5/2025 www.informacjainstal.com.pl

Wstęp

Kwestie prawne związane zobowiąz-

kiem sporządzenia analizy możliwości

wykorzystania odnawialnych źródeł cie-

pła i energii w ogrzewaniu budynków

omówiono w[3]. Pompy ciepła stanowią

alternatywę dla spalania paliw, oile ich

współczynnik efektywności wpołączeniu

z efektywnością wytwarzania energii

elektrycznej wwarunkach krajowych jest

korzystniejszy niż efektywność spalania

paliwa bezpośrednio wkotłowniach. Nie

jest to tematem tego artykułu, ale wyniki

analizy nie są oczywiste. Centrale zpom-

pami ciepła to rozwiązania charakteryzu-

jące się kosztem istotnie wyższym od roz-

wiązań umownie zwanych konwencjonal-

nymi (kotłownie gazowe, olejowe, węzły

cieplne), a więc o ich atrakcyjności

z punktu widzenia inwestora decydują

w dużej mierze aspekty finansowe. Jed-

nym zczynników obniżających dodatko-

wo atrakcyjność pomp ciepła jest niewła-

ściwa kompozycja schematu ideowego

połączenia pompy ciepła z instalacją

ogrzewania budynku iinstalacją przygo-

towania ciepłej wody. Kwestia doboru

mocy katalogowej pompy ciepła, znacz-

nie wyższej niż moc osiągana wwarun-

kach ekstremalnej temperatury powietrza

zewnętrznego [3] jest również czynnikiem

wrażliwym, albowiem zaoferowanie

klientowi pompy ciepła omocy katalogo-

wej 2÷2.5 krotnie przekraczającej zapo-

trzebowanie na moc cieplną budynku

zwykle jest odbierane jako próba nie-

uczciwej oferty handlowej (pomijam kwe-

stię kosztu pompy ciepła ibariery finanso-

wej). „Wady” układów kolektorów sło-

necznych w centralach autonomicznych

iwhybrydowych węzłach cieplnych omó-

wiono w[1,2]. Celem obecnego artykułu

jest zwrócenie uwagi na błędne rozwiąza-

nia, ale również wskazanie rozwiązań

prawidłowych, przy których pompa cie-

pła może działać zgodnie z zasadami

termodynamiki iekonomiki.

Warunki prawidłowego działania

pompy ciepła

W warunkach polskich bardziej po-

wszechne zastosowanie mają pompy cie-

pła powietrzne, rzadziej pompy gruntowe.

Czas „eksperymentów” zwodą podziem-

ną lub powierzchniową jako dolnym źró-

dłem ciepła pompy ciepła przeszedł do

przeszłości. Powietrzna pompa ciepła musi

być dostosowana do warunków klimatu

wPolsce, choć jeszcze do niedawna moż-

na było spotkać rozwiązania oograniczo-

nej (zdołu) temperaturze parowania czyn-

nika chłodniczego, wymagające alterna-

tywnego (100% mocy), anie uzupełniają-

cego źródła ciepła (kotła, węzła cieplnego)

lub energii (grzałki elektrycznej). Norma

PN-EN 14825:2014-02 [7] określa warun-

ki porównawcze badania mocy cieplnej

pomp ciepła. Wodniesieniu do pomp po-

wietrznych jest to np. temperatura powie-

trza (termometru suchego/termometru mo-

krego) 7/6

C oraz temperatura wody

Ź ródła ciepła i energii elektrycznej/Sources of heat and electricity

Warunki efektywnego działania pomp ciepła

Conditions for efficient operation of heat pumps

KAZIMIERZ ŻARSKI

DOI 10.36119/15.2025.5.2

Istniejące przepisy prawa [4,5,6] wymagają, aby wprojekcie budowlanym obiektu budowlanego została zawarta

analiza możliwości racjonalnego wykorzystania odnawialnych źródeł energii iciepła. Prawo budowlane [6] iRoz-

porządzenie wsprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki [4] nie zawierają sformuło-

wania tego obowiązku wodniesieniu do inwestora budynku, tylko do autora projektu. Jest to kuriozalne, albowiem

decyzja ozastosowaniu odnawialnych źródeł ciepła ma, oprócz aspektu ekologicznego, aspekt finansowy. Podob-

nie jak wprzypadku kolektorów słonecznych [1,2] działanie central zpompami ciepła może być obarczone błęda-

mi wynikającymi ze specyfiki ich działania ischematów niedostosowanych do warunków funkcjonowania pomp cie-

pła, najczęściej „przeniesionych” zukładów kotłowni. Wartykule wskazano na typowe błędy wschematach ide-

owych central zpompami ciepła, powodujące obniżenie efektywności działania izwiększenie kosztu ogrzewania

budynków iprzygotowania ciepłej wody.

Słowa kluczowe: pompa ciepła, odnawialne źródła energii, efektywność

The existing legal regulation [4,5,6] requires that the construction design of abuilding should include an analysis of

the possibilities of rational use of renewable energy and heat sources. The Construction Law [6] and the Regulation on

technical conditions that buildings should meet [4] do not contain aformulation of this obligation in relation to the

building investor, but only to the author of the construction design. This is bizarre because the decision to use

renewable heat sources has, in addition to the ecological aspect, afinancial aspect. Similarly to solar collectors [1,2],

the operation of heat pump installation may be subject to error resulting from the specifics of their operation and

diagrams not adapted to the conditions of operation of heat pumps, most often “transferred” from boiler systems.

The article indicates typical errors in the conceptual layout of heat pump units, resulting in reduced operational

efficiency and increased costs of heating the building and preparing domestic hot water.

Keywords: heat pump, renewable energy sources, efficiency

dr inż. Kazimierz Żarski – niezależny ekspert HVAC

Instal 5_25.indb 12Instal 5_25.indb 12 13.05.2025 13:35:2413.05.2025 13:35:24

www.informacjainstal.com.pl

5/2025

Źródła ciepła i energii elektrycznej

dopływającej do skraplacza 35

C przy

różnicy temperatury 5 K, czyli 35/40

Temperatura powietrza jest zbliżona do

temperatury równowagi budynku oniskim

zużyciu energii, temperatura wody chło-

dzącej skraplacz może odpowiadać wy-

łącznie standardom ogrzewania płasz-

czyznowego. Podany w tych umownych

warunkach współczynnik efektywności

COP jest znacznie wyższy (około 2÷2.5

krotnie) niż np. przy temperaturze powie-

trza – 18

C iparametrach obiegu skrapla-

cza 50/45

C, czyli typowych parame-

trach dostosowanych do ogrzewania

grzejnikowego. To jest właśnie czynnik

„mylący” potencjalnego inwestora, które-

mu wydaje się, że moc katalogowa pom-

py ciepła powinna odpowiadać zapotrze-

bowaniu na moc cieplną budynku. Zasto-

sowanie wyłącznie odwróconego obiegu

chłodniczego do przygotowania ciepłej

wody otemperaturze zgodnej zwymaga-

niami Warunków technicznych [4] wyma-

gałoby parametrów obiegu skraplacza

min. 60/55

C, tzn. temperatury skrapla-

nia czynnika chłodniczego 65

C. Działa-

nie pompy ciepła wtym przedziale tempe-

ratury byłoby nieefektywne, stąd znaczący

zakres różnicy temperatury ciepłej wody

przejmuje grzałka elektryczna. Wtab. 1.

podano współczynnik efektywności pom-

py ciepła wprzedziale temperatury paro-

wania – 25

C i temperatury skraplania

C [9]. Ten obszar działania jest prawie

technicznie niemożliwy, stąd przy oblicze-

niu realnego współczynnika efektywności

pompy ciepła należy w odniesieniu do

ciepłej wody przyjąć działanie grzałki

elektrycznej wprzedziale temperatury cie-

płej wody 45÷55

C (20% pełnej różnicy

temperatury). Grzałka elektryczna wukła-

dzie ciepłej wody włącza się jeszcze zin-

nego powodu, co zostanie omówione

wdalszej części artykułu.

Jeżeli wziąć pod uwagę konieczność

„rozmrażania” parownika pompy ciepła,

to efektywność podana wtabeli jest po-

równywalna z efektywnością działania

grzałki elektrycznej.

Warunki działania parownika pompy

ciepła są stabilne, moc przekazana od

powietrza zewnętrznego jest wprzybliże-

niu wprost proporcjonalna do logaryt-

micznej różnicy temperatury powietrza

i czynnika chłodniczego. Do stabilnego

działania pompy ciepła potrzeba spełnie-

nia następujących warunków.



W przypadku pompy ciepła

o nieregulowanej mocy cieplnej (mylnie

zwaną wydajnością) należy zapewnić:

a. stały strumień wody chłodzącej skra-

placz,

b. stałe parametry obiegu skraplacza,

np. 38/33

C wogrzewaniu podło-

gowym i 50/45

C w ogrzewaniu

grzejnikowym i w obiegu ciepłej

wody,

c. możliwość akumulacji nadwyżki cie-

pła przy przyjętym minimalnym czasie

działania sprężarki.

Jest oczywiste, że układ ten wymaga

zbiornika buforowego. Zbiornik buforowy

może być zastąpiony pojemnością ciepl-

ną budynku, jeżeli instalacja ogrzewania

nie jest wyposażona w termostatyczne

zawory grzejnikowe, co nie jest wPolsce

standardem, chociażby z uwagi na wie-

lość stref wogrzewanym budynku. Wów-

czas pompa ciepła jest sterowana czujni-

kiem temperatury w jednym z ogrzewa-

nych pomieszczeń (reprezentatywnym).

Stałe parametry obiegu skraplacza

wymagają odseparowania od obiegu in-

stalacji, o zmiennej temperaturze wody

zasilającej ipowrotnej izmiennym strumie-

niu masy wody płynącej przez grzejniki.

Również przy regulacji ilościowej ogrze-

wania, przy zmiennej temperaturze wody

powrotnej i zmiennym strumieniu masy

wody instalacyjnej, obiegi muszą być roz-

dzielone.

Z uwagi na niską temperaturę wody

wodociągowej (5÷10

C) obieg grzew-

czy przygotowania ciepłej wody należy

również oddzielić od obiegu chłodzenia

skraplacza.



Wprzypadku pompy ciepła ore-

gulowanej mocy cieplnej należy zapewnić:

a. stały strumień wody chłodzącej skra-

placz,

b. zmienne parametry obiegu skrapla-

cza przy ogrzewaniu podłogowym

(wyłącznie), np. 38/33

C; regulacja

odbywa się za pomocą zaworów

ON/OFF wposzczególnych pętlach

ogrzewania podłogowego,

b. zmienne parametry obiegu skrapla-

cza przy ogrzewaniu grzejnikowym,

np. 50/45

c. stałe parametry obiegu skraplacza

przy przygotowaniu ciepłej wody, np.

50/45

d. możliwość akumulacji nadwyżki cie-

pła przy przyjętej minimalnej mocy

cieplnej pompy ciepła iprzyjętym mi-

nimalnym czasie działania sprężarki.

To może nie jest oczywiste, ale układ

ten wymaga również zbiornika buforowe-

go (omniejszej pojemności niż wprzypad-

ku nieregulowanej mocy pompy ciepła).

Zbiornik buforowy może być zastąpiony

pojemnością cieplną budynku, jeżeli insta-

lacja ogrzewania nie jest wyposażona

wtermostatyczne zawory grzejnikowe.

Również wtym przypadku obieg skra-

placza iiobiegi instalacyjne powinny być

rozdzielone.

W tab. 2. podano przykładowy wy-

kres regulacyjny obiegu skraplacza

wprzypadku ogrzewania podłogowego,

wtab. 3. wprzypadku ogrzewania grzej-

nikowego.

Wprzypadku ogrzewania wody użyt-

kowej sprężarka jest przełączana na

100% wydajności i parametry obiegu

skraplacza są równe 50/45

C, co po-

zwala na uzyskanie wody otemperaturze

ok. 40÷45

C. Zwykle dolną granicą

mocy cieplnej pompy ciepła jest 25÷30%

mocy nominalnej. W okresie mniejszego

Tab. 1. Współczynnik efektywności pompy ciepła wprzedziale temperatury: parowania – 25

C iskraplania 65

C [9]

Instal 5_25.indb 13Instal 5_25.indb 13 13.05.2025 13:35:2413.05.2025 13:35:24

5/2025 www.informacjainstal.com.pl

zapotrzebowania na moc cieplną ogrze-

wanego budynku powstaje nadmiar cie-

pła, który nie może być doprowadzony

do instalacji. Skutkiem tego jest przegrza-

nie sprężarki, co może prowadzić do sta-

nu awaryjnego. Wtab. 4. podano wiel-

kość zapotrzebowania na moc cieplną

budynku w zależności od temperatury

powietrza zewnętrznego bez uwzględnie-

nia wewnętrznych zysków ciepła oraz

zuwzględnieniem zysków ciepła.

W tabeli wyróżniono obszar zapo-

trzebowania na moc cieplną mniejszej niż

25% wartości obliczeniowej. Liczba go-

dzin o temperaturze wyższej niż 10

wroku statystycznie [10] to 1011 (ok. 20%

sezonu grzewczego), o temperaturze

wyższej niż 7

C to 1556 czyli ok. 30%

czasu trwania sezonu grzewczego. Zyski

ciepła wbudynku są zjawiskiem oczywi-

stym, a ich występowanie ma miejsce

zwłaszcza w początku i końcu sezonu

grzewczego.

Zatem stosowanie układów bez bufo-

ra będzie się charakteryzowało częstym

włączaniem i wyłączaniem (awaryjnym

z powodu przegrzania) pompy ciepła

wcieplejszym okresie roku. Monterzy na-

zywają to „taktowaniem”.

Błędne rozwiązania

wschematach ideowych centrali

zpompami ciepła



Brak bufora ibezpośrednie połą-

czenie obiegów grzewczych (producent

znany autorowi)

l Brak bufora, mimo regulacji mocy

pompy ciepła, jest przyczyną nadwyżki

mocy cieplnej wcieplejszym okresie sezonu

Tab. 2.Wykres regulacyjny obiegu skraplacza

wprzypadku ogrzewania podłogowego oobli-

czeniowych parametrach 38/35

C iminimal-

nej mocy pompy ciepła równej 25% mocy

nominalnej (oprac. autora)

Tab. 3.Wykres regulacyjny obiegu skraplacza

w przypadku ogrzewania grzejnikowego

o obliczeniowych parametrach 50/40

iminimalnej mocy pompy ciepła równej 25%

mocy nominalnej (oprac. autora)

Tab. 4. Zapotrzebowanie na moc cieplną budynku w zależności od temperatury powietrza

zewnętrznego bez uwzględnienia wewnętrznych zysków ciepła oraz zuwzględnieniem zysków

ciepła [oprac. autora]

[

C] t

[

C] t

[

C] -3 31. 9 28.9

-18 38.0 33.0 -2 31. 5 28.6

-17 37.6 32.7 -1 31. 0 28.3

-16 37.2 32.5 0 30.6 28.0

-15 36.8 32.2 1 30.2 27.7

-14 36.4 31. 9 2 29.7 27.3

-13 36.0 31. 7 3 29.3 27.0

- 12 35.6 31. 4 4 28.8 26.7

- 11 35.2 31. 1 5 28.4 26.4

-10 34.8 30.9 6 27.9 26.1

-9 34.4 30.6 7 27.4 25.7

-8 34.0 30.3 8 27.0 25.4

-7 33.6 30.0 9 26.5 25.0

-6 33.2 29.7 10 26.0 24.7

-5 32.7 29.4 11 26.0 24.7

-4 32.3 29.2 12 26.0 24.7

[

C] t

[

C] t

[

C] -3 39.9 36.9

-18 50.0 45.0 -2 39.2 36.3

-17 49.4 44.5 -1 38.5 35.7

-16 48.7 44.0 0 37.8 35.1

-15 48.1 43.4 1 37.0 34.5

-14 47.4 42.9 2 36.3 33.9

-13 46.7 42.4 3 35.6 33.3

- 12 46.1 41.9 4 34.8 32.7

- 11 45.4 41.3 5 34.1 32.1

-10 44.7 40.8 6 33.3 31. 5

-9 44.1 40.2 7 32.5 30.8

-8 43.4 39.7 8 31. 7 30.1

-7 42.7 39.1 9 30.9 29.5

-6 42.0 38.6 10 30.1 28.8

-5 41.3 38.0 11 30.1 28.8

-4 40.6 37.5 12 30.1 28.8

[

C] moc brutto zyski ciepła moc efektywna t

[

C] moc brutto zyski ciepła moc efektywna

-20 6.00 0.6 5.40 -1 3.22 0.6 2.62

-19 5.85 0.6 5.25 0 3.07 0.6 2.47

-18 5.71 0.6 5.11 1 2.93 0.6 2.33

-17 5.56 0.6 4.96 2 2.78 0.6 2.18

-16 5.41 0.6 4.81 3 2.63 0.6 2.03

-15 5.27 0.6 4.67 4 2.49 0.6 1.89

-14 5.12 0.6 4.52 5 2.34 0.6 1. 74

-13 4.98 0.6 4.38 6 2.2 0.6 1.6

- 12 4.83 0.6 4.23 7 2.05 0.6 1.45

- 11 4.68 0.6 4.08 8 1.9 0.6 1.3

-10 4.54 0.6 3.94 9 1.76 0.6 1.16

-9 4.39 0.6 3.79 10 1.61 0.6 1.01

-8 4.24 0.6 3.64 11 1.46 0.6 0.86

-7 4.1 0.6 3.5 12 1.32 0.6 0.72

-6 3.95 0.6 3.35 13 1. 17 0.6 0.57

-5 3.8 0.6 3.2 14 1.02 0.6 0.42

-4 3.66 0.6 3.06 15 0.88 0.6 0.28

-3 3.51 0.6 2.91 16 0.73 0.6 0.13

-2 3.37 0.6 2.77

Rys. 1.

Przykładowe schematy pomp ciepła (produ-

cent znany autorowi) [11]

Instal 5_25.indb 14Instal 5_25.indb 14 13.05.2025 13:35:2513.05.2025 13:35:25

www.informacjainstal.com.pl

5/2025

Źródła ciepła i energii elektrycznej

grzewczego, której nie może przejąć insta-

lacja ogrzewania.

l Wobwodzie ogrzewania do pom-

py ciepła może dopływać woda oniskiej

temperaturze, zbliżonej do temperatury

pomieszczeń ogrzewanych. Pompy oby-

dwu obiegów: ogrzewania grzejnikami

i ogrzewania podłogowego są dobrane

na obliczeniową różnicę temperatury

Dt=5K (ew. 10 K, ale nie więcej). Ale to

zawory termostatyczne i zawory od-

cięcia pętli ogrzewania podłogowego

wyznaczają przepływ w instalacji,

anie pompy. Przy tym schemacie nie nale-

żały stosować zaworów termostatycznych

wbudynku, co jest sprzeczne zobowiązu-

jącymi wPolsce przepisami. Przy zaniżo-

nym przepływie w obiegu wtórnym wy-

miennika ciepła (skraplacza) następuje

istotne zmniejszenie współczynnika przej-

mowania ciepła od strony wody instalacyj-

nej, przez co wymiennik może nie uzy-

skać wymaganej mocy, jeżeli w ukła-

dzie będzie regulowane ciśnienie skrapla-

nia w funkcji kompensacji pogodowej

(wykres regulacyjny jako zmienna regula-

cyjna prędkości obrotowej sprężarki). Defi-

cyt mocy może również wystąpić wwarun-

kach obliczeniowych, jeżeli grzejniki

będą dobrane zpewnym nadmiarem po-

wierzchni ogrzewalnej ido skraplacza do-

płynie woda o temperaturze niższej niż

obliczeniowa i przy mniejszym strumieniu

objętości. Np. jeżeli wwarunkach zbliżo-

nych do obliczeniowych do skraplacza

dopłynie woda otemperaturze 25

C za-

miast 45

C, to wówczas woda wypływa-

jąca ze skraplacza będzie miała tempera-

turę nie wyższą niż 30

l Przy działaniu obwodu przygoto-

wania ciepłej wody jest wyłączona instala-

cja ogrzewania. Prawdopodobnie działa

jedna zpomp, np. pompa obiegu ogrze-

wania grzejnikowego (lub podłogowego).

Jej wydajność jest kształtowana przez cha-

rakterystykę hydrauliczną obiegu przygo-

towania ciepłej wody, przez co przy nie-

wielkiej stracie ciśnienia wobiegu istotnie

wzrasta przepływ wobwodzie. Wdolnej

części zbiornika (wymiennika pojemno-

ściowego) woda obiegu grzejnego ma

temperaturę praktycznie równą temperatu-

rze wody zimnej dopływającej zinstalacji,

czyli 5÷10

C. Jest to skutkiem znacznej

długości wężownicy wwymienniku pojem-

nościowym. Nawet jeśli zbiornik jest „wy-

grzany”, dopływ nowej ilości wody zimnej

spowoduje spadek temperatury wkońco-

wej części wężownicy wymiennika. Zatem

woda o temperaturze np. 10

C, przy

bardzo dużym strumieniu objętości idanej

mocy skraplacza, może zostać podgrzana

najwyżej o5÷10 K, zatem zpunktu widze-

nia użytkownika ma temperaturę zbyt ni-

ską do bezpośredniego zużycia, nawet

bez mieszania zwodą zimną. Jeśli nie bę-

dziemy korzystać zwody, wówczas stop-

niowo będzie wzrastać temperatura wody

kierowanej do skraplacza, ale tempo

zmiany będzie liczone wgodzinach (eks-

pertyzy autora wkilku instalacjach to po-

twierdziły). Tak jest w istocie. W materia-

łach [8] jest zamieszczony wykres pokazu-

jący czas przygotowania ciepłej wody

w zależności od temperatury powietrza

zewnętrznego (rys. 2.).

Nie ma na tym wykresie czasu przy-

gotowania ciepłej wody w temperaturze

np. – 18

C, co sugeruje, że w niskiej

temperaturze powietrza głównym źródłem

ciepła będzie grzałka elektryczna

(COP=1). Wokresie nocy, jeżeli użytkow-

nik nie będzie korzystał z ciepłej wody,

woda się podgrzeje, ale włączenie dowol-

nego punktu poboru wody spowoduje, że

do skraplacza dopłynie woda o bardzo

niskiej temperaturze, zbliżonej do tempera-

tury wody wodociągowej. Wówczas tem-

peratura wody wypływającej ze skrapla-

cza będzie niska (ok. 15÷20

C), awięc

woda ze skraplacza będzie chłodzić

wodę w wymienniku pojemnościowym.

Należy podkreślić, że wymiennik pojem-

nościowy do przygotowania ciepłej wody

nie jest dobrym rozwiązaniem. Podob-

ne zjawiska występują w układach sło-

necznych źle funkcjonujących z powodu

niewłaściwego umieszczenia czujnika

temperatury w wymienniku pojemnościo-

wym, dobrze znany autorowi z szeregu

ekspertyz [1,2].



Brak rozdzielenia obiegu ciepłej

wody iobiegu skraplacza

l Układ, pomijając zastosowanie bu-

fora, wykazuje wpewnej mierze te same

właściwości co omówiony poprzednio.

Charakteryzuje się długim okresem ocze-

kiwania na ciepłą wodę, zjawiskiem chło-

dzenia wypełnionego zbiornika, a także

Rys. 2.

Czas przy-

gotowania

ciepłej

wody

wzależno-

ści od tem-

peratury

powietrza

zewnętrz-

nego

[xxxgal-

met]

Rys. 4.

Uproszczony schemat układu kaskadowego pomp ciepła [12]

Rys. 3.

Przykładowe schematy pomp ciepła (pro-

ducent znany autorowi)

Instal 5_25.indb 15Instal 5_25.indb 15 13.05.2025 13:35:2513.05.2025 13:35:25

5/2025 www.informacjainstal.com.pl

przekroczeniem minimalnej temperatury

(wdół) wody kierowanej do skraplacza,

która nie powinna być niższa niż 20

(może to wywoływać stan awaryjny).

Zasady projektowania układu

„kaskady” pomp ciepła

Przykładowy schemat „kaskady” pomp

ciepła pokazano na poniższym rysunku.

l Układ zwany „kaskadą” nie jest

układem działającym właściwie, jeżeli nie

zostanie zachowany kierunek przepływu

wody w sprzęgle hydraulicznym zapew-

niający podwyższenie temperatury wody

kierowanej do skraplacza. Przy większym

strumieniu objętości wody wobiegu instala-

cji niż w obiegu skraplacza wystąpi od-

wrotny przepływ przez sprzęgło, co spo-

woduje obniżenie temperatury wody kiero-

wanej do instalacji idopływ do skraplacza

wody otemperaturze zbliżonej do tempe-

ratury pomieszczenia. Wykres regulacyjny

przy tych parametrach pokazano na rys. 5.

Pompy ciepła nie są „przygotowane”

na tak niską temperaturę, astały przepływ

generowany przez pompę obiegu spowo-

duje nieuzyskanie temperatury na wyjściu

zpompy ciepła. Wtab. 5. przedstawiono

wyniki symulacji przepływu na schemacie

pokazanym na rys. 6. Układ pokazany na

rys. 4. jest błędny, ponieważ układ regulacji

instalacji działa wmodelu ilościowym, co

nie zapewnia odpowiedniej składowej

w sprzęgle hydraulicznym. Do prawidło-

wego działania potrzebny jest zawór mie-

szający, kształtujący temperaturę wody

zasilającej winstalacji ogrzewania. Sche-

mat taki prezentuje rys. 6. Schemat ten jed-

nak, mimo pewnej elastyczności, wprzy-

padku stałej temperatury skraplania nie

powinien funkcjonować bez zbiornika bu-

forowego. Wobiegu skraplacza powstanie

nadmiar ciepła prowadzący do częstego

wyłączania sprężarki. Wmiejscu sprzęgła

hydraulicznego należy zastosować bufor,

który również pełni rolę sprzęgła.

Warunek utrzymania właściwego kie-

runku (w sensie fizycznym zwrotu) prze-

pływu wsprzęgle hydraulicznym jest speł-

niony przy różnicy temperatury wody in-

stalacyjnej 10 K.

Proponowane rozwiązania

wschematach ideowych centrali

zpompami ciepła

Kwestią bezsporną jest zastosowanie

bufora (zasobnika) ciepła, a także roz-

dzielenie obiegów skraplacza iobiegów

grzewczych ogrzewania iprzygotowania

ciepłej wody.

Rys. 5.

Wykres regulacyjny insta-

lacji ogrzewania przy

połączeniu równoległym

3 pomp ciepła

[oprac. autora]

Rys. 6.

Poprawiony schemat przepływu

itemperatury w„kaskadzie”

pomp ciepła

Tab. 5. Układ przepływu itemperatury w„kaskadzie” pomp ciepła (założono stałą temperaturę

skraplania)

 moc cieplna liczba PC

C kg/s

F[kW] n t

-20 72.00 3 50.00 45.0 50.0 40.0 1.15 1. 15 1. 15 1.72 1.72

-19 70.20 3 50.00 45.1 49.4 39.6 1. 15 1.15 1. 15 1.72 1.62

-18 68.40 3 50.00 45.3 48.7 39.2 1.15 1. 15 1. 15 1.72 1.52

-17 66.60 3 50.00 45.4 48.1 38.9 1.15 1. 15 1.15 1.72 1.43

-16 64.80 3 50.00 45.5 47.5 38.5 1. 15 1. 15 1.15 1.72 1.34

-15 63.00 3 50.00 45.6 46.8 38.1 1.15 1. 15 1. 15 1.72 1.26

-14 61.20 3 50.00 45.8 46.2 37.7 1.15 1. 15 1.15 1.72 1.19

-13 59.40 3 50.00 45.9 45.6 37.3 1.15 1.15 1. 15 1.72 1. 12

- 12 57.60 3 50.00 46.0 44.9 36.9 1.15 1. 15 1. 15 1.72 1.05

- 11 55.80 3 50.00 46.1 44.3 36.5 1.15 1.15 1.15 1.72 0.99

-10 54.00 3 50.00 46.3 43.6 36.1 1.15 1. 15 1. 15 1.72 0.93

-9 52.20 3 50.00 46.4 43.0 35.7 1.15 1. 15 1.15 1.72 0.87

-8 50.40 3 50.00 46.5 42.3 35.3 1. 15 1.15 1. 15 1.72 0.82

-7 48.60 3 50.00 46.6 41.6 34.9 1.15 1.15 1. 15 1.72 0.77

-6 46.80 2 50.00 45.1 41.0 34.5 1.15 1.15  1.72 0.72

-5 45.00 2 50.00 45.3 40.3 34.0 1. 15 1.15  1.72 0.67

-4 43.20 2 50.00 45.5 39.6 33.6 1. 15 1.15  1.72 0.63

-3 41.40 2 50.00 45.7 38.9 33.2 1. 15 1. 15  1.72 0.59

-2 39.60 2 50.00 45.9 38.2 32.7 1. 15 1.15  1.72 0.55

-1 37.80 2 50.00 46.1 37.6 32.3 1.15 1. 15  1.72 0.51

0 36.00 2 50.00 46.3 36.9 31.9 1. 15 1.15  1.72 0.47

1 34.20 2 50.00 46.4 36.2 31. 4 1. 15 1.15  1.72 0.44

2 32.40 2 50.00 46.6 35.4 30.9 1.15 1. 15  1.72 0.41

3 30.60 2 50.00 46.8 34.7 30.5 1.15 1. 15  1.72 0.37

4 28.80 2 50.00 47.0 34.0 30.0 1. 15 1. 15  1.72 0.34

5 27.00 2 50.00 47.2 33.3 29.5 1. 15 1.15  1.72 0.32

6 25.20 2 50.00 47.4 32.5 29.0 1. 15 1.15  1.72 0.29

7 23.40 1 50.00 45.1 31.8 28.5 1. 15   1.72 0.26

8 21.60 1 50.00 45.5 31.0 28.0 1. 15   1.72 0.24

9 19.80 1 50.00 45.9 30.3 27.5 1.15   1.72 0.21

10 18.00 1 50.00 46.3 29.5 27.0 1.15   1.72

0.19

11 16.2

0 1 50.00 46.6 28.7 26.5 1. 15   1.72 0.16

12 14.40 1 50.00 47.0 27.9 25.9 1.15   1.72 0.14

13 12.60 1 50.00 47.4 27.1 25.3 1.15   1.72 0.12

14 10.80 1 50.00 47.8 26.2 24.7 1.15   1.72 0.10

15 9.00 1 50.00 48.1 25.4 24.1 1.15   1.72 0.08

16 7.20 1 50.00 48.5 24.5 23.5 1.15   1.72 0.06

Instal 5_25.indb 16Instal 5_25.indb 16 13.05.2025 13:35:2513.05.2025 13:35:25

www.informacjainstal.com.pl

5/2025

Źródła ciepła i energii elektrycznej

Optymalne funkcje regulacyjne to:

l W układzie ze stałą temperaturą

skraplania:

a. Regulacja (stałego) przepływu nośni-

ka ciepła,

b. Regulacja (stałej) różnicy temperatury

nośnika ciepła.

Układ taki wymaga elementu akumu-

lacyjnego w postaci zbiornika wody lub

bezwładności ogrzewanego budynku.

Schemat a. pokazano na rys. 7.

Pompa obiegu skraplacza ma stałą

wydajność, górny czujnik temperatury jest

nastawiony na 50

C, dolny na 40

C±2K

(z praktyki wynika, że nie ma potrzeby

przyjmowania obliczeniowej różnicy tem-

peratury 5 K). Ze zbiornika buforowego

odpływa woda zasilająca obiegi ogrze-

wania, wentylacji iprzygotowania ciepłej

wody. Pojemność zbiornika powinna być

określona przy założeniu minimalnego do-

puszczalnego czasu pracy sprężarki. Pom-

py obiegów grzewczych są poza pokaza-

nym fragmentem schematu. Jeżeli stosuje-

my obieg przygotowania ciepłej wody

zasilany bezpośrednio zpompy ciepła, to

należy zastosować układ zasobnikowy

z wymiennikiem przepływowym. Wy-

mienniki pojemnościowe nie mogą być

stosowane w układzie bezpośrednio

zasilanym zpomp ciepła (z wymienio-

nych uprzednio powodów zasilania pom-

py ciepła wodą o niskiej temperaturze).

Układ taki ilustruje rysunek 8.

Układ przygotowania ciepłej wody

działa następująco:

Gdy czujnik „c” wskaże niską tempe-

raturę, np. 38

C, wówczas otwiera się

zawór regulacyjny wsekcji ciepłej wody

w stopniu zapewniającym temperaturę

powrotu do pompy ciepła 40÷45

Włącza się pompa ładująca obiegu za-

sobnika c.w. Układ działa do stanu uzy-

skania wczujniku „b” temperatury 43

(wartości przykładowe), po czym się wy-

łącza. Czujnik „c” ma ponadto funkcję

kontrolną, ewentualnego przekroczenia

temperatury ciepłej wody 55

C. To nie

powinno nastąpić. W dużych obiektach

układ przełączania trybu ogrzewania na

przygotowanie ciepłej wody nie musi być

dwupołożeniowy. Właściwy rozpływ no-

śnika ciepła należy uzyskać przez zasto-

sowanie zaworów równoważących

wobiegach bufora iprzygotowania c.w.

l Wukładzie ze zmienną temperatu-

rą skraplania występują funkcje regula-

cyjne:

a. Regulacja (stałego) przepływu nośni-

ka ciepła przez skraplacz,

b. Regulacja temperatury skraplania,

c. Regulacja (zmiennej) różnicy tempera-

tury nośnika ciepła.

Schemat nie różni się istotnie od sche-

matu pokazanego na rys. 8. Ma dodatko-

we czujniki temperatury. Pokazano go na

rys. 9. Układ ciepłej wody musi być wy-

dzielony.

Działanie układu jest następujące:

Wystąpienie potrzeb ciepłej wody

oznacza przejście pompy ciepła w tryb

maksymalnej temperatury skraplania. Je-

żeli nie działa układ przygotowania cie-

płej wody, wówczas temperatura skrapla-

nia jest ustalana w funkcji temperatury

powietrza zewnętrznego. Funkcją regula-

cyjną może być również bezpośrednio

temperatura wody zasilającej winstalacji

ogrzewania. Funkcję należy wpisać do

Rys. 7.

Schemat regulacji

pompy ciepła przy

stałej temperaturze

skraplania

Rys. 9.

Schemat regulacji

pompy ciepła przy

stałej temperaturze

skraplania

zwydzielonym

obiegiem ciepłej

wody

Rys. 8.

Schemat regulacji pompy ciepła przy stałej temperaturze skraplania

zwydzielonym obiegiem ciepłej wody

Rys. 10.

Wykres

regulacyj-

ny insta-

lacji item-

peratury

skrapla-

nia, para-

metry

50/40

Rys. 11.

Różnica temperatury

wobiegu skraplacza

wfunkcji temperatu-

ry powietrza

zewnętrznego przy

regulowanym ciśnie-

niu skraplania

Instal 5_25.indb 17Instal 5_25.indb 17 13.05.2025 13:35:2513.05.2025 13:35:25

układu regulacyjnego. Na rys. 10. poka-

zano przykładowy wykres regulacyjny in-

stalacji itemperatury skraplania.

Czujnik „e” ma funkcję kontrolną; ła-

dowanie bufora (czujnik „f”) odbywa się

przy temperaturze wody powrotnej ±2 K.

Zuwagi na nieliniowe zmniejszenie mocy

cieplnej przekazanej do układu grzew-

czego różnica temperatury wody wobie-

gu skraplacza może być wyższa niż różni-

ca temperatury wody zasilającej ipowrot-

nej (obliczeniowa) w instalacji. Czujnik

temperatury „g” reguluje prędkość obroto-

wą pompy obiegu skraplacza, utrzymując

zadaną różnicę temperatury zgodnie ze

zmianą mocy cieplnej pompy ciepła. Na

rysunku pokazano przykładową funkcję

różnicy temperatury wobiegu skraplacza

wzależności od temperatury zewnętrznej.

Czujnik „f” działa zhisterezą ±2 K.

Odpowiednie funkcje wpisuje się do

algorytmu regulacji.

Podsumowanie

Najistotniejszą kwestią przy projekto-

waniu central zpompą ciepła jest wyzna-

czenie odpowiednich wartości bilanso-

wych, zgodnie zcharakterystyką pompy

ciepła [3], rozbieżną w odniesieniu do

charakterystyki cieplnej budynku. Zastoso-

wanie pompy ciepła wwarunkach zmien-

nego klimatu izmiennego zapotrzebowa-

nia na ciepłą wodę wymaga spełnienia

zespołu warunków technicznych, które

mają charakter specyficzny inie zawsze

są oczywiste dla projektanta lub inwesto-

ra. Podstawowym warunkiem, także

wprzypadku pomp ciepła oregulowanej

mocy cieplnej, jest wyposażenie instalacji

w bufor przejmujący nadwyżkę wytwo-

rzonego ciepła. Kolejnym warunkiem jest

odseparowanie obiegów grzewczych od

obiegu skraplacza tak, aby uniknąć do-

pływu do skraplacza wody oniskiej tem-

peraturze istrumieniu masy niedostosowa-

nym do wielkości aktualnej mocy cieplnej

uzyskanej wskraplaczu. Centrale zpom-

pami ciepła wykonane z pominięciem

specyfiki projektowania i eksploatacji

pomp ciepła, budzą rozgoryczenie inwe-

storów iklientów iprzyczyniają się do złej

opinii o odnawialnych źródłach ciepła.

Pompa ciepła to nie jest gotowy wyrób,

który można postawić wbudynku ipodłą-

czyć do kilku przewodów, spodziewając

się korzystnych efektów technicznych

iekonomicznych. Jej zastosowanie wyma-

ga uzasadnienia ekonomicznego i prze-

myślanych schematów technicznych.

BIBLIOGRAFIA

[1] Żarski K.: Efektywność przygotowania ciepłej

wody w węźle cieplnym współpracującym

zinstalacją kolektorów słonecznych, Instal Nr

6/2024, s. 5-8; DOI 10.36119/15.2024.6.2

[2] Żarski K., Kryża M.: Warunki efektywnego

działania słonecznych układów przygotowa-

nia ciepłej wody, Instal Nr 7-8/2024, s.

10-13; DOI 10.36119/15.2024.7-8.1

[3] Żarski K.: Hybrydowe węzły cieplne – współ-

praca węzła cieplnego z pompą ciepła,

Budownictwo iPrawo, wdruku

[4] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia

12 kwietnia 2002 r. wsprawie warunków tech-

nicznych, jakim powinny odpowiadać budynki

iich usytuowanie (Dz. U. 2022.1225).

[5] Rozporządzenie Ministra Transportu, Budow-

nictwa i Gospodarki Morskiej (obecnie Mini-

stra Infrastruktury iRozwoju)zdnia 21 czerwca

2013 r. zmieniające rozporządzenie wsprawie

szczegółowego zakresu i formy projektu

budowlanego.Dz. U. 2013.762.

[6] Obwieszczenie Marszałka Sejmu Rzeczypo-

spolitej Polskiej z dnia 21 marca 2024 r.

wsprawie ogłoszenia jednolitego tekstu ustawy

– Prawo budowlane. Dz. U. 2024.725.

[7] PN-EN 14825:2014-02 Klimatyzatory, zię-

biarki cieczy i pompy ciepła ze sprężarkami

onapędzie elektrycznym, do grzania iziębie-

nia. Badanie iocena wwarunkach niepełnego

obciążenia oraz obliczanie wydajności sezo-

nowej

[8] Galmet: ABC pomp ciepła dla projektanta,

2020

[9] Coolselector – program doboru sprężarek

chłodniczych

[10] Dane meteorologiczne dla Warszawy

[11] Katalogi firm

[12] www.instalacjebudowlane.pl/9585-

-23-84-schemat-instalacji-pompy-ciepla,

dostęp 03.2025

Recenzowana książka pt. „Węzły

cieplne w miejskich systemach ciepłowni-

czych” stanowi kompendium nowoczesnej

wiedzy z zakresu rozwiązań doprowa-

dzenia ciepła z sieci cieplnych do budyn-

ków. Prezentowane rozwiązania uwzględ-

niają wymagania racjonalnego gospoda-

rowania energią, efektywności ekono-

micznej i właściwej współpracy z syste-

mem ciepłowniczym.

W książce przedstawiono w sposób

logiczny, uporządkowany i przejrzysty

całość zagadnień związanych z projekto-

waniem i eksploatacją współczesnych

indywidualnych węzłów cieplnych, które

poprzedzono przypomnieniem niezbęd-

Książka została wydana w twardej oprawie w formacie B-5.

Zamówienia przyjmuje Ośrodek Informacji „Technika instalacyjna w budownictwie“

02-674 Warszawa, ul. Marynarska 14, email: wydawnictwo@informacjainstal.com.pl

nych podstaw teoretycznych. Zawarto

w niej kolejno:

– podstawy teoretyczne z zakresu

wymiany ciepła i masy w otwartych

układach termodynamicznych,

– podstawy doboru i symulacji działania

wymiennika ciepła,

– rodzaje i podstawowe schematy

węzłów cieplnych,

– procedury projektowania węzłów

cieplnych z podziałem na elementy

wspólne i z uwzględnieniem specyfiki

projektowania wielofunkcyjnych

wymiennikowych węzłów cieplnych

oraz węzłów zmieszania pompowego

na cele ogrzewania,

– podstawowe rodzaje urządzeń pomia-

rowych, charakterystyki statyczne

i dynamiczne urząd

zeń węzła cieplne-

go, stosowane w węzłach układy auto-

matycznej regulacji oraz zasady

doboru ich podstawowych elementów,

– najważniejsze zagadnienia współpra-

cy węzła cieplnego z siecią ciepłowni-

czą, rzutujące na wzajemne racjonal-

ne współdziałanie,

– wymagania dotyczące pomieszczeń

węzłów cieplnych.

Utylitarnym podsumowaniem książki

są przykłady obliczeń węzłów cieplnych

wraz z przykładami obliczeń przy pomo-

cy programu

komputerowego WEZEL_X.

W zakresie procedur projektowania

i zagadnień współpracy węzła cieplnego

z siecią ciepłowniczą Autor prezentuje

wyniki własnych badań i przemyśleń.

Książka stanowi, zgodnie z zapowiedzią,

uwieńczenie i podsumowanie Jego dorob-

ku z tego zakresu, choć, moim zdaniem,

nie powinna jeszcze oznaczać zakończe-

nia kariery naukowej i zawodowej.

Fragment recenzji

prof.dr hab.inż. Haliny Koczyk

Politechnika Poznańska

„Węzły cieplne w miejskich

systemach ciepłowniczych”

Autor: Kazimierz Żarski

Instal 5_25.indb 18Instal 5_25.indb 18 13.05.2025 13:35:2513.05.2025 13:35:25