12/04/24
Ogrzewanie hybrydowe - piec i pompa ciepła. Czy warto?

Ogrzewanie hybrydowe - kocioł i pompa ciepła. Czy warto?

Hybrydowe układy grzewcze stanowią innowacyjne i coraz popularniejsze rozwiązanie w dziedzinie nowoczesnego ogrzewania budynków.

Łączą w sobie zalety tradycyjnych kotłów, gazowych czy olejowych, z efektywnością pomp ciepła i oferują wysoką wydajność energetyczną, ale również znaczne obniżenie kosztów użytkowania, a także minimalizację negatywnego wpływu na środowisko.  Instalacja hybrydowego systemu grzewczego umożliwia optymalne wykorzystanie jednego bądź drugiego źródła ciepła w zależności od aktualnych potrzeb i warunków pogodowych.

W tym artykule wyjaśnimy czym jest szczytowe źródło ciepła, jak wyznaczyć punkt biwalentny, jak również to, czy pompa ciepła może zastąpić stary piec. Przybliżymy tematykę hybrydowych systemów grzewczych – od ich zasady działania, poprzez zalety i warunki w których sprawdzą się najlepiej. Dowiedz się, jakie hybrydowe systemy grzewcze stosuje się najczęściej oraz jaką pompę ciepła wybrać do kotła gazowego!

W poprzednim wpisie z serii o pompach ciepła omawiamy najczęściej powielane mity na temat tych urządzeń - sprawdź czy znasz je wszystkie!

Czy można mieć pompę ciepła i piec

System grzewczy, który łączy pompę ciepła z tradycyjnym piecem (gazowym lub olejowym) to hybrydowy system grzewczy. Takie rozwiązanie nieustannie zyskuje na popularności, ponieważ oferuje elastyczność użytkowania i bardzo dobrą efektywność energetyczną. Pompę ciepła można wykorzystać jako główne źródło ciepła, które sprawdzi się szczególnie podczas dni z umiarkowaną temperaturą, wiosną i latem.
Takie hybrydowe rozwiązanie stosuje się głównie po to, aby zwiększyć efektywność energetyczną systemu grzewczego i zoptymalizować koszty jego eksploatacji, szczególnie w okresach zimowych, gdy temperatura na zewnątrz jest niska. W takich warunkach współczynnik wydajności (COP) pompy ciepła zaczyna spadać, co oznacza, że pompa potrzebuje więcej energii do efektywnego ogrzewania domu.
Zwykle w takich sytuacjach w pompach ciepła automatycznie uruchamiana jest grzałka elektryczna, która pomaga w utrzymaniu odpowiedniej temperatury, ale jej użycie jest zazwyczaj mniej efektywne energetycznie i droższe w eksploatacji.

Dodanie drugiego źródła ciepła, takiego jak kocioł gazowy lub olejowy, pozwala na uniknięcie korzystania z grzałki elektrycznej. Piec zaczyna ogrzewać, gdy wydajność pompy ciepła obniża się z powodu niskich temperatur. Kotły te zwykle zużywają mniej energii niż grzałka elektryczna, co przekłada się na niższe koszty eksploatacji i mniejsze obciążenie dla środowiska w porównaniu do korzystania z samej grzałki. Hybrydowy system może automatycznie przełączać między źródłami ciepła w zależności od warunków zewnętrznych i aktualnych potrzeb energetycznych domu, co sprawia, że jest to bardzo efektywne rozwiązanie.

 

Czy pompa ciepła nadaje się do starej instalacji

Pompa ciepła może być skutecznie zintegrowana z istniejącym, starszym systemem grzewczym, jednak wymaga to odpowiedniego projektu i często modyfikacji instalacji, a powodzenie tego działania zależy od wielu szczegółów. Kluczowym aspektem, na który musi zwrócić uwagę instalator, jest to, czy obecny system grzewczy działa w układzie otwartym czy zamkniętym. Pompa ciepła wymaga bowiem zamkniętego systemu ogrzewania.

Jeśli obecny kocioł funkcjonuje w układzie otwartym, próba bezpośredniego połączenia go z pompą ciepła mogłaby być niebezpieczna i teoretycznie doprowadzić do uszkodzenia instalacji. Aby uniknąć takiego ryzyka, można zastosować wymiennik ciepła. Wymiennik ten umożliwia bezpieczne przekazanie ciepła z pompy ciepła do istniejącego systemu, zapewniając jednocześnie, że oba systemy pozostają niezależne. 

Pompy ciepła osiągają najwyższą efektywność, gdy pracują na niższych temperaturach niż tradycyjne kotły. Dlatego idealne są do systemów z ogrzewaniem podłogowym lub grzejnikami o dużej powierzchni. Jeśli starsza instalacja opiera się na grzejnikach o mniejszej powierzchni wymiany ciepła, które wymagają wyższych temperatur, efektywność pompy ciepła może być ograniczona.

Co znaczy hybrydowa pompa ciepła?

Hybrydowa pompa ciepła to zaawansowany system grzewczy, który łączy w sobie technologię pompy ciepła z tradycyjnym kotłem gazowym. Cechą charakterystyczną tego rozwiązania jest integracja obu tych komponentów w jedno urządzenie, które może efektywnie dostosowywać sposób ogrzewania do bieżących warunków i zapotrzebowania energetycznego budynku.

W przypadku pomp ciepła typu SPLIT, system składa się z jednostki zewnętrznej, która czerpie energię z otoczenia (np. z powietrza zewnętrznego), oraz jednostki wewnętrznej, która przekazuje ciepło do systemu ogrzewania budynku. W konfiguracji hybrydowej, jednostka wewnętrzna jest dodatkowo wyposażona w kocioł gazowy, który może być uruchamiany w sytuacjach, gdy pompa ciepła nie jest w stanie samodzielnie sprostać zapotrzebowaniu na ciepło, na przykład w bardzo zimne dni.

Dzięki połączeniu tych dwóch technologii, hybrydowe pompy ciepła są w stanie zapewnić wysoką efektywność energetyczną oraz znaczną redukcję emisji szkodliwych substancji w porównaniu do tradycyjnych systemów opalanych wyłącznie paliwami kopalnymi. Systemy te są szczególnie korzystne w modernizowanych budynkach z istniejącym połączeniem gazowym, gdzie ich instalacja jest zazwyczaj prostsza i mniej kosztowna. Hybrydowe pompy ciepła są więc ekonomicznym i ekologicznym rozwiązaniem, idealnym dla osób szukających nowoczesnych i efektywnych metod ogrzewania.

 

Jak wyznaczyć punkt biwalentny pompy ciepła 

Punkt biwalentny pompy ciepła to kluczowe pojęcie przy projektowaniu hybrydowych systemów grzewczych. Określa on temperaturę zewnętrzną, przy której wydajność pompy ciepła zaczyna być niewystarczająca do pokrycia całkowitego zapotrzebowania na ciepło budynku, i w tym momencie konieczne jest uruchomienie dodatkowego źródła ciepła, na przykład kotła gazowego.

Jak wyznaczyć punkt biwalentny? Najpierw należy określić całkowite zapotrzebowanie na ciepło dla danego budynku. To zależy od wielu czynników, takich jak izolacja budynku, strefa klimatyczna, preferowana temperatura wewnątrz pomieszczeń i wielkość budynku.
Następnie, należy zrozumieć wydajność pompy ciepła przy różnych temperaturach zewnętrznych. Producenci pomp ciepła dostarczają wykresy wydajności, które pokazują, jak zmienia się wydajność urządzenia w zależności od temperatury zewnętrznej.
Punkt biwalentny można wyznaczyć, porównując krzywą zapotrzebowania na ciepło budynku z krzywą wydajności pompy ciepła. Temperatura, przy której krzywa wydajności przestaje pokrywać krzywą zapotrzebowania, jest punktem biwalentnym. Przy tej temperaturze i poniżej, dodatkowe źródło ciepła musi zostać uruchomione, aby zaspokoić całkowite zapotrzebowanie na ciepło.

Szczytowe źródło ciepła - co to

Szczytowe źródło ciepła w systemie grzewczym odnosi się do dodatkowego urządzenia grzewczego, który jest uruchamiany w okresach, gdy zapotrzebowanie na ciepło jest najwyższe, a podstawowe źródło ciepła (np. pompa ciepła) nie jest w stanie samodzielnie pokryć całego zapotrzebowania.
Obecność szczytowego źródła ciepła jest szczególnie ważne w regionach o surowym klimacie, gdzie zimy mogą być mroźne i długie. W okresach bardzo niskich temperatur, gdy główne źródło ciepła pracuje z dużym obciążeniem, szczytowe źródło ciepła zapobiega wysokiemu zużyciu energii i zapewniają stabilność i niezawodność dostarczania ciepła. 

Kocioł gazowy, kocioł olejowy i grzałka elektryczna to najpopularniejsze urządzenia wybierane jako szczytowe źródło ciepła w hybrydowych systemach grzewczych

Pompa ciepła i kocioł w jednej instalacji - jak działają

Instalacja łącząca pompę ciepła i piec (gazowy lub olejowy) w jednym systemie grzewczym to innowacyjne rozwiązanie, które łączy zalety obu tych technologii, aby zapewnić efektywne i ekonomiczne ogrzewanie. Taki hybrydowy system grzewczy jest zaprojektowany do zapewnienia jak najwyższej efektywności energetycznej, niezawodności działania i elastyczności w dostarczaniu ciepła do domu.

Piec C.O. pełni rolę uzupełniającą w sytuacjach, gdy zapotrzebowanie na ciepło przekracza możliwości pompy ciepła, np z powodu bardzo niskich temperatur zewnętrznych. W ten sposób, system hybrydowy może optymalnie dostosowywać się do zmieniających się warunków, przełączając się pomiędzy jednym lub drugim źródłem ciepła.

Pompa ciepła to urządzenie, które wykorzystuje zasady termodynamiki do przesuwania ciepła z zewnątrz do wnętrza budynku, aby zapewnić ogrzewanie, lub w przeciwnym kierunku do chłodzenia. Pompy ciepła pobierają energię z otoczenia (powietrza, gruntu lub wody) nawet w niskich temperaturach. To urządzenie składa się z czterech głównych komponentów: parownika, sprężarki, skraplacza i zaworu rozprężnego. Proces działania pompy ciepła opiera się na cyklu parowania i kondensacji czynnika roboczego, który umożliwia przemieszczanie ciepła.

Piec gazowy to urządzenie grzewcze, które wykorzystuje gaz ziemny lub LPG jako źródło energii do ogrzewania wody, która następnie jest rozprowadzana do systemu grzewczego budynku, takiego jak grzejniki lub ogrzewanie podłogowe. Współczesne kotły gazowe w większości wykorzystują kondensację spalin, co oznacza, że są w stanie odzyskać więcej energii z procesu spalania, tym samym zwiększając swoją efektywność.

W układzie hybrydowym, pompa ciepła i kocioł gazowy są ze sobą połączone w jeden system, który pozwala na efektywne wykorzystanie obu technologii. Pozwala to na ciągłe i efektywne ogrzewanie, nawet w bardzo zimne dni.

Pompa ciepła i kocioł gazowy

Hybrydowy system grzewczy, łączący pompę ciepła i piec gazowy, stanowi efektywne rozwiązanie pozwalające na optymalizację kosztów i efektywności energetycznej. Pompa ciepła działa jako główne źródło ciepła w większości warunków, czerpiąc energię z zewnętrznego otoczenia. Gdy temperatura spada do poziomu, przy którym efektywność pompy maleje, automatycznie uruchamiany jest kocioł gazowy, który szybko i skutecznie dostarcza niezbędne ciepło.

 

Jaka pompa ciepła do pieca gazowego

Odpowiedni projekt instalacji grzewczej jest kluczowy dla osiągnięcia komfortu i funkcjonalności, a także dla zapewnienia optymalnych oszczędności energetycznych. Niektóre z kluczowych aspektów, które należy wziąć pod uwagę przy projektowaniu systemu hybrydowego:

  • moc i kondycja istniejącego źródła ciepła - ważne jest, aby ocenić stan techniczny i efektywność energetyczną obecnych urządzeń grzewczych, aby zapewnić ich odpowiednią integrację z nowym systemem.

  • dostępność przestrzeni w kotłowni - przed rozpoczęciem instalacji warto sprawdzić, czy w kotłowni jest wystarczająco miejsca na nowe urządzenie oraz czy dostęp do niego będzie wygodny i bezpieczny.

  • możliwość rozbudowy systemu - podczas projektowania warto przewidzieć możliwość późniejszego dołączenia dodatkowych źródeł ciepła, takich jak kolektory słoneczne, co może dodatkowo zwiększyć efektywność energetyczną.

  • efektywność energetyczna pompy ciepła - należy wybrać pompę ciepła o odpowiedniej klasie efektywności energetycznej, która będzie w stanie zapewnić optymalny komfort cieplny w budynku.

  • dostępność przestrzeni wokół budynku - pompy ciepła, zwłaszcza te typu split czy powietrzne, wymagają odpowiedniej przestrzeni dookoła domu dla efektywnego działania.

  • zapotrzebowanie cieplne budynku - ważne jest, aby dokładnie obliczyć, ile energii jest potrzebne do ogrzania domu, co pozwoli na dobór odpowiedniej mocy grzewczej.

  • funkcjonalność pompy ciepła - trzeba zdecydować, czy pompa ciepła ma jedynie ogrzewać dom zimą i chłodzić latem, czy też ma również funkcję podgrzewania ciepłej wody użytkowej.

Pompa ciepła i kocioł olejowy

System, który łączy pompę ciepła z piecem olejowym jest szczególnie przydatny w sytuacjach, kiedy dostęp do gazu ziemnego jest ograniczony lub niemożliwy. Pompa ciepła pracuje jako podstawowe źródło ciepła, natomiast kocioł olejowy jest używany jako wspomaganie, zapewniając niezawodne ogrzewanie, gdy pompa ciepła przestaje być wydajna. Choć kocioł olejowy jest mniej ekologiczny niż gazowy, to jednak może być efektywnym uzupełnieniem hybrydowego systemu grzewczego.

Hybrydowe ogrzewanie - gdzie się sprawdzi

Hybrydowy system grzewczy stanowi idealne rozwiązanie do wykorzystania dwóch różnych źródeł energii. Zaleca się jego zastosowanie zarówno przy modernizacji istniejących budynków, jak i projektowaniu nowych, oferując zarówno ekonomiczne, jak i ekologiczne korzyści, a także zwiększoną adaptacyjność i niezawodność w dostarczaniu ciepła. 

W obiektach, które już mają zainstalowany kocioł gazowy, dodanie pompy ciepła pozwala na zwiększenie efektywności energetycznej bez konieczności kompleksowej przebudowy istniejącej instalacji grzewczej. Układ hybrydowy pozwala na wykorzystanie pompy ciepła w okresach łagodniejszej temperatury, co obniża zużycie gazu i koszty ogrzewania.

W budynkach z już istniejącym systemem grzewczym, instalacja układu hybrydowego jest zazwyczaj tańsza i mniej skomplikowana niż instalacja całkowicie nowego systemu. Jest to szczególnie ważne w budynkach, które mają słabą izolację termiczną lub są przystosowane do pracy z pompą ciepła.

Chociaż hybrydowe systemy są idealne do modernizacji, mogą być również zaprojektowane od podstaw dla nowych budynków. W takich przypadkach, planowanie hybrydowego systemu od początku pozwala na pełne wykorzystanie przestrzeni i zasobów energetycznych, maksymalizując efektywność systemu od samego początku.

Czy warto zastosować system hybrydowy (pompa ciepła i piec)?

Zastosowanie układu hybrydowego (czyli pompy ciepła i pieca kondensacyjnego) jest zdecydowanie wartym rozważenia rozwiązaniem. Wśród najważniejszych korzyści można wyróżnić:

  1. Elastyczność - system dostosowuje się do zmieniających się warunków pogodowych, wykorzystując najbardziej efektywne źródło ciepła i przełączając się między źródłami energii w zależności od aktualnych cen energii i dostępności. To pozwala na maksymalizację oszczędności i optymalne wykorzystanie najtańszych źródeł energii w danej chwili.

  2. Efektywność kosztowa - hybrydowe systemy mogą obniżyć rachunki za ogrzewanie, wykorzystując pompę ciepła, gdy jest to najbardziej opłacalne, a kocioł gazowy w ekstremalnych warunkach.

  3. Redukcja emisji CO2 - korzystając głównie z pompy ciepła, systemy te mogą znacząco obniżyć emisję dwutlenku węgla w porównaniu do systemów opalanych wyłącznie paliwami kopalnymi.

  4. Zwiększenie niezawodności - dzięki możliwości przełączania między źródłami ciepła, systemy hybrydowe są bardzo niezawodne, co zapewnia ciągłość dostaw ciepła nawet w trudnych warunkach.

  5. Wsparcie dla energii odnawialnej - pompa ciepła w układzie hybrydowym może być łatwo połączona z innymi formami energii odnawialnej, takimi jak panele słoneczne, co pozwala na jeszcze większe zmniejszenie śladu węglowego i kosztów energii.

  6. Szybka reakcja na zmiany temperatury - kotły gazowe charakteryzują się szybką reakcją i zdolnością do szybkiego dostarczania dużych ilości ciepła, co jest idealne w sytuacjach, gdy szybko trzeba zwiększyć temperaturę w domu.

 

Jaki system hybrydowy stosuje się najczęściej

Najczęściej spotykanym rozwiązaniem hybrydowym w systemach grzewczych jest połączenie pompy ciepła z piecem gazowym jednofunkcyjnym. Pompa ciepła jest bardzo efektywna energetycznie, szczególnie w łagodniejszych warunkach klimatycznych, ponieważ wykorzystuje energię z otoczenia do ogrzewania domu. Kocioł gazowy zapewnia natomiast wysoką wydajność i jest w stanie szybko dostarczyć dużą ilość ciepła w bardzo zimne dni, kiedy wydajność pompy ciepła może być ograniczona.
Hybrydowe systemy są wyjątkowo dobrze przystosowane do różnych warunków klimatycznych, ponieważ mogą automatycznie przełączać się między kotłem gazowym a pompą ciepła w zależności od temperatury zewnętrznej i zapotrzebowania na ciepło. Pozwala to na utrzymanie optymalnej wydajności i komfortu wewnątrz domu przez cały rok. Istnieją także programy dofinansowania na instalacje hybrydowe (np. Moje Ciepło, Czyste Powietrze, Mój Prąd), które zachęcają właścicieli domów do inwestycji w bardziej zrównoważone i efektywne systemy ogrzewania.