Chłodzenie domu pompą ciepła. Chłodzenie pasywne i aktywne - czym się różnią?

Pompa ciepła może spełniać jednocześnie dwie role: źródła ciepła w sezonie grzewczym oraz źródła chłodu w sezonie letnim. Funkcja grzania jest powszechnie znana, przybliżymy więc dwa sposoby chłodzenia pompą ciepła, nazywane aktywnym i pasywnym.

Chłodzenie za pomocą pompy ciepła może być realizowane na dwa sposoby:

• w trybie pasywnym,
• w trybie aktywnym.

Jaka jest między nimi różnica i gdzie się je stosuje?

Chłodzenie pasywne (inaczej naturalne lub bierne) polega na wykorzystaniu tego, że temperatura dolnego źródła ciepła, którym jest grunt lub wody gruntowe, jest znacznie niższa od temperatury panującej we wnętrzu domu. Dlatego dolne źródło pompy ciepła staje się w tym trybie pracy źródłem chłodu.

Do pracy w trybie pasywnym nie jest wykorzystywana sprężarka, pracują tylko pompy obiegowe dolnego źródła i instalacji c.o. Czynnik roboczy schłodzony w dolnym źródle oziębia wodę lub glikol w układzie centralnego ogrzewania. Następnie woda ta lub glikol absorbuje nadmiar ciepła z pomieszczeń. Układy chłodzenia pasywnego stosowane są tylko w gruntowych pompach ciepła.

Gdy pompa ciepła pracuje w trybie chłodzenia aktywnego, to jej obieg chłodniczy zostaje odwrócony. Wymiennik ciepła, który w trybie grzania pełni rolę skraplacza, staje się parownikiem (miejscem odbioru ciepła). Natomiast dotychczasowy parownik przejmuje rolę skraplacza. Aby zmienić kierunek przepływu czynnika roboczego (przy tym samym kierunku tłoczenia sprężarki), wykorzystywany jest zawór zmieniający swoje ustawienie w trybie chłodzenia aktywnego.

Mówiąc prościej w trybie aktywnego chłodzenia dolnym źródłem ciepła jest dla pompy chłodzony dom, a grunt czy powietrze zewnętrzne stają się górnym źródłem, ponieważ odbierają ciepło z pomieszczeń. Tryb chłodzenia aktywnego może być wykorzystany w pompach ciepła, które mają wbudowany zawór przełączający w układzie chłodniczym.

Od czego zależy wybór trybu chłodzenia pompą ciepła?

– Wybór ten zależy od kilku czynników. Należą do nich: typ pompy ciepła, rodzaj systemu instalacji grzewczej, jaką chcemy mieć lub mamy w budynku, preferencje temperaturowe mieszkańców oraz koszty, jakie chcemy ponieść zarówno na zakup pompy, jak i na późniejszą jej eksploatację – odpowiada Małgorzata Smuczyńska, Business Unit Manager NIBE.

Warto wiedzieć, że chłodzenie pasywne bardziej sprawdza się przy ogrzewaniu płaszczyznowym, czyli podłogowym lub ściennym. W przypadku instalacji grzejnikowych nie stosuje się chłodzenia ze względu na zbyt małą powierzchnię oraz możliwość skraplania. Niska wydajność chłodzenia pasywnego może wykluczać też zastosowanie w takiej instalacji klimakonwektorów (urządzeń służących do utrzymywania zadanej temperatury w pomieszczeniach, które zimą je ogrzewają, a latem schładzają w nich powietrze).

Warto przeczytać: Dofinansowanie do pomp ciepła w ramach programu “Czyste Powietrze”

Jak na tym tle wypadają pompy ciepła pracujące w trybie chłodzenia aktywnego? Urządzenia te dzięki pracy sprężarki zapewniają większą efektywność niż pompy ciepła pracujące 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 wilgoci. Tryb aktywnego chłodzenia zapewnia również szerszy zakres regulacji temperatur w pomieszczeniach.

Ponieważ pompy z układem chłodzenia pasywnego mają ograniczoną wydajność i są bezwzględnie zależne od parametrów dolnego źródła ciepła, to wykorzystywane są w domach o niedużym zapotrzebowaniu na chłód. W budynkach o większych wymaganiach należy montować pompy ciepła z układem chłodzenia aktywnego. Przy czym w przypadku pomp gruntowych (solanka/woda) można zastosować system łączący oba tryby chłodzenia. Przy niskim zapotrzebowaniu na chłód i odpowiednio niskiej temperaturze solanki, układ może pracować w trybie pasywnym, a przy wzroście zapotrzebowania na chłód system przechodzi w tryb chłodzenia aktywnego.

Przy wyborze pompy ciepła z możliwością chłodzenia koszt zakupu i montażu jest nieco wyższy niż w przypadku urządzenia bez tej funkcji. Wynika to stąd, że pompy ciepła z funkcją chłodzenia muszą być wyposażone w dodatkowe elementy: wymienniki płytowe i zawory przyłączające dla pomp solanka-woda czy zawory 4-drogowe dla pomp powietrze-woda.

A co z kosztami eksploatacji? Przy chłodzeniu pasywnym koszty eksploatacji mogą być nawet kilkunastokrotnie niższe od standardowych układów chłodzenia. W przypadku pompy powietrze/woda z trybem chłodzenia aktywnego koszt ten może być zbliżony do kosztów

eksploatacji systemu klimatyzatorów. Jednak w tym przypadku nie zapominajmy, że do chłodzenia aktywnego za pomocą pompy ciepła wykorzystujemy tę samą instalację, która w okresie zimowym służy do ogrzewania budynku. Nie ma więc kosztu zakupu i montażu dodatkowej instalacji przeznaczonej tylko do chłodzenia budynku.