Chłodzenie wnętrz domów i mieszkań to temat, który w ostatnich latach staje się coraz bardziej aktualny wraz z narastającymi letnimi upałami. Jak dokładnie działa chłodzenie pompy ciepła? Czy jest wystarczająco wydajny, aby zastąpić zwykły klimatyzator? A co z kosztami eksploatacji? Omówimy to wszystko w tym artykule.
Przede wszystkim doprecyzujmy o jakich pompach ciepła mówimy: będą to pompy ciepła powietrze-woda i woda gruntowa , które są najczęściej spotykane w naszym kraju i które zwykle służą jako główne źródło ciepła do ogrzewania. Ale jak zobaczycie dzisiaj, potrafi też ochłodzić.
Ważne jest, aby przekazać coś o fizycznych przyczynach przegrzewania się wnętrz. Ludzie często myślą, że tak jak zimą w domu jest zimno z powodu niskiej temperatury na zewnątrz, tak latem w środku jest gorąco z powodu wysokiej temperatury na zewnątrz lub temperatury powietrza. Ale tak nie jest: podczas gdy zimą różnice między średnią temperaturą zewnętrzną i wewnętrzną sięgają zwykle 20 lub więcej stopni, latem długoterminowa temperatura zewnętrzna w lipcu i sierpniu wynosi około 18 °C i tylko w bardzo wyjątkowych przypadkach średnia dobowa temperatura powietrza przekracza wartość 23-24°C. Oznacza to, że nawet w ciepłych porach roku nie ma znaczących różnic między temperaturą zewnętrzną a temperaturą wewnętrzną (krótkookresowe ekstrema zostaną również pokryte przez pojemność cieplną domu i jego ocieplenie). Wszelkie przegrzania wnętrz budynków spowodowane są promieniowaniem słonecznym, aw szczególności nasłonecznieniem okien i dachu budynku. Dzięki długo utrzymującej się słonecznej pogodzie temperatury w pomieszczeniach mogą przekraczać nawet 30°C. Jeśli zapobiegniemy bezpośredniemu nasłonecznieniu wnętrza okna, znacznie zmniejszymy obciążenie cieplne pomieszczenia i bardzo znacząco obniżymy koszty ewentualnego chłodzenia. Zawsze lepiej nie wpuszczać ciepła do wnętrza (stosując rolety zewnętrzne, żaluzje, markizy itp.) niż kosztownie schładzać dom.
Kiedy mówimy o chłodzeniu pompą ciepła, mamy na ogół na myśli tzw. otaczające środowisko.
Najbardziej rozpowszechnionymi pompami ciepła są tutaj systemy powietrzno-wodne. Jest to jedyny typ pompy ciepła, który jest zawsze wyposażony w zawór rewersyjny ze względu na odszranianie parownika w trybie zimowym (każdy cykl odszraniania parownika to w zasadzie krótki tryb chłodzenia rewersyjnego). Dzięki temu pompy powietrzno-wodne zazwyczaj umożliwiają odwrócone chłodzenie – albo w wyposażeniu podstawowym, albo jako opcja za dopłatą.
W pompach ciepła grunt/woda lub woda/woda w obiegu chłodzenia zwykle nie ma zaworu rozdzielającego, ponieważ nie jest on potrzebny do funkcji grzania. W przypadku zapotrzebowania na aktywne chłodzenie konieczne jest zatem zamówienie specjalnego wyposażenia lub specjalna pompa ciepła. Inną opcją oferowaną dla systemów gruntowo-wodnych jest możliwość zastąpienia zaworu zwrotnego na obiegu chłodzenia zaworem zwrotnym na rurze cieczowej na zewnątrz pompy ciepła. Przy prostym układzie z zaworami trójdrogowymi obieg pierwotny jest przekierowany do systemu chłodzenia domu, a wtórna (ciepła) strona pompy ciepła jest kierowana do kolektora studziennego lub powierzchniowego poprzez przełączenie zaworu. Osiąga to taki sam efekt, jak podczas odwracania czynnika chłodniczego. Rewers na rurze cieczowej nadaje się również do dużych gruntowo-wodnych pomp ciepła o dużej mocy grzewczej,
Ogólnie rzecz biorąc, jeśli pompa ciepła ma wystarczającą moc grzewczą, aby ogrzać budynek zimą, ma również wystarczającą moc chłodniczą, aby schłodzić budynek podczas upałów.
Nowoczesna inwerterowa pompa ciepła powietrze/woda to technicznie bardzo zaawansowany agregat chłodniczy i zwykle oferuje taką samą lub wyższą wydajność chłodzenia niż najbardziej zaawansowane klimatyzatory. Niemniej jednak prawdą jest, że inne metody chłodzenia obiektu za pomocą pompy ciepła są nawet znacznie bardziej energooszczędne (a co za tym idzie tańsze w eksploatacji). Jest to aktywne chłodzenie za pomocą pomp gruntowo-wodnych lub wodno-wodnych, kiedy to ciepło odpadowe jest efektywnie odprowadzane do zimnego gruntu lub wód gruntowych. Poniższa tabela zawiera przegląd efektywności energetycznej odwróconego chłodzenia za pomocą pomp ciepła oraz porównanie z zaawansowaną klimatyzacją.
| metoda chłodzenia (spadek temperatury wody chłodzącej) | ||||
| skraplanie (14/10°C) | bez kondensacji (22/20°C) | |||
| rodzaj pompy ciepła | Chłodzenie COP | Chłodzenie COP | ||
| powietrze-woda (inwerter) | 3÷5 | 4÷7 | ||
| kolektor powierzchniowy ziemia-woda (inwerter). | 4,5÷5,5 | 5,5÷7 | ||
| kolektor pionowy ziemia-woda (inwerter). | 5÷6 | 6÷7,5 | ||
| woda-woda (falownik) woda podziemna | 5÷6 | 6÷7,5 | ||
| klimatyzacja A+++ (inverter) | 3,5÷4,5 | _ | ||
W przypadku pomp ciepła grunt/woda lub woda/woda nie trzeba oddawać ciepła z chłodzenia do otoczenia, ale można je energetycznie wykorzystać np. do podgrzania ciepłej wody w domu lub na basenie.
Wyjaśniliśmy, że pompa ciepła jest odpowiednim źródłem chłodu (w tym przypadku wody chłodzącej) do sezonowego chłodzenia wnętrz domów i mieszkań. Warto wspomnieć o tym, jak możemy rozprowadzić chłód w przestrzeni mieszkalnej. Konwencjonalny system grzewczy składający się z grzejników nie nadaje się do chłodzenia.
Metoda chłodzenia zależy od zastosowanej temperatury wody chłodzącej. Do pełnego (tzw. ostrego) chłodzenia, które znamy z klimatyzatorów, niezbędna temperatura wody chłodzącej jest niższa niż temperatura punktu rosy powietrza w pomieszczeniu (choć mówimy o wodzie chłodzącej, w tym przypadku jest to mieszanina wody i glikolu, czyli mieszanina płynu niezamarzającego). Temperatura wody chłodzącej na wejściu do systemu wynosi zazwyczaj około 10°C. Konwektory (klimakonwektory) z wymuszonym ruchem powietrza służą do przenoszenia mocy chłodniczej. Konwektory można umieścić pod sufitem, w podłodze lub na ścianie pomieszczenia, przy czym istnieje możliwość wykorzystania ich wyłącznie do chłodzenia lub zarówno do chłodzenia, jak i grzania. Konwektory zasysają powietrze z pomieszczenia i wydmuchują je z powrotem do wnętrza, schłodzone i osuszone. W ten sposób usuwają z powietrza ukrytą i wyczuwalną składową ciepła, a ze względu na skraplanie się wilgoci w powietrzu muszą być wyposażone w odpływ kondensatu. Ze względu na niebezpieczeństwo skraplania cały system chłodzenia – w tym wszystkie systemy dystrybucji – wymaga dokładnej izolacji termicznej. Początek efektu chłodzenia jest szybki, a przenoszona moc chłodzenia jest wysoka.
Inną, mniej znaną opcją jest stosowanie temperatury wody chłodzącej powyżej temperatury punktu rosy, zwykle 18-20°C. Dzięki brakowi skraplania pozwala na przenoszenie mocy chłodniczej do pomieszczenia bez żadnych ograniczeń, przy czym szczególnie dobrze sprawdzają się wielkopowierzchniowe systemy ogrzewania, takie jak ogrzewanie podłogowe, ścienne czy sufitowe, a nawet można zastosować zwykłe elementy grzejne po pewnych modyfikacjach. Zaletą chłodzenia bezkondensacyjnego (czasami określanego również jako chłodzenie) jest przede wszystkim możliwość wykorzystania istniejącego systemu grzewczego. Moc chłodzenia jest mniejsza niż przy ostrym chłodzeniu, ponieważ jest ograniczona zdolnością systemu grzewczego do przenoszenia zimna (np. system podłogowy chłodzi z mocą maks. 30 W/m²), dlatego konieczne jest schłodzić przez długi czas, aby uzyskać znaczący efekt. Chłodzenie bez kondensacji ogranicza tylko ciepło jawne i dlatego wiąże się z odpowiednim wzrostem wilgotności względnej. To z kolei przyczynia się do jego wyjątkowo wysokiej sprawności, na którą nie ma negatywnego wpływu zużycie energii na skraplanie pary wodnej, dzięki czemu chłodzenie jest bardzo ekonomiczne w eksploatacji. Wreszcie, ochłodzenie, w przeciwieństwie do gwałtownego ochłodzenia, objawia się znacznie bardziej naturalnie, stopniowo i bez napływu zimnego powietrza. Nie ma zatem znanego negatywnego wpływu na organizm ludzki, który jest związany ze zwykłym (ostrym) schładzaniem. wolniej i bez przepływu zimnego powietrza. Nie ma zatem znanego negatywnego wpływu na organizm ludzki, który jest związany ze zwykłym (ostrym) schładzaniem. wolniej i bez przepływu zimnego powietrza. Nie ma zatem znanego negatywnego wpływu na organizm ludzki, który jest związany ze zwykłym (ostrym) schładzaniem.
Chłodzenie można realizować w odwrotnym kierunku za pomocą wszystkich typów pomp ciepła (powietrze-woda, woda gruntowa i woda-woda), z tym, że temperatura wody chłodzącej będzie ograniczona punktem rosy. Można to ustawić ręcznie lub zastosować czujniki wilgotności, aby automatycznie zapewnić żądaną temperaturę wody chłodzącej (w przypadku pomp ciepła Master Therm dostępne jest odpowiednie urządzenie pokojowe z czujnikiem wilgotności).
Jak to dokładnie będzie wyglądać z kosztami chłodzenia? Jako przykład weźmy zwykły dom jednorodzinny o powierzchni mieszkalnej ok. 120 m2, w którym możemy przyjąć średnie letnie zużycie chłodu na poziomie 75 kWh dziennie. Przybliżone koszty dzienne chłodzenia zostały obliczone w poniższej tabeli.
| koszt wytworzenia 75 kWh chłodu w zależności od rodzaju chłodzenia | ||||
| chłodzenie kondensacyjne (14/10°C) | chłodzenie bez kondensacji (22/20°C) | |||
| rodzaj pompy ciepła | ||||
| powietrze-woda (inwerter) | 40÷65 CZK | 30 ÷ 50 CZK | ||
| kolektor powierzchniowy ziemia-woda (inwerter). | 35÷40 CZK | 30 ÷ 35 CZK | ||
| kolektor pionowy ziemia-woda (inwerter). | 30 ÷ 40 CZK | 25÷35 CZK | ||
| woda-woda (falownik) woda podziemna | 30 ÷ 40 CZK | 25÷35 CZK | ||
| klimatyzacja A+++ (inverter) | 45÷60 CZK / 75÷100* CZK | _ | ||
*Uwaga: dotyczy taryfy za energię elektryczną bez rabatu energia
Ważną rolę w cenie chłodu odgrywa tempo, w jakim gospodarstwo domowe kupuje energię elektryczną. Operatorzy pomp ciepła (lub ogrzewania elektrycznego) mają zatem przewagę, ponieważ są automatycznie uprawnieni do obniżonej stawki, nawet jeśli chłodzą za pomocą klimatyzacji. Wręcz przeciwnie, w domach ogrzewanych gazem ziemnym, biomasą itp. eksploatacja klimatyzacji zawsze będzie znacznie droższa.
Chłodzenie można również przeprowadzić poprzez bezpośrednie odprowadzanie ciepła do zimnego otoczenia, bez uruchamiania sprężarki. Jest to tak zwane chłodzenie pasywne (swobodne chłodzenie). Poprzez wymiennik ciepła ciepło z układu chłodzenia domu jest przekazywane bezpośrednio do gruntu lub wód gruntowych. Spośród pomp ciepła możliwość ta dotyczy w szczególności pomp gruntowo-wodnych podłączonych do kolektora pionowego (studni). Jeżeli studnia ma służyć do pełnoskalowego chłodzenia pasywnego, powinna być zaprojektowana nie tylko na potrzeby ogrzewania, ale również chłodzenia. W innym przypadku w okresie letnim może dojść do wyczerpania mocy chłodniczej odwiertu iw efekcie do obniżenia wydajności chłodniczej. Aby temu zapobiec, możliwe jest połączenie chłodzenia pasywnego z chłodzeniem rewersyjnym, gdzie chłód jest najpierw biernie wydobywany ze studni, a następnie uruchamiany jest tryb rewersyjny.
Układy wodno-wodne można również przystosować do chłodzenia pasywnego, wręcz przeciwnie, nie można stosować pomp powietrzno-wodnych i gruntowych z kolektorem powierzchniowym, które nie zapewniają wymaganego spadku temperatury i wystarczającej wydajności chłodniczej, nie nadają się albo.
Chłodzenie pasywne to w zasadzie chłodzenie swobodne, które odbywa się bez użycia sprężarki, a zużycie energii ogranicza się tylko do zasilania pomp obiegowych i jest praktycznie nieistotne w odniesieniu do przenoszonej mocy chłodniczej.
Jeśli zastanawiasz się nad instalacją chłodzenia w swoim domu, nie zapomnij o możliwościach, jakie daje zastosowanie pompy ciepła. W końcu jest to jedyne źródło ciepła do ogrzewania, które może być również wykorzystywane do chłodzenia. Na koniec zwróć uwagę na wysokiej jakości ocieplenie dachu domu i zewnętrzne zacienienie okien.
