Dynamiczny rozwój technologii grzewczych oraz rosnące wymagania dotyczące efektywności energetycznej budynków sprawiają, że coraz więcej inwestorów decyduje się na termomodernizację połączoną z wymianą tradycyjnych źródeł ciepła na bardziej ekologiczne rozwiązania. Wśród nich na szczególną uwagę zasługują pompy ciepła, które pozwalają na wykorzystanie odnawialnych źródeł energii oraz obniżenie kosztów eksploatacyjnych. Budynki starszego typu często mają grzejniki przystosowane do pracy z wysokotemperaturowymi źródłami ciepła, co może rodzić pytania o efektywność wymiany tradycyjnych kotłów na pompy ciepła. W artykule przyjrzymy się, w jakich warunkach pompy ciepła mogą efektywnie współpracować z grzejnikami oraz jakie rozwiązania warto wdrożyć.
Czym są przedsięwzięcia termomodernizacyjne?
Termomodernizacja w ostatnich latach stała się kluczowym działaniem dla osób poszukujących sposobów na ograniczenie kosztów eksploatacyjnych budynków. W ramach tego procesu realizuje się kompleksowe przedsięwzięcia termomodernizacyjne, które obejmują:
- ocieplenie przegród zewnętrznych,
- wymianę lub renowację okien,
- modernizację lub wymianę systemu grzewczego w budynku,
- unowocześnienie systemu wentylacji,
- usprawnienie systemu wytwarzania ciepłej wody.
Kluczową korzyścią wynikającą z termomodernizacji jest znacząca redukcja kosztów ogrzewania, ponieważ zmniejsza się zapotrzebowanie budynku na ciepło. Inwestycja ta zwraca się poprzez niższe rachunki za energię, choć skala oszczędności zależy od zakresu wykonanych prac. Najlepsze efekty przynosi kompleksowa termomodernizacja przeprowadzona w jednym etapie, jednak ze względów finansowych wielu inwestorów decyduje się na realizację w kilku etapach.
Warto jednak pamiętać o zachowaniu właściwej kolejności – przed wymianą systemu grzewczego należy ocieplić budynek i wymienić okna. Instalacja nowego, efektywnego źródła ciepła w budynku nadal tracącym duże ilości energii może nie przynieść oczekiwanych korzyści. Zmniejszenie strat ciepła poprzez termomodernizację pozwala na wybór mniejszego, tańszego w eksploatacji, urządzenia grzewczego. Coraz częściej wybierana jest pompa ciepła typu powietrze/woda.
Modernizacja instalacji grzewczej
Modernizacja systemu grzewczego w istniejących budynkach poddawanych termomodernizacjimoże przybierać różne formy, zależnie od rodzaju zastosowanej instalacji oraz potrzeb cieplnych budynku. Jednym z kluczowych aspektów jest dostosowanie układu grzewczego do wymagań pomp ciepła. Starsze systemy oparte na otwartym układzie grawitacyjnym nie są kompatybilne z nowoczesnymi pompami ciepła, które wymagają pracy w systemach zamkniętych z odpowiednim ciśnieniem roboczym. W takich przypadkach konieczna jest przebudowa instalacji, obejmująca m.in. zamianę naczynia przelewowego na ciśnieniowe (membranowe), które utrzymuje stabilne ciśnienie w układzie, co zapewnia jego prawidłowe działanie.
Istniejące grzejniki również odgrywają kluczową rolę w procesie modernizacji.
Tradycyjne instalacje grzejnikowe są projektowane do pracy z wysokotemperaturowymi źródłami ciepła, takimi jak kotły węglowe, gazowe czy olejowe, które dostarczają wodę grzewczą o temperaturze 70–80°C. Pompy ciepła, zwłaszcza powietrzne, operują w zakresie 35–55°C, co oznacza, że standardowe grzejniki mogą nie zapewnić odpowiedniego komfortu cieplnego, jeśli nie zostaną odpowiednio dobrane lub dostosowane. Konieczne może być przeprowadzenie analizy wielkości grzejników oraz ich zdolności do efektywnego przekazywania ciepła przy niższych temperaturach zasilania.
Aby właściwie ocenić efektywność współpracy pompy ciepła z istniejącą instalacją grzejnikową, warto opracować charakterystykę energetyczną budynku, która określi nie tylko całkowite zapotrzebowanie na ciepło, ale również jego rozkład w poszczególnych pomieszczeniach. Taką charakterystykę może wykonać projektant branży instalacji sanitarnych. Przy okazji wymiany grzejników warto również rozważyć wdrożenie systemu sterowania temperaturą poprzez zastosowanie zaworów termostatycznych z siłownikami elektrycznymi, np. połączonymi z listwą sterującą, co umożliwia zdalne monitorowanie i regulację temperatury w budynku.
Niskotemperaturowe grzejniki do współpracy z pompą ciepła
Współpraca pompy ciepła z grzejnikami jest możliwa pod warunkiem ich dostosowania do niższej temperatury zasilania. Jeśli budynek przeszedł termomodernizację, m.in. ocieplenie ścian, wymianę okien czy docieplenie stropu, może się okazać, że zapotrzebowanie na ciepło jest znacznie niższe niż w momencie budowy instalacji grzewczej. W takim przypadku dotychczasowe grzejniki mogą okazać się niewystarczające, nawet przy obniżonej temperaturze zasilania.
Dlatego w niektórych przypadkach konieczna będzie wymiana części grzejników na modele niskotemperaturowe, które charakteryzują się większą powierzchnią wymiany ciepła i są dostosowane do pracy w zakresie 45-55°C. Najczęściej są to grzejniki płytowe z jedną płytą lub modele dwupłytowe, trzypłytowe (grubości odpowiednio 11, 22 i 33 cm). Składają się one z płaskich rur lub płyt umieszczonych w obudowie. Dzięki temu, że ciepła woda lub powietrze przepływa przez te rury lub płyty, grzejnik oddaje ciepło do pomieszczenia.
Alternatywą są grzejniki konwektorowe wyposażone w wentylatory wymuszające cyrkulację powietrza, co zwiększa ich efektywność. Wbudowane wentylatory włączają się automatycznie po osiągnięciu określonej temperatury na powrocie, np. 28°C, co poprawia dynamikę ogrzewania.
Jeśli inwestor rozważa zastosowanie ogrzewania podłogowego w ramach modernizacji systemu grzewczego, warto zwrócić uwagę na oferowane przez producentów systemy ogrzewania podłogowego w technologii suchej zabudowy. Tego typu systemy mają niską wagę oraz niewielką wysokość konstrukcyjną (30-40 mm), co czyni je idealnym rozwiązaniem do modernizowanych budynków. Dzięki zastosowaniu aluminiowych profili przewodzących ciepło, systemy te zapewniają szybkie i równomierne rozprowadzanie ciepła na podłodze. Ich zastosowanie wymaga jednak wcześniejszej weryfikacji istniejącej izolacji stropu oraz oceny, czy dodatkowa warstwa systemu nie zmniejszy wysokości pomieszczeń.
Wybór odpowiedniej pompy ciepła do systemu grzejnikowego
Podstawowym kryterium wyboru pompy ciepła do budynku z instalacją grzejnikową jest temperatura zasilania, jaką urządzenie może osiągnąć. Standardowe pompy ciepła zapewniają temperaturę na poziomie 55-60°C, co w wielu przypadkach jest wystarczające do efektywnego ogrzewania. W sytuacji, gdy wymagane są wyższe temperatury, warto rozważyć wysokotemperaturowe pompy ciepła, które mogą dostarczać wodę grzewczą o temperaturze powyżej 65°C. Warto również przeanalizować współczynnik efektywności COP – im wyższa jest jego wartość, tym niższe będą koszty eksploatacyjne.
Dodatkowym aspektem jest rodzaj sprężarki w pompie ciepła. Najbardziej efektywne są urządzenia inwerterowe, które modulują swoją moc w zależności od zapotrzebowania budynku, co przekłada się na większą efektywność energetyczną i niższe koszty eksploatacji. Większość dostępnych na rynku pomp ciepła wyposażona jest w dodatkowe grzałki elektryczne, które w skrajnie niskich temperaturach mogą wspomagać pracę pompy ciepła, zapewniając stabilne ogrzewanie budynku.
Znaczenie buforów ciepła w instalacjach z pompami ciepła
W systemach grzewczych współpracujących z pompami ciepła kluczową rolę odgrywają bufory ciepła. Ich zastosowanie nie tylko zwiększa stabilność pracy całej instalacji, ale poprawia także efektywność energetyczną pompy ciepła, minimalizując liczbę cykli załączania i wyłączania urządzenia. Bufor działa jako magazyn energii, stopniowo oddający ciepło do instalacji, co redukuje ryzyko przegrzewania pomieszczeń i zapewnia równomierny rozkład temperatury. Umożliwia także bardziej płynną pracę pompy ciepła, co przekłada się na jej dłuższą żywotność i mniejsze zużycie energii elektrycznej.
Dodatkową zaletą zastosowania bufora jest możliwość integracji różnych źródeł ciepła. W systemach hybrydowych, gdzie pompa ciepła współpracuje np. z istniejącym kotłem gazowym lub kominkiem z płaszczem wodnym, bufor pełni funkcję sprzęgła hydraulicznego, które zapewnia optymalną dystrybucję ciepła pomiędzy poszczególnymi elementami instalacji. Dzięki temu ciepło jest efektywnie wykorzystywane, a nadwyżki mogą być magazynowane i wykorzystywane w momencie wzrostu zapotrzebowania na ogrzewanie. W dużych budynkach i instalacjach wieloobiegowych bufor umożliwia niezależną regulację temperatury w poszczególnych strefach, co sprzyja oszczędnościom i podnosi komfort cieplny mieszkańców.
Autor: mgr inż. Damian Czernik
