Akumulacyjna zbiornik do pompy ciepła

Produkty dopiero przygotowujemy.

Natomiast możesz oglądać inne kategorie.

Zbiornik akumulacyjny dla pompy ciepła

Pompa ciepła to inny typ źródła ciepła niż kocioł gazowy czy kocioł na paliwo stałe, a zbiornik akumulacyjny w tym przypadku pełni nieco inną funkcję. Podczas gdy w przypadku kotła na drewno czy pellet zbiornik jest konieczny, by móc zgromadzić ciepło z jednego intensywnego cyklu spalania, w przypadku pompy ciepła głównym powodem jest coś innego – ochrona sprężarki przed zbyt częstym włączaniem i wyłączaniem (tzw. cyklowaniem) oraz gwarancja stabilnego hydraulicznego przepływu wody w systemie. W tym artykule praktycznie wyjaśnimy, kiedy zbiornik akumulacyjny przy pompe ciepła jest naprawdę potrzebny, kiedy jest zbędny, jak różni się od klasycznego zbiornika przy paliwie stałym i jaki objętość się w praktyce sprawdza.

Od razu na wstępie jedna ważna uwaga: w tej kategorii obecnie nie mamy w ofercie żadnego konkretnego towaru (aktualnie pozycje są tymczasowo niedostępne), więc w artykule nie będziemy odwoływać się do żadnego konkretnego modelu ani ceny. Celem jest, aby po przeczytaniu mogli Państwo sami ocenić, czy zbiornik akumulacyjny przy swojej pompe ciepła potrzebujecie, i jeśli tak, w jakim zakresie objętości się poruszać – pozostałe decyzje (konkretny producent, wykonanie, izolacja) potem można rozwiązywać z projektantem lub firmą montażową.

Dlaczego pompa ciepła w ogóle potrzebuje zbiornika

Sprężarka w pompe ciepła lubi długie, płynne biegi – idealnie dziesiątki minut bez przerwy – i nie lubi częstych startów i zatrzymań. Każdy start to mechanicznie i energetycznie najbardziej wymagający moment całego cyklu, sprężarka musi najpierw stworzyć różnicę ciśnienia w obwodzie chłodniczym, zanim zacznie realnie dostarczać moc. Jeśli pompa ciepła włącza się i wyłącza zbyt często (w języku specjalistycznym mówi się o „krótkim cyklowaniu"), dochodzi do:

zwiększonego zużycia sprężarki i skrócenia jej żywotności,
wyższego zużycia energii elektrycznej na jednostkę dostarczonego ciepła (rozruch jest energetycznie droższy niż ustalony bieg),
głośniejszej i mniej płynnej pracy, która jest odczuwalna zwłaszcza w nocy,
w skrajnym przypadku aż do wczesnego uszkodzenia i utraty gwarancji, ponieważ większość producentów cyklowanie bezpośrednio ogranicza w warunkach montażowych.

Cyklowanie występuje wtedy, gdy w systemie jest zbyt mało wody w stosunku do mocy pompy ciepła, a strata ciepła obiektu w danej chwili jest niższa niż minimalna moc, na jaką potrafi pracować pompa (tzw. minimum modulacyjne). Nowoczesne inwerterowe pompy ciepła potrafią płynnie obniżać moc, często aż do 20-30 % nominalnej mocy, więc wrażliwość na cyklowanie jest u nich niższa niż u starszych jednostopniowych jednostek – ale wcale nie znika, zwłaszcza w okresach przejściowych (wiosna, jesień), gdy strata ciepła domu jest mała.

Druga, równie ważna funkcja zbiornika to hydrauliczna – oddzielenie obiegu pierwotnego (pompa ciepła) od obiegu wtórnego (rozprowadzanie do grzejników, podłogi, ewentualnie także podgrzewanie wody użytkowej), aby przepływy i ciśnienie w jednym obiegu nie wpływały na drugi. W praktyce rozwiązuje się to albo jako oddzielnik hydrauliczny (mniejszy objętość, tylko wyrównanie przepływów), albo jako pełnowymiarowy zbiornik akumulacyjny (większy objętość, także zasób ciepła).

Jak to działa w praktyce – schemat podłączenia

Najczęstsze podłączenie wygląda tak, że pompa ciepła grzeje wodę w zbiorniku akumulacyjnym (lub przez niego przepływa), a dopiero z zbiornika ciepło rozdzielane jest dalej do poszczególnych okręgów grzewczych przez rozdzielacz. Zaletą jest to, że pompa ciepła „widzi" duży objętość wody i nie musi reagować na każdy drobny wahanie zużycia ciepła w domu – to wyrównuje właśnie zbiornik.

Mniejszy i tańszy wariant tego podłączenia to tzw. oddzielnik hydrauliczny (w praktyce nazywa się go też „wyrównawcą hydraulicznym" lub po angielsku „low-loss header") – to w zasadzie krótki pionowy kawałek rury większego średnicy, który ma objętość tylko kilku litrów aż kilku dziesiątek litrów. Rozwiązuje oddzielenie hydrauliczne okręgów, ale praktycznie żadnej akumulacji ciepła. Prawdziwy zbiornik akumulacyjny ma objętość rzędu setek litrów i oprócz oddzielenia hydraulicznego dostarcza także rzeczywistą inercję cieplną, która ogranicza cyklowanie.

Kiedy zbiornik wcale nie jest potrzebny

Przy nowoczesnych instalacjach z podłogowym ogrzewaniem i wystarczającą objętością wody w samych rozprowadzeniach (typowo przy większych domach z rozległą podłogówką) coraz częściej spotykamy się z rozwiązaniem bez samodzielnego zbiornika akumulacyjnego – tzw. „bufferless" podłączenie. Podłogowe ogrzewanie ma bowiem samo w sobie dużą inercję cieplną (płyty, sama woda w rurkach), więc w pewnym zakresie przejmuje funkcję akumulacji. Producent pompy ciepła w instrukcji montażowej zawsze podaje minimalną objętość wody w systemie, która jest potrzebna przy danej mocy – jeśli rzeczywista objętość wody w rozprowadzeniach (w tym grzejników czy pętli podłogówki) przekracza ten limit, samodzielny zbiornik można pominąć lub zastąpić tylko małym oddzielnikiem hydraulicznym.

Natomiast przy kombinacji z grzejnikami (mniejsza objętość wody w systemie), przy jednostopniowych (on/off) pompach ciepła bez regulacji mocy, albo przy jednoczesnym eksploatacji wielu okręgów z różną temperaturą (np. podłoga + grzejniki) zbiornik akumulacyjny jest praktycznie zawsze zalecany.

Jaką objętość zbiornika akumulacyjnego wybrać

Podstawowe zasady, z którymi w praktyce najczęściej się pracuje, to orientacyjny stosunek objętości zbiornika do mocy pompy ciepła. Dla pomp ciepła w praktyce montażowej powszechnie zaleca się około 15 do 25 litrów objętości zbiornika na 1 kW mocy pompy ciepła, przy czym jako praktyczny średni szacunek można użyć wartości około 20 l/kW. To liczba znacznie niższa, niż ta, która obowiązuje dla kotłów na paliwo stałe, gdzie liczy się z 50 do 100 l/kW – powód jest prosty, pompa ciepła potrafi płynnie regulować moc i włączać się według potrzeby kiedykolwiek, podczas gdy kocioł na drewno musi spalić całą zapas paliwa naraz.

Jak to wygląda na konkretnych przykładach, jeśli użyjemy orientacyjnego współczynnika 20 l/kW:

Te liczby są jedynie orientacyjnym punktem wyjścia, nie stanowią wiążącego obliczenia – rzeczywisty projekt wykonuje projektant lub firma montażowa na podstawie konkretnego typu pompy ciepła (jej minimalnej mocy modulacyjnej), typu systemu grzewczego (podłogówka vs. grzejniki) oraz tego, czy zbiornik służy jednocześnie do przygotowania wody ciepłej użytkowej czy jedynie do ogrzewania. W przypadku zbiornika kombi (ogrzewanie + przygotowanie wody ciepłej użytkowej za pomocą wbudowanego zbiornika lub wymiennika) objętość zazwyczaj zwiększa się o dodatkowe 80–150 litrów do części grzewczej, w zależności od liczby osób w gospodarstwie domowym.

Porównanie z innymi źródłami ciepła

By lepiej zrozumieć temat, warto porównać, jak zmienia się potrzebny objętość akumulacyjny w zależności od typu źródła ciepła – różnice są naprawdę znaczne i wyjaśniają, dlaczego przy pompach ciepła korzysta się z innych wartości niż przy kotłach na paliwo stałe.

Źródło ciepła	Rekomendowana objętość	Główne powody zastosowania zbiornika
Pompa ciepła	15–25 l/kW	Ograniczenie cyklowania sprężarki, oddzielenie hydrauliczne obiegów
Kocioł gazowy kondensacyjny	0–10 l/kW (często wystarczy tylko rozdzielacz)	Oddzielenie hydrauliczne wielu obiegów
Kocioł elektryczny	około 10 l/kW	Wyrównanie szczytów, ewentualnie wykorzystanie stawki NT
Kocioł na paliwo stałe (drewno, węgiel)	50–100 l/kW	Akumulacja całego cyklu spalania, którego nie da się regulować

Z porównania wynika, dlaczego zbiornik akumulacyjny dla pompy ciepła często mylony jest (nieprawidłowo) z zbiornikiem dla kotła na paliwo stałe – niektórzy klienci zamawiają nadmiernie wymiarowany zbiornik „na wypadek", ale w przypadku pompy ciepła to przynosi raczej szkody: większa objętość wody musi najpierw zostać podgrzana do wymaganej temperatury, co wydłuża fazę rozgrzewania systemu i lekko zwiększa straty ciepła przez ścianki zbiornika bez przyniesienia realnego korzyści w zakresie ograniczania cyklowania poza zalecany zakres.

Rozwarstwienie temperaturowe w zbiorniku

Dobrze zaprojektowany zbiornik akumulacyjny pracuje z rozwarstwieniem temperaturowym (stratyfikacją) – najcieplejsza woda znajduje się u góry, najchłodniejsza u dołu. W systemie z pompą ciepła w praktyce poruszamy się w tych orientacyjnych temperaturach (różnią się w zależności od ustawienia krzywej grzewczej i typu obiegów):

górną warstwę (wyjście do obiegów grzewczych): ok. 50 °C,
środkową warstwę: ok. 40 °C,
dolną warstwę (powrót z obiegów z powrotem do pompy ciepła): ok. 28 °C.

Ta różnica temperaturowa między górną a dolną warstwą (w naszym przykładzie ok. 22 °C) jest ważna – im lepiej zachowane jest rozwarstwienie (czyli im mniej wody w zbiorniku się miesza), tym bardziej efektywnie działa pompa ciepła, ponieważ ssie chłodniejszą powrotną wodę z dołu i nie rozcieńcza jej cieplejszą wodą z góry. W przypadku nieprawidłowo umieszczonych wejść i wyjść (np. gdy przepływ z rozdzielacza kieruje się bezpośrednio przez środek zbiornika) dochodzi do mieszania warstw i spada sprawność całego systemu.

Izolacja i straty ciepła

Zbiornik akumulacyjny musi być dobrze izolowany, w przeciwnym razie zalety magazynowania ciepła są tracone przez straty do otoczenia. Zwykła dobra izolacja (np. 80–100 mm twardej pianki poliuretanowej) utrzymuje straty ciepła na niskim poziomie – w przypadku zbiornika o pojemności około 500 litrów utrzymywanego na ok. 45–50 °C w praktyce poruszamy się w granicach ok. 1–1,5 kWh strat ciepła na 24 godziny. To jest w porównaniu do codziennej potrzeby ciepła średniego domu jednorodzinnego (zazwyczaj 15–40 kWh/dzień w zależności od pory roku i poziomu izolacji budynku) zaniedbywalna liczba, ale przy słabej lub uszkodzonej izolacji (cienka warstwa, stary zbiornik, nieszczelne otwory dla rur) te straty mogą wzrosnąć nawet dwu- i trzykrotnie.

Rzeczywiste zalecenie z praktyki montażowej: zbiornik umieszczaj w nieogrzewanym pomieszczeniu (np. w pomieszczeniu technicznym) tylko wtedy, gdy to pomieszczenie jest częścią termoszaty budynku (z izolacją, bez dużych strat do zewnętrza) – w przeciwnym razie straty z zbiornika „uciekają" poza ogrzewane pomieszczenia zupełnie bez sensu. Szczegółowo ten temat omawiamy w osobnym artykule o izolacji i stratach ciepła zbiornika akumulacyjnego.

Najczęstsze błędy, z którymi się spotykamy

Podczas projektowania i montażu zbiornika akumulacyjnego z pompą ciepła w praktyce powtarzają się kilka typowych błędów:

1. Nadmiernie wymiarowany zbiornik „na pewno"

Jak już wspomnieliśmy wcześniej, zbyt duży zbiornik wydłuża fazę rozgrzewania (dłużej trwa, aż system osiągnie temperaturę roboczą) i zwiększa straty ciepła bez realnej korzyści. Zalecany zakres 15–25 l/kW jest potwierdzony setkami instalacji i nie ma sensu od niego znacznie odchodzić w górę bez konkretnego technicznego powodu.

2. Niedowymiarowany zbiornik i częste cyklowanie

Przeciwny skraj – zbiornik (lub sam objętość wody w systemie) jest mniejszy niż wymagana minimalna objętość zgodnie z zaleceniami producenta pompy ciepła. Ujawnia się to częstym włączaniem i wyłączaniem sprężarki, szczególnie w okresie przejściowym (wiosna/jesień), kiedy zapotrzebowanie na ciepło jest niskie. Rozwiązaniem jest albo uzupełnienie/zwiększenie zbiornika, albo (jeśli to producent pozwala) programowe obniżenie minimalnego czasu pracy sprężarki.

3. Nieprawidłowe umieszczenie wejść i wyjść

Jak już omówiliśmy w sekcji o rozwarstwieniu – jeśli wejście i wyjście nie są umieszczone tak, aby wspierać naturalne warstwowanie (ciepłe u góry, chłodne u dołu), zbiornik traci sens i działa tylko jak zwykły „mieszający" zbiornik bez efektu stratyfikacji.

4. Pamiętanie o przyszłym rozszerzeniu

Przy projektowaniu pojemności warto uwzględnić również ewentualne przyszłe podłączenie dodatkowego źródła (np. kominka z wymiennikiem, kolektorów słonecznych) – dodatkowa modyfikacja schematu hydraulicznego zawsze jest bardziej skomplikowana i droższa, niż gdy się z tą możliwością liczy już przy pierwszym projekcie.

Podrobną analizę tych i innych błędów znajdziesz w osobnym artykule o najczęściej popełnianych błędach przy projektowaniu naczynia akumulacyjnego.

Jak się różni naczynie akumulacyjne dla pompy ciepła od naczynia dla kocioła na paliwo stałe

Oprócz różnej pojemności (15–25 l/kW w porównaniu do 50–100 l/kW) naczynia akumulacyjne dla tych dwóch źródeł ciepła różnią się również konstrukcyjnie. Naczynie akumulacyjne dla kocioła na paliwo stałe często pracuje przy wyższych temperaturach (aż do 80–90 °C przy górnej warstwie) i musi znosić większe obciążenie temperaturowe w czasie intensywnego cyklu spalania. Naczynie akumulacyjne dla pompy ciepła natomiast pracuje przy niższych temperaturach (typowo do 55–60 °C, przy niskotemperaturowych systemach często jeszcze niższych), co zmniejsza wymagania stawiane materiałowi, ale tym bardziej zależy od jakości izolacji i poprawnego hydraulicznego podłączenia, ponieważ pompa ciepła jest bardziej wrażliwa na małe nieefektywności w systemie (pracuje nieprzerwanie przez dłuższy czas, więc jakiejkolwiek straty skuteczności kumulują się). Temie tej poświęcamy się szczegółowo w artykule o naczyniu akumulacyjnym dla kocioła na paliwo stałe oraz w porównaniu naczynia akumulacyjnego z zasobnikiem TÚV, gdzie wyjaśniamy również różnicę między naczyniem na wodę grzewczą a zasobnikiem na ciepłą wodę użytkową.

Podsumowanie – na co nie zapomnieć

Naczynie akumulacyjne przy pompy ciepła służy głównie do ograniczania cyklowania sprężarki i hydraulicznego odseparowania obiegów, a nie przede wszystkim do akumulacji ciepła jak przy paliwie stałym.
Orientacyjna pojemność: 15–25 l/kW mocy pompy ciepła, średnia wartość ok. 20 l/kW.
Przy dużym ogrzewaniu podłogowym z wystarczającą pojemnością wody w instalacji naczynie akumulacyjne czasem można pominąć – zawsze jednak należy sprawdzić minimalną pojemność wody zgodnie z instrukcją montażową konkretnej pompy ciepła.
Dobra izolacja znacząco ogranicza straty ciepła – typowa strata przy dobrze izolowanym naczyniu o pojemności 500 l to rzędu 1–1,5 kWh/dzień.
Poprawne rozmieszczenie wejść/wyjść jest kluczowe dla zachowania temperaturowego rozwarstwienia i tym samym skuteczności całego systemu.
Nie przesadzaj z pojemnością „na wszelki wypadek" – zbyt duże naczynie bardziej szkodzi niż pomaga.

Częste pytania

Czy każda pompa ciepła musi mieć naczynie akumulacyjne?

Niekoniecznie. Jeśli w systemie (rozprowadzenie, grzejniki, podłoga) znajduje się wystarczająca ilość wody zgodnie z minimalną wartością podaną przez producenta pompy ciepła, naczynie można pominąć lub zastąpić nim tylko małym hydraulicznym odseparowaniem. W przypadku systemów grzewczych z mniejszą ilością wody naczynie jest natomiast prawie zawsze zalecane.

Jaki jest duży rozdział między naczyniem akumulacyjnym dla pompy ciepła a dla kocioła na paliwo stałe?

Istotny – przy pompy ciepła liczy się 15–25 litrów na kW mocy, przy kocioł na paliwo stałe 50–100 litrów na kW. Przyczyną jest to, że pompa ciepła potrafi płynnie regulować moc, podczas gdy kotł na drewno musi spalić całą zawartość naraz, a nadmiar ciepła trzeba gdzieś przechować.

Czy naczynie może być zbyt duże?

Tak. Zbyt duże naczynie wydłuża czas potrzebny do rozgrzania systemu do temperatury pracy i lekko zwiększa straty ciepła przez ścianki naczynia bez dodatkowego korzyści poza zalecaną pojemnością 15–25 l/kW.

Czy można połączyć ogrzewanie i przygotowanie ciepłej wody w jednym naczyniu?

Tak, istnieją naczynia akumulacyjne z sekcją grzewczą i TÚV (albo wbudowanym zasobnikiem, albo przepływowym wymiennikiem). W takim przypadku do pojemności na ogrzewanie dodaje się zazwyczaj jeszcze 80–150 litrów dodatkowo na przygotowanie ciepłej wody użytkowej, w zależności od liczby osób w gospodarstwie domowym.

Jak bardzo wpływa temperaturowe rozwarstwienie na skuteczność pompy ciepła?

Zasadniczo. Jeśli naczynie akumulacyjne zachowuje rozwarstwienie (ciepła woda u góry, zimna na dole), pompa ciepła ssie chłodniejszą wodę powrotną i pracuje skuteczniej z niższą temperaturą skraplania. Jeśli warstwy się mieszają (np. z powodu złego rozmieszczenia wejść), pompa ciepła musi grzać wodę, która jest już częściowo ciepła, co obniża jej rzeczywisty współczynnik COP.

Ile ciepła traci typowe naczynie akumulacyjne w ciągu dnia?

Przy dobrej izolacji (80–100 mm) i naczyniu o pojemności około 500 litrów straty mieszczą się w granicach ok. 1 do 1,5 kWh na 24 godziny. Przy słabszej lub uszkodzonej izolacji te straty mogą wzrosnąć nawet dwu- a nawet trzykrotnie.

Powiązane tematy

Masz pytanie na ten temat?

Nie możesz się zdecydować lub rozstrzygasz konkretną sytuację w swoim gospodarstwie domowym? Napisz nam – chętnie doradzimy.