Jak zmieniły się pompy ciepła – od R290 po inteligentne sterowanie

Pierwsza pompa ciepła powstała już około 1855 r., a w 1938 r. ogrzewała ratusz w Zurychu, jednak to właśnie ostatnie dwie dekady przyniosły szczególnie intensywny rozwój techniki, który poprawił efektywność urządzeń i poszerzył możliwości ich zastosowania. Zmiany dotyczą wielu elementów urządzenia i jego konstrukcji: czynnika chłodniczego, zakresu temperatur pracy, regulacji mocy, sterowania i akustyki. 

1. R290, czyli naturalny czynnik chłodniczy

Jeszcze kilka lat temu w pompach ciepła dominował czynnik R410A o współczynniku GWP 2088. Unijne rozporządzenie F-gazowe konsekwentnie ogranicza stosowanie fluorowanych gazów cieplarnianych, dlatego producenci przechodzą na rozwiązania o niższym GWP. Jednym z nich jest czynnik chłodniczy R32 (GWP 675), natomiast coraz większe znaczenie zyskuje propan – R290, naturalny czynnik o bardzo niskim współczynniku GWP.

Tempo tej zmiany widać w danych certyfikacyjnych bazy HP Keymark: w 2021 r. udział R32 osiągnął 79%, a od 2022 r. coraz większą część stanowią urządzenia z R290 – w 2024 r. było to już 38%.

Przejście na propan nie jest jednak prostą wymianą czynnika. R290 jest gazem palnym, dlatego urządzenia wykorzystujące ten czynnik muszą być projektowane z uwzględnieniem odpowiednich wymagań bezpieczeństwa. W ofercie De Dietrich wymogi te spełnia monoblokowa pompa ciepła powietrze-woda Alezio M R290.

2. Wysokotemperaturowe pompy ciepła w modernizowanych domach

Przez lata pompa ciepła kojarzyła się przede wszystkim z nowym, dobrze ocieplonym domem i ogrzewaniem podłogowym. Zmieniło się to wraz z pojawieniem się urządzeń wysokotemperaturowych. Rozwój konstrukcji wysokotemperaturowych pomp ciepła, w tym urządzeń wykorzystujących R290, pozwala im współpracować z istniejącymi instalacjami grzejnikowymi. Alezio M R290 osiąga temperaturę zasilania do 75°C nawet przy temperaturze zewnętrznej -10°C.

Dla rynku modernizacji to istotna zmiana, jednak pompa ciepła nie sprawdzi się w każdym budynku bez przygotowania. Wcześniej należy przeanalizować zapotrzebowanie budynku na ciepło, a także sprawdzić stan przegród i istniejącej instalacji grzejnikowej. Wysoka temperatura zasilania to możliwość, z której warto korzystać rozważnie – im niższa temperatura w instalacji, tym wyższa efektywność urządzenia.

Jeszcze kilka lat temu dyskusja o pompach ciepła koncentrowała się przede wszystkim na ich efektywności. Dziś patrzymy na urządzenie znacznie szerzej: ważne są czynnik chłodniczy, możliwość pracy z istniejącą instalacją, modulacja mocy, akustyka, ale też sposób, w jaki pompa komunikuje się z pozostałymi elementami systemu. To właśnie rozwój całego ekosystemu, a nie pojedynczego parametru, najlepiej pokazuje zmianę, jaka dokonała się w tej technologii – mówi Monika Ciesiołkiewicz, Junior Product Manager w BDR Thermea Poland.

3. Inwerter w pompie ciepła – modulacja mocy a efektywność urządzenia

Pełnej mocy źródła ciepła budynek potrzebuje tylko w najzimniejsze dni. Przez większość sezonu grzewczego zapotrzebowanie jest wyraźnie niższe. Starsze urządzenia ze sprężarkami typu on/off radziły sobie z tym w prosty sposób: włączały się na pełną moc, a po osiągnięciu zadanej temperatury wyłączały. Technologia inwerterowa pozwala płynnie dopasowywać moc grzewczą do bieżących potrzeb.

Efektem jest bardziej stabilna praca, ograniczenie liczby cykli załączeń i wyłączeń oraz lepsze dopasowanie zużycia energii do rzeczywistego zapotrzebowania budynku. Jak wskazuje dr inż. Marek Miara, modele z technologią inwerterową zużywają co najmniej o 10% mniej energii niż starsze urządzenia pracujące w trybie włącz–wyłącz.

Modulacja mocy nie zwalnia jednak z prawidłowego doboru urządzenia. Przewymiarowana pompa ciepła, nawet wyposażona w inwerter, może częściej pracować poza optymalnym zakresem. Dlatego moc należy dobierać na podstawie rzeczywistego zapotrzebowania budynku na ciepło – w pierwszym oszacowaniu pomocny może być kalkulator doboru mocy pompy ciepła dostępny na stronie De Dietrich.

4. Inteligentne sterowanie pompą ciepła – od aplikacji po elastyczne zarządzanie energią

Zdalne sterowanie i monitoring, termostaty pokojowe, aplikacje mobilne i harmonogramy pracy pozwalają dopasować działanie urządzenia do rytmu dnia domowników. W systemach De Dietrich tę rolę pełni m.in. termostat SMART TC°, współpracujący z aplikacją De Dietrich Smart.

Kolejnym krokiem jest współpraca z fotowoltaiką i magazynami energii oraz elastyczne zarządzanie poborem energii. Przy taryfach dynamicznych odpowiednie sterowanie pozwala przesuwać część pracy urządzenia na godziny, w których energia jest tańsza. Może to ograniczyć koszty eksploatacji nawet o 30%.

Korzyści mogą dotyczyć również całego systemu elektroenergetycznego. Opublikowana we wrześniu analiza EHPA i smartEn wykazała, że elastyczne sterowanie 2,2 mln pomp ciepła pracujących w Niemczech mogłoby w analizowanej godzinie szczytu obniżyć hurtową cenę energii o 13,5%. Pompa ciepła przyszłości nie tylko efektywnie wykorzystuje energię, ale też „wie”, kiedy powinna ją pobierać.

5. Nowoczesne pompy ciepła pracują ciszej

Pomp ciepła w zabudowie jednorodzinnej wpływają na odczuwanie komfortu akustycznego przez domowników i sąsiadów. Współczesne pompy ciepła są wyraźnie cichsze od urządzeń sprzed dwóch dekad. Aerodynamiczne łopatki wentylatorów, obudowy z materiałami dźwiękochłonnymi, elastyczne mocowania ograniczające przenoszenie drgań i płynna praca inwertera pozwoliły w tym czasie obniżyć poziom hałasu o 10–15 dB. Poziom mocy akustycznej jednostki zewnętrznej pompy Alezio M R290 nie przekracza 52 dB(A) według ErP.

Parametr podany w karcie technicznej to jednak nie wszystko. Na odbiór hałasu wpływają także: miejsce montażu jednostki zewnętrznej, jej odległość od okien i granicy działki, sposób posadowienia oraz ustawienia sterowania. Coraz więcej urządzeń oferuje tryby ciche, np. nocą.

Jak będzie rozwijał się rynek pomp ciepła w kolejnych latach?

Rozwój technologii będzie odnosił się nie tylko do poprawy ich efektywności. Coraz ważniejsze będą naturalne czynniki chłodnicze, integracja z systemem energetycznym budynku – fotowoltaiką, magazynami energii i siecią – automatyzacja pracy oraz rozwiązania upraszczające montaż, uruchomienie i serwis.

Rozwój techniki odbywa się nie tylko w laboratoriach i działach R&D – ważnym źródłem wiedzy dla producentów są instalatorzy, którzy każdego dnia dobierają, montują i serwisują urządzenia. To oni jako pierwsi widzą, co w praktyce działa, a co wymaga dopracowania.

Dzień Pomp Ciepła może więc być okazją do rozmowy o popularności tej technologii, a także o tym, jak szybko się ona zmienia – producenci udoskonalają bowiem kolejne generacje urządzeń wg wymagań współczesnego rynku i oczekiwań inwestorów.