Pompy ciepła w systemach HVAC dla budynków komercyjnych

Rozwiązania zeroemisyjne HVAC to nasza najbliższa przyszłość. Postęp techniki, który ma na celu zmniejszenie energochłonności, nie pomija także wzrostu wymagań, które dotyczą przebywania ludzi w pomieszczeniach. Proces ten łączy się nierozerwalnie z rozwojem gospodarki, a także bogacenia się naszego społeczeństwa. Mając to na uwadze, każdorazowo należy brać pod uwagę efektywność systemów stosowanych w budynkach, zarówno komercyjnych, jak i mieszkalnych. Systemy takie jak wentylacja, klimatyzacja czy urządzenia grzewcze już niedługo będą ze sobą powiązane.

Z artykułu dowiesz się:

1. Dlaczego dobrze dobrany system HVAC ma duże znaczenie w budynkach komercyjnych?
2. Jak dobrać moc pompy ciepła?
3. Co warto wiedzieć o wskaźnikach efektywności pomp ciepła?

Przyglądając się pompom ciepa, które podłączono do istniejących instalacji HVAC, da się rozróżnić rozwiązania, które przeznaczone są do dużych instalacji komercyjnych, jak również rozwiązania małej mocy (zazwyczaj do ok. 16 kW), które z powodzeniem stosuje się w domach jednorodzinnych.
Budynki mieszkalne wielorodzinne, podobnie jak budynki komercyjne, potrzebują mocy cieplnej czy chłodniczej większej niż 16 kW.
Rozwiązania, w których wykorzystuje się pompy ciepła o małej mocy (do 16 kW) pozwalają na to, aby całkowicie zastąpić kotły gazowe czy piece węglowe, ponieważ są w stanie pracować w pełnym zakresie temperatur powietrza zewnętrznego (w polskich warunkach temperatury wahają się między +45 a +25°C).

Dlaczego dobrze dobrany system HVAC ma duże znaczenie w budynkach komercyjnych?

Budynki biurowe i lokale komercyjne to miejsca, w których systemy HVAC mają kluczowe znaczenie, jeśli chodzi o zapewnienie komfortowych warunków wewnątrz pomieszczeń, zarówno jeśli chodzi o ochronę ich przed przegrzaniem, jak i wyziębieniem. Warto mieć na uwadze, że zazwyczaj system HVAC ma znaczny udział w zużyciu energii budynku, nawet do 40%, z czego połowa odpowiedzialna jest za ogrzewanie i chłodzenie komercyjnych budynków.
Powyższe jest szczególnie ważne, jeśli chodzi o obiekty specjalistyczne, jak np. szpitale, centrale danych, czy hotele, gdzie systemy klimatyzacji, wentylacji i ogrzewania pracują bez przerwy przez całą dobę. Potrzeba ciągłego ogrzewania, jak również chłodzenia generują wysokie koszty użytkowania urządzeń, które dla administratorów budynków mogą stanowić nie lada wyzwanie. Jak zatem zoptymalizować działanie systemów HVAC, aby były jak najbardziej energooszczędne, biorąc jednocześnie globalny kryzys energetyczny? Jednym z rozwiązań mogą okazać się urządzenia, których praca opiera się na wykorzystaniu odnawialnych źródeł energii. Jednym z nich są pompy ciepła.

Jak dobrać moc pompy ciepła?

Wybierając pompę ciepła, inwestor musi zwrócić uwagę na wydajność urządzenia oraz jego osiągi przy zmieniającej się temperaturze powietrza zewnętrznego, a także zmieniające się, różnej temperatury wody grzewczej.
Powietrzne pompy ciepła powietrze-woda, które wyróżniają się dużą mocą powyżej 100 kW i przeznaczone są do budynków komercyjnych, użyteczności publicznej i przemysłowych, mogą pracować jedynie do określonej temperatury powietrza zewnętrznego. Graniczna temperatura  to między -10 a -15°C (w zależności od tego, jaki producent stworzył urządzenie). Oznacza to, że w niektórych przypadkach zapewnienie komfortu cieplnego w budynkach użyteczności publicznej lub przemysłowych za pomocą pompy ciepła może być problematyczne. Dodatkowo, kiedy występuje graniczna temperatura zewnętrzna, dochodzi do obniżenia ich wydajności. Dlatego też pompy ciepła w budynkach komercyjnych i przemysłowych do ogrzewania powietrza służą w okresach przejściowych, a na co dzień inwestorzy wykorzystują je w trybie pracy agregatu wody ziębniczej.
Producenci pomp ciepła dążą jednak do tego, aby oferować pompy ciepła, których zakres mocy wynosi od 16 do ok. 100 kW, a nawet większej, dzięki czemu staną się ono monowalentnym źródłem energii, ale na zasadzie kaskady urządzeń. Warto podkreślić, że kaskady są coraz częściej stosowane w budynkach komercyjnych.

Co warto wiedzieć o wskaźnikach efektywności pomp ciepła?

Dobór odpowiedniego odbiornika ciepła ma duży wpływ zarówno na koszty inwestycyjne, jak i eksploatacyjne. Mówiąc o tych drugich, uwagę należy zwrócić szczególnie na wskaźniki efektywności energetycznej pompy ciepła — EER, SEER, COP oraz SCOP.
Za pomocą wskaźników EER oraz COP określany jest stosunek odpowiednio — wydajności chłodniczej oraz grzewczej, a także poboru mocy elektrycznej w określonych, znormalizowanych warunkach. Ich zadaniem jest odwzorowanie warunków ekstremalnych, które mogą wystąpić przez krótki czas — mówiąc o chłodzeniu, jest to temperatura zewnętrzna na poziomie 35°C, a jeśli chodzi o wodę ziębniczą - 7/12°C. Jeśli chodzi o ogrzewanie, mowa o temperaturze wody grzewczej, której temperatura wynosi 35/30°C oraz temperaturze zewnętrznej, która wynosi 7°C, co w naszych warunkach klimatycznych nie można nazwać warunkami ekstremalnymi. Niemniej jednak należy mieć na uwadze, że wskaźniki te dotyczą ujednoliconych, stałych warunków pracy.
Warunki zewnętrzne zmieniają się, co oznacza, że efektywność określana na ich podstawie nie opisuje rzeczywistych warunków pracy, tym bardziej że warunki uznawane za ekstremalne występują w naszym klimacie mniej niż 1% w ciągu całego roku. Mając to na uwadze, wprowadzono wskaźniki sezonowej efektywności energetycznej — SEER, a także SCOP. Wspomniane parametry także wyrażają stosunek mocy chłodniczej lub grzewczej do ilości energii elektrycznej. Różnica polega na tym, że wyznacza się je dla różnych warunków zewnętrznych oraz zinterpolowanych wartości dla pozostałego okresu. Wskaźniki SEER oraz SCOP lepiej odzwierciedlają wszystkie warunki pracy pompy ciepła, chociaż nadal nie są idealne, ponieważ nie uwzględnia się w nich innych nastaw temperatury wody ziębniczej, a także grzewczej. Te zależą nie tylko od przyzwyczajeń użytkowników, ale także ustawień, jakich dokonują praz odbiorników ciepła oraz chłodu.
Dobierając prawidłowo odbiornik ciepła na poziomie projektowania budynku, można znacznie obniżyć koszty nie tylko inwestycyjne, ale również eksploatacyjne. 

Chcesz dowiedzieć się więcej na temat pomp ciepła w budynkach komercyjnych wyposażonych w system HVAC? Skontaktuj się z pracownikami hurtowni instalacyjnych Grupy Instal-Konsorcjum, którzy rozwieją Twoje wątpliwości. W naszej ofercie oprócz wysokiej jakości urządzeń grzewczych znajdziesz także klimatyzatory oraz kurtyny powietrze, które z powodzeniem wykorzystasz zarówno w domach jednorodzinnych, jak i budynkach komercyjnych.

Autor: Aneta Wojtczak

Przeczytaj także:

• Gdzie zamontować pompę ciepła?
• Sterowanie pompą ciepłą — jakie mamy możliwości?

 
Zapraszamy także na tematyczne e-szkolenie IK:

Instal-Konsorcjum — Twój sprawdzony Partner!