Dobór pompy ciepła do podgrzewania wody użytkowej

Pompa ciepła do podgrzewania ciepłej wody użytkowej stanowi coraz bardziej popularne rozwiązanie stosowane nie tylko w budynkach mieszkalnych, ale również w budynkach usługowych, biurowych i innych. Jest stosunkowo prostym w montażu urządzeniem i nie wymagającym specjalistycznych obliczeń projektowych. Do wyboru pozostaje jednak kilka rodzajów pomp ciepła przeznaczonych do podgrzewania ciepłej wody użytkowej, różniących się pojemnością podgrzewacza, mocą grzewczą, wyposażeniem oraz funkcjami sterownika. Dokonując wyboru pompy ciepła należy wziąć pod uwagę szereg kryteriów związanych z własnymi oczekiwaniami i potrzebami stawianymi temu urządzeniu.

Pompa ciepła modułowa, czy z podgrzewaczem wody?

Jeżeli możliwe jest wykorzystanie już istniejącego w budynku podgrzewacza wody użytkowej, jest on w dobrym stanie technicznym, posiada odpowiednią pojemność (zalecane od 200 do 500 litrów) i współpracuje np. z kotłem grzewczym, to wygodnym rozwiązaniem może być zastosowanie modułowej pompy ciepła. Pompa ciepła tego typu (np. PCWU 3,0kW) jest przeznaczona do współpracy z odrębnym podgrzewaczem wody. Woda użytkowa pobierana jest bezpośrednio z podgrzewacza lub z sieci wodociągowej i podgrzewana w wymienniku ciepła wbudowanym w pompie ciepła.

Drugi popularny rodzaj pomp ciepła posiada zintegrowany podgrzewacz wody (np. PCWU 200eK-1,8kW), dzięki czemu jest w pełni samodzielnym urządzeniem służącym do podgrzewania wody. Można je stosować zarówno w nowych budynkach, jak i przy zastąpieniu starego tradycyjnego podgrzewacza wody. Jednocześnie pompa ciepła z podgrzewaczem jest wyposażona w wężownicę grzejną, co pozwala podłączyć istniejący w domu kocioł grzewczy dla podgrzewania wody w niekorzystnych warunkach.

Pompa ciepła z podgrzewaczem wody – jaką pojemność wybrać?

Najszerszą ofertę stanowią pompy ciepła zintegrowane z podgrzewaczem wody użytkowej. Do wyboru pozostają dwie podstawowe pojemności: 200 lub 300 litrów. Według rozporządzenia UE 812/2013, dla pomp ciepła podgrzewających wodę użytkową określa się klasę efektywności dla jednego z deklarowanych profili dziennego rozbioru wody. W przypadku pomp ciepła PCWU firmy Hewalex deklarowane są 2 profile rozbioru wody: L lub XL. Efektywność pomp ciepła PCWU z podgrzewaczami 200 litrów jest określana dla profilu rozbioru L, a dla podgrzewaczy 300 litrowy – dla profilu XL.

Profil L dla rozbioru wody określa, że dzienne zużycie wynosi około 290 litrów (licząc wzrost temperatury od 10 do 45 ^oC, bez uwzględniania strat ciepła). Jest to więc ilość zużywana przez 3-4 osoby w domu mieszkalnym (osoba: 70-90 l/dzień). Dla takich potrzeb powinno wystarczyć zastosowanie pompy ciepła z podgrzewaczem 200 litrów. Pompa ciepła z podgrzewaczem 300 litrów powinna spełnić potrzeby 4-6 osób w domu mieszkalnym (profil rozbioru XL, około 470 litrów/dzień). Wskazówki dla takiego doboru pompy ciepła PCWU mają charakter szacunkowy. Jeśli potrzeby wody będą podwyższone (wysokie wymagania komfortu) to należy przyjąć odpowiedni margines bezpieczeństwa przy doborze pompy ciepła. Z kolei w budynkach o niskim zużyciu wody na jedną osobę (np. budynki biurowe) nawet najmniejsza pompa ciepła z podgrzewaczem 200 litrów może zapewnić wystarczającą ilość wody dla zwiększonej liczby osób.

Jaki podgrzewacz – ze stali nierdzewnej czy emaliowany?

Powierzchnie wewnętrzne podgrzewacza muszą zapewniać pełną odporność na korozję w kontakcie z wodą wodociągową. Za tradycyjną i sprawdzoną technologię (znaną od ponad 40 lat) uważa się pokrywanie wewnętrznej ścianki stalowej warstwą emalii.
Powłoka emalii nie dopuszcza do kontaktu wody z powierzchnią stalową podgrzewacza. Wszelkie nieszczelności powłoki emaliowanej (mikropęknięcia) są chronione przez zastosowanie anody ochronnej (magnezowej, tytanowej). Połączenie ochrony: emalia + anoda ochronna, jest wysoce odporne na niekorzystne warunki pracy, także we współpracy z instalacjami wody starszego typu. Pompy ciepła PCWU serii eK z podgrzewaczami emaliowanymi są objęte najdłuższymi okresami gwarancji – 5 lat w standardzie dostawy.
Innym rozwiązaniem jest zastosowanie do budowy podgrzewacza stali nierdzewnej. Należy jednak zaznaczyć, że występuje co najmniej 30 gatunków popularnej stali nierdzewnej i jej zastosowanie zapewnia odporność na korozję w określonych warunkach eksploatacyjnych. Stale nierdzewne o wysokiej odporności na wpływ niekorzystnych czynników są na tyle kosztowne, że nie znajdują powszechnego zastosowania w produkcji zbiorników wody użytkowej. Dlatego też podgrzewacze wody wykonywane ze stali nierdzewnej o optymalnym stosunku kosztów zakupu do właściwości (np. 304L) zawierają dodatkowo anody ochronne. Służą one dodatkowej ochronie miejsc narażonych na korozję, np. spoin, czy króćców, gdzie mogło dojść do naruszenia struktury materiału podczas produkcji lub eksploatacji.

Jaka moc grzewcza pompy ciepła z podgrzewaczem: 1,8 czy 2,5 kW?

Pompy ciepła PCWU z podgrzewaczem są wyposażone w sprężarkę rotacyjną zapewniającą wydajność grzewczą 1,8 lub 2,5 kW. Praktyczna różnica między nimi sprowadzi się do czasu trwania podgrzewania wody użytkowej. Jeżeli pompa ciepła powinna zapewnić podwyższone potrzeby komfortu i podgrzewać wodę użytkową w jak najkrótszym czasie, to wybór powinien paść na pompę ciepła i wydajności 2,5 kW. Czas nagrzewania wody w zbiorniku jest uzależniony od mocy źródła ciepła i przykładowo dla pompy ciepła z podgrzewaczem 200 litrów i mocy grzewczej 1,8 kW, czas nagrzania wody od 15 do 45 ^oC wyniesie około 4,1 h. Jeżeli będzie pracować dodatkowo grzałka elektryczna (tryb komfortowy) to czas skróci się do około 2,2 h. Dla porównania kocioł grzewczy o mocy 20 kW powinien podgrzać wodę w ciągu ok. 0,4 h (24 min.), a instalacja solarna (2 kolektory KS2100 TLP AC) w ciągu ok. 4,0 h.

Podane czasy należy traktować jako dane porównawcze, określone w sposób przybliżony i z założeniem strat ciepła rzędu 5%. Dla instalacji solarnej założono stałą wydajność 500 W/m². Nie uwzględniono strat cieplnych wynikających z rozruchu źródła ciepła, który szczególnie w przypadku kotła na paliwo stałe może być znacznie wydłużony poza sezonem grzewczym.