Pompy ciepła powietrze-woda od kilku lat coraz śmielej zdobywają uznanie wśród klientów jako źródło ciepła dla domów. Wiele rozwiązań oferowanych na rynku nie spełnia jednak wymogów pełnego komfortu ciepła, ale nie wszystkie…

Korzyści płynące z zastosowania pomp ciepła w instalacjach komfortu cieplnego są dwojakiego rodzaju. Po pierwsze, są znacznie tańsze w eksploatacji od systemów grzewczych wykorzystujących tradycyjne nośniki energii, albowiem wykorzystują tzw. odnawialne źródła energii jak woda, grunt czy powietrze. Są to na ogół darmowe, niewyczerpalne źródła powszechnie dostępne. Płacimy tylko za wprowadzenie całego systemu w ruch. Po drugie, pompy ciepła mogą zapewnić komfort cieplny przez cały rok, a więc ogrzewać zimą i chłodzić latem, co przy innych źródłach ciepła jest niemożliwe. Pytanie tylko, które z tych trzech źródeł wybrać?

Jakie źródło dolne wybrać dla pompy ciepła?
Woda – źródło to wymaga zlokalizowania inwestycji blisko dużego zbiornika wodnego lub rzeki. W innym przypadku zmuszeni jesteśmy do wykonania odwiertów dwóch studni, których głębokość zależy od głębokości zalegania wód gruntowych.
Grunt – pozyskanie ciepła z tego źródła wymaga poważnych prac ziemnych związanych z wykopami o głębokości co najmniej 1,5 m, czyli poniżej granicy przemarzania gruntu, o długości co najmniej kilkudziesięciu metrów w celu ułożenia kolektora z cieczą przekazującą energię do pompy ciepła.
Oba te źródła, mimo ogromnych zalet jakimi są mała zmienność temperatury oraz jej poziom, co daje dużą sprawność energetyczną, wymagają dużych nakładów inwestycyjnych. Ponadto korzystając z nich oddziałujemy na otoczenie podgrzewając / ochładzając wodę lub grunt, co nie zawsze jest obojętne dla środowiska.
Pozostaje zatem trzecie źródło ciepła – powietrze – dostępne powszechnie bez nakładów inwestycyjnych, a co więcej, korzystanie z niego nie ma praktycznie żadnego wpływu na otoczenie. Niestety, cechuje je również wada dużej zmienności temperatury w ciągu roku, a co za tym idzie, również jego sprawność często jest niższa od wspomnianych dwóch pozostałych. Poza tym, jego wykorzystanie w typowych, prostych pompach ciepła ograniczone jest dolną temperaturą powietrza wynoszącą najczęściej -15°C. Należy zatem taką instalację wyposażyć w dodatkowe źródło ciepła w postaci pieca c.o. lub grzałek elektrycznych, co znacząco zmniejsza korzyści ekonomiczne tego rozwiązania.
Krótka analiza ww. zalet i wad wskazuje iż potencjalnie najlepszym rozwiązaniem jest pompa ciepła typu powietrze/woda, w której źródłem ciepła jest powietrze, natomiast czynnikiem rozprowadzającym energię wewnątrz domu woda.

Dwuobiegowa wielofunkcyjna pompa ciepła
Efektem kilkuletnich badań i prób przeprowadzonych przez firmę Thermocold jest pompa ciepła oznaczona symbolem DUO. Jest to dwuobiegowa kaskadowa wielofunkcyjna pompa ciepła, dodatkowo wykorzystująca technologię inwerterową do sterowania, zarówno sprężarkami, jak i wentylatorami oraz wbudowanymi pompami wodnymi.
Pompa ciepła DUO składa się z dwóch obiegów chłodniczych, każdy z osobną sprężarką:
• zewnętrzny - pobierający lub oddający ciepło do powietrza pracujący z czynnikiem chłodniczym R410A;
• wewnętrzny - oddający lub pobierający ciepło do wody, z wykorzystaniem czynnika chłodniczego R134a.

Co więcej, DUO jest pompą ciepła wielofunkcyjną mogącą ogrzewać lub chłodzić dom oraz niezależnie produkować ciepłą wodę użytkową. „Niezależnie”, oznacza też, że możemy nastawić inną niż dla ogrzewania temperaturę ciepłej wody użytkowej.
Wszystkie główne elementy obiegów chłodniczych czyli: sprężarki, wentylatory i pompy wodne są sterowane inwerterowo. Poza korzyściami energetycznymi uzyskujemy mniejsze zużycie mechaniczne tych elementów.
Dzięki zastosowaniu powyższych technologii uzyskano następujące efekty:
• stałą gwarantowaną wydajność cieplną do temperatury zewnętrznej -20°C,
• dolną granicę pracy do temperatury zewnętrznej -40°C,
• górną granicę pracy do temperatury wody +80°C.

W skrajnym przypadku można uzyskać wodę o temperaturze +80°C przy powietrzu zewnętrznym -20°C, ze sprawnością COP = ok. 2. W średnich warunkach mamy wodę o temperaturze +45°C, przy powietrzu 0°C, ze sprawnością COP = ok. 3,2÷3,4.
Pomimo wysokiej temperatury skraplania, kaskadowy obieg chłodniczy pozwala ograniczyć temperaturę gazów po sprężaniu, co ma niebagatelny wpływ na zużycie sprężarki i pobór prądu. Wg informacji pochodzących od producentów, technologia inwerterowa pozwala wydłużyć czas pracy sprężarki o około 50%.
Te dane świadczą dobitnie, że pompa ciepła powietrzewoda DUO, jako jedna z nielicznych na rynku, może w całości wypełnić rolę jedynego źródła ciepła dla domu, łącznie z produkcją ciepłej wody użytkowej. W okresie letnim c.w.u. jest dostarczana niejako gratis, z odzysku ciepła z systemu klimatyzacji. Dzięki możliwości osiągania temperatury wody 80°C, DUO radzi sobie doskonale z problemem Legionelli – możliwość przegrzewu instalacji.
Co więcej, DOU może zastąpić w prosty sposób, nie wymagając dodatkowych nakładów inwestycyjnych, tradycyjne wysokotemperaturowe źródła ciepła, takie jak kocioł węglowy, olejowy czy gazowy. W stosunku do przytoczonych paliw pompa ciepła DUO ma szereg zalet.
Po pierwsze nie wymaga komina. Nie emituje bezpośrednio CO₂, ograniczając pośrednią emisję CO₂ o około 50% wychodząc naprzeciw regulacjom Unii Europejskiej. Jej oddziaływanie na środowisko jest znikome. Jest to produkt ekologiczny czyli przyjazny środowisku.
Wprawdzie zużywa energię elektryczną, ale przy dobrze dobranych parametrach temperaturowych możemy osiągnąć 3 kW ciepła z 1 kW prądu. DUO pobiera ciepło z powietrza, które ogrzewane jest przez słońce, a więc źródło dla nas niewyczerpalne. Wbrew pozorom, nawet przy ostrych mrozach -20°C tego ciepła w powietrzu jest dużo. Łatwiej to pojąć jeśli odniesiemy się do zera bezwzględnego: +20°C to 293 K, zaś -20°C to raptem 253 K, co oznacza spadek o 15%. Dodatkowo, system sterowania DUO przewiduje możliwość współpracy z kolektorami słonecznymi.
Jak wszystkie pompy ciepła powietrze-woda, DUO stoi przed problemem szronienia zewnętrznego wymiennika ciepła w okresie zimowym. Problem ten rozwiązano metodą prewencji, modulując pracę elektronicznego zaworu rozprężnego i obroty sprężarki, dzięki czemu można podnosić temperaturę parowania czynnika chłodniczego powyżej temperatury zamarzania wody. W efekcie ograniczono trzykrotnie czas rozmrażania w stosunku do tradycyjnych pomp ciepła.
Elektroniczny system sterowania dopasowuje temperaturę wody grzewczej/chłodniczej dostarczanej do odbiorników, dopasowując wydajność do obciążenia cieplnego pomieszczeń poprzez funkcję dynamicznego punktu nastawy „dynamic set point”, co daje duże oszczędności energii. Pompa ciepła DUO oferowana jest w 4 wersjach:
• odwracalna wielofunkcyjna pompa ciepła,
• odwracalna pompa ciepła (grzanie, chłodzenie),
• nieodwracalna wielofunkcyjna pompa ciepła,
• nieodwracalna pompa ciepła tylko do ogrzewania.

Dodatkowo, możemy wybrać pomiędzy wersją rozdzielną split, co pozwoli na używanie czystej wody w instalacjach lub wersją kompaktową, w której musimy zastosować mieszankę glikolową. Producent proponuje do wyboru urządzenie w 7 wydajnościach cieplnych: od 6 do 90 kW, co daje możliwość wykorzystania DUO zarówno w domach jednorodzinnych, jak i dużych budynkach użyteczności publicznej.
Powyższe rozwiązania, dające określone zalety, czynią pompę ciepła DUO produktem wyjątkowym na rynku, można powiedzieć, że wręcz rewolucyjnym. Nie dziwi zatem fakt, że jest ona chroniona patentem.