Układ kaskadowy pomp ciepła – jak działa i gdzie można go stosować?
W większych obiektach, jak domy wielorodzinne, pensjonaty, hotele, obiekty użytkowe czy przemysłowe mamy do czynienia z większym niż w budownictwie jednorodzinnym zapotrzebowaniu na moc grzewczą. Występuje także większa niejednorodność zużycia ciepła dla ogrzewania i ciepłej wody użytkowej. Dobrym rozwiązaniem w takim wypadku jest stosowanie układu kaskadowego pomp ciepła.
Z tekstu dowiesz się:
- jak funkcjonuje kaskadowy układ pomp ciepła oraz do jakich instalacji warto zastosować układ kaskadowy,
- jakie cechy posiada taki układ.
Podczas doboru pompy ciepła należy uwzględnić zapotrzebowanie budynku na moc cieplną. Wynika to z prostej przyczyny – moc pompy nie może być zbyt duża, gdyż w okresie przejściowym, kiedy zapotrzebowanie jest mniejsze a temperatura na zewnątrz dodatnia, pompa o zbyt wysokiej mocy się nie sprawdzi. Będzie taktować, czyli włączać się na krótko i zaraz po tym wyłączać. Spowoduje to szybsze zużycie sprężarki i wyłączenie pompy przez zabezpieczenie, w celu uniknięcia awarii. W takim wypadku, kiedy potrzebujemy dużej mocy w sezonie grzewczym, a znacznie mniejszej poza nim, stosujemy dwie lub więcej pompy ciepła w układzie kaskadowym.
Kaskadowe pompy ciepła – jak działają i w jaki sposób warto je stosować?
Aby zrozumieć potrzebę instalacji układu kaskadowego należy najpierw zapoznać się z jego sposobem działania. Polega on na tym, że dwie lub więcej pomp ciepła są połączone hydraulicznie i sterowane jednym układem regulacji kaskadowej. Uruchamia się on sukcesywnie w zależności od zapotrzebowania. Najprościej jednak wyjaśnić, jak działa ten rodzaj instalacji na odpowiednim przykładzie, który dotyczy instalacji użytkowej o niezbyt dużej mocy.
Wyobraźmy sobie, że mamy do ogrzania pensjonat o powierzchni 800 m2, w którym znajduje się 8 pokoi dwuosobowych z łazienką. Aby ogrzać taki budynek należy przykładowo dobrać dwie pompy ciepła geoTHERM perform o mocy 40 kW. W przypadku małego (do 50 %) obłożenia pracuje tylko jedna pompa ciepła. Jeżeli jest lato, działa wyłącznie na potrzeby podgrzewania wody użytkowej. Jeżeli natomiast mamy pełne pokoje gości i jest to np. zima, z pełną mocą pracują obie pompy. Częstym rozwiązaniem jest także ustawienie, w którym np. dwie pompy pracują na ogrzewanie budynku, a trzecia wyłącznie na podgrzewanie wody w zasobniku. Jak widać stosowanie kilku maszyn pracujących w układzie kaskadowym daje elastyczność systemu i zapewnia dopasowanie do zapotrzebowania budynku i użytkowników.
Pompy kaskadowe – czym się cechują?
Automatyka stosowana w kaskadowych systemach pomp ciepła pozwala na pracę nawet 7 pomp ciepła, co przy mocy największej pompy geoTHERM perform 77 kW sprawia, że ogrzewanie dużych obiektów takich jak hotele, centra handlowe czy obiekty produkcyjne nie stanowi żadnego problemu.
Ważna cechą kaskadowych pomp ciepła jest też bezpieczeństwo. W przypadku awarii jednej z pomp ciepła zawsze mamy rezerwę mocy w postaci pozostałego urządzenia. Pozwala to na zabezpieczenie dostaw ciepłej wody albo zabezpieczenie instalacji w obiekcie przed zamarznięciem. Właśnie z tego powodu, nawet jeżeli dostępna jest pompa ciepła o mocy wystarczającej dla budynku, użytkownicy decydują się na kaskadę pomp o mniejszej mocy.
Sterowanie kaskadą pomp ciepła odbywa się w celu zabezpieczenia równego czasu pracy wszystkich urządzeń. Przy każdym załączeniu systemu jako pierwsza uruchamia się kolejna w kolejności maszyna, a następne dopiero w miarę zapotrzebowania na moc grzewczą.
Przy większych obiektach ogrzewanych pompami ciepła, kaskada pozwala na dopasowanie mocy instalacji do zapotrzebowania, ekonomiczną i efektywną pracę urządzeń i zabezpieczenie przed zamarznięciem czy brakiem ciepłej wody. Dzięki tym zaletom, ta instalacja cieszy się powodzeniem i jest polecana do ogrzewania większych inwestycji.