Montaż pompy ciepła i rola dobrze wykonanej instalacji

Potocznie myśli się, że montaż pompy ciepła to proste podłączenie urządzenia do istniejącej instalacji. Nic bardziej mylnego. Aby pompa ciepła mogła funkcjonować, potrzeba złożonej instalacji zbudowanej z dobrej jakości podzespołów oraz przygotowanej przez fachowca doświadczonego w montażu pompy ciepła. Każdy z elementów instalacji odgrywa ważną i unikatową dla pracy pompy ciepła rolę, zapewniając bezpieczne działanie pompy ciepła, stabilne funkcjonowanie oraz – co za tym idzie – przyjemność korzystania.

Jak działa pompa ciepła

Jednostka pompy ciepła jest to źródło ciepła, pobierające energię z otoczenia (gruntu lub powietrza), wykorzystując ją następnie do ogrzewania medium grzewczego najczęściej wody znajdującej się w instalacji. W przypadku monoblokowych pomp ciepła, ciepło ogrzewające wodę generowane jest przez jednostkę zewnętrzną pompy ciepła. Woda ta, na swojej dalszej drodze, wypełnia systemy ogrzewania budynku (ogrzewanie podłogowe oraz / lub grzejniki) oraz mechanizm grzania wody użytkowej, czyli tej, znajdującej się w kranie.

Szczegółowe zasady funkcjonowania pomp ciepła zależą od rodzaju pompy ciepła. Poniższy artykuł opisuje funkcjonowanie najpopularniejszej – powietrznej pompy ciepła typu monoblok (innymi rodzajami pomp ciepła są np. gruntowa pompa ciepła czy pompa ciepła typu split).

Z tego artykułu dowiesz się:

• Jakie elementy są niezbędne do montażu pompy ciepła i jaka jest ich rola?
• Jaki wpływ na montaż pompy ciepła oraz jej funkcjonowanie mają niskiej jakości materiały?
• Jak dobór nieodpowiednich elementów oraz niepoprawny montaż pompy ciepła może wpłynąć na instalację?
• Dlaczego tak ważny jest montaż pompy ciepła wykonany przez doświadczonego fachowca?

Montaż pompy ciepła – kluczowe elementy

Wśród elementów kluczowych dla montażu pomp ciepła oraz procesu ogrzewania przez pompę ciepła wyróżniamy: rodzaj pompy ciepła, jednostkę zewnętrzną pompy ciepła (w omawianym przypadku najpopularniejszym rozwiązaniem jest tzw. monoblok), bufor (czyli zbiornik wody grzewczej, magazynujący wodę wychodzącą z pompy ciepła, pełniący rolę akumulacyjną oraz kompensacyjną), zbiornik ciepłej wody użytkowej (CWU), elementy budowy układów obiegowych w tym pompy obiegowe, grupy mieszaczowe, hydrobox oraz systemy zabezpieczające instalację przed rosnącym w niej ciśnieniem oraz zamrożeniem (w sytuacjach pojawiania się przerw w dostawie prądu oraz temperatury zewnętrznej poniżej 0 stopni Celsjusza).

Każdy z wymienionych elementów instalacji pomp ciepła odgrywa znaczącą rolę. Ich znajomość wpływa bezpośrednio na właściwy montaż pompy ciepła, niezbędny, aby ogrzewanie pompą ciepła było bezpieczne i efektywne.

Dokonując, na potrzeby artykułu, pewnego uproszczenia, schemat funkcjonowania pompy ciepła można przedstawić w następujący sposób: pompa ciepła pobiera energię z gruntu lub powietrza, którą wykorzystuje do ogrzewania wody znajdującej się w instalacji. Ogrzana woda przechodzi następnie przez bufor, który gromadzi ją i kompensuje tempo jej przepływu. Następnie, przy pomocy pomp obiegowych, woda jest wprawiana w ruch oraz rozprowadzana po układach obiegowych (ogrzewanie podłogowe lub / oraz grzejniki) oraz wężownicy zasobnika ciepłej wody użytkowej.

W wielu miejscach poniższego artykułu opiszemy rolę, ale również skutki awarii poszczególnych elementów. Wszystkich opisywanych komplikacji możemy uniknąć, decydując się na dobrej jakości komponenty, sprawdzonych producentów oraz doświadczonych instalatorów.

Elementy instalacji i montażu pompy ciepła oraz ich udział w jej funkcjonowaniu

• Jednostka zewnętrzna pompy ciepła 
• Hydrobox czyli szafa hydrauliczno – elektryczna
• Bufor
• Pompy obiegowe i mieszacz
• Zabezpieczenia instalacji
• Zbiornik ciepłej wody użytkowej
• Materiał, z którego jest wykonana instalacja

Jednostka zewnętrzna pompy ciepła

Pompa ciepła to centrum produkcji ciepła wykorzystywanego do ogrzewania budynku oraz wody użytkowej znajdującej się w kranach. Aby jej funkcjonowanie było możliwie najbardziej efektywne oraz optymalne dla poboru energii elektrycznej (a co za tym idzie – kosztów), niezwykle ważne jest określenie zapotrzebowania budynku na ciepło, a jej parametry muszą zostać dobrane w sposób odpowiedni i optymalny dla budynku.

Za mała pompa, o zbyt niskiej mocy, o ile korzystnie wpłynie na koszt samej instalacji, o tyle w późniejszym okresie odbije się na wysokich rachunkach za prąd (w okresach niższych temperatur zewnętrznych, za mała pompa ciepła może nie radzić sobie z ogrzaniem budynku i za często wspomagać się grzałką elektryczną). Z drugiej strony, pompa ciepła o wyższej niż konieczna mocy, doskonale poradzi sobie przy rzadko spotykanych w Polsce temperaturach sporo poniżej zera (np. -20 stopni Celsjusza), ale podczas najczęstszych, umiarkowanych temperatur zimowych (około 0 stopni Celsjusza) będzie wchodziła w tzw. tryb taktowania. Oznacza to, że będzie włączać się w częstych interwałach, nagrzewać wodę i znów wyłączać się. Sytuację tę może uratować zainstalowanie bufora o większej pojemności co zwiększy koszt całej instalacji (więcej na temat bufora znajdziesz w dalszej części artykułu). Jednak magazynowanie wody w buforze prowadzi do strat ciepła (nawet przy najlepszej instalacji niewykorzystana woda będzie stygnąć), a częste taktowanie wpłynie niekorzystnie na kondycję pompy ciepła.

Korzystanie z usług instalatorów, którzy przed zaproponowaniem ostatecznego rozwiązania i przystąpieniem do prac przeprowadzą wnikliwy audyt kondycji termicznej budynku, z całą pewnością pomoże zaoszczędzić nie tylko sporo nerwów, ale i pieniędzy.

Warto wiedzieć!

Potocznie myśli się, że im większa pompa, tym lepsza. Zbyt duża, droższa pompa (dobrana nieodpowiednio do potrzeb budynku), nie będzie pracowała optymalnie, co może skrócić jej żywotność.

Hydrobox

Hydrobox to szafa hydrauliczno – elektryczna porządkująca i zawierająca wszystkie elementy sterowania instalacją pompy ciepła. W jej wnętrzu znajduje się nie tylko rozdzielnia elektryczna, ale też moduły hydrauliczne, w tym grupa bezpieczeństwa oraz dotykowy panel sterownika. Posiadanie hydroboxa nie jest niezbędne, jednak porządkuje oraz znacząco ułatwia obsługę instalacji zamontowanej w kotłowni.

Bufor

Im jest cieplej, tym pompa jest w stanie wygenerować dużo więcej ciepła.

Bufor, dzięki swojej roli akumulacyjnej, gromadzi ogrzaną już przez pompę wodę, pozwalając jej wyłączyć się, działać w sporo dłuższych interwałach, nie produkować nadwyżek ciepła oraz nie tracić energii. Innymi słowy, dzięki buforowi, który magazynuje i dystrybuuje ogrzaną już wodę do instalacji, pompa nie musi uruchamiać się i pracować co pięć minut, a może przechodzić w stan czuwania nawet na kilka godzin. Jednakże, w dobrze dobranych pompach inwerterowych, bufor powinien pełnić rolę głównie kompensacyjną, funkcja akumulacyjna powinna być ograniczona do minimum.

W swojej roli kompensacyjnej, bufor jest odpowiedzialny za dostosowanie wielkości przepływów pomiędzy pompą a obiegami. Bufor przyjmuje do siebie pełen strumień ogrzanej wody wychodzącej z pompy, a następnie mniejszym strumieniem podaje odpowiednią ilość wody do tego z obiegów, który funkcjonuje i nie został zamknięty.

Zakładając, że budynek wyposażony jest w dwa obiegi ogrzewania – grzejniki oraz ogrzewanie podłogowe, bufor odpowiada nie tylko za rozdzielenie wody na kilka obiegów, ale również za dostosowanie jej temperatury. Obieg ogrzewający grzejniki wymaga dużo wyższej temperatury, niż ten z ogrzewaniem podłogowym. W drugim z przypadków, bufor jest magazynem ciepła, którego układ mieszaczowy ochładza część wody (mieszając z chłodną, wracającą już z instalacji) do takiego poziomu, aby mogła zostać rozprowadzona po ogrzewaniu podłogowym.  

W związku z tym, że tryby grzania budynku oraz wody użytkowej nie działają jednocześnie, ostatnią z funkcji bufora jest zabezpieczenie wody niezbędnej do ogrzania budynku w momencie, kiedy pompa przełącza się na tryb ogrzewania wody użytkowej.

Pompy obiegowe i mieszacz

Pompy obiegowe wprawiają wodę znajdującą się w instalacji w ruch. Jest ich kilka, jedna główna, zarządzająca strumieniem wody oddawanym przez jednostkę pompy ciepła, oraz te, znajdujące się na poszczególnych obiegach. Ich rola jest niezwykle ważna, bowiem bez ich udziału woda w instalacji nie będzie krążyć, a co za tym idzie – przestanie grzać.

Drugim elementem mającym bezpośredni wpływ na transport wody, jest mieszacz. Ma on za zadanie wymieszać powracającą z instalacji, chłodniejszą wodę, z tą ogrzaną, wychodzącą z bufora i uzyskać taką temperaturę, która będzie możliwa do transportu do ogrzewania podłogowego. Awaria mieszacza sprawiłaby wlanie do instalacji ogrzewania podłogowego wody gorącej, przeznaczonej do grzejników, na przykład w temperaturze 55 stopni, a co za tym idzie wyrządzenie szkód.

Warto wiedzieć!

Pompa ciepła nie wyklucza posiadania w domu obiegów wyposażonych w grzejniki oraz ogrzewanie podłogowe. Jednak obiegi te, nie mogą zostać wypełnione wodą o tej samej temperaturze – woda optymalna dla grzejników, doprowadzi do zniszczenia ogrzewania podłogowego.

Zabezpieczenie instalacji

Instalacja pompy ciepła jest układem złożonym, wrażliwym szczególnie na czynniki takie jak zmieniające się ciśnienie oraz przerwy w dostawie prądu przy minusowych temperaturach zewnętrznych.

• Naczynie przeponowe – woda w instalacji zmienia temperaturę, ciśnienie wewnątrz niej stale podnosi się i spada. Naczynie przeponowe to balon pochłaniający wzrosty ciśnienia, odciążający dzięki temu instalację.
• Grupa bezpieczeństwa – obecna w każdej instalacji pompy ciepła, jednak w tych posiadających hydrobox, znajdująca się właśnie w nim. Kiedy ciśnienie w instalacji rośnie do poziomu, w którym naczynie przeponowe nie jest w stanie już skompensować jego wzrostu, zawór grupy bezpieczeństwa odbezpiecza się upuszczając z instalacji wodę, a co za tym idzie – wyrównując jej ciśnienie. Grupa bezpieczeństwa, będąca elementem hydroboxa, jest gwarancją spokoju oraz pewności, że upuszczona z instalacji woda zostanie odprowadzona w przeznaczonym do tego miejscu, nie zaś w innym, najsłabszym, często losowym punkcie instalacji.
• Separator magnetyczny – jego rolą jest wyłapywanie zanieczyszczeń z instalacji po to, aby nie wpływały one do pompy i nie uszkadzały jej. Nie rekomenduje się stosowania popularnych, o wiele tańszych filtrów skośnych, ponieważ nie są one skuteczne i często prowadzą do awarii pompy.
• Systemy antyzamrożeniowe – zjawiskiem bardzo niebezpiecznym dla jednostki pompy ciepła oraz jej instalacji są przerwy w dostawie prądu. Kiedy temperatura zewnętrzna spada poniżej zera, a woda w pompie ciepła nie jest ogrzewana, jednostka zamarza i niestety nie nadaje się już do ponownego uruchomienia ani regeneracji. Istnieje kilka metod zabezpieczenia pompy ciepła przed zamarznięciem, a wśród nich:

– Zawory przeciwzamrożeniowe, które kiedy temperatura w instalacji spadnie do 3 stopni, otworzą się i spuszczą wodę z fragmentu instalacji znajdującego się poza budynkiem. Warto pamiętać jednak, że w większości przypadków przywrócenie funkcjonowania instalacji wymaga wizyty instalatora. 

– Dodatkowy obieg z pompą obiegową – w tym rozwiązaniu funkcjonowanie instalacji opiera się o dwa obiegi: niewielki, pozostający w bezpośrednim kontakcie z jednostką pompy ciepła, który wypełniony jest glikolem (substancją, która nie zamarza). To ten mały obieg jest odpowiedzialny za ogrzanie wymiennika, który dopiero w kolejnym kroku ogrzewa wodę znajdującą się w głównym obiegu ogrzewania. Jest to rozwiązanie o wysokim poziomie niezawodności. Jego wadą okazują się być jedynie delikatne utraty ciepła w miejscu wymiennika (łącznika pomiędzy obiegami glikolowym oraz wodnym).

– Wypełnienie całej instalacji glikolem – rozwiązaniem, dzięki któremu instalacja na pewno nie zamarznie, jednak jest to rozwiązanie kosztowne (glikol jest drogi) oraz wrażliwe na usterki – glikol jest cieczą dużo łatwiej przeciekającą niż woda, stąd jego zastosowanie wiąże się z ryzykiem częstych usterek hydraulicznych.

Warto wiedzieć!

Glikol jest cieczą, która nie zamarza. Jednak jej specyfika jest taka, że tam, gdzie woda nie generuje przecieków, glikol może powodować wycieki. Instalacja przygotowywana pod obecność glikolu musi zostać zbudowana precyzyjnie, z niezawodnych materiałów.

Zasobnik ciepłej użytkowej

Zasobnik CWU to zbiornik magazynujący ciepłą wodę użytkową, która później znajduje się w naszych kranach.

Zasobniki posiadają różną wielkość, która powinna zostać dostosowana przede wszystkim do liczebności oraz potrzeb osób mieszkających lub korzystających z budynku. Wewnątrz zasobnika umieszczona jest wężownica czyli instalacja przez którą przepływa woda dostarczana z pompy ciepła, ogrzewająca następnie wodę użytkową.

Budowa zasobnika oraz instalacji zabezpiecza ciecze przed mieszaniem się, natomiast wartością kluczową dla tempa oraz efektywności nagrzewania się wody użytkowej jest powierzchnia wymiany wężownicy. Stąd tak ważne, aby podczas dobierania jej parametru nie oszczędzać na jej długości – im dłuższa wężownica, tym szybciej i skutecznie odda ciepło wodzie użytkowej i powróci do ogrzewania budynku (obiegi te działają zawsze wymiennie).

Dla każdej jednostki pompy ciepła, określona jest minimalna powierzchnia wężownicy. Niestety, w błędnie dobranych i przygotowanych instalacjach zdarza się, że do potężnej pompy dobrany jest zbiorniku CWU ze zbyt małą wężownicą. Wówczas, proces ogrzewania wody użytkowej nie jest optymalny – wężownica nie jest w stanie nagrzać wody użytkowej pomimo sporego wydatku energetycznego. Przy zbyt małej powierzchni wężownicy, czas nagrzewania wody użytkowej (który ma priorytet) wydłuża się, przez co opóźnia powrót do ogrzewania budynku.

Warto wiedzieć!

Zbyt mała powierzchnia wężownicy w zasobniku CWU wydłuża czas nagrzewania wody użytkowej, a co za tym idzie – opóźnia nagrzewanie budynku.

Materiał z którego jest zrobiona instalacja oraz izolacja

Jednym z kluczowych elementów mających wpływ na montaż pompy ciepła jest materiał wykorzystywany do zbudowania instalacji. Materiałami, z których obecnie wykonuje się instalacje grzewcze, są tworzywa sztuczne w tym polipropylen oraz butyl, lepszej jakości stal zaprasowana oraz bezkonkurencyjna – choć najdroższa – miedź. Rury miedziane, nie ma wątpliwością, cieszą się najwyższym stopniem niezawodności, a ich zastosowanie niesie za sobą najwięcej korzyści dla instalacji – są trwałe, odporne na korozje (nie są też katalizatorem korozji w innych elementach instalacji), odporne na wysoką temperaturę (w przeciwieństwie do tworzyw sztucznych) oraz posiadają wysokie właściwości bakteriostatyczne.

Rury wykonane z tworzyw sztucznych zaczynają pod wpływem wysokiej temperatury pracować (bez wykorzystania wysokiej temperatury nie uda się utrzymać w instalacji higieny). Pomimo tego, że same nie korodują, przepuszczają tlen, prowadząc do korozji innych elementów instalacji. Na ich korzyść przemawia atrakcyjna cena oraz lekkość. Rozwiązaniem optymalnym dla montażu pompy ciepła wydają się być rury wykonane ze stali zaprasowywanej, które są wytrzymałe mechanicznie, odporne na uszkodzenia orz gwarantują szczelność połączeń.

Nie bez znaczenia dla wydajności instalacji, niezależnie od rodzaju pompy ciepła, pozostaje rodzaj zastosowanego na niej ocieplenia. Wielu instalatorów decyduje się na wykonanie izolacji termicznych atrakcyjną cenowo pianką, jednak chcąc uchronić się przed utratami ciepła podczas transportu wody z pompy do instalacji ogrzewania, warto zdecydować się na droższe, ale niezawodne wykorzystanie otulin kauczukowych.

Warto wiedzieć!

Drobnymi elementami, o które warto zadbać, są zawory i odpowietrzniki umieszczone w więcej niż jednym miejscu instalacji. Ułatwia to naprawę lub serwis wybranego fragmentu, kiedy zajdzie taka konieczność.

Jakość montażu pompy ciepła

Inwestorzy decydujący się na wdrożenie w swoich budynkach instalacji pompa ciepła, skuszeni atrakcyjnymi cenami oraz licznymi zapewnieniami o wysokiej jakości wykonania, decydują się na współpracę z instalatorami posiadającymi nikłe doświadczenie w montażu oraz uruchamianiu instalacji pompy ciepła. Nieuchronnym jest, że długie i bogate doświadczenie fachowca wpływa na koszty montażu pompy ciepła, ale pozwala zaoszczędzić pieniądze podczas bezawaryjnego użytkowania. Nawet najdroższa i złożona z najwyższej jakości podzespołów instalacja nie będzie funkcjonować dobrze, jeśli montaż pompy ciepła nie zostanie przeprowadzony poprawnie i z najwyższą starannością.

Powyższy artykuł dotyczy powietrznej pompy ciepła typu monoblok, montaż pompy w przypadku gruntowej pompy ciepła typu split różni się od wyżej opisanego. Różnica pomiędzy systemami obejmuje również koszt montażu pompy ciepła.

FAQ

Czy samodzielny montaż pompy ciepła jest możliwy?

W przypadku pomp ciepła doświadczenie i umiejętności są kluczowe do tego, aby instalacja mogła funkcjonować bezawaryjnie. Sugeruje się, aby robocizna nie była w przypadku pomp ciepła przedmiotem poszukiwania oszczędności.

Ile trwa montaż pompy ciepła?

W rękach doświadczonego fachowca podłączenie pompy ciepła powinno zająć około dwóch dni roboczych. Kiedy w instalacji wykorzystywany jest hydrobox, czas pracy może ograniczyć się nawet do kilku godzin.

Ile kosztuje montaż pompy ciepła?

Jest on uzależniony od regionu, okresu w roku oraz doświadczenia instalatora. Więcej na temat ceny pompy ciepła znajdziesz w artykule: Od czego zależy cena pompy ciepła?

Czy montaż pompy ciepła zależy od mocy pompy ciepła?

Instalacje pomp ciepła mogą różnić się od siebie w zależności od doboru pompy ciepła, ilości wykorzystywanych obiegów, decyzji o instalacji hydroboxu i innych.