Pompy ciepła – problemy, dobór i eksploatacja

Dobór pomp, jako podstawowe i jedyne źródło ciepła w budynku staje się już standardem, a ich sprzedaż przypomina w wielu przypadkach marketing sieciowy zamiast logicznego rozwiązania. Pompy ciepła to urządzenia relatywnie drogie i ich dobór, jak i montaż, nie może być prowadzony przez osoby przypadkowe. Decyzja o zakupie pompy powinna mieć swój rachunek ekonomiczny wraz z symulacją kosztów na najbliższe lata użytkowania. Poniżej o podstawowych problemach w pracy pomp, doborze i eksploatacji.

1. Błędne wyliczenie zapotrzebowania budynku OZC

Jest to bardzo częsty błąd, który przy obliczaniu zapotrzebowania kieruje się tylko danymi z projektu, bez wprowadzania korekty z użytkownikiem. Budynek nie musi wcale odzwierciedlać założeń projektowych. Przy realizacji inwestycji, często zmieniamy zastosowane materiały i technologie takie jak np. okna, drzwi zewnętrzne czy grubość i jakość materiałów izolacyjnych. Generalnie, przy błędnym wyliczaniu zapotrzebowania, możemy niedomiarować lub przewymiarować pompę ciepła.

2. Niedowymiarowanie pompy ciepła

Dobór zbyt małej mocy pompy ciepła, nie będącej w stanie pokryć zapotrzebowania na ciepło w budynku, będzie szybko odczuwalny w postaci większych rachunków za ogrzewanie. Użytkownik będzie musiał korzystać z dodatkowych źródeł ciepła. Zakup mniejszej, niedowymiarowanej pompy to mniejszy wydatek przy inwestycji, ale szybko okazać się może jako błędna decyzja. Należy przeprowadzić symulacje kosztów na najbliższe lata i oszacować, czy takie oszczędności są prawidłowe i czy nie wprowadza dużych kosztów eksploatacji w późniejszym czasie.

3. Przewymiarowanie pompy ciepła

Sytuacja bardzo podobna do wcześniejszej. Duża pompa pracuje niestabilnie, często potrafi nawet stwarzać problemy związane z awariami w takich sytuacjach. Dlaczego tak się dzieje? Przy obliczeniowej temperaturze np. -20°C (na taką oblicza się zapotrzebowanie na ciepło) pompa powinna spełnić ten warunek, ale niekoniecznie przy udziale samego kompresora. Dzisiaj pompy mają wbudowane pomocnicze źródła ciepła w postaci przepływowych grzałek elektrycznych, które w takich sytuacja wspomagają pracę pompy. Jeśli założymy, że urządzenie będzie samowystarczalne bez pomocy dodatkowego źródła (grzałki) dla tak niskiej temperatury, to w temperaturach wyższych okaże się, że moc urządzenia jest zbyt duża na zapotrzebowanie budynku. Dzisiejsze urządzenia są wyposażone w sprężarki z modulacja pracy, ale to nie wystarcza. Modulacja taka jest zbyt mała i często niewystarczająca, aby urządzenie pracowało stabilnie. Pamiętajmy, że tak niskie temperatury występują bardzo rzadko, a w niektórych rejonach wcale. Przez większość sezonu grzewczego urządzenie będzie pracowało w dużo wyższych temperaturach i właśnie tam powinna być odpowiednia praca i spełnione zapotrzebowanie. Zwykle, przewymiarowane pompy w wyższych temperaturach, przechodzą w pracę impulsową czyli często się załączają i wyłączają, co znacznie skraca ich żywotność oraz znacznie podnosi koszty zużycia energii elektrycznej. Oczywiście, również sam zakup to większy koszt poniesionej inwestycji z racji większego urządzenia.

4. Źle dobrane górne źródło ciepła

Należy przez to rozumieć źle zaprojektowany lub wykonany odbiornik ciepła od pompy, czyli naszą instalację grzewczą w domu. Odbiornikiem może być ogrzewanie podłogowe lub również zasobnik CWU. Dużo błędów pojawia się przy doborze zbiornika ciepłej wody, przy czym błędna może być nie tylko  jego pojemność, jak również zastosowany w nim wymiennik (wężownica). Zasobniki do ciepłej wody użytkowej powinny być dedykowane do takich źródeł ciepła jak pompa (niskotemperaturowe źródła ciepła), czyli zasobnik powinien być wyposażony w dużo większą powierzchnię wymiennika. Ogrzewanie centralne powinno być zaprojektowane ze zdolnością akumulacji ciepła (zdolne do odbierania ciepła przez wiele godzin) takie jak ogrzewanie podłogowe. Jeśli stosujemy grzejniki to w układzie powinien znajdować się zbiornik akumulacyjny (bufor). Należy również pamiętać o tym, że stosując grzejniki, również muszą być one przystosowane do pracy na niskiej temperaturze zasilania, często wymaga to zastosowania grzejników o zwiększonej powierzchni nawet 2 krotnie.

Błędy montażowe

1. Hałas urządzenia podczas pracy

Jeśli nie jest spowodowany złą praca kompresora (uszkodzenie sprężarki), to może być również spowodowany błędnym montażem jednostki zewnętrznej. Należy pamiętać o stosowaniu materiałów wibroizolacyjnych, aby w jak największym stopniu odseparować możliwość przenoszenia drgań z urządzenia.

2. Błędnie odprowadzane skropliny z powietrznej pompy ciepła.

Jednostka zewnętrzna pompy ciepła powinna być zamontowana w przestrzeni swobodnej dla przepływu powietrza oraz w pewnej odległości od ściany. Ze względy na specyfikę działania dochodzi do zamrażania się wymiennika, co powoduje uruchomienie funkcji defrostu (rozmrażania). Przy tej funkcji z urządzenia wydobywa się duża ilość wody, która powinna zostać odprowadzona w prawidłowy sposób, aby nie zbierała się pod urządzeniem i w warunkach temperatury poniżej 0°C nie zamarzała i tworzyła zalegającego się lodu. Takie zjawisko może powodować zagrożenie dla pieszych, jeśli pompa znajduje się blisko ciągu komunikacyjnego.

ZAWYŻONE RACHUNKI W PIERWSZYM OKRESIE UŻYTKOWANIA SYSTEMU

Często, w pierwszym okresie eksploatacji systemu, w nowo budowanym obiekcie można zauważyć odczuwalny wyjątkowo duży koszt pobranej energii elektrycznej. Traktowane jest to często jako niewłaściwa praca urządzenia, chociaż wcale nie musi tak być. Należy pamiętać o tym, że nowy budynek jest jeszcze nie wygrzany, zawiera dużo wilgoci w tynkach oraz ścianach i nie ma jeszcze w sobie zakumulowanej energii cieplnej. Powoduje to większe zapotrzebowanie na ciepło w budynku dostarczane przez pompę ciepła, co jest również powodem większego zużycia energii elektrycznej. Problem ten dotyczy wszystkich systemów grzewczych, a nie tylko pomp ciepła dlatego nie powinien być traktowany jako usterka urządzenia.

Uruchomienie i regulacja pompy ciepła

Pierwsze uruchomienie pompy ciepła, to szereg czynności które powinien wykonać wykwalifikowany personel, mający na celu weryfikację instalacji pod kątem poprawności wykonania oraz montażu samego urządzenia.

Pierwsze uruchomienie może być wykonane tylko przez :

• serwis fabryczny,
• specjalistyczną firmę  (umowa lub zlecenie od producenta),
• instalatora z certyfikatem producenta danej pompy.

Najczęściej producenci pomp posiadają własny serwis, który świadczy takie usługi. Zwykle producenci, na swoich stronach internetowych, posiadają wykaz dokumentów oraz wymagań dotyczących pierwszego uruchomienia systemu. Protokoły zgłoszenia pierwszego uruchomienia u większości producentów są dostępne na stronie u producenta. Należy podawać dane adresowe gdzie znajduje się system, dane firmy instalacyjnej, typ urządzenia.

Pierwszym etapem uruchomienia systemu jest zawsze weryfikacja całej instalacji i sprawdzenie jej zgodności wykonania. Sprawdzana jest również część elektryczna i wszystkie wymagania takie jak zastosowanie odpowiednich zabezpieczeń elektrycznych (wyłączniki różnicowo-nadprądowe).

Górne źródło ciepła musi być przed uruchomieniem napełnione wodą i odpowietrzone. Górne źródło ciepła może być podłączone do pompy ciepła w sposób bezpośredni lub pośredni. W przypadku bezpośredniego podłączenia, należy sprawdzić wielkość przepływu oraz pojemność instalacji górnego źródła. Musi tutaj być zachowany przepływ wskazany przez producenta pompy ciepła tak jak również minimalna pojemność układu. Najczęściej podawana jest to wartość 15 litrów na każdy kW mocy pompy ciepła.

Pełna ilość badań, kontroli i czynności nie jest oczywiście wykonywana przez serwis tylko w ramach pierwszego uruchomienia. Serwis korzysta tutaj również z gotowych protokołów i prób przeprowadzonych przez instalatora.

Stany awaryjne pomp ciepła

Podczas eksploatacji urządzenia mogą wystąpić usterki. Przykład niektórych, najczęściej występujących wraz z opisem usterki przedstawiam poniżej. Może pomóc to w szybkiej diagnostyce urządzenia i sprawnym usunięciu usterki.

1. Błąd wysokiego ciśnienia – zadziałanie presostatu wysokiego ciśnienia. Zatrzymanie kompresora.
2. Błąd niskiego ciśnienia – zadziałanie presostatu niskiego ciśnienia. Zatrzymanie kompresora.
3. Błąd sprężarki – zadziałanie systemu ochrony kompresora. możliwe uszkodzenie płyty zasilania kompresora lub usterka kompresora.
4. Błąd czujnika CWU – uszkodzenie czujnika dla pomiaru temperatury zbiornika CWU. Zatrzymanie grzania zbiornika CWU.
5. Błąd przepływu wody – zadziałanie czujnika przepływu wody. Urządzenie nie podejmuje pracy. Możliwe zabrudzenie filtra po stronie wodnej lub usterka pompy obiegowej.