Pompa ciepła bez termomodernizacji budynku?

Spróbujmy teraz odpowiedzieć na kolejne istotne pytania: Czy wymagana jest uprzednia kompleksowa termomodernizacja budynku przed instalacją pompy ciepła? Czy da się zapewnić dzięki pompie ciepła przyjemny komfort cieplny w istniejących budynkach? Jak będzie działać pompa ciepła, jeśli po jej instalacji dokonamy termomodernizacji?

 

Fot. Shutterstock

Oczywiste jest, że im mniejsze jest zapotrzebowanie na energię cieplną (ciepło) wystarczającą do zapewnienia komfortowej temperatury pomieszczeń w budynku, tym lepiej. Z tego względu wszelkie działania termomodernizacyjne zmniejszające to zapotrzebowanie, są działaniami sensownymi i pożądanymi. Dotyczy to wszystkich systemów grzewczych, nie tylko pomp ciepła. Nie zmienia to jednak faktu, iż termomodernizacja często nie jest warunkiem koniecznym dla zainstalowania systemu grzewczego bazującego na pompie ciepła.

 

Na początek – skuteczne i proste działania

Pełna lub częściowa termomodernizacja budynku i działających w nim instalacji nie jest czasami z różnych powodów krótkoterminowo możliwa. Na szczęście, nie jest ona również w wielu przypadkach absolutnie niezbędna, aby rozważyć instalację pompy ciepła. Oczywiście, z perspektywy efektywności pompy ciepła, im mniejsze straty ciepła występują dla danego budynku, tym lepiej. Zarówno portfel mieszkańców, jak i ekologia zbierają profity przy możliwie niskim zapotrzebowaniu na energię grzewczą.

Jednym z decydujących aspektów przy podejmowaniu decyzji o ogrzewaniu pompą ciepła istniejącego budynku są wymagane temperatury systemu grzewczego, omówione dokładniej w poprzednim odcinku bloga.

Trzeba jednak pamiętać, że w wielu przypadkach starsze systemy grzewcze, a w szczególności grzejniki, są z założenia (takie były kiedyś tendencje) znacząco przewymiarowane. Daje to możliwość obniżenia temperatury zasilania przy wymianie źródła ogrzewania na pompę ciepła, a co za tym idzie – pozwala zwiększyć przyszłą efektywność pompy ciepła.

Kolejną kwestią, która powinna być uwzględniona, gdy rozpatrujemy możliwość obniżenia temperatury na zasilaniu, są ewentualne mniejsze lub większe zabiegi termomodernizacyjne, na przykład wymiana stolarki okiennej. W wielu starszych budynkach, podczas ich wieloletniej eksploatacji, dokonywano tego typu działań. Często są one wystarczające, aby zapewnić poprawną pracę pompy ciepła.

Warto również wspomnieć o stosunkowo łatwych do zrealizowania i relatywnie tanich sposobach, które wspomagają efektywność pomp ciepła w istniejących budynkach. Może to być na przykład wymiana pojedynczych grzejników na tak zwane grzejniki niskotemperaturowe. Nowoczesne grzejniki są w stanie przy znacznie niższej temperaturze zasilania przekazać do pomieszczeń tą samą ilość ciepła co urządzenia tradycyjne.

Tego typu proste działania mogą być pierwszym krokiem w długoterminowym procesie termomodernizacyjnym. Każdy kolejny krok będzie polepszał nie tylko energooszczędność budynku, ale i efektywność pompy ciepła.

 

Nie tylko ogrzewanie płaszczyznowe

Jednym z największych przesądów dotyczących pomp ciepła jest twierdzenie, że mogą one efektywnie współpracować jedynie z ogrzewaniem płaszczyznowym, a więc podłogowym, sufitowym lub ściennym. Tezie tej przeczą nie tylko prawa fizyki, ale i setki tysięcy instalacji pomp ciepła, które w sposób skuteczny i efektywny współdziałają z grzejnikami.

Fot. Shutterstock

W badaniach monitoringowych przeprowadzonych przez Instytut Fraunhofera ISE w budynkach jednorodzinnych wykazano, że jedynie niewielka liczba badanych instalacji pomp ciepła pracujących w połączeniu z grzejnikami osiągała średnie wartości temperatury zasilania przewyższające 45°C.

W większości przebadanych instalacji, które – co trzeba podkreślić − skutecznie i efektywnie zaopatrywały budynki w ciepło, średnie wartości temperatury zasilania były poniżej 40°C. Jest to jedynie potwierdzeniem, że wyposażenie budynku w typowe grzejniki nie musi automatycznie prowadzić do „bardzo wysokich” wartości temperatury zasilania.

Uzyskanie tego efektu jest możliwe dzięki zastosowaniu regulacji pogodowej, która „pilnuje” odpowiednio niskiej temperatury grzejników w zależności od temperatury powietrza na zewnątrz budynku.

 

Czy w domu uzyska się odpowiedni komfort cieplny?

Kluczowe pytanie wszystkich mieszkańców budynków dotyczy podstawowej funkcji systemu grzewczego: czy pompy ciepła są w stanie zapewnić odpowiednie wartości temperatury w pomieszczeniach podczas niskiej temperatury na zewnątrz? – Aby na nie odpowiedzieć, wystarczy przyjrzeć się danym zebranym w niemieckim programie monitoringowym w okresie zimowym z 2020 i 2021 r.

Podobnie jak w Polsce, pierwsze dwa tygodnie lutego 2021 r. należały w Niemczech do bardzo zimnych. Dzięki temu można było sprawdzić, jak „radzą sobie” w tych trudnych warunkach powietrzne pompy ciepła biorące udział w programie. Analiza danych pomiarowych 20 instalacji powietrznych pomp ciepła wykazała, co następuje:

• średnia temperatura powietrza z analizowanego okresu dla wszystkich instalacji podczas ich pracy wyniosła -3,6°C (dla porównania, w ciągu ostatnich 50 lat jedynie w okresie 5 miesięcy odnotowano w Niemczech średnią temperaturę zewnętrzną poniżej -3,5°C);
• średnia efektywność pomp ciepła w 17 instalacjach (trzy najlepsze instalacje w budynkach, które są po pełnej termomodernizacji, nie zostały uwzględnione) wyniosła w tym czasie 2,3, przy czym zakres wyników wynosił od 1,6 do 2,8.

Tak więc nawet w tak zimnym okresie, średnio z jednej kilowatogodziny energii elektrycznej pompy ciepła zainstalowane w starszych budynkach zapewniały ponad dwukrotnie więcej ciepła.

Warto wspomnieć, że instalacja o najniższej efektywności pracowała w najtrudniejszych warunkach klimatycznych – średnia temperatura zewnętrzna wynosiła -10,2°C. Jedynie w przypadku pięciu instalacji zarejestrowano pracę grzałek elektrycznych. A co najważniejsze, wszystkie instalacje zapewniły pożądany komfort termiczny mieszkańców.

O tym, że pompy ciepła mogą być z powodzeniem stosowane również przy bardzo niskiej temperaturze zewnętrznej, świadczy również fakt, że są one powszechnie stosowane w krajach o bardzo srogich zimach, na przykład w Skandynawii. Na rynku pomp ciepła dostępne są produkty, które mogą pracować nawet w temperaturze -25°C bez dodatkowej grzałki elektrycznej.

 

Jak działa pompa ciepła po późniejszej termomodernizacji budynku?

W związku z modernizacją często zadawane są również następujące pytania:

• Co się stanie, jeśli najpierw zainstaluje się pompę ciepła, a następnie budynek zostanie poddany termomodernizacji?
• Czy pompa ciepła będzie wtedy przewymiarowana?

Zasadniczym atutem pomp ciepła jest elastyczność ich działania. Późniejsza modernizacja budynku zagwarantuje przede wszystkim zwiększenie efektywności tego urządzenia. Z zasady pompy ciepła zapewniają wymagane ciepło zarówno podczas niewielkich chłodów, jak i w trakcie mroźnych zim. Oznacza to, że muszą być w stanie reagować bardzo elastycznie w całym okresie grzewczym. Dlatego przewymiarowanie (poza skrajnymi przypadkami) nie stanowi większego problemu technicznego, szczególnie dla tzw. inwerterowych pomp ciepła, czyli ze zmienną wydajnością sprężarek.

Warto także pamiętać, że technologia inwerterowa stosowana w pompach ciepła, która stała się już niemal standardem, umożliwia regulację mocy cieplnej pompy ciepła i dzięki temu – elastyczną reakcję na zmieniające się zapotrzebowanie, przy jednoczesnym zachowaniu dobrej efektywności.

Fot. Shutterstock

Ważny jest dobry fachowiec

Jednoznacznie można więc powiedzieć, że pompy ciepła mogą być sensownie stosowane również w istniejących budynkach. Mimo iż z zasady zawsze lepiej najpierw przeprowadzić termomodernizację, a dopiero w drugim kroku wymienić instalację grzewczą, nie jest to absolutnie konieczne dla zainstalowania pompy ciepła.

W większości przypadków dobre efekty można uzyskać instalując pompę ciepła również w budynkach bez wcześniejszej termomodernizacji lub jedynie z termomodernizacją częściową. Twierdzenie to nie powinno jednak zachęcać do bezrefleksyjnego instalowania pomp ciepła w budynkach bez jakiejkolwiek termomodernizacji. Dotyczy to w szczególności budynków zwanych potocznie "wampirami energetycznymi" czy pozbawionych izolacji termicznej.

Im większe jest zapotrzebowanie na energię cieplną, tym uważniej należy dobierać pompę ciepła oraz − w razie konieczności − przeprowadzić działania termomodernizacyjne przed jej zainstalowaniem. Tym ważniejsze jest też, aby wybrać wówczas dobrego i sprawdzonego fachowca z odpowiednim doświadczeniem.

Już w tej chwili istnieją firmy instalatorskie specjalizujące się w takich przypadkach. A w przyszłości musi się ich pojawić znacznie więcej. Rynek z pewnością będzie ich potrzebował!

Co to jednak znaczy, że pompy ciepła mogą być „sensownie stosowane” również w istniejących budynkach? – Dwa najważniejsze kryteria oceny to ekologia i ekonomia. Oba aspekty będą rozpatrywane w kolejnych odcinkach naszego bloga, a w następnym przyjrzymy się jeszcze bliżej wynikom badań monitoringowych pomp ciepła w takich domach.