Wstępny projekt

Niezależnie od tego czym chcemy ogrzewać budynek, zawsze należy określić możliwie dokładnie ile mocy grzewczej potrzebujemy. Jak to zrobić podane zostało w rozdz. poprzednich. Zróbmy więc założenia techniczne dla własnej pompy ciepła o mocy około 7 kW. Moc ta będzie wystarczająca do zaopatrzenia w ciepło budynku mieszkalnego o powierzchni 120 m2, a jeśli byłby to nowoczesny budynek energooszczędny, to mógłby mieć nawet około 200 m2.

Mógłby ktoś zapytać, a czy nie można zrobić większej, silniejszej pompy skoro zasada pracy jest zawsze taka sama? Przecież jeśli weźmiemy sprężarkę większej mocy i dopasowane do niej wymienniki, to chyba nic nie stoi na przeszkodzie aby wykonać dowolnie dużą pompę ciepła. Niestety, problemy techniczne, które napotkamy po drodze będą rosnąć szybciej niż moc wyjściowa pompy ciepła.

Pierwszą barierą będzie bardzo duży prąd rozruchowy sprężarki (sprężarki o mocy większej niż 10 kW w chwili rozruchu pobierają prąd powyżej 100 A). Fabryczne pompy ciepła są wyposażane w układy „miękkiego startu” ograniczające prąd rozruchowy do przyzwoitych wartości. Nie polecam samodzielnego konstruowania takiego układu, gdyż nie jest to ani łatwe ani tanie, a ponadto wchodzimy wtedy na bardzo grząski grunt, czyli problem zapewnienia bezpieczeństwa użytkowania.

Nawet jeśli pokonamy barierę wysokiego prądu rozruchowego, to zaraz pojawi się problem następny. Pompy ciepła o większych mocach są wykonywane jako dwusprężarkowe. Ma to swoje głębokie uzasadnienie. Pompa ciepła, co już wielokrotnie było omawiane, ciepła nie produkuje, lecz tylko je transportuje do odbiorników, podwyższając po drodze temperaturę. Czyli wtedy, kiedy pompa ciepła pracuje, to przekazuje tyle energii ile, jak to mówią, „fabryka dała”. A budynek nie zawsze, a dokładniej, raczej rzadko potrzebuje pełnej mocy pompy, bowiem jej moc została obliczona na temperaturę zewnętrzną -20°C.

Większość okresu grzewczego jest zaspokajana połową mocy grzewczej. Pompa nie potrafi dać połowy mocy. Jedynym wyjściem, i tak to się realizuje, jest cykliczne włączanie i wyłączanie pompy. Jeśli pompa ciepła pracuje przez godzinę a potem przez następną odpoczywa, to średnio pracuje z połową mocy. Największy problem polega jednak na tym, że w miarę zmniejszania zapotrzebowania na ciepło okresy włączenia stają się coraz krótsze a czas wyłączenia się wydłuża, co ma ujemne skutki uboczne. Krótsze czasy włączania to drastyczny spadek trwałości sprężarki, a długie okresy postoju to kłopoty z regulacją temperatury. Dlatego stosuje się dwie sprężarki, które umożliwiają pracę pompy także z połową mocy czyli z jedną sprężarką, bez zbędnych dodatkowych włączeń i wyłączeń.