepłej wody użytkowej. Bufor ciepła powinien być stosowany wyłącznie tam, gdzie jest to uzasadnione hydraulicznie.

Należy podkreślić, że doposażenie nie jest w stanie skompensować błędów projektowych. Podstawą zawsze musi być dobrze zaprojektowana i wykonana instalacja.

Na co w pierwszej kolejności zwracać uwagę przy zakupie i montażu pompy ciepła? Czy miejsce montażu jednostki zewnętrznej ma znaczenie?

Podstawą energooszczędnej pracy pompy ciepła jest całościowe podejście do inwestycji. Kluczowe są analiza energetyczna budynku, właściwy dobór mocy urządzenia, projekt instalacji grzewczej oraz doświadczenie wykonawcy. Pompa ciepła powinna być traktowana jako element całego systemu energetycznego budynku.

Miejsce montażu jednostki zewnętrznej ma kluczowe znaczenie dla sprawności, niezawodności i rzeczywistego zużycia energii. Jednostka powinna mieć zapewniony swobodny przepływ powietrza, właściwą orientację względem dominujących kierunków wiatru, ochronę przed zaleganiem śniegu oraz prawidłowe, zabezpieczone przed zamarzaniem odprowadzanie kondensatu. Równie istotne jest stabilne posadowienie i dokładne wypoziomowanie jednostki.

W praktyce zdecydowana większość problemów eksploatacyjnych nie wynika z ograniczeń technologii pomp ciepła, lecz z błędów projektowych i montażowych, którym można było skutecznie zapobiec poprzez stosowanie wytycznych producentów oraz branżowych standardów montażowych, w tym szczególnie kompleksowych wytycznych PORT PC cz. 7.