Domy z pompą ciepła - chłodzenie płaszczyznowe

Domy z pompą ciepłaNależy pamiętać o tym, że w domach z pompą ciepła zazwyczaj wykonuje się ogrzewanie płaszczyznowe - najczęściej podłogowe, rzadziej sufitowe lub ścienne. I bardzo dobrze, ponieważ dużą powierzchnię przekazującą ciepło do pomieszczenia można z powodzeniem spożytkować do jego chłodzenia. Jest to rozwiązanie na tyle konkurencyjne wobec tradycyjnej klimatyzacji, że takie systemy projektuje się nie tylko w domach z pompą ciepła, ale także w wielu obiektach jako odrębną instalację.

Należy wiedzieć, że najlepszy sposób chłodzenia płaszczyznowego, to wykorzystanie do tego celu sufitu. Może on być zbudowany podobnie jak podłoga grzejna - rurki o średnicy 15-20 mm zatapia się w warstwie betonu. Natomiast cieńsze rurki (średnicy kilku mm) rozmieszcza się gęściej i zatapia w warstwie tynku, a w przypadku sufitu podwieszanego ukrywa się je za płytami gipsowo-kartonowymi. Taki sufit chłodzi powietrze tam, gdzie jest ono najcieplejsze - w górnej części pomieszczenia. Ponadto, z sufitem, w przeciwieństwie do podłogi, nie mamy bezpośredniego kontaktu, dzięki czemu jego temperatura może być niższa o ponad 10 st. Celsjusza, niż temperatura powietrza. Oznacza to oczywiście większą moc chłodniczą na 1 m2.

Z kolei najpopularniejsze w polskich domach instalacje podłogowe są w funkcji chłodzenia mniej efektywne. W sezonie grzewczym ogrzane przy podłodze powietrze samo unosi się ku górze - zachodzi powolna, łagodna konwencja i powietrze ciepłe miesza się z chłodniejszym. Przy czym latem, kiedy płaszczyzna podłogi chłodzi, zimne powietrze, jako cięższe, zalega w dolnej części pomieszczenia, a ciepłe w pobliżu sufitu schładza się niewiele. Powoduje to, że chłodzenie podłogowe jest względnie mało wydajne. Tym bardziej, że temperatura podłogi nie powinna być zbyt niska. Spadek temperatury w pionie nie powinien przekraczać 2 st. Celsjusza/m, bowiem większą różnicę odczujemy jako nieprzyjemną. Oznacza to, że jeśli na wysokości głowy powietrze ma 26 st. Celsjusza, to przy podłodze nie powinno być chłodniejsze niż 22 st. Celsjusza. W okresie upałów kontakt z zimną podłogą możemy nawet odbierać jako przyjemny, ale przebywanie w takich warunkach przez dłuższy czas nie będzie komfortowe.

Dobrym rozwiązaniem, poprawiającym rozkład temperatury, jest zastosowanie wentylatorów sufitowych o dużej średnicy wirnika i niskiej prędkości obrotowej (do około 100 obrotów na minutę). Tak pracujący wentylator wprawia w ruch dużą objętość powietrza, wymuszając jego wymieszanie i likwidując nadmierne rozwarstwienie. Nie wywołuje przy tym wrażenia przeciągu i jest praktycznie niesłyszalny. Chłodzenie (i ogrzewanie) ścienne jest jeszcze w Polsce dość mało popularne. Teoretycznie jego wydajność chłodnicza sytuuje się pomiędzy chłodzeniem podłogowym i sufitowym, jednak w praktyce efekt bardzo zmniejsza ustawienie przy ścianach mebli (utrudniają przekazywanie ciepła). Chłodzenie ścienne czasem planuje się łącznie z sufitowym, wykonując powierzchnię chłodzącą w pobliżu okien, które są głównym źródłem zysków ciepła latem. Chłodzenie płaszczyznowe odbieramy jako najbardziej komfortowe, ponieważ schładzane są przede wszystkim przegrody budowlane (strop, podłoga, ściany), a nie powietrze. Temperaturę tych elementów odbieramy jako tzw. temperaturę promieniowania, ponieważ pomiędzy nimi oraz osobami i przedmiotami w pomieszczeniu wymiana ciepła następuje właśnie przez promieniowanie. W związku z tym najlepiej czujemy się w pomieszczeniach, w których temperatura promieniowania przegród jest nieco niższa od temperatury powietrza (zimą przeciwnie). W takich warunkach możemy po prostu najprościej pozbyć się nadmiaru ciepła (sami 50% ciepła oddajemy właśnie przez promieniowanie). Przy chłodzeniu przez klimatyzator sytuacja jest odwrotna - powietrze jest zimne, a przegrody budynku wciąż mocno rozgrzane.

Kolejny czynnik przemawiający za chłodzeniem płaszczyznowym to brak przeciągów. Kiedy we wnętrzach działają klimatyzatory, to ruch powietrza zawsze ulega wzmożeniu. Nawet jeśli struga zimnego powietrza nie jest na nikogo skierowana bezpośrednio (a nie powinna być), to znacznie schłodzone powietrze szybko opada spod sufitu (gdzie powinno być skierowane) ku podłodze. A powietrze musi być mocno schłodzone, bo jest złym nośnikiem ciepła i przy niewielkim obniżeniu temperatury nie schłodzimy efektywnie pomieszczenia. Chłodzenie płaszczyznowe jest tańsze w eksploatacji niż klimatyzatory i to nawet wtedy, kiedy jest to chłodzenie aktywne.

Zrozumiemy jak to możliwe, jeśli przypomnimy sobie od czego zależą koszty eksploatacji pompy ciepła w zwyczajnym trybie ogrzewania. Zużycie prądu przez sprężarkę pompy lub klimatyzatora zależy przede wszystkim od tego, jak bardzo urządzenie musi zmienić (podnieść lub obniżyć) temperaturę czynnika roboczego ("freonu") w obiegu. Dlatego właśnie pompa pracuje zimą tym bardziej ekonomicznie, im temperatura zasilana w obiegu c. o. jest niższa. Innymi słowy: lepiej jest przygotować bardzo dużo letniej wody, niż niewiele gorącej. Zależność jest podobna, kiedy pompa ciepła lub klimatyzator pracują na potrzeby chłodzenia - mała różnica temperatury, to małe zużycie prądu. Tyle, że w typowym klimatyzatorze różnica temperatury musi być duża, ponieważ powietrze jest złym nośnikiem ciepła. Na wyjściu z klimatyzatora jego struga ma zwykle poniżej 10 st. Celsjusza.

Z kolei w ogrzewaniu płaszczyznowym duża powierzchnia wymiany ciepła gwarantuje jego dobry odbiór, nawet kiedy ta chłodząca płaszczyzna (sufit, podłoga) nie jest zbyt zimna i ma np. 20 st. Celsjusza. Należy wiedzieć, że chłodzenie płaszczyznowe ma te same walory jak ogrzewanie - nie powoduje cyrkulacji powietrza, a odczucie temperatury jest o około 3 st. Celsjusza niższe od rzeczywistej temperatury powietrza. Ponadto kolejną zaletą takiej instalacji jest to, że to samo orurowanie zimą grzeje, a latem chłodzi. Unika się w ten sposób podwójnego wydatku na dodatkową instalację, np. klimatyzacyjną.