Pompa ciepła na niskie temperatury: Działanie i efektywność

Pompa ciepła na niskie temperatury: Działanie i efektywność

Oceń ten post

Kiedy zrozumiemy podstawową zasadę działania pompy ciepła, a zwłaszcza pompy ciepła powietrze-woda (najbardziej rozpowszechnionej), zdamy sobie sprawę, że im jest zimniej, tym mniej kalorii można odzyskać z powietrza zewnętrznego, a zatem tym mniej pompa ciepła jest w stanie dostarczyć odpowiedniej ilości mocy grzewczej bez pomocy elektrycznego wsparcia.

Czym jest ekstremalne zimno w naszych szerokościach geograficznych?

Przede wszystkim trzeba uzgodnić, co jest wielkim zimnem we Francji, Szwajcarii, Belgii, słowem w Europie Zachodniej, mniej lub bardziej kontynentalnej, a dla niektórych bardziej oceanicznej. Jednak tam, gdzie ma największe znaczenie, dotyczy regionów o klimacie kontynentalnym.

Rzeczywiście, w tych regionach klimat znany jest ze swoich ekstremów (choć z upływem lat tego wieku coraz mniej). W zimie jest raczej bardzo zimno, temperatury sięgają od -5°C do -15°C lub -20°C czasem nawet niżej, ale rzadko. Myślimy w szczególności o Szwajcarii, Alzacji, Haute Savoie, wszystkich regionach Alp, Nord Pas de Calais itp.

Ekstremalne zimno jest więc zjawiskiem związanym z temperaturami poniżej zera, ale jest też zjawiskiem, które osadza się w pewnym okresie czasu. Tydzień lub kilka tygodni, w niektórych regionach kilka miesięcy.

Ekstremalne zimno to na przykład -10°C bez przerwy przez miesiąc lub -15°C przez dwa tygodnie. To subiektywna definicja, ale to właśnie to, co na ogół sobie wyobrażamy, gdy o tym myślimy. A potem myślimy, że nasza pompa ciepła będzie miała ciężko i że nasz rachunek za prąd eksploduje, bo uruchomi się pomocniczy element grzewczy, aby zapewnić zadaną temperaturę.

W rzeczywistości o ekstremalnym zimnie (które zdarza się raz na 30 lat) zaczynamy mówić, gdy temperatura utrzymuje się na poziomie -10°C przez dwa tygodnie (spójrz na ten przykład ze Szwajcarii w latach 2011/2012)

Jest to jednak takie zjawisko, o którym fantazjują nasze mózgi. Rzeczywiście, jeśli czasem mogą występować skoki temperatury w dół, to danymi, które należy obserwować, jest średnia temperatura w miesiącach zimowych. Jeśli przez dwa dni będzie -20°C, to przez dwa dni włączy się pomocniczy element grzewczy, ale bardzo często temperatura znów bardzo szybko wzrośnie.

W rzeczywistości aktualny rekord bardzo mroźnej pogody we Francji, w dostępnych rejestrach, to zima z lat 1962-1963. A co jest uderzające, to fakt, że temperatura nie spadła nawet średnio poniżej 0°C. Było to średnio 0,7°C w ciągu grudnia + stycznia + lutego. Natomiast normalnie mamy około 5°C. Źródło

Ale spokojnie, zmierzamy w górę, bo w latach 2015 2016 mieliśmy przez zimę średnio 8°C.

Jak pompa ciepła sprawdza się w niskich temperaturach?

Pompy ciepła powietrze-woda mają za zadanie przechwytywać energię z kalorii zawartych w powietrzu zewnętrznym. Im jest zimniej, tym mniej jest energii, którą mogą uwolnić do systemu wodnego domu lub ciepłej wody użytkowej.

Pompy ciepła wyposażone są w nowoczesne systemy sterowania, które iterują po ustawionej temperaturze. Jeśli przy maksymalnej wydajności urządzeń nie można osiągnąć ustawionej temperatury, istnieje kilka rozwiązań:

W przypadku ekstremalnego chłodu zaprogramowane jest przesunięcie wartości zadanej. Na przykład, właściciel akceptuje, że temperatura w pomieszczeniu jest do 3°C poniżej żądanej wartości zadanej, jeśli jest bardzo zimno. Jest to gest ekologiczny (wyjmujemy zworki) i ekonomiczny (unikamy zużycia energii elektrycznej przez ogrzewanie dodatkowe).

Jeśli ten spadek temperatury zostanie przekroczony, włącza się grzałka pomocnicza, która zapewnia niezbędną energię grzewczą dla domu. Więc tak, pompa ciepła chwilowo zamienia się w czysto elektryczny system grzewczy.

To nie jest powód do paniki. Rzeczywiście, jak wspomniano wyżej, trzeba patrzeć na średnią temperaturę w miesiącach zimowych. I zrozum, ile razy twój grzejnik włączy się w ciągu miesięcy.

Powiedzmy, że mamy skrajny przypadek niesamowitego zimna przez 1 miesiąc każdego dnia i że Twój grzejnik o mocy 3kW musi być włączony codziennie 24 godziny na dobę. W ciągu miesiąca zużyjemy 31*24*3 = 2232kWh, czyli przy 21cts per kWh łączny wydatek 468CHF, czyli rozłożony na 12 miesięcy roku około 40CHF miesięcznie. I to mniej więcej co 30 lat, wiedząc, że klimat się ociepla. W pozostałych latach odporność nigdy nie zostanie wykorzystana globalnie, lub w sposób niepotwierdzony.

O ile nie popełnisz błędu, jeśli rezystor jest domyślnie włączony... to zgarniesz największy rachunek w swoim życiu, zanim zorientujesz się co się stało.

Cała ta gadka o oporach jest tylko w przypadku tzw. systemu monowalentnego, czyli gdy mamy tylko pompę ciepła, która ma zapewnić całe ogrzewanie w domu. Czasami zdarzają się systemy biwalentne, tzn. kocioł lub piec jest wykorzystywany jako rezerwowy, aby uzupełnić brak mocy pompy ciepła, gdy jest bardzo zimno.

Generalnie pompy ciepła pracują z poprawnymi współczynnikami efektywności do -7°C (dla wody podgrzanej do 35°C, w przypadku ogrzewania podłogowego), poniżej których ulegają pogorszeniu.

pl_PLPolish