Chłodzenie domu pompą ciepła – tryb pasywny i aktywny

     Pompa ciepła to urządzenie grzewcze, które jednocześnie spełnia dwie role: źródła ciepła w okresie zimowym oraz źródła chłodu w okresie letnim. O ile pierwsza z funkcji jest powszechnie znana, o tyle informacje o możliwościach chłodzenia przez pompę ciepła są mniej znane.

     Proces chłodzenia przez pompę ciepła może być realizowany w dwóch trybach: aktywnym lub pasywnym.

Chłodzenie pasywne

     Zasada chłodzenia pasywnego, zwanego też naturalnym lub biernym, polega na bezpośrednim wykorzystaniu faktu, że w lecie temperatura dolnego źródła (gruntu lub wód gruntowych) jest znacznie niższa niż temperatura w pomieszczeniach.

     Do pracy w tym trybie wykorzystywane są tylko pompy obiegowe dolnego źródła i instalacji c.o., sprężarka zaś nie pracuje. Czynnik roboczy schłodzony w dolnym źródle schładza wodę w układzie centralnego ogrzewania, która z kolei absorbuje nadmiar ciepła z pomieszczeń.

     W tym przypadku dolne źródło pompy ciepła staje się faktycznie źródłem chłodu.

Chłodzenie aktywne

    Praca pompy ciepła w trybie chłodzenia aktywnego polega na odwróceniu jej obiegu. Wymiennik ciepła (w trybie grzania pełniący rolę skraplacza) staje się parownikiem (miejscem odbioru ciepła), a dotychczasowy parownik pełni rolę skraplacza. W tym celu konieczna jest zmiana kierunku przepływu czynnika roboczego przy niezmiennym kierunku tłoczenia sprężarki. Realizowane jest to przez zawór, który w trybie chłodzenia aktywnego zmienia swoje ustawienie.

Warto przeczytać: Gdzie i do czego można stosować pompy ciepła?

     Ujmując to prościej: w procesie chłodzenia aktywnego dolnym źródłem ciepła dla pompy jest chłodzony budynek, a dotychczasowe dolne źródło (grunt czy powietrze zewnętrzne) staje się górnym źródłem czyli odbiornikiem energii odprowadzanej z pomieszczeń.

Chłodzenie pasywne czy aktywne?

Wybór trybu chłodzenia domu zależy od:

• typu pompy ciepła,

• systemu instalacji grzewczej, jaką planujemy lub mamy w domu,

• preferencji temperaturowych mieszkańców domu,

• kosztów, jakie planujemy ponieść.

    Ze względu na specyfikę działania (brak pracy sprężarki) układy chłodzenia pasywnego stosowane są wyłącznie w pompach gruntowych, podczas gdy tryb chłodzenia aktywnego może być wykorzystany we wszystkich typach pomp, w których wbudowany jest zawór przełączający w układzie chłodniczym.

Poza tym chłodzenie pasywne sprawdza się właściwie tylko przy współpracy z grzewczą instalacją płaszczyznową (podłogową lub ścienną). Tradycyjne ogrzewanie grzejnikowe nie gwarantuje dostatecznej skuteczności wymiany chłodu z otoczeniem (ze względu na małą powierzchnię wymiany oraz możliwość skraplania). Niska wydajność chłodzenia pasywnego wyklucza też zastosowanie klimakonwektorów w instalacji.

     Pompa ciepła pracująca w trybie chłodzenia aktywnego, dzięki pracy sprężarki zapewnia większą efektywność niż w trybie pasywnym. Nadmiar ciepła może być dłużej i sprawniej oddawany do dolnego źródła. A możliwość zastosowania w tym przypadku klimakonwektorów może korzystnie wpływać na powietrze osuszając je, co zapobiega nadmiernej wilgotności. Układy aktywnego chłodzenia zapewniają również szerszy zakres regulacji temperatur w pomieszczeniach.

Dowiedz się: Jak zwiększyć efektywność działania pompy ciepła?

     Ze względu na ograniczoną wydajność i bezwzględną zależność od parametrów dolnego źródła ciepła, pompy z układem chłodzenia pasywnego są przeznaczone dla budynków o niedużym zapotrzebowaniu na chłód. Użytkownicy o większych wymaganiach powinni zastanowić się nad montażem pompy ciepła z układem chłodzenia aktywnego. Dla pomp gruntowych NIBE (solanka/woda) istnieje możliwość zastosowania systemu łączącego oba tryby chłodzenia. Przy niskim zapotrzebowaniu na chłód i odpowiednio niskiej temperaturze solanki, układ może pracować w trybie pasywnym (czyli bez użycia sprężarki), a w przypadku wzrostu obciążeń system przechodzi w tryb chłodzenia aktywnego. 

     A co z kosztami? Pompy ciepła z funkcją chłodzenia są nieco droższe od takich, które takiej funkcji nie mają. Wynika to z konieczności zastosowania dodatkowego wyposażenia, np. dla pomp typu solanka-woda – wymienników i zaworów przyłączających, a dla pomp powietrze-woda – zaworów 4-drogowych. Ale z kolei, przy chłodzeniu pasywnym koszty eksploatacji mogą być nawet kilkunastokrotnie niższe od standardowych układów chłodzenia. W przypadku pompy powietrze/woda (tryb chłodzenia aktywnego) koszt może być zbliżony do kosztów systemu klimatyzatorów. Ale tu należy pamiętać, że do chłodzenia aktywnego za pomocą pompy ciepła wykorzystywana jest ta sama instalacja, która w okresie zimowym służy do ogrzewania budynku. Odpada więc koszt montażu dodatkowej instalacji przeznaczonej tylko do chłodzenia pomieszczeń.

Chłodzenie pompami ciepła NIBE - dostępne rozwiązania

     Aby gruntowe pomp ciepła NIBE można było wykorzystywać do ekonomicznego i przyjaznego środowisku chłodzenia, stworzono wyposażenie dodatkowe - NIBE HPAC 40. Jest to moduł chłodzenia, który współpracuje najczęściej z klimakonwektorami i może pracować w trybie ogrzewania, chłodzenia pasywnego oraz aktywnego z gruntowymi pompami NIBE F1145, F1245, F1155, F1255, F1345. Dzięki takiemu rozwiązaniu pompa ciepła gromadzi zimą energię termalną, ogrzewając dom poprzez klimakonwektory. Gdy zaczyna się robić ciepło i zapotrzebowanie na chłód jest jeszcze niewielkie, zimny czynnik z kolektora gruntowego krąży w obiegu klimakonwektorów. Wtedy pompa pracuje w trybie chłodzenia pasywnego. Gdy natomiast zapotrzebowanie na chłodzenie rośnie, uruchamia się sprężarka pompy ciepła i zaczyna się aktywne chłodzenie. Plusem tego rozwiązania jest fakt, że kolektor gruntowy jest jednocześnie ładowany i przygotowywany na kolejny sezon grzewczy.

     Inwestorzy zainteresowani powietrznymi pompami ciepła powinni zwrócić uwagę na pompę ciepła NIBE SPLIT. Ma ona modulowaną moc grzewczą i jest jednym z najbardziej popularnych i najtańszych rozwiązań zapewniających jednocześnie ogrzewanie, produkcję ciepłej wody użytkowej i chłodzenie domu. Jest to urządzenie oparte na technologii inwerterowej typu powietrze/woda składające się z jednostki zewnętrznej i wewnętrznej.

Dowiedz się więcej: Powietrzne pompy ciepła NIBE SPLIT - przegląd