Jak działa powietrzna pompa ciepła przy niskich temperaturach?

Jak działa powietrzna pompa ciepła przy niskich temperaturach?

Choć liczba użytkowników powietrznych pomp ciepła w Polsce stale rośnie, wciąż można spotkać się z opinią, że ten sposób ogrzewania nie sprawdzi się w naszym klimacie. Krytycy argumentują to tym, że niskie temperatury zimą mogą całkowicie uniemożliwić działanie urządzenia. Z pozoru może się wydawać, że wnioski te są uzasadnione, ale czy faktycznie mroźne warunki stanowią problem dla pomp ciepła? W jakim stopniu ujemne temperatury mogą wpływać na ich pracę? 

Przeczytaj także:

• Jakie są zabezpieczenia prądowe w obwodzie zasilania pompy ciepła?
• Jak działa ładowanie samochodu elektrycznego z fotowoltaiki?
• Termomodernizacja 2025 – kto i ile może dotacji może otrzymać w 2025?

Jak działa powietrzna pompa ciepła?

Powietrzna pompa ciepła do działania potrzebuje energii elektrycznej, która zasila zarówno jej mechaniczne elementy, jak i grzałkę wspomagającą. Grzałka uruchamia się w momentach, gdy wydajność pompy jest niewystarczająca i konieczne jest dodatkowe podniesienie temperatury czynnika grzewczego.

W skład systemu wchodzą podstawowe komponenty – parownik, sprężarka, zawór rozprężny oraz skraplacz. Wewnątrz układu krąży czynnik roboczy o właściwościach umożliwiających odbiór energii cieplnej nawet przy niskich temperaturach otoczenia. 

Proces rozpoczyna się w parowniku, gdzie czynnik roboczy pochłania ciepło z powietrza zewnętrznego, co powoduje jego odparowanie. Następnie gazowy czynnik trafia do sprężarki, gdzie zwiększa się jego ciśnienie i temperatura. Gorący czynnik przepływa do skraplacza, gdzie oddaje ciepło do instalacji grzewczej budynku. Po przejściu przez zawór rozprężny ciśnienie i temperatura czynnika ponownie spadają, po czym wraca on do parownika, aby powtórzyć cały cykl.

Jak działa pompa ciepła powietrze-powietrze?

Pompy ciepła powietrze-powietrze są rzadziej wybieranym rozwiązaniem w regionach o umiarkowanym klimacie. Ich efektywność najlepiej sprawdza się w cieplejszych strefach, gdzie przez większość roku występują stosunkowo wysokie temperatury. Systemy te mają również możliwość pracy w trybie chłodzenia, który pozwala na ich zastosowanie nie tylko zimą, ale i latem.

Zasada działania opiera się na pobieraniu energii cieplnej z powietrza zewnętrznego i przekazywaniu jej bezpośrednio do wnętrza budynku poprzez system ogrzewania nadmuchowego. Dzięki temu można w krótkim czasie podnieść temperaturę w pomieszczeniach. Dzięki temu jest to rozwiązanie szczególnie przydatne w miejscach wymagających szybkiego dogrzania.

Pompy powietrze-powietrze wyróżniają się niską bezwładnością cieplną, co sprawia, że są często wykorzystywane w domkach letniskowych, tymczasowych biurach, kioskach czy innych obiektach, gdzie ogrzewanie nie jest potrzebne w sposób ciągły. W umiarkowanym klimacie ich stosowanie w budynkach mieszkalnych jest mniej popularne, ponieważ nie zapewniają stabilnej temperatury przez cały sezon grzewczy. W takich warunkach lepiej sprawdzają się systemy, które pozwalają na utrzymanie stałej temperatury i ograniczają ryzyko gwałtownych wahań ciepła wewnątrz budynku.

Jak działa pompa ciepła powietrze-woda?

W klimacie umiarkowanym pompy ciepła powietrze-woda zyskują na popularności jako alternatywa dla gruntowych systemów grzewczych. W tym rozwiązaniu energia cieplna pobierana jest z powietrza zewnętrznego, a następnie przekazywana do instalacji grzewczej budynku, gdzie medium grzewczym jest woda lub glikol.

Działanie tego rodzaju pompy ciepła opiera się na cyklu termodynamicznym. Czynnik roboczy pobiera energię cieplną z powietrza i pod wpływem zmian ciśnienia oraz temperatury przekazuje ją do wody w systemie grzewczym. Urządzenie najlepiej współpracuje z niskotemperaturowymi systemami ogrzewania, które pracują w zakresie od 35 do 45°C. Takie parametry osiągają przede wszystkim ogrzewanie podłogowe, niskotemperaturowe grzejniki, a także rzadziej spotykane systemy ogrzewania ściennego i sufitowego.

W przypadku budynków, które nie korzystają z ogrzewania powierzchniowego, pompa ciepła powietrze-woda może zasilać klimakonwektory lub nagrzewnice powietrza. System ten skutecznie ogrzewa również wodę użytkową, bez konieczności stosowania dodatkowych modułów, co odróżnia go właśnie od pomp powietrze-powietrze.

Czy powietrzne pompy ciepła są dla wszystkich?

Osoby zastanawiające się nad montażem pompy ciepła często zastanawiają się, czy będzie ona skuteczna w warunkach zimowych. Każde takie urządzenie działa w określonym zakresie temperatur zewnętrznych, co warto wziąć pod uwagę przed podjęciem decyzji o jego instalacji. Kluczowym etapem planowania takiej inwestycji jest analiza średnich temperatur w sezonie zimowym oraz wartości minimalnych i maksymalnych, jakie odnotowano w ostatnich latach.

Należy pamiętać, że nawet w sąsiadujących regionach mogą występować znaczące różnice temperatur, zarówno latem, jak i zimą. W obszarach, gdzie zimy są wyjątkowo surowe, pompa ciepła może nie być najlepszym rozwiązaniem, ponieważ jej wydajność spada w bardzo niskich temperaturach. Jednak w większości miejsc, gdzie zimy są łagodniejsze, tego typu system grzewczy sprawdzi się dobrze. W ostatnich latach średnie temperatury w okresie zimowym wzrosły, co oznacza, że pompa ciepła może być efektywnym i opłacalnym wyborem w coraz większej liczbie lokalizacji.

Niska temperatura a praca pompy ciepła zimą

W przypadku wyjątkowo mroźnej zimy większość pomp ciepła powietrze-woda jest w stanie pracować nawet przy temperaturach sięgających -28°C, choć takie warunki występują rzadko. Standardowa wydajność urządzenia utrzymuje się w szerokim zakresie temperatur, zwykle od 5°C do -15°C. Im lepiej pompa radzi sobie z niskimi temperaturami, tym wyższa jest jej cena. Dlatego wybór odpowiedniego modelu powinien uwzględniać wieloletnie obserwacje warunków atmosferycznych w danej lokalizacji.

Jeśli temperatura spadnie poniżej -15°C, pompa ciepła nie przestaje działać. Jest ona wyposażona w elektryczny układ wspomagający, który aktywuje się, gdy parownik nie jest w stanie skutecznie pobierać ciepła z powietrza. W takiej sytuacji oprócz sprężarki i pompy obiegowej, dodatkowe grzałki elektryczne zaczynają wspierać proces ogrzewania budynku. Ich zadaniem jest nie tylko dostarczenie ciepła, ale także zapobieganie oszronieniu parownika. System automatycznie wykrywa obecność lodu i w razie potrzeby uruchamia tryb odszraniania, polegający na odwróceniu cyklu pracy pompy. 

Pomimo większego poboru energii w skrajnych warunkach, pompa ciepła wciąż pozostaje opłacalnym rozwiązaniem, zwłaszcza w porównaniu do tradycyjnych metod ogrzewania, zarówno pod względem kosztów eksploatacji, jak i wpływu na środowisko.

Jaki jest koszt energii elektrycznej w przypadku pracy pompy ciepła w mroźne dni?

Wielu użytkowników pomp ciepła wskazuje, że wzrost poboru energii w mroźne dni jest stosunkowo niewielki. W standardowym domu jednorodzinnym roczne koszty ogrzewania mogą wynosić od 2 do 3 tysięcy złotych, co daje średnio 200–300 zł miesięcznie. Przy łagodniejszej zimie wydatki te będą jeszcze niższe. Dodatkową oszczędność można uzyskać, synchronizując działanie pompy z taryfami energetycznymi o niższych stawkach. Bardzo dobrym rozwiązaniem jest także montaż instalacji fotowoltaicznej, dzięki której ogrzewanie będzie jeszcze tańsze. Pozwala to zredukować koszty związane z dodatkowym poborem energii elektrycznej w chłodniejszych okresach. Co jednak istotne, duże znaczenie ma odpowiednia izolacja nieruchomości. Bez niej te koszty mogą być jednak wyższe.

Zastosowanie pompy ciepła powietrze-woda nie wymaga spełnienia szczególnych warunków, a większość budynków w Polsce nadaje się do jej instalacji. Osoby mające wątpliwości dotyczące działania pompy w okresie zimowym powinny pamiętać, że parametry techniczne podawane przez producentów są dostosowane do rzeczywistych warunków pracy. Dokładna analiza specyfikacji urządzenia oraz potrzeb budynku pozwala podjąć świadomą decyzję i przekonać się, że to rozwiązanie sprawdzi się również w konkretnym gospodarstwie domowym.