Pompa ciepła w bardzo niskich temperaturach – jak działa?

Wiele osób stojących przed wyborem systemu grzewczego bierze pod uwagę instalację pompy ciepła. Dzięki dofinansowaniu z programów takich jak „Mój Prąd 5.0” inwestycja w taki system grzewczy stała się dosyć przystępna. Jednocześnie ogrzewanie przy pomocy pompy w połączeniu z panelami fotowoltaicznymi jest praktycznie bezkosztowe. Obawy budzi jednak działanie pompy ciepła w sytuacji, gdy temperatura na zewnątrz spada – w końcu urządzenie to pobiera ciepło z powietrza lub gruntu. W poniższym artykule wyjaśniamy tę kwestię.

Jak działa pompa ciepła?

Nim przejdziemy do omówienia wydajności pompy ciepła w czasie mrozów, przypomnijmy, na czym polega jej działanie w normalnych warunkach.

W uproszczeniu pompy ciepła to urządzenia, które pobierają energię z otoczenia i przenoszą ją do budynku, aby zasilić jego system grzewczy. Otoczeniem tym może być grunt – tak dzieje się w przypadku pomp gruntowych – lub z powietrze – tak dzieje się w przypadku pomp powietrznych. W związku z tym można przypuszczać, że gdy temperatury są bardzo niskie, mechanizm może mieć problem z pobraniem wystarczającej ilości ciepła. W rzeczywistości temat ten jest jednak nieco bardziej skomplikowany.

Jak działa pompa ciepła, gdy temperatura jest bardzo niska?

Większość pomp ciepła efektywnie działa aż do przekroczenia wyznaczonego punktu biwalentnego. Punktem tym nazywamy graniczną temperaturę pracy urządzenia. Kiedy temperatura spada poniżej punktu biwalentnego, pompa działa mniej efektywnie. Nie oznacza to jednak, że ogrzewany przez nią budynek jest pozbawiony źródła ciepła. Nowoczesne pompy są bowiem wyposażone dodatkowo w grzałkę elektryczną, która wspiera działanie urządzenia podczas niekorzystnych warunków pogodowych.

Wartość punktu biwalentnego w Polsce wynosi najczęściej między –12°C a –7°C. Rzadko jest niższa, ponieważ mogłoby to doprowadzić do niekorzystnej sytuacji, w  której pompa ma zbyt dużą moc w stosunku do zapotrzebowania budynku. Należy bowiem pamiętać, że punkt biwalentny powinien być tak dobrany, aby praca pompy ciepła była maksymalnie wydajna i bezawaryjna. Będzie on inny w zależności od wielu czynników – w tym od rodzaju ogrzewania budynku. W przypadku ogrzewania podłogowego temperatura osiągana przez wyłączeniem się pompy będzie niższa.

Uwaga!

Pompa nie wyłącza się od razu po przekroczeniu punktu biwalentnego. Aby tak się stało, niska temperatura musi utrzymywać się przez określony czas.

Nowoczesne pompy ciepła bez systemu wspomagającego

Praca systemu wspomagającego – czy to w postaci dodatkowego pieca czy grzałki wbudowanej w pompę ciepła – nie zawsze jest konieczna. Bardziej zaawansowane pompy świetnie radzą sobie z ogrzewaniem budynku nawet przy temperaturze –28°C. Jednocześnie tak duże mrozy są zjawiskiem niemal niespotykanym w naszej strefie klimatycznej.

Oczywiście w przypadku, gdy temperatura na zewnątrz jest wyższa, a oczekiwana temperatura panująca w domu niższa, pompa pracuje najwydajniej i najbardziej ekonomicznie. Nie oznacza to jednak, że przy pomocy pompy ciepła nie da się uzyskać wysokiej temperatury w pomieszczeniu – nawet jeśli na zewnątrz panuje mróz. Jak wysokiej? Nawet 26–28°C.

Oblodzenie pompy ciepła

Częstym zmartwieniem osób rozważających montaż pompy ciepła jest możliwość oblodzenia lub zamarznięcia zewnętrznej części pompy. Taki scenariusz może się jednak spełnić tylko w przypadku awarii, ponieważ większość nowoczesnych pomp ciepła ma wbudowany system odprowadzania kondensatu oraz funkcję odszraniania. Funkcje te pozwalają z powodzeniem uniknąć oblodzenia jednostki zewnętrznej.

Rodzaj pompy ciepła a działanie w niskich temperaturach

W kontekście pracy w niskich temperaturach warto dodać, że działanie pomp ciepła w takich warunkach różni się w zależności od modelu urządzenia. Pompy gruntowe – nazywane też pompami typu solanka/woda – w przypadku wystąpienia dużych mrozów będą wydajniejsze. Stabilność ich działania jest bowiem uwarunkowania mniejszym wahaniem temperatury w gruncie. Powietrze zmienia swoją temperaturę zdecydowanie bardziej dynamicznie, a co za tym idzie – pompa szybciej potrzebuje wsparcia w postaci grzałki bądź alternatywnego źródła ciepła. Jednocześnie ten typ pompy jest nieco tańszy.