Pompa ciepła w domu jednorodzinnym
Jak optymalnie dobrać system grzewczy na przykładzie domów Z500.
Trochę historii…
Prekursorem pomp ciepła były maszyny stosowane w chłodnictwie w XIX w. Lord Kelvin jako pierwszy zauważa, że urządzenia chłodnicze mogą być wykorzystywane do ogrzewania i to właśnie jemu możemy przypisać tytuł twórcy pompy ciepła. W swoich badaniach stworzył on schemat obiegu, który zawierał sprężarkę oraz dwa wodne zbiorniki górny i dolny.
Kolejny krok w rozwoju i praktyczne zastosowanie zawdzięczamy Słowakowi Aurelowi Stodole. Skonstruował on pierwszą sprawną i funkcjonującą pompę ciepła, którą ogrzewano genewski ratusz. Za dolne źródło ciepła służyła woda w Jeziorze Genewskim.
Pierwszą pompę ciepła ogrzewającą dom zastosowano 1928 r w Wielkiej Brytanii.
Współczesność w Polsce…
Obecnie, w okresie rozwoju i potrzeb stosowania odnawialnych źródeł energii służących do ogrzewania domu, na rynku pomp ciepła Polsce zapanował chaos.
W związku z dopłatami rządowymi do OZE oprócz specjalistów, pojawiło się całkiem sporo firm, oferujących przypadkowe i niezbyt dobrej jakości produkty.
Źle dobrana pompa, słabej jakości urządzenia, brak właściwego serwisu (gwarancyjnego i pogwarancyjnego) naraziły na koszty i przysporzyły wielu kłopotów serwisowych użytkownikom domów jednorodzinnych.
Założenia
W tym artykule zależy nam na pokazaniu urządzeń ograniczających koszty i czas instalacji, pozwalających na standaryzację montażu, jak również pozwalających na efektywne zarządzanie i sterowanie komfortem cieplnym w budynkach.
Na przykładzie domów Z500 wraz ze specjalistami z firmy Bergeos zostały zaprojektowane optymalne rozwiązanie węzła grzewczego dla projektów Zx92 i Z77.
Projekt domu Zx92 hybrydową instalacją pompy ciepła i jednostką wewnętrzną HybridBOX
Dla budynku Zx92 - 119m2 odpowiednia pompa ciepła to FPMI PREMIUM na czynniku R32 o mocy grzewczej 8kW. Jednostka ta, to model z dodatkowym wtryskiem czynnika chłodniczego, technologią EVI Inwerter, ogrzewającym medium wodne do temperatury 65°C. Zaproponowana moc 8 kW dla A7/W35 pokryje zapotrzebowanie tego budynku nawet w bardzo mroźnie dni w sezonie grzewczym.
Instalację tego modelu pompy ciepła proponujemy z kompaktowym węzłem grzewczym HybridBOX, który poza zbiornikami c.o. i c.w.u. posiada w sobie wbudowaną znaczną część gotowej już instalacji dla pompy ciepła, której nie wykonuje instalator.
W skład kompletnej instalacji dla tej pompy ciepła wchodzą:
Pompa ciepła EVI Inwerter FPMI PREMIUM R32 - 8 kW (grzanie do 65°C)
Kompaktowy węzeł HybridBOX (jednostka wewnętrzna).
Zbiornik ciepłej wody użytkowej 200l w jednej obudowie wraz z zbiornikiem buforowym 80l.
Jeden obwód C.O. - kompletna grupa pompowa z pompą obiegową górnego źródła i zaworem mieszającym dla systemu ogrzewania niskotemperaturowego.
AutomatykaIF-2 HYBRID sterująca mieszaczami, węzłem, obwodami c.o.
Rozdzielnia elektryczna, zabezpieczenia.
Dodatkowe wycieszenie komory kompresorów.
Komplet czujników, podkłady anty-wibracyjne.
Zabezpieczenie przed zamarzaniem UPS wbudowany w jednostkę wewnętrzną.
Systemowe rurociągi przyłączeniowe dla pompy ciepła (stal nierdzewna + izolacja).
Stojak do posadowienia pompę ciepła na gruncie.
Komplet rurociągów węzła, otuliny, zawory, śrubunki, odpowietrzniki.
Separatory: zanieczyszczeń i separator powietrza.
Elementy instalacyjne: zabezpieczenia c.o. i c.w.u. naczynia wyrównawcze, manometry, filtry.
Pompa obiegowa dolnego źródła, wbudowana w jednostkę wewnętrzną.
Ifrost- szybki system defrostu (odszranianie pompy ciepła).
Serwis on-line, zdalny monitoring, zdalna diagnostyka
Sterownik hybrydowy modBUS, możliwość sterowania temperaturą w pomieszczeniach.
Projekt domu Z77 hybrydowej instalacji pompy ciepła „all in one” HybridTOWER
Przedstawiamy drugą, nowoczesną instalację wykorzystaniem hybrydowej jednostki wewnętrznej HybridTOWER, kompaktowego węzła grzewczo-chłodzącego dla budynku Z77.
Dla dużego domu Z77 - 191m2 + 32m2 garaż, odpowiednia pompa ciepła to FPMI PLATINIUM na czynniku R290 PROPAN PLATINIUM o mocy grzewczej 14kW.
Ta jednostka to model z wysokosprawnym układem chłodniczym w technologii PROPAN Inwerter i grzeje medium wodne do temperatury 75°C. Zaproponowana moc 14 kW dlaA7/W35 pokryje zapotrzebowanie tego budynku nawet w bardzo skrajnych warunkach atmosferycznych w sezonie grzewczym w okolicach Suwałk czy Augustowa.
Instalację tego modelu pompy ciepła proponujemy z kompaktowym i gotowym węzłem grzewczym in one” HybridTOWER, który posiada w sobie gotową i kompletną już instalację dla pompy ciepła, zamkniętą w jednym, estetycznym urządzenia.
W skład kompletnej instalacji dla tej pompy ciepła wchodzą:
Pompa ciepła FPMI R290 PROPAN PLATINIUM - 14 kW (grzanie do 75°C)
Kompletny węzeł HybridTOWER (jednostka wewnętrzna).
Zbiornik ciepłej wody użytkowej 280l oraz zbiornik buforowy 100l.
Wbudowane fizycznie dwa obwody C.O. w jednostkę wewnętrzną.
AutomatykaIF-2 HYBRID sterująca mieszaczami, węzłem, obwodami c.o.
Rozdzielnia elektryczna, zabezpieczenia.
Dodatkowe wycieszenie komory kompresorów.
Komplet czujników, podkłady anty-wibracyjne.
Zabezpieczenie przed zamarzaniem UPS wbudowany w jednostkę wewnętrzną.
Systemowe rurociągi przyłączeniowe dla pompy ciepła (stal nierdzewna + izolacja).
Stojak do posadowienia pompę ciepła na gruncie.
Komplet rurociągów węzła, otuliny, zawory, śrubunki, odpowietrzniki.
Separatory: zanieczyszczeń i separator powietrza.
Elementy instalacyjne: zabezpieczenia c.o. i c.w.u. naczynia wyrównawcze, manometry, filtry.
Pompa obiegowa dolnego źródła, wbudowana w jednostkę wewnętrzną.
Ifrost- szybki system defrostu (odszranianie pompy ciepła).
Serwis on-line, zdalny monitoring, zdalna diagnostyka
Sterownik hybrydowy modBUS, możliwość sterowania temperaturą w pomieszczeniach.
Dodatkowymi, zaproponowanymi urządzeniami w tej instalacji w budynku Zx77 są elementy sterujące temperaturą w pomieszczeniach dla systemu niskotemperaturowego, ogrzewania podłogowego. Tymi urządzeniami wykonawczymi są:
- Radiowy regulator systemów powierzchniowych z protokołem komunikacji bezprzewodowej.
- Radiowe czujniki temperatury i wilgoci z protokołem komunikacji bezprzewodowej.
Dzięki tym urządzeniom wykonawczym, sterownik w HybridTOWER precyzyjnie i w czasie rzeczywistym zarządzają ciepłem w budynku, mając dostęp do pełnych danych dostarczanych z wielu pomieszczeń i precyzyjnie dostosowuje temperaturę do chwilowego zapotrzebowania na ciepło w budynku z uwzględnieniem osobistych preferencji komfortu przez użytkownika.
Jakie cechy użytkowe powinna posiadać dobra pompa ciepła. Na co zwrócić uwagę decydując się na zestaw? Jakie cechy posiadają pompy FPMI EVI R32 PREMIUM i R290 PROPAN PLATINIUM ?
1. Pompa powinna być niezawodna
-Sprawdzone jednostki pomp ciepła, pracujące bez problemów i zbędnych serwisów od lat.
-Dopracowane układy chłodnicze zarówno dla czynnika R32 jak i R290 PROPAN.
-Sprawdzone, markowe sprężarki - Panasonic, Mitsubishi, Highly, Copeland.
-Cicha praca poprzez dodatkowe wyciszenie komory sprężarek i układów chłodniczych.
-Ochrona sprężarki przed zimnym startem, zwiększenie żywotności urządzenia.
-System przeciw zamarzaniu (generacja przepływu), kiedy pompa nie pracuje(awaria).
-Wbudowany drugi system przeciw zamarzaniu na wypadek awarii zasilania sieciowego w okresie zimowym (instalacja w jednostkach wewnętrznych). System może pracować jakiś czas bez zasilania zewnętrznego (instalacja 12 V) generuje przepływ na wymienniku pompy ciepła, dbając o pełne bezpieczeństwo jednostki
zewnętrznej.
-Szybki system odszraniania pompy ciepła i wydłużony cykl czasu pomiędzy defrostami.
-Stabilna praca urządzeń przy temperaturach zewnętrznych -20 C.
-Szeroki zakres modulacji mocy grzewczej, precyzyjnie dostosowywany do chwilowego
zapotrzebowania na ciepło budynku.
-Jednostki z technologią EVI R32 bez grzałek elektrycznych, wyposażone w rozbudowany układ chłodniczy: dwa zawory rozprężne, dwa skraplacze i sprężarka EVI z dodatkowym wtryskiem czynnika, dzięki temu pompa ciepła generuje wyższą temperaturę medium grzewczego na wyjściu bez udziału grzałki.
-Jednostki z najbardziej ekologiczną technologią R290 PROPAN PLATINIUM o najwyższej sprawności, generujące bardzo wysoką temperaturę medium na wyjściu, aż do 75°C.
-Jednostki pomp ciepła FPMI R32/R290 znajdują się na Niemieckiej liście dotacji rządowych Bafa.
2. Pompa powinna mieć wysoką sprawność i wydajność.
-Wszystkie jednostki to pompy ciepła wysokotemperaturowe. Modele na czynniku R32grzeją
medium do temperatury 65°C, modele na czynniku R290 grzeją medium do temperatury 75°C.
Wygrzewanie do tak wysokich temperatur odbywa się bez udziału wspomagających grzałek.
-Optymalny spadek mocy pomp ciepła w stosunku do spadku temperatury zewnętrznej.
-Wysokie współczynniki sprawności COP 4.7-5.13.
-Wysokie sprawności sezonowe SCOP do 4.80.
-Nowe, kolejne modele pomp ciepła R290 PROPAN produkowane będą ze sprężarkami w
technologii EVI - odchładzanie czynnika. To rozbudowany układ chłodniczy o dwa zawory
rozprężne i dwa skraplacze i dodatkowy wtrysk czynnika chłodniczego do komory sprężarki.
Dzięki tej technologii pompy ciepła R290 V2 pracują jeszcze stabilniej, a schładzanie czynnika
PROPAN zmniejsza obciążenie układu chłodnicze goi wydłuża żywotność sprężarki, która jest
również schładzana i tym samym zwiększa się żywotność całej pompy ciepła.
3. Pompy powinny mieć Polską automatykę sterująca, system serwis on-line, radiowe sterowanie ciepłem w domach dla wielu pomieszczeń.
- Zdalny serwis, monitoring i kontrola wszystkich urządzeń (pompy ciepła, hybrydowe jednostki
wewnętrzne, systemy grzewcze) w tym wszystkich procesów pompy ciepła.
-Archiwizacja danych pracy pomp ciepła przez 12 miesięcy, aktualizacja softu on-line.
-Obsługa 3 obwodów grzewczych, regulowanych i bezpośrednich.
-Centralizacja zarządzania dla dolnego źródła (pompa ciepła i węzeł) oraz dla systemów
centralnego ogrzewania (górnego źródła) z jednego sterownika i z jednej aplikacji.
-Precyzyjne i zdalne zarządzenie wytworzonym ciepłem dla obwodów C.O., C.W.U. i radiowe bez
zasięgu Wi-Fi do 20 pomieszczeń w całym budynku.
4. Hybrydowa technologia integracji hydraulicznej i automatyki sterującej
Są to innowacyjne i kompleksowe rozwiązania ,które zastępują w pełni lub częściowo węzeł grzewczy, umożliwiając pełną integrację pomp ciepła z systemami centralnego ogrzewania.
Rozwiązania typu Hybrid umożliwiają na umieszczenie w jednym urządzeniu (jednostce wewnętrznej) wszystkich elementów instalacyjnych i automatycznych, dzięki którym jest ono kompatybilne z różnymi zakresami mocy pomp ciepła i umożliwia szeroki zakres zdalnego sterowania systemem grzewczym, gwarantuje prawidłową pracą pomp ciepła, jednocześnie zapewnia nowoczesny, zdalny serwis – poprzez system kontroli i diagnostyki on-line, obsługiwany za pomocą aplikacji Android/iOS lub strony Internetowej.
Tego typu jednostki ograniczają do minimum wyjazdy instalatorów do klientów gdyż 90% czynności serwisowych, zmian ustawień parametrów i konfiguracji, można wykonać zdalnie zdalnie bez konieczności fizycznej obecności przy urządzeniu.
Jak działa powyżej zaproponowane dla domów Z500 zarządzanie pompami ciepła ?
Sterownik IF-2 HYBRID wbudowany w jednostki wewnętrzne centralizuje sterowanie całym budynkiem, od pomp ciepła po oczekiwaną temperaturę wewnątrz pomieszczeń z wykorzystaniem nowoczesnych narzędzi komunikacji przewodowej i bezprzewodowej, zapewniając dodatkowo zdalną kontrolę i nadzór – pełne bezpieczeństwo dla mieszkańców.
Sterownik posiada radiowy protokół komunikacji, przeznaczony do bezprzewodowego sterowania temperaturą w wielu pomieszczeniach. Aby to było możliwe, do jednostek wewnętrznych HybridBOX i HybridTOWER zostały dodane urządzenia wykonawcze, które fizycznie zamykają/otwierają przepływy ciepła dla poszczególnych pomieszczeń w budynku. Są to dodatkowe urządzenia wykonawcze:
- Radiowe głowice termoregulowane z protokołem komunikacji bezprzewodowej z wbudowanym czujnikiem temperatury.
- Radiowy regulator dla systemów powierzchniowych (ogrzewanie podłogowe, ścienne, sufitowe) z protokołem komunikacji bezprzewodowej.
- Radiowe czujniki temperatury i wilgoci z protokołem komunikacji bezprzewodowej.
Dzięki tym urządzeniom wykonawczym, sterownik w węzłach HybridBOX i HybridTOWER precyzyjnie i w czasie rzeczywistym zarządzają ciepłem w budynkach, mając w centralnym, jednym miejscu dostęp do pełnych danych budynku i precyzyjnie dostosowuje algorytmy sterowania temperaturą do chwilowego zapotrzebowania na ciepło w budynku z uwzględnieniem osobistych preferencji komfortu przez użytkownika.
Podsumowanie
Pompa ciepła to urządzenie o wysokiej wydajności i sprawności.
W przypadku pompy ciepła zwykle na każdy pobrany 1 kWh energii elektrycznej przypadają 4 kWh oddanego ciepła (sprawność400%), ale aby tak się stało, potrzeba odpowiedniej wiedzy i urządzeń aby tą sprawność umieć wykorzystać.
Minęło blisko 100 lat od pierwszych systemów grzewczych wykorzystujących zasady termodynamiki. Dlatego obecne urządzenia powinny być na doskonałym poziomie zaawansowania technicznego i montażu. Aby tak było zadbajmy o właściwe systemy i wykonawców.
W artykule zaproponowaliśmy rozwiązania, które pozwalają na prostszy i tańszy montaż, urządzenia których zadaniem jest dostarczenie taniego ciepła w czasie kiedy tego potrzebujemy.
Pokazaliśmy system, który w przypadku awarii pracować kilkadziesiąt godzin bez zasilania sieciowego i który pozwala w 90%wyeliminować usterki zdalnie.
Mamy nadzieję, że przedstawiony materiał pozwoli na zorientowanie się czego powinniśmy się spodziewać i wymagać od nowoczesnych urządzeń i rzetelnych instalatorów. Trzymamy kciuki za dokonywanie właściwych wyborów przy decyzji o systemie ogrzewania domu.
Redakcja Gazeta500
