Ogrzewanie: Połączenie ogrzewania na podczerwień i pompy ciepła

Połączenie ogrzewania na podczerwień z pompą ciepła jest możliwe i w niektórych przypadkach może być korzystne. Oto kilka ważnych informacji na ten temat:

Jak działa ogrzewanie podczerwone

Promienniki podczerwieni działają poprzez emisję promieniowania podczerwonego, które bezpośrednio ogrzewa przedmioty i ludzi. W przeciwieństwie do konwencjonalnych promienników, które ogrzewają powietrze, promiennik podczerwieni ogrzewa powierzchnie w pomieszczeniu, które następnie oddają ciepło do otaczającego powietrza.

Jak działa pompa ciepła

Pompa ciepła wykorzystuje energię z otoczenia (takiego jak powietrze, woda lub grunt) i przekształca ją w ciepło, aby ogrzać budynek. Działa na zasadzie wymiany ciepła i może być również wykorzystywana do chłodzenia.

Zalety połączenia

Połączenie promiennika podczerwieni z pompą ciepła może przynieść szereg korzyści. Promienniki podczerwieni emitują ciepło bezpośrednio, dzięki czemu szybko zapewniają komfortowe ciepło. Pompa ciepła natomiast działa wydajnie i wykorzystuje odnawialne źródła energii do wytwarzania ciepła. Razem stanowią energooszczędne i komfortowe rozwiązanie grzewcze.

Wykorzystanie pompy ciepła jako głównego źródła ogrzewania

W większości przypadków pompa ciepła jest wykorzystywana jako główne źródło ogrzewania ze względu na swoją energooszczędność. Ogrzewanie na podczerwień może być wówczas stosowane jako dodatkowe źródło ciepła, aby zapewnić szybsze i precyzyjniejsze ogrzewanie, szczególnie w pomieszczeniach rzadziej użytkowanych.

Kontrola i regulacja

Dokładna kontrola i regulacja są niezbędne do efektywnego połączenia obu systemów. Istnieją inteligentne systemy sterowania, które mogą zarządzać zarówno pompą ciepła, jak i systemem ogrzewania na podczerwień, aby uzyskać optymalną temperaturę w pomieszczeniu i oszczędzać energię.

Należy jednak pamiętać, że połączenie ogrzewania na podczerwień i pompy ciepła zależy od różnych czynników, takich jak izolacja budynku, wielkość pomieszczenia i indywidualne potrzeby grzewcze. Zaleca się skorzystanie z profesjonalnej porady ekspertów, aby znaleźć najlepsze rozwiązanie dla konkretnej sytuacji.

Badanie „Ocena potencjału systemów ogrzewania na podczerwień w celu pokrycia obciążenia szczytowego” przeprowadzone przez Politechnikę Drezdeńską potwierdza, że ​​ogrzewanie na podczerwień jest rozwiązaniem umożliwiającym redukcję zużycia paliw kopalnych w istniejących budynkach mieszkalnych w perspektywie krótkoterminowej, a jednocześnie przygotowującym budynek do instalacji pomp ciepła. Wyniki zostaną zaprezentowane na konferencji „Ogrzewanie na podczerwień w budownictwie mieszkaniowym”

Właściciele domów, którzy nie mogą szybko przejść na pompę ciepła w istniejącym domu – czy to z powodu trudności z dostawą, wysokich kosztów inwestycji, czy braku czasu instalatora – mogą początkowo korzystać z ogrzewania na podczerwień, aby zaoszczędzić na paliwach kopalnych w krótkim okresie. Później właściciel domu może wymienić stary wodny system ogrzewania na pompę ciepła o mniejszej wydajności i korzystać z niej w połączeniu z systemem ogrzewania na podczerwień. Według badań przeprowadzonych przez Politechnikę Drezdeńską, takie podejście jest technicznie wykonalne. Właściciel domu najpierw obniża temperaturę systemu (temperaturę zasilania) istniejącego systemu ogrzewania gazowego, pokrywając w ten sposób jedynie podstawowe obciążenie domu. Wyższe zapotrzebowanie na ciepło – tzw. obciążenia szczytowe – można zaspokoić za pomocą szybko działających promienników podczerwieni. Zmniejsza to zużycie paliw kopalnych, jednocześnie utrzymując stałą, komfortową temperaturę w domu, bez konieczności przeprowadzania kosztownych i skomplikowanych remontów, takich jak wymiana grzejników, okien czy ocieplenie ścian zewnętrznych.

To podejście i wynikające z niego zapotrzebowanie na energię zostały zbadane w badaniu „Ocena potencjału systemów ogrzewania na podczerwień w celu pokrycia obciążenia szczytowego” na Politechnice Drezdeńskiej, na przykładzie reprezentatywnego domu jednorodzinnego. Wyniki zostały po raz pierwszy zaprezentowane przez prof. dr. inż. hab. Joachima Seiferta, kierownika Katedry Technologii Energetycznych Budynków w Instytucie Technologii Energetycznych Uniwersytetu Technicznego w Dreźnie, na konferencji „Ogrzewanie na podczerwień w budownictwie mieszkaniowym”, która odbyła się 11 maja 2023 r. w Würzburgu. „Systemy pomp ciepła w połączeniu z elektrycznymi promiennikami podczerwieni stanowią technologiczną opcję dla istniejących budynków. Taka kombinacja systemów może zapewnić zarówno zapotrzebowanie na ogrzewanie, jak i komfort cieplny” – podsumował naukowiec.

Połączenie ogrzewania na podczerwień i pompy ciepła

W ramach badania zleconego przez stowarzyszenie branżowe IG Infrarot naukowcy z TU Dresden sprawdzili, czy istniejący system ogrzewania wodnego o wysokich temperaturach przepływu można przystosować do współpracy z niskotemperaturową pompą ciepła, łącząc go z promiennikiem podczerwieni.

Aby w reprezentatywny sposób przedstawić zasoby budowlane w Niemczech, zespół wybrał dom jednorodzinny o powierzchni użytkowej ogrzewanej 160 metrów kwadratowych i standardzie izolacji termicznej zgodnym z rozporządzeniem w sprawie izolacji termicznej nr 95.

Standardowe obciążenie grzewcze wynosi 9,2 kilowata, a jednostkowe obciążenie grzewcze 57,20 wata na metr kwadratowy. Symulację przeprowadzono przy użyciu oprogramowania do symulacji budynków i instalacji TRNSYS-TUD.

W symulacji istniejący budynek jest wyposażony w niskotemperaturowy kocioł gazowy. Ciepło jest przekazywane za pomocą grzejników. Na tej podstawie badacze obniżyli temperaturę zasilania, aby zademonstrować potencjał ogrzewania podczerwienią w utrzymaniu temperatury bazowej przy użyciu istniejącego kotła gazowego lub grzejników.

Połączenie nieregulowanego ogrzewania podstawowego i regulowanego ogrzewania podczerwonego

Analizę przeprowadzono w kolejności odzwierciedlającej praktyczne procedury dla właścicieli domów. Najpierw budynek został podgrzany do temperatury bazowej za pomocą instalacji ogrzewania gazowego. Zaczynając od instalacji grzewczej pracującej przy temperaturze zasilania 70°C i temperaturze powrotu 55°C (ϑV/ϑR = 70°C/55°C), maksymalną temperaturę krzywej grzewczej obniżono do temperatury zasilania (ϑV) 40°C, a krzywą grzewczą ustawiono na ϑV/ϑR = 40/30. W siedmiu z dziesięciu pomieszczeń, dotychczas nieregulowane grzejniki zostały następnie uzupełnione o promienniki podczerwieni.

W kolejnym kroku kocioł niskotemperaturowy został zastąpiony pompą ciepła powietrze-woda. Naukowcy nie wprowadzili żadnych zmian w wymiarach systemu wymiany ciepła, tj. grzejników, ani w standardzie izolacji. Na tej podstawie porównano obie opcje i określono wymagane końcowe zapotrzebowanie na energię. Warunkiem wstępnym było spełnienie kryteriów komfortu cieplnego w godzinach pracy. Przy wybranych parametrach system ogrzewania podczerwienią pokrywa od 26 do 38 procent zapotrzebowania na energię.

Niedobory wydajności można zrekompensować za pomocą ogrzewania podczerwonego

„Wyniki pokazują, że wynikający z tego deficyt wydajności można zrekompensować ogrzewaniem na podczerwień” – piszą naukowcy z TU Dresden w podsumowaniu badania, dodając: „Ogólnie rzecz biorąc, badanie pokazuje, że poprzez uzupełnienie wodnego systemu ogrzewania o ogrzewanie na podczerwień, istniejący system grzewczy zaprojektowany do wyższych temperatur może być używany przy niższych temperaturach systemu bez wymiany powierzchni grzewczych, a zatem doskonale nadaje się do połączenia z pompą ciepła. Analizy wykazały, że w porównaniu z wariantem podstawowym, końcowe zużycie energii może zostać zmniejszone nawet o 62% dzięki takiemu łączonemu wykorzystaniu”. Podczas gdy obciążenia szczytowe przy obniżonej temperaturze bazowej mogą być pokrywane przez różne systemy, „ogrzewanie na podczerwień jest szczególnie odpowiednie do tego celu ze względu na krótki czas reakcji”

Wykorzystaj oszczędności na instalację fotowoltaiczną

„Ponieważ promienniki podczerwieni są niedrogie, łatwo dostępne i można je zamontować w ciągu zaledwie kilku godzin, właściciele domów mogą wdrożyć to rozwiązanie w krótkim czasie i przy niskich kosztach inwestycyjnych”, mówi Lars-Henric Voß, prezes zarządu IG Infrared Germany.

Badanie pokazuje, że można uniknąć gruntownej renowacji obudowy budynku i modyfikacji wodnego systemu wymiany ciepła. Prowadzi to do znacznie niższych kosztów inwestycji, a tym samym do mniejszego obciążenia finansowego właścicieli domów, a także do korzyści dla gospodarki narodowej, ponieważ nie są wymagane żadne dotacje. „Zaoszczędzone w ten sposób pieniądze można efektywnie wykorzystać na budowę większego systemu fotowoltaicznego, który będzie generował jeszcze więcej przyjaznej dla klimatu energii słonecznej – nie tylko do ogrzewania pomieszczeń, ale także do produkcji energii elektrycznej dla użytkowników, podgrzewania wody i e-mobilności” – dodaje Dirk Bornhorst, prezes IG Infrared.

Źródło: Komunikat prasowy „Ogrzewanie na podczerwień przyspiesza przejście na pompy ciepła”

Połączenie nieregulowanego systemu ogrzewania podstawowego z regulowanym systemem ogrzewania na podczerwień jest zazwyczaj możliwe. Oto kilka informacji na ten temat:

Nieregulowane ogrzewanie podstawowe

Nieregulowany system ogrzewania podstawowego zazwyczaj odnosi się do tradycyjnego systemu centralnego ogrzewania, w którym ciepło jest rozprowadzane za pomocą grzejników lub ogrzewania podłogowego. Ten rodzaj ogrzewania jest często sterowany za pomocą termostatu, który mierzy temperaturę w pomieszczeniu i odpowiednio włącza lub wyłącza ogrzewanie.

Kontrolowane ogrzewanie podczerwone

W przeciwieństwie do nieregulowanego ogrzewania podstawowego, ogrzewaniem na podczerwień zazwyczaj można sterować indywidualnie i precyzyjnie. Nowoczesne promienniki podczerwieni posiadają zintegrowane termostaty i programowalne regulatory, które pozwalają na precyzyjne ustawienie temperatury w pomieszczeniu i czasu ogrzewania.

Połączenie systemów grzewczych

Połączenie nieregulowanego głównego systemu ogrzewania z regulowanym promiennikiem podczerwieni może być korzystne w pewnych sytuacjach. Na przykład, główny system ogrzewania może służyć jako główne źródło ciepła, podnosząc temperaturę w pomieszczeniu do określonej temperatury minimalnej. Promiennik podczerwieni może być następnie używany jako dodatkowe źródło ciepła, zapewniając dodatkowy komfort i ukierunkowane ciepło w określonych obszarach pomieszczenia.

Zalety połączenia

Łącząc standardowy system ogrzewania z ogrzewaniem na podczerwień, można korzystać z zalet obu rozwiązań. Standardowy system ogrzewania zapewnia równomierne i ogólne ciepło w pomieszczeniu, natomiast ogrzewanie na podczerwień oferuje szybki czas reakcji i ukierunkowane ciepło. Może to być szczególnie korzystne w pomieszczeniach użytkowanych sporadycznie lub w przypadku indywidualnych preferencji dotyczących ogrzewania.

Kontrola i regulacja

Aby skutecznie połączyć oba systemy grzewcze, ważne jest posiadanie odpowiednich elementów sterujących. Najlepiej, aby promiennik podczerwieni posiadał oddzielny sterownik, który można ustawić niezależnie od głównego systemu grzewczego. Pozwala to na dostosowanie mocy grzewczej promiennika podczerwieni do indywidualnych potrzeb i oszczędzanie energii.

Prosimy pamiętać, że zaleca się skorzystanie z profesjonalnej porady specjalistów dotyczącej konkretnych wymagań budynku i systemu grzewczego. Pomogą oni Państwu znaleźć najlepszą kombinację i opcje sterowania dostosowane do Państwa indywidualnej sytuacji.