Odpowiednia konfiguracja pompy ciepła może stanowić wyzwanie dla większości użytkowników. Na szczęście możemy polegać na doświadczonych instalatorach. Tym razem opowiemy jak sterować ogrzewaniem domu za pomocą „automatyki” pompy ciepła. Na początek krótkie definicje i założenia.

Krzywa grzewcza – temperatura zasilania układu grzewczego jest zależna od zmian temperatury zewnętrznej.

Temperatura bezwzględna – stała temperatura zasilania układu grzewczego niezależnie od zmian temperatury zewnętrznej.

Termostat – urządzenie, które załącza inne urządzenie na podstawie temperatury, w której zostało umiejscowione (pokój, salon, kuchnia, itd.) i nie wpływa na temperaturę zasilania układu grzewczego. Temperatura zasilania jest zawsze taka, jaką ustawiliśmy w stałej bezwzględnej lub wynika z krzywej grzewczej.

Madoka, sterownik pokojowy Mitsubishi, inne – dedykowane urządzenie przez producenta pompy ciepła lub innego producenta, ale potrafiące „rozmawiać, wydawać polecenia pompie ciepła”, które może działać jak termostat oraz wpływać na temperaturę zasilania.

Ogrzewanie domu za pomocą termostatu

To, jaki sposób do „pracy” wybierzemy dla termostatu, ma wpływ, w jaki sposób uzyskamy efekt końcowy, czyli ciepło w domu. Czy komfortowo, czy ekonomicznie? A może razem?

Załóżmy, że ustawiliśmy stałą temperaturę zasilania na poziomie 40 °C. Do tego termostat, który ma „pilnować” temperatury zadanej w pomieszczeniu na 23 °C. Na zewnątrz mamy temp. 0 °C, a w pomieszczeniu jest 20 °C. Co się dzieje?

Jak działa pompa ciepła z termostatem?

Termostat załącza podłączone do niego urządzenie, tj. pompę ciepła. Pompa ciepła ma ustawioną stałą temperaturę zasilania ustawiona na 40 °C. I taką temperaturę pompa ciepła „wrzuca” nam do układu grzewczego. 

Układ grzewczy rozprowadza tę „temperaturę” po całym domu. Temperatura w powietrzu wzrasta, odczytuje ją na bieżąco nasz termostat. 

Z chwilą uzyskania temperatury zadanej, termostat wysyła polecenie do pompy ciepła o zakończeniu procesu grzania. Analogicznie chłodzenia – jeśli ten tryb byłby aktywny.

I teraz: kiedy będzie ciepło w domu, w jakim czasie, co jest bardziej ekonomiczne?

Najbardziej ekonomiczne działanie pompy ciepła?

Na to pytanie wpływ ma wiele czynników. Jeśli temperatura zewnętrzna będzie rosła, np. do poziomu ok. od +5 °C do +10 °C stopni, wtedy ilość energii potrzebnej dla utrzymania ciepła w domu się zmniejszy (mniejsza różnica temperatur między tym, co na dworze a tym, co w domu). 

Termostat będzie załączał pompę ciepła na krótsze odcinki czasowe, ale w dłuższej przerwie między cyklami. Krótsze, bo pompa ciepła będzie musiała wyprodukować mniej energii do utrzymania temperatury w domu. Dłuższe przerwy, bo wolniej dom się będzie wychładzał. 

Możliwe konsekwencje

Wnioski, jakie się nasuwają to np. możliwość „taktowania” urządzenia i przegrzewania pomieszczeń, mniejszy komfort użytkowania – trzeba pilnować temperatury zasilania, aby było ekonomicznie.

Układ grzewczy będzie miał też na to wpływ. Podłogówka dłużej się nagrzewa, ale dłużej też „trzyma” ciepło. Grzejniki szybciej się nagrzewają, czyli szybciej nagrzeją otoczenie, ale krócej „trzymają” to ciepło. 

Przewymiarowany układ grzewczy w stosunku do pomieszczeń – to kolejny czynnik mający wpływ na pracę. „Szeroko” rozłożona podłogówka będzie mniej efektywna, duża powierzchnia grzejników w stosunku do pomieszczenia (lub grzejniki niskotemperaturowe, klimakonwektory) pozwolą obniżyć temperaturę zasilania, itd.

Tu też widzimy zależność właściwego doboru mocy grzewczej pompy ciepła do zapotrzebowania energetycznego naszego domu. Jeśli w takim zakresie temperatur zewnętrznych mamy „nadmiar mocy” z pompy ciepła to jej praca jest po prostu nieefektywna (pracuje niepotrzebnie, zbyt dużo energii produkuje, zbyt dużo energii zużywa, zbyt często się załącza, itd.).

Spadek temperatury zewnętrznej a temperatura zasilania

A teraz co się stanie, gdy temperatura zewnętrzna zacznie spadać, np. do poziomu od -5 °C do -10 °C? Termostat nadal będzie pilnował nam temperatury w pomieszczeniu i załączał pompę ciepła kiedy ona spadnie, wyłączał kiedy wzrośnie ponad zadaną. 

Kiedy zrobi nam się ciepło w domu?  Będzie to zależne od ilości ciepła, jaka jest potrzebna do utrzymania nam zadanej temperatury wnętrza.

I teraz, jeśli temperatura na zewnątrz spada, to żeby nie odczuć różnicy, powinniśmy w tym samym czasie „dokładać” temperatury na zasilaniu, aby zrekompensować to co „ucieka” nam z domu. 

Wtedy mamy na bieżąco korektę zasilania. Ale tu wybraliśmy stałą temperaturę zasilania – może ona spowodować, że to ciepło co „ucieka” nam z domu robi to szybciej, niż przychodzi z zasilania. 

Wtedy termostat załącza pompę ciepła na dłuższe odcinki pracy z mniejszymi przerwami. Może też dojść do sytuacji kiedy pompa ciepła będzie pracować cały czas, a dom może się nawet wychładzać! 

Dlaczego? Bo energii cieplnej produkowanej przez urządzenie w tej konkretnie temperaturze zewnętrznej jest za mało, aby zrekompensować stratę ciepła domu! Należy podnieść temperaturę zasilania do poziomu, który nam to zrekompensuje.

Przy prawidłowym dobraniu urządzeń grzewczych do instalacji grzewczej budynku, do samego budynku i do użytkownika oraz prawidłowym wyregulowaniu całości to uzyskamy pełen komfort użytkowania. 

Będziemy mieli cały czas stałą temperaturę w pomieszczeniu. Możemy nie zauważyć spadku lub wzrostu temperatury w pomieszczeniu, co nie znaczy, że ten spadek się nie dzieje. On musi nastąpić, żeby nastąpił kolejny krok.

Sterowanie ogrzewaniem domu za pomocą termostatu

Możliwości termostatów i ich wpływ na ogrzewanie domu

W zależności od typu zastosowanego termostatu i jego możliwości możemy odpowiednio wcześniej wpływać na pracę pompy ciepła. Jeśli to będzie termostat typu on/off to będzie on tylko włączał i wyłączał pompę ciepła. 

Dodatkowe funkcjonalności samego termostatu, np. funkcja histerezy i jej zakres pozwala przesunąć w czasie moment załączenia bądź wyłączenia pompy ciepła by pracowała efektywniej. 

W tym przypadku komfort użytkowania możemy mieć wysoki, ale efekt ekonomiczny niekoniecznie (wszystko zależy od rodzaju i typu rządzeń, instalacji grzewczej, budynku i potrzeb użytkowników).

Jeśli to będzie termostat dedykowany dla danej pompy ciepła, potrafiący z nią „rozmawiać, wydawać polecenia” to pompa ciepła może zmieniać swoje ustawienia i dostosowywać do zmian warunków zewnętrznych. Wtedy możemy uzyskać najlepszy stosunek komfortu użytkowania do wydajności urządzenia i ekonomiki jego pracy.

No dobrze, to była stała bezwzględna, co z krzywą grzewczą?  

Ogrzewanie krzywą grzewczą za pomocą termostatu

Różnica polega na tym, że temperatura zasilania jest analizowana na bieżąco od temperatury zewnętrznej.

A to powoduje, że jak termostat włącza nam pompę ciepła w celu utrzymania ciepła w domu, to temperatura zasilania może być zawsze inna i ona będzie miała wpływ na tempo uzyskania komfortu w domu, a co za tym idzie komfortu użytkowania i jego ekonomii. 

W sytuacji, gdy temperatura zewnętrzna jest w zakresie np. od +50 °C – do +10 °C , termostat ten będzie załączał pompę ciepła na dłuższe odcinki czasowe pracy z krótszymi okresami przerwy lub całkiem odwrotnie. Analogicznie może być w zakresie temperatur zewnętrznych od -5 °C do -10 °C (i niżej).

To, jak postąpi, jest bardzo zależne od ustawień krzywej grzewczej. Jeśli pompie ciepła pozwolimy na pracę z wyższymi temperaturami zasilania przy wyższych temperaturach zewnętrznych, to osiągniemy ten sam efekt, co przy stałej bezwzględnej. 

Energii cieplnej generowanej od pompy będzie za dużo i termostat będzie robił krótkie cykle pracy z dłuższymi przerwami. Jeśli damy niższe temperatury zasilania przy wyższych temperaturach zewnętrznych, to termostat będzie załączał pompę ciepła na dłuższe odcinki czasowe z krótszymi przerwami w pracy.

Wnioski

Widzimy więc, że odpowiednie skorelowanie tych nastaw ze sobą wpływa na efekt końcowy. Wariacji może być wiele, zależą od typów danych urządzeń, ich możliwości, itd. Najwięcej możliwości i najlepsze efekty dają dedykowane urządzenia producentów.

Tych punktów zależnych jest dość sporo, dlatego trzeba je wykonać razem. I musi to zrobić użytkownik końcowy, w połączeniu z instalatorem. Bo to użytkownik ma wiedzę, co chce osiągnąć i w jakich warunkach. 

Sam instalator jest tylko tym „technicznym pośrednikiem”, ale on z nami nie zamieszka. Powinien mieć wiedzę jak fizycznie to zrobić (i czy w ogóle w danym układzie da się to zrobić) i wskazać jak to zrobić.