Wężownica to grzejnik na opak
Grzejnik oddaje ciepło z wody do powietrza. Wężownica w zasobniku oddaje ciepło z wody do wody. Fizyka jest ta sama i opisuje ją ten sam parametr: logarytmiczna różnica temperatur.
P = k × A × ΔTlog
gdzie k to współczynnik przenikania wężownicy, około 350 W/(m²·K), A — jej powierzchnia w metrach kwadratowych, a ΔTlog — logarytmiczna różnica między temperaturą zasilania a temperaturą wody podgrzewanej od zimnej do docelowej.
I tu jest cała rzecz. Kocioł podaje do zasobnika 80 °C, a woda ma osiągnąć 48 °C — różnica jest duża przez cały cykl. Pompa ciepła podaje 55 °C, więc pod koniec nagrzewania różnica spada do siedmiu stopni i wymiana ciepła praktycznie ustaje.
| Zasilanie zasobnika | ΔTlog | Wężownica 1 m² odda | Względem kotła |
|---|---|---|---|
| 80 °C — kocioł na paliwo stałe | 48,5 K | 17,0 kW | 100% |
| 70 °C — kocioł gazowy | 37,9 K | 13,3 kW | 78% |
| 60 °C — cykl antybakteryjny | 27,7 K | 9,7 kW | 57% |
| 55 °C — pompa ciepła | 20,4 K | 7,1 kW | 42% |
| 50 °C — pompa, parametry niskie | 12,7 K | 4,4 kW | 26% |
Dla wody podgrzewanej od 10 do 48 °C i współczynnika 350 W/(m²·K). Wartości orientacyjne — karta katalogowa zasobnika zawsze wygrywa.
Zasobnik z wężownicą 1 m², który przy kotle oddawał 17 kW i nagrzewał się w niecałą godzinę, przy pompie ciepła oddaje 7 kW i potrzebuje ponad dwóch. Przy zasilaniu 50 °C — ponad czterech.
Dlatego zasobniki do pomp ciepła mają inne wężownice
Producenci rozwiązują to jedynym możliwym sposobem: powiększają powierzchnię wymiany. Zasobnik do kotła ma wężownicę 0,8–1,5 m², dedykowany do pompy ciepła — 2,5–4 m², czyli dwa do trzech razy więcej.
To jest różnica, której nie widać w ofercie, bo obie pozycje nazywają się „zasobnik 300 litrów". Widać ją dopiero w karcie katalogowej, w wierszu „powierzchnia wymiennika".
Najczęstszy błąd przy modernizacji. Zostawienie starego zasobnika przy wymianie kotła na pompę ciepła. Instalacja działa, woda się grzeje — tylko wolno, a pompa przez większość cyklu pracuje z ograniczoną mocą, bo wężownica nie przyjmuje więcej. Efekt: dłuższe cykle, więcej pracy grzałki i pretensje do pompy, która akurat nie zawiniła.
Jaka pojemność
Przy kotle liczy się zwykle 40–50 litrów na osobę. Przy pompie ciepła zaleca się 60–80 litrów i nie mniej niż 200 litrów w sumie — z dwóch powodów:
- Pompa grzeje wolniej, więc zapas musi pokryć poranny szczyt bez dogrzewania w trakcie
- Dłuższe cykle są dla pompy lepsze niż częste krótkie — mniej startów sprężarki
Przewymiarowanie też kosztuje: większy zasobnik to większe straty postojowe, zwykle 1–2 kWh na dobę, i dłuższy czas nagrzewu. Zasobnik 500 litrów dla dwóch osób to same wady.
Legionella — powód, dla którego grzałka zostaje
W wodzie o temperaturze 20–45 °C namnażają się bakterie Legionella. Zabezpieczeniem jest okresowe podgrzanie całego zasobnika do 60 °C, zwykle raz w tygodniu.
Większość pomp ciepła powietrze-woda nie osiąga 60 °C w zasobniku albo osiąga to bardzo nieefektywnie, przy współczynniku poniżej dwóch. Cykl antybakteryjny realizuje więc grzałka elektryczna — i to jest normalny element instalacji, nie oznaka złego doboru.
Praktyczna konsekwencja: nie da się całkowicie wyeliminować grzałki z instalacji ciepłej wody przy pompie powietrznej. Można tylko ograniczyć jej udział, ustawiając rozsądną temperaturę zasobnika na co dzień.
Ile to kosztuje
Podgrzanie ciepłej wody jest energetycznie droższe, niż się wydaje: cztery osoby zużywające po 50 litrów dziennie potrzebują około 3 230 kWh ciepła rocznie. To mniej więcej tyle, ile zużywa dobrze ocieplony dom na samo ogrzewanie.
Pompa ciepła podgrzewa wodę z gorszym współczynnikiem niż zasila ogrzewanie — temperatura zasobnika jest wyższa niż temperatura instalacji grzewczej, więc COP spada do okolic 2,5–2,8. Kalkulator liczy koszt właśnie z takim współczynnikiem, a nie ze SCOP-em ogrzewania, bo tamten byłby zawyżony.
Częste pytania
Jaki zasobnik ciepłej wody do pompy ciepła dla 4 osób?
Około 320 litrów, czyli 80 litrów na osobę, i nie mniej niż 200 litrów. Ważniejsza od samej pojemności jest jednak powierzchnia wężownicy — powinna wynosić 2,5–4 m², podczas gdy zasobniki do kotłów mają zwykle 0,8–1,5 m².
Dlaczego po wymianie kotła na pompę brakuje ciepłej wody?
Najczęściej dlatego, że został stary zasobnik. Wężownica o powierzchni 1 m² oddaje przy zasilaniu 80 °C około 17 kW, a przy 55 °C z pompy ciepła tylko 7,1 kW — czyli 42% tego, co wcześniej. Woda grzeje się w efekcie dwa do trzech razy dłużej.
Jaka powierzchnia wężownicy do pompy ciepła?
Tyle, żeby przeniosła pełną moc pompy przy jej temperaturze zasilania. Dla pompy 8 kW przy zasilaniu 55 °C i wodzie 48 °C potrzeba około 1,1 m². Zasobniki dedykowane do pomp mają 2,5–4 m², co daje zapas i wyraźnie skraca czas nagrzewu.
Do jakiej temperatury grzać wodę w zasobniku?
Na co dzień 45–50 °C. Niżej rośnie ryzyko namnażania bakterii Legionella, wyżej rosną straty postojowe i spada efektywność pompy. Raz w tygodniu zasobnik trzeba podgrzać do 60 °C w cyklu antybakteryjnym — zwykle robi to grzałka elektryczna.
Ile kosztuje podgrzewanie wody pompą ciepła?
Cztery osoby zużywające po 50 litrów dziennie potrzebują około 3 230 kWh ciepła rocznie, licząc podgrzew z 10 do 48 °C. Przy COP 2,6 dla ciepłej wody i cenie prądu 1,04 zł/kWh daje to około 1 290 zł rocznie. Kotłem gazowym o sprawności 92% byłoby to około 1 090 zł.
Czy pompa ciepła potrzebuje grzałki do ciepłej wody?
Przy pompach powietrze-woda praktycznie zawsze — do cyklu antybakteryjnego, który wymaga 60 °C. Większość pomp powietrznych albo nie osiąga tej temperatury, albo osiąga ją bardzo nieefektywnie. Grzałka pracująca kilka godzin miesięcznie to normalny element instalacji, nie oznaka złego doboru.