Dwie krzywe, które muszą się przeciąć
Zapotrzebowanie budynku na ciepło rośnie liniowo ze spadkiem temperatury zewnętrznej. Im zimniej, tym więcej ciepła ucieka przez ściany i wentylację, więc tym więcej trzeba dostarczyć.
Q(T) = Qproj × (Twew − T) / (Twew − Tproj)
Moc pompy powietrznej robi dokładnie odwrotnie — spada razem z temperaturą. Pompa nie wytwarza ciepła, tylko przenosi je z powietrza zewnętrznego, a im to powietrze zimniejsze, tym mniej da się z niego wyciągnąć przy tej samej pracy sprężarki.
Jedna linia rośnie, druga opada. Muszą się gdzieś przeciąć, i to przecięcie nazywa się punktem biwalentnym.
Co się dzieje poniżej
Poniżej punktu biwalentnego pompa nie pokrywa zapotrzebowania i różnicę dokłada grzałka elektryczna. Grzałka pracuje ze sprawnością jeden: kilowatogodzina prądu daje kilowatogodzinę ciepła. Pompa przy tych samych warunkach ma współczynnik dwa i pół albo trzy.
Ciepło z grzałki kosztuje więc trzy razy więcej niż ciepło z pompy. I to jest cały problem — nie techniczny, tylko rachunkowy.
Grzałka to nie usterka ani oznaka złego doboru. To element projektu. Pompa pokrywająca zapotrzebowanie w najzimniejszy dzień dziesięciolecia byłaby przez pozostałe 360 dni urządzeniem przewymiarowanym — droższym, taktującym i pracującym daleko poniżej optimum. Grzałka jest tańszym rozwiązaniem tego samego problemu.
Jaka wartość jest prawidłowa
W polskich warunkach punkt biwalentny projektuje się zwykle w przedziale od −7 do −12 °C. Nie ma jednej właściwej liczby — jest natomiast liczba, którą warto sprawdzić: udział grzałki w energii całego sezonu.
| Punkt biwalentny | Udział grzałki | Ocena |
|---|---|---|
| poniżej −15 °C | poniżej 0,2% | pompa prawdopodobnie przewymiarowana |
| −10 do −15 °C | 0,2–1,0% | dobór wzorcowy |
| −5 do −10 °C | 1,0–3,8% | akceptowalny kompromis |
| 0 do −5 °C | 3,8–11% | pompa za mała, rachunek odczuwalnie wyższy |
| powyżej 0 °C | powyżej 11% | błąd doboru |
Udział grzałki liczony jako procent energii cieplnej sezonu, ważony realnym rozkładem godzin. Wartości orientacyjne dla strefy III.
Dlaczego udział grzałki jest tak niski
Tu jest rzecz, która zaskakuje nawet ludzi z branży. Punkt biwalentny przy −5 °C brzmi groźnie — wydaje się, że przez pół zimy dogrzewa grzałka. Tymczasem godzin poniżej −5 °C jest w sezonie grzewczym około pięciuset, czyli dziesięć procent, a poniżej −10 °C już tylko sto pięćdziesiąt.
Do tego brakująca moc w tych godzinach nie jest całkowita, tylko cząstkowa — pompa nadal dostarcza większość ciepła, a grzałka dokłada resztę. Dlatego nawet przy punkcie biwalentnym −5 °C udział grzałki w energii rocznej wychodzi w okolicach czterech procent, a nie czterdziestu.
Pełny rozkład godzin sezonu publikujemy na stronie Moc pompy a temperatura. To jest liczba, bez której nie da się ocenić żadnego doboru.
Jak wyznaczyć punkt biwalentny swojej instalacji
Potrzebujesz trzech rzeczy:
- Zapotrzebowanie budynku przy temperaturze projektowej — z kalkulatora zapotrzebowania albo z projektu
- Moc pompy wraz z punktem, w którym została podana — to pole decyduje o poprawności wyniku
- Strefę klimatyczną, bo od niej zależy temperatura projektowa
Kalkulator doboru pompy wyznacza przecięcie numerycznie i rysuje obie krzywe. Ręcznie da się to zrobić na kartce, ale trzeba znać krzywą mocy konkretnego urządzenia.
Najczęstszy błąd przy tym obliczeniu. Zestawienie mocy z oferty, podanej zwykle w punkcie A7/W35, z zapotrzebowaniem budynku liczonym przy −20 °C. Pompa opisana jako dziesięciokilowatowa daje przy −20 °C około sześciu i pół kilowata. Porównanie „10 kW pompy na 10 kW zapotrzebowania" jest obarczone błędem rzędu jednej trzeciej.
Kiedy przesunąć punkt biwalentny w dół
Przesunięcie punktu biwalentnego niżej oznacza większą pompę. Ma to sens w trzech sytuacjach:
- Gdy udział grzałki przekracza kilka procent — wtedy różnica w rachunku zaczyna przewyższać różnicę w cenie urządzenia
- Gdy przyłącze elektryczne jest słabe — grzałka trzy-, sześcio- albo dziewięciokilowatowa musi się gdzieś zmieścić w mocy umownej
- Gdy taryfa jest strefowa — praca grzałki w szczycie cenowym kosztuje wyraźnie więcej niż średnia
Nie ma natomiast sensu przesuwać go w dół „na wszelki wypadek". Większa pompa to nie tylko wyższa cena — to także wyższa moc minimalna, a więc większe ryzyko taktowania przez całą jesień i wiosnę. Ten drugi problem kosztuje więcej niż grzałka pracująca kilkanaście godzin w roku.
Punkt biwalentny a temperatura zasilania
Warto pamiętać, że obie krzywe zależą od parametrów instalacji. Podniesienie temperatury zasilania z 35 na 55 °C obniża moc pompy przy każdej temperaturze zewnętrznej, a więc przesuwa punkt biwalentny w górę — w stronę cieplejszej pogody, czyli większej liczby godzin z grzałką.
To jeszcze jeden powód, dla którego rozmowa o pompie ciepła powinna zaczynać się od sprawdzenia grzejników, a nie od katalogu urządzeń. Instalacja wymuszająca 55 °C pogarsza jednocześnie współczynnik efektywności i punkt biwalentny — dwa razy ta sama przyczyna.
Częste pytania
Co to jest punkt biwalentny pompy ciepła?
Temperatura zewnętrzna, przy której moc pompy zrównuje się z zapotrzebowaniem budynku na ciepło. Poniżej niej pompa nie wystarcza sama i różnicę dokłada grzałka elektryczna, pracująca ze sprawnością jeden zamiast współczynnika trzy.
Jaki punkt biwalentny jest prawidłowy?
W polskich warunkach zwykle od −7 do −12 °C. Ważniejsza od samej temperatury jest jednak wynikająca z niej liczba: udział grzałki w energii sezonu. Poniżej 2% to świadomy kompromis, powyżej 5% warto rozważyć większe urządzenie.
Ile kosztuje praca grzałki poniżej punktu biwalentnego?
Grzałka pracuje ze sprawnością jeden, więc kilowatogodzina ciepła kosztuje tyle, co kilowatogodzina prądu — około 1,04 zł. Pompa przy współczynniku 3,5 daje tę samą kilowatogodzinę za 0,30 zł. Ciepło z grzałki jest więc mniej więcej trzy razy droższe.
Czy da się dobrać pompę bez grzałki?
Da się, ale rzadko ma to sens. Pompa pokrywająca zapotrzebowanie w najzimniejszy dzień byłaby przez resztę roku przewymiarowana, droższa i narażona na taktowanie. Grzałka pokrywająca jeden do trzech procent energii sezonu jest tańszym rozwiązaniem.
Czy punkt biwalentny zależy od temperatury zasilania?
Tak. Wyższa temperatura zasilania obniża moc pompy przy każdej temperaturze zewnętrznej, więc przesuwa punkt biwalentny w stronę cieplejszej pogody. Instalacja wymagająca 55 °C ma gorszy punkt biwalentny niż ta sama pompa przy 35 °C.