Co jest lepsze: pompa ciepła powietrze-woda czy powietrze-powietrze?

Najważniejsza różnica: woda albo powietrze jako odbiornik ciepła

Oba rozwiązania pobierają energię z powietrza zewnętrznego i wykorzystują obieg chłodniczy ze sprężarką. Różnią się po stronie budynku. W systemie powietrze-woda ciepło trafia do obiegu wodnego, a następnie do grzejników, ogrzewania podłogowego, klimakonwektorów lub zasobnika CWU. W systemie powietrze-powietrze jednostka wewnętrzna ogrzewa powietrze i rozprowadza je nawiewem. Takie rozróżnienie zastosowało także IEA Heat Pumping Technologies: typ powietrze-powietrze opisano jako rozwiązanie do ogrzewania i chłodzenia pomieszczeń, a powietrze-woda jako system obsługujący instalację grzewczą oraz ciepłą wodę użytkową.^[1]

Ta tabela nie jest rankingiem. Pokazuje, że porównywane urządzenia rozwiązują częściowo różne zadania. Jeżeli dom ma być ogrzewany wodną podłogówką i potrzebuje CWU, oferta powietrze-powietrze bez osobnego podgrzewacza nie jest równoważna. Jeżeli celem jest ogrzewanie i chłodzenie kilku pomieszczeń bez przebudowy podłóg oraz rur, kompletna instalacja powietrze-woda może obejmować elementy, których użytkownik wcale nie potrzebuje.

Kiedy lepsza jest pompa ciepła powietrze-woda?

Powietrze-woda jest mocnym wyborem, gdy w budynku działa wodne CO albo inwestor planuje ogrzewanie podłogowe. Jeden układ może wtedy zasilać odbiorniki w wielu pomieszczeniach, a po połączeniu z właściwym zasobnikiem również przygotowywać CWU. To upraszcza codzienną obsługę, bo sterowanie ogrzewaniem i ciepłą wodą może należeć do jednego systemu. Nie oznacza jednak, że każda pompa automatycznie ma zasobnik, tryb chłodzenia i cały osprzęt hydrauliczny. Zakres dostawy trzeba odczytać ze schematu oraz oferty.

W domu z istniejącymi grzejnikami trzeba sprawdzić, jakiej temperatury wody potrzebują one przy zimowych stratach ciepła. Sam fakt, że rury i grzejniki już są, nie gwarantuje dobrych warunków pracy pompy. Odbiorniki muszą oddać wymaganą moc przy temperaturze zasilania przewidzianej w projekcie. Czasem wystarczy regulacja i korekta wybranych grzejników, czasem potrzebna jest większa zmiana. Nie da się tego rozstrzygnąć na podstawie wieku budynku ani zdjęcia kotłowni.

Przed wyborem urządzenia potrzebne jest zapotrzebowanie cieplne budynku oraz ocena instalacji. Bez tych danych nie wiadomo, czy lepsza będzie mniejsza pompa współpracująca z ograniczonymi stratami ciepła, czy większa jednostka mająca obsłużyć dom bez wcześniejszej modernizacji. To właśnie w tym miejscu pytanie o typ urządzenia przechodzi w pytanie o konkretny budynek.

Kiedy lepsza jest pompa ciepła powietrze-powietrze?

Powietrze-powietrze ma przewagę, gdy budynek nie ma wodnej instalacji CO, a właściciel chce ogrzewać i chłodzić bezpośrednio wybrane pomieszczenia. Jednostka wewnętrzna reaguje bez nagrzewania masy wody i odbiorników, dlatego rozwiązanie dobrze pasuje do stref używanych o różnych porach. W układzie multi-split jedna jednostka zewnętrzna może współpracować z kilkoma jednostkami wewnętrznymi, lecz każdą konfigurację trzeba sprawdzić pod kątem dostępnej mocy przy jednoczesnej pracy.

Typowa pompa powietrze-powietrze jest znana również jako klimatyzator z funkcją grzania. Ogrzewa powietrze zimą, a po odwróceniu obiegu usuwa ciepło z pomieszczenia latem. Zwykle nie podgrzewa wody do kranów i prysznica, więc bilans inwestycji musi obejmować osobny sposób przygotowania CWU. Energy Saving Trust zwraca uwagę właśnie na to ograniczenie typowych urządzeń powietrze-powietrze, jednocześnie opisując ich funkcję grzania i chłodzenia.^[2] Na rynku istnieją konfiguracje wielofunkcyjne, dlatego o możliwościach konkretnego zestawu rozstrzyga dokumentacja, a nie sama etykieta kategorii.

Trzeba też ocenić rozkład pomieszczeń. Ciepłe powietrze nie przechodzi swobodnie przez zamknięte drzwi ani nie omija przeszkód tak, jak życzyłby sobie użytkownik. Jedna jednostka w salonie może poprawić warunki w części otwartej, lecz nie zapewnia automatycznie tej samej temperatury w sypialniach i łazience. Więcej jednostek poprawia strefowanie, ale zwiększa zakres przewodów, odpływów skroplin, miejsc montażu i późniejszego serwisu.

Która pompa jest wydajniejsza w praktyce?

Nie da się uczciwie odpowiedzieć jedną wartością COP. COP opisuje punkt pracy z określonymi temperaturami, obciążeniem i sposobem pomiaru. Dwa urządzenia pokazane w różnych warunkach nie tworzą porównania. Przy zakupie trzeba sprawdzić dane sezonowe, wydajność grzewczą dla temperatur istotnych w lokalizacji, pobór energii urządzeń pomocniczych oraz to, jaką temperaturę ma osiągnąć woda albo powietrze po stronie budynku.

Dla obu typów znaczenie ma klimat, ponieważ ich źródłem jest powietrze zewnętrzne. Departament Energii USA podkreśla wpływ warunków lokalnych na pompy powietrzne oraz wskazuje, że przewymiarowanie i błędy instalacji powodują straty sprawności, pogorszenie komfortu i krótszą pracę urządzeń.^[3] Wniosek dla inwestora jest prosty: marka i wysoki parametr katalogowy nie zastąpią obliczeń ani poprawnego montażu.

W chłodnej i wilgotnej pogodzie na wymienniku zewnętrznym może powstawać szron. Pompa okresowo uruchamia wtedy odszranianie, aby przywrócić przepływ powietrza i wymianę ciepła. Badania terenowe NREL pokazują, że odszranianie jest osobnym trybem pracy, a jego przebieg i energia mogą mieć zauważalny udział w wyniku instalacji.^[4] Nie wolno więc zakładać, że sprawność urządzenia jest stała przez cały sezon.

Co zwykle różni koszt zakupu i użytkowania?

Instalacja powietrze-powietrze często ma mniejszy zakres hydrauliczny, bo nie potrzebuje grzejników wodnych, podłogówki, pomp obiegowych ani zasobnika do samego ogrzewania pomieszczeń. Nie znaczy to, że zawsze będzie tańsza jako system całego domu. Koszt rośnie wraz z liczbą stref i jednostek wewnętrznych, długością tras, sposobem ukrycia instalacji oraz koniecznością zapewnienia osobnego CWU.

Powietrze-woda zwykle obejmuje więcej elementów: moduł hydrauliczny, armaturę, zabezpieczenia, odbiorniki i często zasobnik. W modernizowanym domu do zakresu mogą dojść zmiany grzejników, równoważenie instalacji albo poprawa izolacji. Te prace podnoszą koszt początkowy, ale część z nich służy całemu budynkowi niezależnie od wybranego źródła. Dlatego porównywanie ceny jednej jednostki z ceną kompletnego systemu prowadzi do fałszywego wyniku.

Koszt użytkowania zależy od ilości ciepła potrzebnej w domu, cen energii, pogody, nastaw, temperatury zasilania, przygotowania CWU i udziału ogrzewania pomocniczego. Pompa powietrze-powietrze może ograniczyć energię dzięki strefowaniu, jeżeli rzeczywiście ogrzewane są tylko używane pomieszczenia. Może też stracić tę przewagę, jeśli ciepło nie dociera do zamkniętych stref i trzeba uruchamiać dodatkowe grzejniki. Powietrze-woda może równomiernie obsłużyć cały dom, ale jej wynik pogorszy wysoka temperatura wody lub niepotrzebnie agresywne nastawy.

Jak wybrać między powietrze-woda a powietrze-powietrze?

1. Ustal zakres zadania. Zapisz, czy system ma ogrzewać cały dom, wybrane pokoje, przygotowywać CWU i chłodzić latem.
2. Policz zapotrzebowanie. Potrzebne są straty ciepła całego budynku oraz poszczególnych pomieszczeń, a nie wyłącznie metraż.
3. Oceń istniejącą instalację. Sprawdź stan rur, grzejników i podłogówki albo miejsca na jednostki nawiewne, przewody i odpływy skroplin.
4. Porównaj kompletne warianty. Do powietrze-powietrze dolicz CWU i ewentualne dogrzewanie zamkniętych stref. Do powietrze-woda dolicz hydraulikę, zasobnik, odbiorniki oraz chłodzenie, jeśli jest wymagane.
5. Zweryfikuj dane zimowe. Sprawdź moc i pobór energii urządzenia dla warunków odpowiadających projektowi, a także zasady pracy źródła pomocniczego.
6. Oceń komfort. Uwzględnij ruch powietrza, bezwładność, hałas, wygląd jednostek, miejsce techniczne i sposób sterowania strefami.
7. Sprawdź serwis i odpowiedzialność. Oferta powinna jasno wskazywać, kto projektuje, uruchamia, reguluje i później obsługuje kompletny system.

Jeżeli dom ma wodną podłogówkę, potrzebuje CWU i ma być ogrzewany równomiernie, powietrze-woda zwykle będzie spójniejszym rozwiązaniem. Jeżeli nie ma wodnego CO, priorytetem jest ogrzewanie z chłodzeniem, a układ pomieszczeń pozwala dobrze rozmieścić jednostki, powietrze-powietrze może być prostsze. W domu o mieszanych potrzebach nie trzeba jednak na siłę wybierać jednego urządzenia do wszystkiego.

Czy można połączyć oba podejścia?

Tak. Pompa powietrze-powietrze może ogrzewać i chłodzić główne strefy, a CWU przygotuje oddzielne urządzenie. Może też uzupełniać istniejące wodne CO w okresach przejściowych albo zapewniać chłodzenie bez przebudowy całej instalacji. Z kolei powietrze-woda może współpracować z klimakonwektorami, które oddają ciepło lub chłód przez nawiew, jeżeli urządzenie i projekt przewidują taką pracę.

Układ mieszany ma sens tylko wtedy, gdy każdy element ma jasno określone zadanie i wspólne sterowanie nie powoduje konfliktów. Dwa urządzenia dobrane niezależnie mogą niepotrzebnie ogrzewać tę samą strefę, włączać różne źródła w złej kolejności albo utrudniać ocenę zużycia. W modernizacji ważniejszy od liczby urządzeń jest plan: najpierw ograniczenie strat, potem dobór sposobu dystrybucji, źródła ciepła, CWU i chłodzenia.

Co jest lepsze: podsumowanie wyboru

Pompa ciepła powietrze-woda jest zwykle lepsza do domu z wodnym CO, ogrzewaniem podłogowym lub potrzebą przygotowania CWU w jednym systemie. Pompa ciepła powietrze-powietrze jest zwykle lepsza tam, gdzie ciepło i chłód mają trafiać bezpośrednio do dobrze zaplanowanych stref, a budynek nie potrzebuje nowej instalacji wodnej. Żadna z tych odpowiedzi nie zastępuje sprawdzenia mocy w warunkach zimowych.

Najuczciwsze porównanie obejmuje całe rozwiązanie: zapotrzebowanie domu, odbiorniki, CWU, chłodzenie, źródło pomocnicze, komfort, automatykę i pełny zakres montażu. Dopiero wtedy widać, który wariant lepiej odpowiada budynkowi i sposobowi życia mieszkańców. Nie wybieraj na podstawie pojedynczego COP ani najniższej ceny urządzenia, bo pompa ciepła działa jako część systemu, a nie samodzielny produkt ustawiony obok domu.