De ce putere a pompei de căldură am nevoie

Produsele sunt în curs de pregătire.

Dar puteţi vizualiza alte categorii.

Ce putere are nevoie pompă de căldură

Întrebarea „Ce putere are pompă de căldură să cumpăr?” este probabil cea mai frecventă întrebare pe care o pune orice persoană care consideră trecerea la pompă de căldură. Răspunsul pare la prima vedere simplu - este suficient să te uiți la suprafața casei și să o înmulțești cu un anumit număr. În practică, totuși, nu este atât de simplu, iar estimarea greșită a puterii este una dintre cele mai frecvente cauze ale nemulțumirii proprietarilor față de noua pompă de căldură instalată. O instalație subdimensionată nu poate menține temperatura în zilele reci, iar una supradimensionată se aprinde și stinge în mod constant, ceea ce scurtează durata de viață și crește consumul de electricitate. În acest articol vom parcurge pas cu pas cum se calculează corect puterea pompei de căldură, ce factori o influențează, și vom arăta și un exemplu concret de calcul pe o casă reală.

De ce nu este suficient doar „suprafața casei ori un anumit număr”

Mulți oameni se bazează la estimarea puterii pe o regulă simplă de tipul „1 kW pe 10 m²”. Această regulă poate funcționa în unele cazuri ca o estimare aproximativă, dar este înșelătoare, deoarece ignoră complet cel mai important factor - pierderea de căldură a clădirii. Două case cu aceeași suprafață de 120 m² pot avea nevoie de un consum de putere complet diferit, dacă una a fost construită în anii '80 fără izolare suplimentară, iar cealaltă este o casă modernă nou construită cu o grosime mare de izolație, triplă geam și recuperare. Diferența de putere dintre ele poate fi de până la șase ori.

Procedura corectă și tehnică la alegerea puterii pompei de căldură pornește de la calculul pierderii de căldură a clădirii (în terminologia tehnică se numește „calculul pierderii de căldură conform normei STN EN 12831”), la care se adaugă ulterior prepararea apei calde menajere (ACM) și o rezervă adecvată. Hai să analizăm acest proces pas cu pas.

Ce este pierderea de căldură a casei și de ce este baza întregului calcul

Pierderea de căldură este cantitatea de căldură pe care o pierde o casă într-o unitate de timp la o anumită diferență de temperatură între interior și exterior. Se exprimă în kilowați (kW) și reprezintă tocmai acea putere pe care sistemul de încălzire al casei trebuie să o furnizeze constant pentru a menține temperatura dorită în interior (de obicei 20-21 °C) chiar și în cea mai rece zi a anului.

Pierderea de căldură depinde de mai mulți factori esențiali:

Suprafața și volumul clădirii - o casă mai mare are logic o pierdere mai mare, dar nu este o relație liniară, deoarece depinde și de forma clădirii (o cutie compactă pierde mai puțină căldură decât o casă cu multe colțuri și proeminențe).
Calitatea izolației peretelui exterior, a acoperișului și a podelei - acesta este cu mult cel mai important factor. Diferența dintre o casă neizolată și una bine izolată cu aceeași suprafață poate reprezenta o diferență de 3 până la 6 ori în pierderea de căldură.
Tipul și starea ferestrelor - ferestrele vechi de lemn cu geam simplu sau dublu au o izolație termică mult mai slabă decât ferestrele moderne de PVC sau lemn cu geam triplu de calitate.
Ventilația - infiltrația aerului prin neetanșeități și ventilația reglată (mai ales fără recuperare de căldură) reprezintă o componentă semnificativă, adesea subestimată, a pierderii de căldură.
Temperatura exterioară de proiectare a localității - România nu este climatic homogenă. În timp ce la București și în sudul României se calculează cu o temperatură exterioară de proiectare de aproximativ -11 până la -12 °C, în centrul României este de obicei -15 °C, iar în regiunile montane ale Oradei, Ciscaului sau Liptovului se calculează chiar cu -18 °C. Cu cât temperatura exterioară de proiectare este mai scăzută, cu atât este mai mare pierderea de căldură necesară și, deci, și puterea instalației.

Calculul exact al pierderii de căldură este un proces destul de complex care ține cont de coeficienții de transfer termic ai diferitelor construcții (pereți, acoperiș, podea, ferestre, uși), de suprafețele și orientarea acestora și este realizat de obicei de proiectant sau de un executant experimentat folosind un software specializat. Pentru o estimare orientativă, totuși, putem folosi și valori simplificate ale pierderii specifice pe metru pătrat de suprafață, care sunt utilizate frecvent în practica tehnică.

Tabel orientativ - câți kW are nevoie o casă în funcție de izolare și suprafață

Tabelul următor arată o pierdere termică estimativă (și, deci, și puterea necesară a sursă de căldură) pentru diferite categorii de izolare și diferite suprafețe ale casei. Este o estimare simplificată utilă pentru o primă orientare - pentru o decizie finală este întotdeauna recomandat să se efectueze un calcul exact.

Tipul casei / izolării	Pierderea specifică (W/m²)	80 m²	120 m²	150 m²	200 m²
Casă mai veche, neizolată (înainte de anul 1980)	120 W/m²	9,6 kW	14,4 kW	18,0 kW	24,0 kW
Casă parțial izolată (construită în jurul anilor 1980-2000)	85 W/m²	6,8 kW	10,2 kW	12,75 kW	17,0 kW
Casă izolată conform normelor actuale (nou construită după anul 2015)	50 W/m²	4,0 kW	6,0 kW	7,5 kW	10,0 kW
Casă cu consum scăzut de energie până la pasivă	20 W/m²	1,6 kW	2,4 kW	3,0 kW	4,0 kW

Din tabel se vede de ce subiectul puterii pompei de căldură este atât de sensibil - o casă de aceeași dimensiune poate avea nevoie de 2,4 kW sau 14,4 kW în funcție de starea ei. Prin urmare, orice recomandare generală de tipul „pentru 120 m² este suficientă o pompă de 8 kW” este practic inutilă fără cunoașterea stării casei.

Pentru o mai bună înțelegere, vom reprezenta grafic aceste patru valori pentru o casă cu o suprafață de 120 m²:

Prepararea apei calde menajere (ACM) - nu o uitați să o adăugați

Pierderea de căldură a clădirii rezolvă doar încălzirea, dar majoritatea gospodăriilor au nevoie ca pompa de căldură să încălzească și apa pentru duș, baie și gătit. Prepararea ACM se rezolvă în mod obișnuit prin intermediul unui boiler cu acumulare (boiler), care funcționează ca un rezervor - pompa de căldură îl încălzește treptat și în afara vârfurilor de consum, deci nu este nevoie să se dimensioneze puterea pentru o vârf de consum instantaneu de apă caldă (de exemplu, mai mulți oameni care se spală simultan), ci mai degrabă pentru o nevoie medie zilnică.

Pentru o gospodărie obișnuită de 4 persoane se calculează în mod obișnuit o putere suplimentară medie de aproximativ 1 până la 1,5 kW (distribuită într-un rezervor suficient de mare, de obicei 200-300 litri), astfel încât cantitatea necesară de apă să fie încălzită în timpul zilei. În gospodării mai mari, sau dacă se plănuiește și un jet sau baie frecventă, această valoare poate crește.

Rezerva și coeficientul de siguranță

Chiar și după calculul exact al pierderii de căldură și adăugarea apei calde menajere, în practică se recomandă să se adauge la cifra obținută o rezeră de aproximativ 10-15 %. Această rezeră acoperă:

inexactități în calcul (estimarea coeficienților de transfer termic la clădirile vechi fără documentație exactă este întotdeauna doar aproximativă),
eventualele modificări viitoare – de exemplu, construcția unui anex, încălzirea unei terase, schimbarea destinației unei încăperi de la neîncălzită la încălzită,
situații meteorologice extreme care depășesc temperatura de proiectare statistică,
accelerarea încălzirii după o eventuală întrerupere a încălzirii (de exemplu, după o absență mai îndelungată în iarnă).

Rezerva nu ar trebui să fie însă exagerat de mare – o supra-dimensionare aduce și ea probleme, despre care vom vorbi într-un capitol separat mai jos.

Etapele calculului pas cu pas

Să rezumăm acum întregul proces într-o schemă clară, pe care o poate folosi oricine care se pregătește pentru a alege o pompă de căldură împreună cu furnizorul sau proiectantul:

De ce puterea nominală „la +7 °C” nu este suficientă

Aceasta este una dintre cele mai frecvente sursă de erori la alegerea unei pompe de căldură. Fabricanții în cataloagele lor indică cel mai adesea puterea nominală a dispozitivului măsurată la o temperatură exterioară de +7 °C și o temperatură a apei de încălzire de 35 °C (condiții A7/W35). Această cifră arată frumos de mare, dar nu spune nimic despre ce putere va oferi dispozitivul chiar în momentul în care o veți avea cel mai mult nevoie – adică în timpul înghețurilor de -10 până la -15 °C.

O proprietate fizică a pompei de căldură aer-apă este aceea că atât puterea, cât și eficiența (COP) scad odată cu scăderea temperaturii exterioare, deoarece dispozitivul trebuie să extragă căldură din aerul tot mai rece și „mai sărac”. În timp ce la +7 °C pompa poate avea o putere de, de exemplu, 9 kW, la -12 °C aceasta poate fi doar 6 kW – adică o scădere de o treime. Din acest motiv este esențial, la alegere, să se ia în considerare curba de putere (graficul dependenței puterii de temperatură exterioară) la temperatura de proiectare a localității respective, nu doar un singur număr reclamator din cataloage.

Punctul bivalent – un concept cheie pe care trebuie să-l înțelegeți

Datorită scăderii puterii la temperaturi joase, la proiectarea sistemului se lucrează cu conceptul de punct bivalent. Acesta este temperatura exterioară sub care pompa de căldură singură nu mai poate acoperi pierderea termică actuală a casei, iar în funcțiune trebuie să fie conectată o sursă suplimentară (bivalentă) de căldură – cel mai adesea o rezistență electrică integrată direct în pompă, sau un cazan existent în cazul unei soluții hibride.

Să luăm un exemplu concret cu cifrele de mai sus. Să ne imaginăm o casă cu o pierdere termică de 7,5 kW la temperatura de proiectare de -12 °C (corespunzător categoriei „casă izolată conform standardelor actuale” cu o suprafață de 150 m² din tabelul nostru). Am ales o pompă de căldură care are o putere de 9 kW la +7 °C, dar care scade la 6 kW la -12 °C.

Cum se dezvoltă aceste două curbe – nevoia de căldură a casei și puterea pompei – odată cu scăderea temperaturii, și unde se intersectează, arată următorul grafic:

În grafic se vede că la temperaturi exterioare mai mari (în dreapta) puterea pompei de căldură este semnificativ mai mare decât nevoia casei – pompa funcționează deci doar la o parte din puterea sa și în mare parte a timpului funcționează în regim economic. Odată cu scăderea temperaturii, nevoia de căldură crește, iar puterea pompei scade, până când, în jurul a -6 până la -8 °C, cele două curbe se intersectează – aceasta este punctul bivalent. Sub această temperatură, pompa singură nu mai reușește și în funcțiune se conectează temporar o sursă suplimentară (cel mai adesea o rezistență electrică de încălzire), care completează lipsa – în exemplul nostru, la -12 °C, lipsa este de aproximativ 1,5 kW (7,5 kW nevoie minus 6 kW putere a pompei).

Aceasta nu este o greșeală de proiectare, ci o practică obișnuită și economică – regimul bivalent (nu monovalent). Motivul este simplu: temperaturile sub punctul bivalent apar în timpul sezonului de încălzire doar puține ore pe an (în România, în mod obișnuit, câteva zeci până la sute de ore pe an), așa că ar fi economic și investițional neeficient să cumpărăm o pompă de căldură mult mai mare și mai scumpă doar pentru a acoperi și aceste scurte vârfuri. Sursa suplimentară completează lipsa de putere doar într-o mică parte a anului, în timp ce în mare parte a sezonului de încălzire (tipic 90-98 % din nevoia anuală de căldură) este acoperită de pompă într-un regim foarte eficient.

Regimul monovalent – când are sens

În regimul monovalent, pompa de căldură este proiectată astfel încât să acopere 100 % din pierderea termică chiar și la cea mai joasă temperatură de proiectare, fără nicio sursă suplimentară. Acest lucru necesită o putere (și deci o investiție) mult mai mare, care este în mare parte a anului neutilizată. Regimul monovalent este justificat în special în clădirile bine izolate cu o pierdere termică scăzută, unde chiar și o pompă mai mică poate acoperi vârful, sau acolo unde investitorul, din orice motiv, nu dorește să aibă în sistem nicio sursă suplimentară (de exemplu, din cauza unei electrizări complete a gospodăriei fără conexiune la gaz sau alte surse).

Ce se întâmplă dacă alegeți puterea greșit

O estimare greșită a puterii se manifestă în două moduri diferite, în funcție de cum a greșit furnizorul.

Pompă de căldură subdimensionată

Dacă puterea dispozitivului este prea mică față de pierderea reală de căldură a casei, se va manifesta în special în cele mai reci zile din an – în interior nu va fi posibilă menținerea temperaturii dorite, sursa de căldură suplimentară (bivalentă) va funcționa mult mai des și mai mult decât se presupune, ceea ce va crește semnificativ consumul de electricitate (spira electrică are COP egal cu 1, adică este de mai multe ori mai puțin eficientă decât pompa de căldură în sine). În cazul extrem, casa nu se poate încălzi suficient deloc în ger.

Pompă de căldură supradimensionată

O problemă mai puțin evidentă, dar la fel de reală, este extremul opus – puterea dispozitivului este inutil de mare față de nevoia casei. Pompa de căldură funcționează apoi în mare parte a sezonului de încălzire doar la o fracțiune din puterea sa, ceea ce duce la așa-numitul ciclare – pornirea și oprirea frecventă a compresorului în intervale scurte, în locul unui funcționare lungă și fluidă. Ciclarea are mai multe efecte negative: crește uzura mecanică a compresorului și reduce durata sa de viață, scade randamentul real (nu cel din catalog) al dispozitivului, provoacă variații mai mari ale temperaturii în interior și, în ultimă instanță, înseamnă o investiție inițială inutil de mare într-un dispozitiv mai mare și mai scump decât era nevoie.

Următorul tabel oferă un rezumat al consecințelor ambelor extreme, comparativ cu un sistem proiectat corect:

Exemplu concret de calcul pe un imobil real

Pentru a face întregul proces clar, să-l parcurgem pe un exemplu concret și simplificat.

Cerință: O casă de familie cu o suprafață la pardoseală de 150 m², construită în anul 2018 conform normelor actuale de izolare (corespunde categoriei „casă izolată conform normelor de astăzi” din tabelul de mai sus), se află într-o zonă cu temperatura exterioară de proiectare de -12 °C, locuiește acolo o familie de 4 persoane.

Etapa 1 - pierderea de căldură: Conform tabelului, la o pierdere specifică de 50 W/m² și o suprafață de 150 m², pierderea de căldură este de 7,5 kW.

Etapa 2 - prepararea apei calde: Pentru o gospodărie de 4 persoane, adăugăm o putere medie de 1,2 kW (în combinație cu un rezervor suficient de mare, de exemplu 250 litri). Total: 7,5 + 1,2 = 8,7 kW.

Etapa 3 - rezerva: Adăugăm o rezervă de 12 %: 8,7 × 1,12 = 9,74 kW, deci rotunjit, căutăm un dispozitiv cu o putere de aproximativ 9,5 până la 10 kW la temperatura de proiectare de -12 °C.

Etapa 4 - comparare cu curba de putere: Este important, la alegerea unui anumit model, să se ia în considerare puterea declarată la -12 °C (sau la o valoare mai aproape și mai mică din tabelul producătorului), nu puterea nominală la +7 °C, care poate fi cu până la o treime mai mare.

Etapa 5 - tipul de funcționare: La o astfel de putere proiectată, sistemul va funcționa în regim ușor bivalent, cu punctul bivalent undeva între -6 și -9 °C, ceea ce este normal și o soluție economică pentru acea zonă – sursa suplimentară (spira electrică integrată) se activează doar într-o parte destul de scurtă a anului.

Acest același proces poate fi aplicat oricărei case – este suficient să știți sau să vă lăsați calculată pierderea reală de căldură, să-i adăugați prepararea apei calde și o rezervă corespunzătoare, iar apoi să comparați rezultatul cu curba de putere a dispozitivului concret la temperatura de proiectare a zonei respective.

Caracteristici specifice în funcție de tipul de sistem de încălzire

În afară de putere, este important să se țină cont și de sistemul de încălzire la care va fi conectată pompa de căldură. Pompele de căldură ating cel mai mare randament în sistemele de temperatură scăzută (încălzire în pardoseală, încălzire pe perete) cu o temperatură a apei de încălzire de aproximativ 30-40 °C. La conectarea la vechiul sistem de radiatoare dimensionat pentru temperaturi mai mari (60-70 °C), poate fi necesar fie să se mărească suprafața radiatoarelor (înlocuirea cu radiatoare mai mari sau de temperatură scăzută), fie să se țină cont de faptul că pompa va trebui să funcționeze la o temperatură de ieșire mai mare, ceea ce reduce COP-ul și, de obicei, necesită o putere instalată ușor mai mare pentru a compensa eficiența mai scăzută la acel gradient termic. Acestui subiect îi vom dedica un articol separat despre combinarea pompei de căldură cu încălzirea în pardoseală sau radiatoarele.

De ce să vă lăsați face calculul de un specialist

Valorile și pașii menționați în acest articol servesc pentru înțelegerea principiului și pentru o orientare inițială înainte de a lua o decizie. Un calcul real și obligatoriu al pierderii de căldură (numit și bilanț termic sau expertiză energetică) ar trebui să fie întotdeauna făcut de un proiectant experimentat sau de o firmă de execuție care cunoaște dimensiunile exacte, orientarea, compoziția structurilor și starea casei dvs. concrete. Tabelele simplificate ale pierderii specifice pe m² sunt doar valori medii pentru acea categorie – o casă concretă se poate abate de la medie în ambele direcții, de exemplu din cauza unor suprafețe mari de geamuri orientate spre nord, a unor ferestre vechi și ineficiente sau, dimpotrivă, a unei reparații de calitate.

O firmă serioasă de pompe de căldură ar trebui să ceară întotdeauna, înainte de a oferi o anumită putere, cel puțin datele de bază despre casă (anul construcției, grosimea și tipul izolației, tipul ferestrelor, suprafața, înălțimea plafonului, localitatea) și, ideal, să execute sau să solicite un bilanț termic. Dacă vă oferă cineva un anumit model și o putere de pompă de căldură fără aceste întrebări, doar pe baza suprafeței casei la telefon, este bine să fii atent.

Concluzie

Puterea corectă a pompei de căldură nu se poate estima doar pe baza suprafeței casei – esențial este să se cunoască pierderea reală de căldură a clădirii, care depinde în primul rând de calitatea izolației și de temperatura exterioară de proiectare a zonei respective. La pierderea termică se adaugă puterea pentru prepararea apei calde și o rezervă de 10-15 %, iar apoi se compară rezultatul cu curba de putere a dispozitivului concret la cea mai scăzută temperatură de proiectare (nu cu puterea nominală la +7 °C), iar apoi se alege dacă sistemul va funcționa monovalent sau bivalent cu o sursă suplimentară sub punctul bivalent. Atât subdimensionarea, cât și supradimensionarea aduc probleme reale în exploatare, așa că merită să investiți timp (și, ideal, bani pentru o expertiză energetică) într-un calcul corect încă înainte de a cumpăra dispozitivul.

Întrebări frecvente

Este suficientă o tabelă orientativă după suprafața casei, sau trebuie să-mi fac un calcul exact?

O tabelă orientativă este un punct de plecare bun pentru o primă idee și compararea ofertelor, dar înainte de o cumpărare obligatorie a unui dispozitiv anume este întotdeauna recomandat să vă faceți un calcul exact al pierderilor termice adaptat casei dumneavoastră. Diferențele dintre o casă medie din categoria respectivă și casa dumneavoastră pot fi și zeci de procente, în special în cazul unor forme neobisnuite ale clădirii, a unor suprafețe mari vitrate sau a unui izolare incompletă.

Este mai bine să aleg o putere mai mare „pentru siguranță“?

Nu, o supradimensionare aduce problemele sale – porniri și opriri frecvente ale compresorului, ceea ce reduce randamentul real și durata de viață a echipamentului, și, în același timp, o investiție inițială inutil de mare. Un sistem corect dimensionat funcționează pe perioade lungi și continue și este mai eficient și mai silentios.

Ce înseamnă că pompa de căldură acoperă „90-98% din nevoia de căldură“ chiar dacă sub punctul bivalent este mai mic decât ar fi teoretic necesar?

Este vorba de diferența dintre vârful de putere și nevoia energetică anuală. Temperaturile extrem de joase sub punctul bivalent apar doar puține ore pe an în timpul sezonului de încălzire, așa că chiar dacă în acele momente sursa suplimentară acoperă lipsa de putere, din punct de vedere al consumului energetic anual este vorba de un procent mic. În acest fel, pompa de căldură funcționează singură în mod eficient în mare parte din sezonul de încălzire.

Cum aflu temperatura exterioară de proiectare pentru localitatea mea?

În ceea ce privește temperaturile de proiectare, România se împarte în mai multe regiuni climatice – orientativ de la aproximativ -11 până la -12 °C în sud și la altitudini mai mici (de exemplu, în jurul Bucureștiului), până la -15 °C în centrul țării și până la -18 °C în regiunile montane din Oravă, Kysuca și Liptov. Valoarea exactă pentru localitatea dumneavoastră o poate confirma proiectantul sau firma de execuție.

Tipul de sistem de încălzire (radiatoare vs. încălzire în pardoseală) influențează puterea necesară a pompei de căldură?

Nu influențează direct pierderile termice ale casei, dar influențează eficiența cu care pompa de căldură acoperă aceste pierderi. Încălzirea în pardoseală și cea pe perete funcționează cu o temperatură mai scăzută a apei de încălzire (aproximativ 30-40 °C), la care pompele de căldură au un COP mai mare. Sistemele vechi de radiatoare proiectate pentru temperaturi mai mari (60-70 °C) pot necesita fie o adaptare (radiatoare mai mari), fie funcționarea pompei la o eficiență mai scăzută, ceea ce în practică se rezolvă printr-o putere instalată ușor mai mare.

Și dacă, în final, se dovedește că puterea a fost aleasă greșit după instalare?

În cazul unui abatere ușoară se poate face o ajustare parțială prin reglarea unor parametri (de exemplu, curba de echitermicitate, temperatura de pornire a sursei suplimentare), dar în cazul unei subdimensionări sau supradimensionări evidente, corectarea este mai complexă și adesea implică instalarea sau înlocuirea echipamentului – așa că merită să acordați suficient timp unui calcul detaliat înainte de cumpărare.

Subiecte conexe

Pentru o prezentare completă a ofertei noastre, vizitați categoria principală Pompe de căldură.

Aveți întrebări despre puterea pompei de căldură?

Nu știți ce putere ar fi necesară casei dumneavoastră anume sau aveți o altă situație concretă? Trimiteți-ne un mesaj – cu plăcere vă oferim sfaturi.