Ciepła woda użytkowa (CWU) za pomocą pompy ciepła: zalety i wady

Pompa ciepła (HP) ze zintegrowaną produkcją ciepłej wody użytkowej (CWU) jest ciekawym rozwiązaniem pozwalającym na zaspokojenie dwóch potrzeb za pomocą czystej, odnawialnej i darmowej energii.

Dzięki połączeniu dwóch kluczowych funkcji w jednym urządzeniu, system ten oferuje wiele korzyści w zakresie efektywności energetycznej, oszczędności kosztów i optymalizacji przestrzeni.

Jednak, jak każde urządzenie, ma również swoje ograniczenia i wady... które można zneutralizować inną opcją - termodynamicznym podgrzewaczem wody. Oto kilka wyjaśnień...

Pompa ciepła z produkcją ciepłej wody użytkowej

Pompa ciepła z systemem CWU składa się z pompy ciepła powietrze-woda oraz zasobnika, dzięki czemu zapewnia zarówno ogrzewanie, jak i CWU dla domu. 

Pompa ciepła ze zintegrowaną CWU: jak to działa?

Działanie pompy ciepła można podsumować w następujący sposób: 

• Czynnik chłodniczy, który w stanie ciekłym jest bardzo zimny, już w niskich temperaturach przechwytuje ciepło z powietrza zewnętrznego. Po podgrzaniu staje się gazem w parowniku jednostki zewnętrznej pompy ciepła;
• Aby jeszcze bardziej zwiększyć jego temperaturę, gaz ten przejdzie przez sprężarkę, gdzie zostanie podgrzany w wyniku sprężania;
• Skraplacz: to ciepło jest następnie przekazywane do wody w obiegu grzewczym. Przekazując swoje ciepło do sieci grzewczej, czynnik chłodniczy schładza się i powraca do stanu ciekłego;
• Zawór rozprężny: temperatura płynu jest dalej obniżana poprzez zmniejszenie jego ciśnienia, aby móc ponownie odzyskać ciepło z powietrza zewnętrznego. I pętla zaczyna się od nowa.

W przypadku pompy ciepła ze zintegrowaną CWU, jednostka wewnętrzna zawiera również zbiornik ciepłej wody o pojemności z reguły od 170 do 300 litrów, w zależności od wielkości gospodarstwa domowego. Uzupełnia on pozostałe emitery ciepła, takie jak grzejniki i ogrzewanie podłogowe. Istnieje również system sterowania, który umożliwia zarządzanie różnymi potrzebami.

Ten gorący zbiornik wody ma serpentynę rurę biegnącą przez niego zawierającą ogrzewany gaz, który przekazuje swoje ciepło, z zbiornikiem działającym jako magazyn energii. Po dostarczeniu ciepła, gaz powraca do stanu ciekłego, przechodzi przez zawór rozprężny, który zmniejsza jego ciśnienie, a następnie ponownie odbiera ciepło z zewnątrz domu.

Pompa ciepła ze zintegrowaną CWU: jakie są zalety?

Zastosowanie pompy ciepła do produkcji ciepłej wody użytkowej ma kilka zalet: 

• Optymalizacja zużycia energiiPompa ciepła może być wykorzystana do ogrzewania domu, zarówno poprzez wykorzystanie aerotermii do produkcji CWU, jak i poprzez wykorzystanie technologii "Inverter", która dostosowuje moc pompy ciepła do potrzeb domu (jeśli zdecydujemy się na model wyposażony w tę technologię). W zależności od COP pompy ciepła, oszczędność energii może wynieść nawet 70 % ;
• Oszczędność miejscaDzieje się tak dlatego, że zbiornik ciepłej wody użytkowej i jednostka wewnętrzna pompy ciepła znajdują się w tej samej kolumnie. Jest to zaleta, zwłaszcza jeśli weźmie się pod uwagę, że cena za metr kwadratowy stale rośnie, zwłaszcza w obszarach miejskich. Uwaga: w przypadku zasobnika CWU jednostka wewnętrzna jest większa;
• Niższa inwestycja początkowaDotyczy to zwłaszcza sytuacji, gdy planowana jest wymiana kotła dwufunkcyjnego, który zapewnia zarówno ogrzewanie, jak i ciepłą wodę użytkową. W rzeczywistości alternatywą dla pompy ciepła ze zintegrowaną CWU byłaby np. instalacja dwóch nowych, oddzielnych systemów, jednego do ogrzewania i jednego do CWU (np. konwencjonalna pompa ciepła powietrze-woda i elektryczny podgrzewacz wody);
• Integracja lub brak CWU nie jest tak naprawdę tym, co najbardziej wpływa na cenę zakupu pompy ciepła;
• Zmniejszenie śladu ekologicznego mieszkaniowych ;
• Urządzenie jest kwalifikujących się do pomocy państwa.

Pompy ciepła ze zintegrowaną CWU: jakie są wady?

Zalety systemu pompy ciepła ze zintegrowaną CWU są ciekawe, ale jest kilka wad, które mogą wpłynąć na komfort użytkowania.

W regionach o ostrych zimach efektywność systemu pompy ciepła ze zintegrowaną CWU ulega zmniejszeniu. W rzeczywistości pompa ciepła będzie traktować priorytetowo produkcję ciepłej wody użytkowej, co ma bezpośredni wpływ na jej zdolność do ogrzewania domu. Wymagany jest rezerwowy system grzewczy, ze wszystkimi związanymi z tym niedogodnościami (dodatkowe koszty i obniżony komfort cieplny).

Po drugie, produkcja ciepłej wody użytkowej może prowadzić do nadmiernego zużycia energii elektrycznej w przypadku nisko- lub średniotemperaturowej pompy ciepła. Wytwarzanie ciepłej wody użytkowej (CWU) przez niskotemperaturową pompę ciepła (HP) wymaga wyższej temperatury niż w przypadku ogrzewania.

Pompa ciepła będzie więc musiała pracować ciężej i częściej, aby osiągnąć tę wyższą temperaturę, co może prowadzić do szybszego zużycia sprzętu.

Aby zapobiec rozwojowi bakterii, w tym legionelli, należy regularnie podgrzewać ciepłą wodę do temperatury co najmniej 60°C. Jest to tzw. "cykl legionella". Nazywa się to "cyklem antylegionellowym".

Niskotemperaturowe pompy ciepła muszą podjąć dodatkowy wysiłek, aby osiągnąć tę temperaturę, co przyspiesza ich zużycie. Dlatego zdecydowanie zaleca się stosowanie wysokotemperaturowej pompy ciepła (70°C).

Wreszcie, nawet jeśli istnieje oszczędność miejsca, o ile dla układu pompa ciepła + zbiornik CWU wystarczy jedna kolumna (w przeciwieństwie do dwóch kolumn w przypadku układu zdalnego), to cały układ może być stosunkowo kłopotliwy, przy wysokości 2 metrów w przypadku dużego zbiornika.

Może to być problem dla domów, które nie mają wystarczająco dużego pomieszczenia. Istnieje alternatywa: pompa ciepła ze zdalnym wytwarzaniem CWU. Tutaj zbiornik ciepłej wody i pompa ciepła są fizycznie oddzielone, ale zasada działania pozostaje taka sama.

Niezależny termodynamiczny podgrzewacz wody

Ta opcja jest równie interesująca, o ile zachowana jest ta sama zasada działania, co w przypadku pompy ciepła powietrze-woda.

Jak działa termodynamiczny podgrzewacz wody?

Termodynamiczny podgrzewacz wody jest właściwie specyficzną formą pompy ciepła. Podczas gdy konwencjonalna pompa ciepła powietrze-woda dostarcza ciepło do systemu grzewczego, termodynamiczny podgrzewacz wody jest specjalnie zaprojektowany do ogrzewania wody użytkowej. Oto jak działa termodynamiczny podgrzewacz wody:

1. Ekstrakcja ciepła Termodynamiczne podgrzewacze wody: podobnie jak pompa ciepła, termodynamiczny podgrzewacz wody pobiera energię cieplną z powietrza otoczenia, na przykład z powietrza zewnętrznego, powietrza w nieogrzewanym pomieszczeniu lub nawet z powietrza usuwanego z systemu wentylacyjnego. Najczęściej znajduje się on w pomieszczeniu technicznym, w piwnicy lub w pralni;
2. Ogrzewanie wody Energia cieplna usuwana przez odparowanie czynnika chłodniczego w parowniku. Czynnik chłodniczy staje się gazem, a następnie krąży w sprężarce, która podnosi jego temperaturę. Ten gorący płyn przechodzi następnie przez skraplacz, gdzie oddaje swoje ciepło poprzez kondensację do wody w zbiorniku;
3. Powrót do stanu ciekłego Po oddaniu ciepła, czynnik chłodniczy powraca do stanu ciekłego i cykl może rozpocząć się ponownie.

Główna różnica między konwencjonalną pompą ciepła a termodynamicznym podgrzewaczem wody polega na ich zastosowaniu. Pompa ciepła służy z reguły do ogrzewania pomieszczeń w budynku i czasami do wytwarzania ciepłej wody użytkowej, natomiast termodynamiczny podgrzewacz wody służy wyłącznie do wytwarzania ciepłej wody użytkowej.

Dzięki temu sprzęt ten jest bardziej kompaktowy, gdyż nie wymaga podłączenia do instalacji centralnego ogrzewania.

Jakie są zalety termodynamicznego podgrzewacza wody?

Termodynamiczny podgrzewacz wody ma kilka zalet, w tym energooszczędność i niski wpływ na środowisko:

1. Efektywność energetyczna Termodynamiczny podgrzewacz wody jest bardzo energooszczędny, ponieważ może zmniejszyć zużycie energii do produkcji ciepłej wody użytkowej nawet trzykrotnie w porównaniu z konwencjonalnym elektrycznym podgrzewaczem wody;
2. Wpływ na środowisko Termodynamiczny podgrzewacz wody ma mniejszy wpływ na środowisko, ponieważ emituje dziesięć razy mniej CO2 niż urządzenie wykorzystujące paliwa kopalne;
3. Kwalifikowalność do otrzymania dotacji Urządzenie to kwalifikuje się do pomocy państwa, ponieważ wykorzystuje energię odnawialną; 
4. Pojemność pamięci Termodynamiczny podgrzewacz wody ma zazwyczaj duży zbiornik do przechowywania ciepłej wody (do 300 litrów);
5. Niezależność systemu Rozdzielając ogrzewanie i produkcję ciepłej wody, można uniknąć przedwczesnego zużycia systemu grzewczego w lecie, kiedy potrzebna jest tylko ciepła woda;
6. Nagrzewnica wspomagająca Termodynamiczny podgrzewacz wody posiada grzałkę elektryczną, którą można wykorzystać w razie potrzeby, na przykład w najzimniejsze dni zimy.

Jakie są wady termodynamicznego podgrzewacza wody?

Mimo oszczędności energii, termodynamiczny podgrzewacz wody jest stosunkowo drogi.

Po drugie, fakt, że zawiera małą pompę ciepła do ogrzewania wody, nieuchronnie spowoduje dodatkowy hałas (kompresor), co eliminuje możliwość zainstalowania go w salonie.

Należy więc zainstalować go w pomieszczeniu technicznym. Wreszcie, w najczęstszym przypadku, gdy zbiornik termodynamiczny pompuje ciepło do powietrza pomieszczenia, w którym się znajduje, powoduje to spadek temperatury otoczenia tego pomieszczenia o około jeden stopień (w zależności od kubatury pomieszczenia).

Co wybrać: pompę ciepła ze zintegrowaną CWU czy termodynamiczny podgrzewacz wody?

Obie opcje oferują duże oszczędności energii i zmniejszają ślad ekologiczny Twojego domu... ale każda ma swoje zalety i wady. Poniższa tabela pomoże Ci dokonać wyboru.

Pompa ciepła z wbudowaną funkcją CWU (lub pompa ciepła z zasobnikiem zdalnym)	Termodynamiczne podgrzewacze wody
Wymiana starego kotła olejowegoWymiana starego kotła gazowegoPotrzeba optymalizacji przestrzeni poprzez zastosowanie pojedynczej kolumnyRegion o stosunkowo łagodnych zimachPreferowanie jednej umowy o konserwację	Tylko CWU, nie wymaga ogrzewaniaDom bez instalacji centralnego ogrzewaniaDom położony w regionie o surowym klimacieDom rodzinny (6 osób), z dużym zapotrzebowaniem na CWU

Pompa ciepła z wbudowaną CWU: co trzeba wiedzieć

System pomp ciepła (HPS) ze zintegrowanym wytwarzaniem ciepłej wody użytkowej (CWU) to ekonomiczne i ekologiczne rozwiązanie do ogrzewania i wytwarzania potrzebnej CWU.

Rezultat: optymalizacja przestrzeni, zmniejszenie inwestycji początkowej (w przypadku wymiany kotła dwufunkcyjnego), zmniejszenie śladu ekologicznego domu, możliwość uzyskania pomocy publicznej i oszczędności na rachunkach za energię.

Opcja ta ma jednak pewne wady, szczególnie w rejonach o ostrych zimach, gdzie wydajność ogrzewania może ulec pogorszeniu. Ponadto produkcja CWU może prowadzić do nadmiernego zużycia energii elektrycznej i szybszego zużycia urządzeń, zwłaszcza w przypadku nisko- lub średniotemperaturowej pompy ciepła.

Niezależny termodynamiczny podgrzewacz wody jest interesującą alternatywą dla wytwarzania ciepłej wody użytkowej. Jest on bardzo energooszczędny, ma niewielki wpływ na środowisko, kwalifikuje się do pomocy publicznej, oferuje dużą pojemność magazynowania ciepłej wody i umożliwia niezależność systemu. Wymaga jednak dedykowanego miejsca na instalację, może wytwarzać hałas i jest stosunkowo drogi.