Bufor i pompa ciepła – największe mity
Od zawsze miejsce bufora w układzie z pompą ciepła wywołuje burzę dyskusji wśród fachowców oraz stanowi punkt zastanowienia dla osób inwestujących. Adam Minikowski, pełniący funkcję Menedżera Produktu ds. Odnawialnych Źródeł Energii w przedsiębiorstwie NIBE-BIAWAR, omawia istotne aspekty funkcji bufora ciepła w systemie z pompą ciepła oraz udziela wskazówek dotyczących kluczowych elementów do uwzględnienia podczas nabycia tego sprzętu. Czy bufor rozwiązuje wszystkie problemy?
Redakcja Termomodernizacja
Podziel się
Często na różnych forach internetowych można przeczytać, że jeżeli pompa ciepła pracuje niestabilnie, zbyt często włącza się i wyłącza (taktuje) to warto zainwestować w bufor ciepła. Czy to prawda? Na samym wstępie trzeba zrozumieć, dlaczego dochodzi do taktowania pompy ciepła?
“Zazwyczaj, jeżeli minimalna moc pompy ciepła, jest wyższa niż zapotrzebowanie cieplne budynku, dochodzi do taktowania urządzenia” – wyjaśnia ekspert Adam Minikowski.
Taktowanie a bufor
To zjawisko występuje głównie przy dodatnich temperaturach, które stanowią 10-20% sezonu grzewczego. Jeśli moc pompy ciepła jest źle dobrana i urządzenie jest przewymiarowane, minimalna moc pompy wzrośnie, co skutkuje częstszym taktowaniem, nawet w zakresie temperatur od 0 do -5°C. Zatem istotne jest, aby pamiętać, że nadmierna moc pompy ciepła w porównaniu do zapotrzebowania budynku prowadzi do częstego taktowania. Czy dodanie zbiornika buforowego do systemu rozwiąże ten problem?
“Niestety nie. Jeżeli minimalna wartość mocy grzewczej z pompy ciepła nie jest odbierana przez budynek, oznacza to, że został on już dostatecznie nagrzany. Bufor o pojemności 200-300 l nie jest w stanie rozwiązać tego problemu, gdyż nie zostanie rozładowany, przez co nie zaabsorbuje nadwyżki energii cieplnej” – wyjaśnia Adam Minikowski.
Dlatego też stosowanie bufora ciepła w takich przypadkach nie ma znacznego wpływu na spadek liczby cykli pracy pompy ciepła. Największym winowajcą jest tutaj źle dobrana pompa ciepła, bądź źle skonfigurowany system grzewczy.
Kiedy jeszcze możemy zaobserwować częste taktowanie? Może to mieć miejsce, gdy zbyt wysoko ustawiono krzywą grzewczą, co prowadzi do nadmiernego nagrzewania się pomieszczeń, lub gdy mamy do czynienia z pompą ciepła, która ma bardzo ograniczoną automatyzację. Istotne jest tutaj właściwe dostrojenie przepływu, na przykład poprzez odpowiednie termostaty pokojowe. Warto pamiętać, że do efektywnego działania pompy ciepła potrzebna jest regulacja zarówno jakościowa, jak i ilościowa. Ta regulacja obejmuje zmianę natężenia przepływu medium roboczego oraz regulację temperatury, sterowaną z uwzględnieniem warunków pogodowych.
Duży zbiornik buforowy i mała pompa ciepła
W powyższym przypadku rozważaliśmy sytuację instalacji z przewymiarowaną pompą ciepła. Co jednak, jeśli inwestor zdecyduje się na strategię polegającą na wyborze pompy ciepła o mniejszej mocy i dużym zbiorniku buforowym (np. 1000 l)? Okazuje się, że również to podejście jest niewłaściwe. Poniżej przedstawione są obliczenia dotyczące zapotrzebowania cieplnego dla nowego, energooszczędnego budynku o powierzchni 150 m2, z zainstalowanym systemem ogrzewania podłogowego o temperaturze pracy 35/30°C.
Dla temperatury projektowej -18°C do ogrzania tego budynku potrzeba 6 kW mocy cieplnej. To sprawia, że dla zachowania komfortu cieplnego mieszkańców należy dostarczyć w ciągu doby 144 kWh energii cieplnej.
“Wykorzystanie bufora ciepła o pojemności 1000 l w systemie o takich parametrach pozwoli na skumulowanie w nim 5,8 kWh energii. Tymczasem budynek potrzebuje 144 kWh. Takie parametry nie zapewnią właściwej pracy systemu grzewczego” – wylicza ekspert.
Co jeśli w takiej sytuacji inwestor zdecyduje się zwiększyć temperaturę zasilania do 55°C? Taka zmiana oznacza wzrost różnicy temperatur ΔT z 5 K do 20 K, co negatywnie wpływa na współczynnik efektywności COP pompy ciepła. Mimo to, ilość zmagazynowanej energii wzrośnie jedynie do 29 kWh, co wciąż jest niewystarczające. Dodatkowo, stosowanie tak wysokich temperatur zasilania w systemie podłogowym jest mało celowe.
Oprócz aspektów obliczeniowych, istotne jest również uwzględnienie silnego zjawiska warstwienia się wody w dużych buforach ciepła. W takiej sytuacji woda o niższej temperaturze nagromadzi się na dnie zbiornika, podczas gdy cieplejsza woda znajdzie się na górze, co ostatecznie prowadzi do obniżenia temperatury wody w całym buforze. Dlaczego? Ponieważ działanie pompy ciepła opiera się na różnicy temperatur między dopływem a powrotem. W efekcie woda w buforze może ostatecznie okazać się zimna.
Źródło: Webinarowa Środa z GLOBENERGIĄ.
