Kocioł plus pompa ciepła

Połączenie w jednej instalacji grzewczej różnych urządzeń do ogrzewania i przygotowania ciepłej wody nie jest niczym nowym. W wielu domach można spotkać na przykład kocioł na gaz ziemny, płynny lub olej opałowy, który współpracuje z kominkiem wodnym oraz z kolektorami słonecznymi. Dzięki temu znacznie mniej pieniędzy wydajemy na ogrzewanie.

Nowością od niedawna oferowaną również na naszym rynku jest natomiast łączenie w jednym zestawie tradycyjnego źródła ciepła (jak wspomniany kocioł) ze źródłem korzystającym z energii odnawialnej zwykle z powietrzną pompą ciepła. W układzie tym bardzo ważna jest odpowiednia automatyka. To ona a nie użytkownik dobiera bowiem najtańsze w danym momencie źródło ciepła i decyduje o przełączeniu się z kotła na pompę i odwrotnie.

Układy hybrydowe są zatem najczęściej stosowane po to, aby zredukować wysokie opłaty za ogrzewanie domu lub aby uzyskać wyższy komfort eksploatacji, przy względnie niskich kosztach. Przyczyniają się one też do ochrony środowiska, gdyż przez większą część roku pracuje pompa, a nie kocioł.

Rodzaje zestawów hybrydowych

Układ hybrydowy składający się z kotła i pompy ciepła dostępny jest w wersji kompaktowej lub w zestawie rozdzielonym. Wybór rozwiązania zależy między innymi od miejsca, w którym chcemy zamontować jednostkę wewnętrzną pompy i kocioł czy w wydzielonym pomieszczeniu technicznym, czy w kuchni, łazience lub holu.

Układy kompaktowe

W tym wariancie na zewnątrz domu montowana jest jednostka zewnętrzna pompy ciepła, a w budynku znajduje się zespolony układ jednostki wewnętrznej oraz kotła gazowego i ewentualnie podgrzewacza wody. Zaletą takiego rozwiązania jest prosty montaż oraz nieduża powierzchnia, którą trzeba wygospodarować na instalację urządzeń. Natomiast wadą to,
że nie w każdej instalacji taki układ będzie działał optymalnie. Przykładowo w niedużym, dobrze ocieplonym domu wystarczyłby w zupełności kocioł o mocy 15 kW, a kupujemy większy, bo taki akurat jest w zestawie.

Układy rozdzielone

Możemy w nich swobodnie konfigurować poszczególne elementy systemu grzewczego. Dotyczy to zwłaszcza mocy i rodzaju kotła (czy jest on jedno- czy dwufunkcyjny), mocy pompy ciepła i pojemności zasobnika ciepłej wody. Takie rozwiązanie jest zatem bardziej elastyczne, ale potrzeba więcej miejsca na montaż urządzeń.

Jak dobrać system hybrydowy?

Instalacja grzewcza będzie pracowała z wysoką sprawnością, a przy tym nie przepłacimy za system hybrydowy, jeśli wielkość i rodzaj poszczególnych urządzeń (a zwłaszcza pompy ciepła, która jest najdroższym elementem) zostanie optymalnie dopasowana do potrzeb budynku. Przykładowo, zakup i montaż pompy ciepła o zbyt małej mocy doprowadzi do niewłaściwej pracy układu zimą już przy niewielkim spadku temperatury zewnętrznej uruchomi się kocioł zasilany drogim gazem płynnym lub olejem opałowym, a w efekcie więcej zapłacimy za ogrzewanie domu. Natomiast zastosowanie pompy ciepła o zbyt dużej mocy spowoduje krótkotrwałą pracę umieszczonej w niej sprężarki w poszczególnych cyklach, co skróci żywotność urządzenia.

Dobór systemu zależy też od tego, czy będzie on zamontowany w nowo budowanym czy w modernizowanym domu. W tym drugim przypadku fachowcy muszą uwzględnić m.in. rodzaj pracującego w instalacji kotła i sposób przygotowania ciepłej wody.

Jak dobiera się moc grzewczą pompy

Bez względu na to czy pompa będzie działała w nowym czy zamieszkałym już domu, do określenia jej mocy powietrznej potrzebne będą dane dotyczące:

- rodzaju i grubości izolacji podłogi na gruncie, ścian zewnętrznych oraz dachu;
- rodzaju okien (ich współczynnika przenikania ciepła U);
- rodzaju wentylacji (grawitacyjna czy mechaniczna z odzyskiem ciepła, czyli z rekuperatorem).

Na podstawie tych informacji instalator lub projektant określa wielkość strat ciepła w budynku. Następnie sporządza wykres zależności tych strat od temperatury zewnętrznej. Po porównaniu wartości z wykresu z przebiegiem linii określających moc pompy ciepła dobiera się takie urządzenie, które będzie w stanie samodzielnie ogrzać dom do temperatury zewnętrznej wynoszącej 5oC w zachodniej części kraju, i do nawet 10oC w regionach chłodniejszych. To oznacza, że poza kilkunastoma chłodnymi dniami pompa ciepła będzie w stanie samodzielnie ogrzać budynek i dostarczyć w skali roku nawet 90-95% niezbędnej energii cieplnej.

Uwaga! Jeśli dobieramy system do istniejącego budynku, w którym korzystamy nie tylko z kotła, ale też z kominka, to musimy uwzględnić również zużycie drewna. System grzewczy powinien być tak dobrany, aby palenie w kominku wciąż było przyjemnością, a nie stało się uciążliwym obowiązkiem a tak mogłoby być, gdybyśmy zastosowali powietrzną pompę ciepła o zbyt małej mocy.

Jaka powinna być temperatura wody w instalacji

Efektywność pompy ciepła jest tym wyższa, im niższa jest temperatura wody w instalacji. W nowoczesnym domu nie ma z tym kłopotu, gdyż w nim niskotemperaturowy układ grzewczy jest standardem. Oznacza on montaż wodnego ogrzewania płaszczyznowego (najczęściej podłogowego) lub wyposażonego w odpowiednie grzejniki bądź klimakonwektory (zimą grzeją, a latem obniżają temperaturę w pomieszczeniu).

Nie można natomiast podłączyć pompy ciepła do użytkowanego od wielu lat układu grzewczego i oczekiwać mniejszych opłat za ogrzewanie. W tym przypadku wymagana temperatura wody grzejnej w czasie ostrej zimy może być bowiem na tyle wysoka, że uniemożliwi pracę pompy ciepła. Dlatego, zanim zdecydujemy się na układ hybrydowy, należy ustalić, jaka będzie najwyższa temperatura wody w instalacji w trakcie mrozów. Jeśli nie przekroczy ona wartości 55-60oC, wówczas będzie możliwość podłączenia pompy ciepła bez dokonywania wielu zmian w systemie grzewczym. Jeśli przekroczy zakres wymaganych prac będzie szerszy. Trzeba będzie wymienić stare grzejniki na modele o znacznie większej powierzchni, aby zapewniły w domu odpowiedni komfort cieplny.

Gdzie umieścić urządzenia?

Jeśli zdecydowaliśmy się na zestaw hybrydowy w wersji kompaktowej, zwykle jednostkę wewnętrzną ustawimy bez problemu na przykład w kuchni, spiżarni lub holu. Gdy planujemy zestaw w układzie rozdzielonym, a do tego potrzeba jeszcze dodatkowych urządzeń (np. zbiornika magazynującego ciepłą wodę), powinniśmy raczej umieścić go w oddzielnym pomieszczeniu technicznym.

Równie ważne jest miejsce montażu jednostki zewnętrznej. Ponieważ jest ona wyposażona w wentylator oraz sprężarkę (ewentualnie pompę obiegową), podczas jej pracy wytwarzany jest hałas. Dlatego należy ustawić ją z dala od okien sypialni własnego domu, ale też i sąsiadów, zwłaszcza jeśli budynek znajduje się w pobliżu granicy działki.

Należy też pamiętać, że jednostka zewnętrzna pompy ciepła podczas pracy schładza powietrze, w efekcie czego pojawia się wilgoć, która powinna być regularnie odprowadzana. Na gruntach suchych, piaszczystych wystarczy wylać fundament pod urządzenie i ustawić je na podłożu żwirowym, a następnie za pomocą odpowiedniej rury odprowadzać do niego skropliny. Z kolei na gruntach trudno przepuszczalnych rozwiązaniem może być podłączenie odpływu do instalacji drenażowej ułożonej wokół budynku.

Sterowanie, czyli jak działa hybryda?

Układ hybrydowy zapewni niskie opłaty za ogrzewanie, gdy w instalacji będzie pracowało to źródło ciepła, które w danym momencie jest tańsze w użytkowaniu. Dlatego sterownik systemu hybrydowego powinien mieć możliwość cyfrowej komunikacji z urządzeniami.

Systemy automatyki mogą być mniej lub bardziej rozbudowane. W pierwszej opcji ustala się jedynie, poniżej jakiej temperatury zewnętrznej koszt energii dostarczanej przez kocioł jest niższy i wprowadza tę wartość do sterownika. Taki sposób sterowania umożliwia optymalizację pracy instalacji, o ile korzystamy z prądu rozliczanego w taryfie jednostrefowej (taka sama cena przez całą dobę).

Natomiast w droższej, bardziej rozbudowanej wersji automatyki, stosuje się sterownik, który automatycznie wybiera na podstawie taryfy źródło ciepła o najniższym koszcie eksploatacji. Wówczas zyskamy najwięcej, jeśli pompa ciepła będzie zasilana energią elektryczną rozliczaną według dwustrefowej taryfy (taniej prąd można pobierać zwykle w godzinach 22-6 i 13-15), gdyż koszty eksploatacji pompy ciepła będą zmienne w ciągu dnia i będą zależały nie tylko od aktualnej temperatury zewnętrznej, ale też i od ceny prądu.