Hybrydowe systemy grzewcze – jak łączyć źródła ciepła?

Z tekstu dowiesz się:

• czy warto łączyć dwa źródła ciepła,
• jak działa hybrydowy system grzewczy z pompą ciepła i kotłem gazowym,
• jak łączyć źródła ciepła,
• jak wygląda połączenie pompy ciepła i kotła gazowego za pomocą gotowych schematów instalacji.

Wybierając ogrzewanie hybrydowe, masz swobodę w doborze urządzeń grzewczych. Część użytkowników decyduje się na połączenie nawet pięciu urządzeń w jednej instalacji, jednak większość wybiera kombinację trzech lub dwóch źródeł ciepła w domu. Najpopularniejszym rozwiązaniem jest system hybrydowy łączący pompę ciepła z kotłem gazowym, choć często pojawiają się również pytania o możliwość połączenia kotła gazowego z kotłem na paliwo stałe, pompy ciepła z kotłem stałopalnym lub konfigurację 3w1: pompa ciepła, kocioł gazowy i kominek z wkładem. Możliwości jest wiele, ale w tym artykule skupimy się na najpopularniejszej opcji – pompie ciepła współpracującej z kotłem gazowym.

Dwa źródła ciepła w domu – czy warto łączyć ze sobą?

Najczęstszym pytaniem, jakie pojawia się odnośnie do instalacji hybrydowej jest: czy można dołożyć dodatkowe źródło do już istniejącej instalacji? W większości dotyczy ono budynków już wygrzanych, pracujących kilka, kilkanaście lat z kotłem gazowym. Odpowiedź na to pytanie nie jest jednoznaczna.

Jeśli planujesz hybrydowy system grzewczy, musisz wiedzieć, co chcesz osiągnąć. Jeżeli w instalacji zastosowane są grzejniki żeliwne, a sama instalacja ma duży zład wody, z powodzeniem możesz rozważyć dołożenie pompy ciepła od Saunier Duval. Należy przy tym pamiętać, iż urządzenie to nie powinno pracować z temperaturą zasilania większą niż 55°C. Wyższa temperatura zasilania będzie obniżała sprawność pompy ciepła.

Hybrydowy system grzewczy – jak działa z pompą ciepła i kotłem gazowym?

W instalacji hybrydowej w 99% przypadków to nie kotły gazowe, a pompa ciepła będzie urządzeniem nadrzędnym, dlatego przy wyborze urządzenia należy zadbać o to, aby jej sprawność była jak najwyższa. W przypadku pomp powietrze-woda, pompy ciepła osiągają najwyższą sprawność przy wysokiej temperaturze zewnętrznej. To, jaka to będzie dokładnie temperatura wynika z cen energii oraz COP danej pompy ciepła.

Zastanawiasz się, kiedy opłaca się system hybrydowy ogrzewania? Przykładowo: uśredniona cena za energię elektryczną wynosi 1,03 zł/kWh brutto. Uśredniona cena za gaz wraz z opłatami przesyłowymi wynosi 0,35 zł/kWh. Dzieląc cenę energii elektrycznej przez cenę gazu 1,03/0,35 otrzymasz wynik ok. 2,94. Przy założonych cenach granica opłacalności pompy ciepła wyniesie dla COP = 2,94. W danych od producenta, a szczególnie na wykresie COP urządzenia i temperatury zewnętrznej należy sprawdzić przy jakiej temperaturze urządzenie osiąga otrzymane COP.

Jak łączyć źródła ciepła? Rola bufora w instalacji hybrydowej

Połączenie dwóch urządzeń grzewczych zawsze musi być zrealizowane za pośrednictwem bufora grzewczego. Wstępne założenia dla odpowiedniej pojemności bufora należy przyjąć, aby górna warstwa była wielokrotnością 50 litrów na osobę natomiast dolna część powinna wynosić nie mniej jak 10-20 litrów na kW mocy pompy ciepła posiadającą płynną modulacje mocy. Zalecenia renomowanych producentów mogą się różnić, dlatego zawsze warto skonsultować odpowiednią pojemność z wytycznymi DTR producenta.

Z uzyskanych wieloletnich doświadczeń, zawsze dochodzono do tego samego wniosku. Pompa ciepła nie jest sercem instalacji hybrydowej, a odpowiedniej pojemności bufor. W instalacji hybrydowej oczekiwania wobec bufora nie skupiają się jedynie na zapewnieniu hydraulicznego zera, odpowiedniej ilości energii na potrzebę odszrania czy zapewnieniu minimalnego czasu pracy sprężarki. Aby zoptymalizować hydraulicznie instalację, bufor musi spełniać rolę magazynu energii z możliwością odpowiedniej akumulacji energii cieplnej z pompy ciepła w warunkach, które wpłyną na jej największą efektywność. Takie rozwiązanie pozwoli na czasowe pokrycie start cieplnych budynku bez udziału pompy ciepła i źródła szczytowego co w dłuższej perspektywie wydłuży żywotność pompy ciepła i zmniejszy rachunki za gaz i prąd.

Pompa ciepła + kocioł gazowy – hybrydowe ogrzewanie domu

W celu uniknięcia błędów przy projektowaniu i wytłumaczenia w możliwie prosty sposób, jak wykonać instalację hybrydową pompy ciepła powietrze-woda z kotłem gazowym stworzono specjalny podręcznik schematów hybrydowych. Ma on na celu zniwelowanie głównego problemu, czyli wysokich rachunków, za które była odpowiedzialna fabryczna grzałka elektryczna w pompie ciepła.

Opracowanie powstało na bazie najczęstszych występujących i zrealizowanych instalacji hybrydowych w Polsce. Wybrane schematy hydrauliczne można wykonywać dwuetapowo z pomocą modułu hybrydowego. Oznacza to, że użytkownik chcący zakupić tylko pompę ciepła może do instalacji dołożyć moduł hybrydowy, który ułatwi montaż kotła gazowego w przyszłości. Dotyczy to również użytkowników chcących zacząć w pierwszej kolejności od gazowego kotła kondensacyjnego, a na późniejszym etapie dołożyć pompę ciepła przykładowo z instalacją fotowoltaiczną.

W pierwszej części podręcznika tj. w schematach od A do F pokazano schematy hybrydowe, które najczęściej zostały zrealizowane o już istniejące gazowe kotły kondensacyjne. Ze względu na oczekiwania klientów, aby zbytnio nie ingerować w instalację grzewczą ciepła woda jest realizowana wyłącznie za pomocą źródła szczytowego, czyli kondensacyjnego lub tradycyjnego kotła gazowego. Schematy hybrydowe można zrealizować zarówno z kotłami jednofunkcyjnymi, jak i dwufunkcyjnymi. Istotną kwestią, na którą trzeba zwrócić uwagę jest dobór właściwej pojemności bufora grzewczego.

Kolejne schematy od G do L oferują możliwość monoenergetycznego wygrzewu zasobnika z jedną wężownicą wraz z modułem hybrydowym przez dwa źródła ciepła oraz biwalentnego wygrzewu zasobnika z dwoma wężownicami. Schematy z zasobnikami dwuwężownicowymi bardzo często są oczekiwane przez użytkowników ceniących sobie niezależność w sposobie wygrzewu CWU na podstawie nastaw punktów temperatury biwalentnej w sterowniku instalacji. Kolejną zaletą wpięcia źródła szczytowego równolegle w instalacje CO i CWU jest możliwość szybkiego wykorzystania samego kotła, aby ogrzać budynek. Takie zdarzenia mają miejsce w sytuacji częstego zaniku napięcia i przerw w dostawach prądu. Maksymalny pobór mocy elektrycznej kotła gazowego wraz z zewnętrznymi pompami obiegowymi i oprzyrządowaniem nie przekroczy 150 W, co pozwala w sytuacji awaryjnej zasilić kocioł gazowy z niewielkiej wielkości UPS-a.