Jak korzystać z termostatów w instalacjach z pompą ciepła?

Termostat, jak sama nazwa wskazuje, służy do utrzymania temperatury na zadanym poziomie. Początki termostatu to rok 1620, a pierwszy patent na tego typu urządzenie pojawił się w roku 1830. Najszybciej termostaty ewoluowały w XX wieku:

• 1906 r. - pierwszy termostat z użyciem zegara,
• 1950 r. - pierwszy termostat programowalny,
• 1980 r. - termostat cyfrowy z zaawansowanym programowaniem, który po różnych modyfikacjach używany jest do dnia dzisiejszego.                   

My skupimy się dzisiaj na termostatach pokojowych w instalacjach z pompą ciepła, które mają za zadanie utrzymać komfortową temperaturę w pomieszczeniach zarówno zimą, jak i latem. 

Najprostszym termostatem jest termostat typu ON-OFF, który może być zarówno mechaniczny, jak i elektroniczny. Rolą takiego termostatu jest utrzymanie temperatury zadanej, widocznej na skali pokrętła lub na wyświetlaczu cyfrowym. W zależności od stopnia histerezy termostat uruchamia ogrzewanie/chłodzenie w ustawionym zakresie. Jeśli termostat jest uniwersalny (grzanie-chłodzenie) posiada przełącznik tych stanów. Jeśli nie, to do ogrzewania i chłodzenia potrzeba osobnych termostatów. Automatyka powinna być przygotowana do tego typu podłączenia - tak, jak na przykład w pompach RICOM HEAT PRO. W najprostszych termostatach mechanicznych z pokrętłem (bimetalicznych) możemy ustawić jedną temperaturę powietrza w pomieszczeniu. W termostatach elektronicznych możemy ustawić dwie temperatury - komfortową i obniżoną, i przypisać je do wybranych godzin. W termostatach dobowych w ciągu doby, a w termostatach tygodniowych dla każdego dnia tygodnia w dogodny dla nas sposób. 

Nie ważne z jak bardzo rozbudowanym termostatem ON-OFF mamy do czynienia, jego zadanie polega na włączeniu podawania ciepła lub chłodu w momencie wystąpienia zapotrzebowania i wyłączeniu ich w momencie osiągnięcia temperatury zadanej. Czy taki termostat sprawdzi się w instalacji z pompą ciepła? Pod pewnymi warunkami tak, na przykład w połączeniu z termostatem eSTER40, który komunikuje się z regulatorem EASYLIFE złączem modbus. 

Zastosowanie termostatów pokojowych ma na celu utrzymanie komfortu cieplnego w pomieszczeniach oraz ekonomiczną pracę urządzenia grzewczego.

Prześledźmy zatem, czy w instalacjach z PC tak się właśnie dzieje:

Termostaty jak najbardziej utrzymują komfortową temperaturę w pomieszczeniu, a co z ekonomiczną pracą urządzenia?

Co wpływa na oszczędną pracę pompy ciepła?

1. Zużycie energii elektrycznej do napędu urządzenia, które wprost zależy od sprawności sezonowej, czyli tzw. SCOP

Sprawność urządzenia zależy przede wszystkim od różnicy temperatury zasilania wody grzewczej i powietrza zewnętrznego. Im ta różnica jest mniejsza, tym większa jest sprawność pompy ciepła. Temperatura powietrza jest losowa i nie mamy na nią wpływu, natomiast na temperaturę zasilania jak najbardziej tak, chociażby poprzez wybór rodzaju ogrzewania: grzejnikowego lub podłogowego. Ich obliczeniowe temperatury zasilania to odpowiednio 55 st. C i 35 st. C. Obniżenie temperatury wody zasilającej o 1 st. C oznacza około 1% oszczędności. Jak możemy łatwo obliczyć, ogrzewanie podłogowe w porównaniu z grzejnikowym jest o 20% tańsze w eksploatacji. Te obliczenia dotyczą maksymalnej wydajności, przy temperaturze zewnętrznej -20 st. C. Mogą się różnić od rzeczywistych wartości, ponieważ przy instalacji grzejnikowej w punkcie biwalentnym włącza się grzałka. 

Oprócz wyboru rodzaju ogrzewania, możemy jeszcze wpływać na temperaturę zasilania poprzez sterowanie pogodowe. Polega to na dobraniu krzywej grzewczej w taki sposób, aby przy najmniejszej możliwej temperaturze zasilania, pompa ciepła pokrywała straty cieplne budynku (najlepiej w punkt przy jak najdłuższej pracy urządzenia). Dobranie krzywej grzewczej wymaga cierpliwości i czasu. Pamiętajmy, że wzrost temperatury powietrza o 1 st. C to około  3% mniej mocy grzewczej potrzebnej do ogrzania budynku oraz lepsza wydajność parownika. 

2. Żywotność urządzenia obliczona jako koszt inwestycji, podzielony na lata eksploatacji

Żywotność pompy ciepła zależy wprost od liczby włączeń sprężarki. Im ich mniej, tym lepiej. Na częstotliwość włączeń sprężarki wpływa wiele czynników i dobrą praktyką jest dążenie do ich ograniczenia do niezbędnego minimum. Zastosowanie termostatów nie powinno powodować wzrostu liczby włączeń sprężarki. W przeciwnym przypadku stosowanie termostatów w instalacji z pompami ciepła traci sens.

Jeśli chcielibyśmy zastosować termostat jak w instalacji z kotłem, czyli: ze stałą temperaturą zasilania (np. podłoga 35 st. C) i termostatem wyłączającym pompę przy osiągnięciu odpowiedniej temperatury w pomieszczeniu (np. 20 st. C), a włączającym przy np. 19 st. C, to mamy komfort w pomieszczeniu, ale wysoki koszt eksploatacji i krótką żywotność pompy ciepła.   

Montaż termostatu nie może wpływać na wzrost liczby włączeń pompy ciepła i temperatury zasilania.

Jeśli w schemacie bezpośrednim podłogowym bez bufora zastosujemy termostat ON-OFF, możemy spowodować nadmierną liczbę włączeń. Dla tego typu instalacji najlepszym sposobem utrzymania komfortu termicznego jest dobrze dopasowana krzywa grzewcza. A jeśli już musimy zastosować termostat, to eSTER 40 z podłączeniem typu modbus. Wcześniej jednak należy ustawić krzywą grzewczą, a jej dopasowanie można poprawić przy pomocy współczynnika temperatury pokojowej. Parametr ten jest dostępny z poziomu instalatora w sterowniku Easylife pompy ciepła. Zarówno dopasowanie krzywej grzewczej, jak i współczynnika w konkretnym budynku musimy wykonać doświadczalnie. Krzywą grzewczą traktujemy jako regulację priorytetową, dopiero później dopasowujemy współczynnik. 

Wszystkie te zabiegi wymagają czasu. Instalator może je wykonać poprzez moduł internetowy lub nauczyć inwestora, jak dopasować krzywą i współczynnik do budynku. 

Regulator pompy Easylife ma przygotowane wejścia do podłączenia termostatów ON-OFF. Kiedy zastosujemy termostaty stykowe ON-OFF? Wyłącznie wtedy, kiedy w schemacie instalacji pojawi się bufor. Za buforem na obiegach możemy instalować termostaty ON-OFF, najlepiej w układzie: 

• Pierwszy obieg - regulacja tylko krzywą grzewczą lub krzywą grzewczą i eSTER 40,
• Drugi obieg - krzywą grzewczą i termostatem stykowy,

Chodzi o to, aby pompa ciepła, bufor i obiegi były regulowane pogodowo. Pierwszy obieg jako wiodący regulujemy poprzez współczynnik temperatury pokojowej, drugi obieg natomiast może być włączany i wyłączany termostatem stykowym. W ustawieniach serwisowych możemy aktywować opcję wyłączenia pompy obiegowej od termostatu. Należy pamiętać, że przy zastosowaniu dwóch termostatów stykowych, jedynie dobrze dopasowana krzywa grzewcza do każdego obiegu osobno, chroni przed taktowaniem pompy ciepła.  

Jeśli obiegi w pompie ciepła Easylife miałyby także służyć do chłodzenia latem, wybieramy regulacje termostatami eSTER 40, dostosowane do grzania i chłodzenia.  

W pompach ciepła RICOM HEAT PRO regulator posiada 3 obiegi regulowane pogodowo i sześć wejść do termostatów stykowych ON-OFF. Po dwa na każdy obieg. Jeden regulacji temperatury grzania, a drugi chłodzenia. 

Wszystkie pompy ciepła Ricom posiadają możliwość podłączenia termostatów elektronicznych w komunikacji modbus. Daje to możliwość przeniesienia części funkcji sterownika głównego. 

Stosując termostaty w instalacjach z pompami ciepła, trzeba mieć na uwadze wszystkie aspekty, które zostały tu poruszone. Jeśli instalacja równie sprawnie spełni swoje zadanie bez montażu termostatu, należy z niego zrezygnować.