Pompy ciepła powietrze-woda typu Monoblok i Split. Co oznacza wybór każdego z tych rozwiązań?

Jakie więc są tu różnice? Który rodzaj konstrukcji jest lepszy? Czy należy patrzeć tylko i wyłącznie na cenę? Czy istotne są jakieś różnice w parametrach obu urządzeń? Te pytania zadaje sobie niejeden inwestor. Postaramy się na nie odpowiedzieć.

Budowa pompy ciepła monoblok i split

1. Zacznijmy od rozwiązania monoblok

W pompie ciepła tego typu wszystkie układy: chłodniczy, hydrauliczny i elektryczny – znajdują się w agregacie, który znajduje się na zewnątrz budynku. W domu mamy tylko sterownik oraz układ odbioru ciepła połączony z jednostką zewnętrzną rurami z wodą albo glikolem. Każdy układ jest odpowiednio przygotowany w fabryce. Układ chłodniczy znajduje się często za osobną osłoną z blachy. Sprężarka jest wyposażona w osłonę termiczną i dźwiękochłonną. Ważna uwaga: Jeśli w pompie ciepłą jest wszystko. Zatem medium grzewcze z naszego budynku musi dojść do wymiennika (skraplacza) w naszej pompie ciepła. Czyli jest narażone na temperatury zewnętrzne! To istotny szczegół ponieważ w takim układzie musimy zastosować system zabezpieczający monoblok przez zamarzaniem albo zastosować czynnik, który nie zamarza. Jednak wszystkie elementy, które znajdziemy w środku pompy ciepła zostały zamontowane przez producenta. Minimalizujemy przez to możliwości błędów instalacyjnych [1][2][5][10].

Rys. Idea pracy pompy ciepła typu monoblok

Koniec układu hydraulicznego w pompach ciepła typu monoblok to po prostu dwa króćce będące wyjściem i wejściem dla naszego medium grzewczego z budynku. Podłączenie wykona każdy instalator.

Istnieją także pompy monoblok wewnętrzne, w których cały moduł oraz zasobnik na wodę zamontowany jest wewnątrz domu. Strumienie chłodnego powietrza wyrzucanego poza budynek i ciepłego powietrza dostarczanego do pompy kierowane są kanałami w ścianach. Dzięki temu można oszczędzić miejsce w ogrodzie. Narażamy się jednak na hałas w budynku oraz musimy mieć odpowiednio dużą kotłownię.

Ryzyko wystawiania instalacji hydraulicznej na zewnątrz budynków w rozwiązaniu monoblok jest rozwiązywana poprzez stosowanie roztworu glikolu z wodą. Naszym medium grzewczym staje się wtedy mieszanina wody z bardziej odpornym na zamarzanie glikolem. Z fizycznego punktu widzenia glikol charakteryzuje się mniejszym ciepłem właściwym. Przy wyborze glikolu pompa ciepła współpracuje z pompą obiegową o większym przepływie. Dzięki temu nadrabiamy straty spowodowane mniejszym ciepłem właściwym glikolu. Jeśli dodatkowo cała instalacja hydrauliczna na budynku będzie zalana tym roztworem (również w grzejnikach) to nie musimy podnosić temperatury zasilania na wyjściu z pompy ciepła. Czyli zachowujemy główny atut stosowania pomp – ekonomię użytkowania. Jeśli nie chcemy wpuszczać glikolu na grzejniki (wymogi grzejników) stosujemy pośrednie wymiennik glikol-woda. Oczywiście takie pośrednie wymienniki generują straty na przesyle ciepła, co wymaga stosowania wyższych temperatur na zasilaniu samej instalacji [4][5][6][7][8].

2. Rozwiązanie split

Pompa ciepła powietrze-woda typu split to dwa urządzenia: jednostka wewnętrzna i jednostka zewnętrzna (agregat). W rozwiązaniu tym rozdzielono dwa układy. Jednostka zewnętrzna zachowała cały układ chłodniczy – wszystkie elementy tego układu pozostają praktycznie bez zmian. Układy hydrauliczny i elektryczny zostają przeniesione do jednostki wewnętrznej do domu. Między jednostką wewnętrzną, a agregatem jest połączenie chłodnicze wykonywane na miejscu. Połączenie to musi być wykonane z zachowaniem wszelkich zasad dotyczących instalacji czynników chłodniczych.

Rys. Idea pracy pompy ciepła typu split

Połączenie musi być więc wykonane przez instalatora posiadającego uprawnienia UDT, dotyczące fluorowanych gazów cieplarnianych (certyfikat F-GAZ). Instalator przeprowadza montaż w taki sposób, aby uniemożliwić przypadkowe uszkodzenie instalacji w dalszym użytkowaniu i nie doprowadzić do wycieku czynnika chłodniczego do atmosfery. Optymalna długość takiej instalacji między dwoma zespołami to od 3 m do 10 m. Pozwala to na zachowanie nominalnej wydajności urządzenia oraz eliminuje ewentualny hałas przepływu czynnika chłodniczego i wpływa pozytywnie na poprawność działania. Z uwagi na właściwości czynnika chłodniczego, temperatury pracy i wielkość przepływu nie musimy się martwić o warunki temperatury zewnętrznej dla naszego medium grzewczego ponieważ samo medium grzewcze pozostaje w 100% w obrębie budynku [2][7][8][9][10][11].

Zatem na czym polega różnica?

Powyższa analiza wykazuje że w zasadzie jedno i drugie nie jest złe! Wszystko zależy od kryteriów oceny. Rozwiązanie typu monoblok jest urządzeniem, które jest już kompletne. Nie potrzebuje ingerencji instalatora/hydraulika w pracę układu chłodniczego czyli generowanie samego ciepła przez pompę. Wynikiem tego są najczęściej lepsze parametry użytkowe urządzenia (dane katalogowe). Trudno tu jednak definitywnie wskazać lidera. W obu typach rynek oferuje modele o wysokim, czy bardzo wysokim współczynniku COP. Przy założeniu krótkiego obiegu (mała odległość między kotłownia a jednostką zewnętrzną). Jednak w zależności jak długą mamy instalację wodno-glikolową po zewnętrznej części budynku i jak dobrej jakości mamy izolację tego orurowania, tak będzie nam zmieniać się wydajność ogólna całej instalacji. Straty przesyłowe oraz dodatkowy większy przepływ pompy obiegowej spowodują, że stracimy przewagę wydajnościową pompy ciepła typu monoblok w relacji do pompy ciepła split.

Rozwiązanie split jednak nie wymaga od nas jednak w ogóle stosowania zabezpieczenia antyzamrożeniowego w postaci roztworu glikolu albo innego systemu. Potrzebujemy jednak wiedzę, narzędzia i uprawnienia instalatorskie za co też zapłacimy w usłudze.

Mamy jakby pierwszą wytyczną: Monoblok można z powodzeniem stosować tam, gdzie mamy możliwość przejść przez ścianę do budynku w bezpośredniej bliskości kotłowni i jednostki zewnętrznej. Split natomiast jest lepszy w przypadku gdy jednostka zewnętrzna musi być oddalona od kotłowni – nawet kilkadziesiąt metrów. Rurociągiem chłodniczym możemy przejść nawet po zewnętrznej stronie budynku. Oczywiście, gdy ta odległość będzie wyższa niż 10 metrów zużyjemy więcej czynnika chłodniczego i sprawność takiego układu spadnie.

Wybór między pompą w wykonaniu monoblokowym i typu split nie jest łatwy, ponieważ dla obu typów pomp ciepła można wskazać mocne zalety. Instalatorzy często wskazują na fakt, iż pompy monoblokowe w całości są wykonywane u producenta (dającego gwarancję) i stanowią jeden, hermetyczny moduł. Według nich przekłada się to w praktyce na szybki montaż i brak większych przy nim komplikacji. Co więcej, wskazywane są kolejne korzyści wynikające z przepisów F-Gazowych. Inwestycja właśnie w ten typ pompy ciepła zwalnia użytkownika z obowiązku jej rejestracji w Centralnym Rejestrze Operatorów, a zatem i z wykonywania corocznych kontroli szczelności za które trzeba zapłacić [5][8].

Gdy zaczniemy szukać plusów rozwiązania split. Inwestycja w pompę ciepła tego typu pociąga za sobą najczęściej mniejsze koszty, co dla wielu inwestorów ma duże znaczenie. Wyższe oceny u inwestorów patrzących na cenniki mogą uzyskać pompy typu split, gdyż warianty monoblokowe z reguły są droższe. Jednak później to monobloki generują sporo oszczędności, gdyż nie wymagają corocznych przeglądów wykonywanych przez specjalistów z tzw. F-gazowymi uprawnieniami. Co więcej, ich montaż jest znacznie prostszy i tańszy, ponieważ polega w gruncie rzeczy na podłączeniu pompy do instalacji c.o.

Kolejna efekt cechy rozwiązania typu split wynika z tego, że układ termodynamiczny jest w nich rozbity na dwie części: jednostkę wewnętrzną oraz zewnętrzną, która zawiera wszystko to, co powoduje generuje hałas (sprężarka i wentylator). Jeśli chodzi o generowanie hałasu, to jeszcze niedawno pompy monoblokowe były na gorszej pozycji, jednak dziś można śmiało ogłosić remis między obydwoma typami pomp. Zatem tu mamy remis.

Dla pompy ciepła typu split skraplacz jest w module montowanym wewnątrz budynku. Fakt ten skutkuje pewną korzyścią: przesyłanie energii z zewnętrznego modułu do wewnętrznego nie powoduje w zasadzie żadnych strat cieplnych. W przypadku pomp monoblokowych o zerowych stratach na cieple można mówić tylko wtedy, gdy są montowane wewnątrz budynku i pobierają powietrze z zewnątrz poprzez specjalne kanały [3][9][10][12][13].

Rys. Porównanie systemu pompo ciepła split i monoblok firmy Mitsubishi [11]

Minusem natomiast jest konieczność połączenia obu jednostek przewodami stanowiącymi część układu termodynamicznego i w pewnej mierze komplikującymi cały montaż. Przypominamy może to zrobić wyłącznie instalator z uprawnieniami do pracy z gazami chłodniczymi, któremu nieraz trzeba zapłacić więcej, gdy montaż jest szczególnie skomplikowany (duża odległość między modułami).

Reasumując przyszli użytkownicy porównują nie tylko parametry techniczne, ale też aspekty wychodzące poza nie i wiążące się m.in. z wygodą, kosztami serwisowania i kilkoma innymi, które zdefiniuje np. inwestor [1][2][3].

Jaką decyzję podjąć? Kto rozstrzygnie?

Wydaje się, że w podjęciu decyzji o wyborze jednego z tych dwóch podstawowych typów pomp ciepła pomóc powinien instalator, który potrafi trafnie ocenić trudność i koszty wykonania montażu oraz dobrać najodpowiedniejszy model do zastanej instalacji c.o. Porównanie konkretnych modeli i ich indywidualnych parametrów (COP) w odniesieniu do specyfiki już zastanej – lub dopiero projektowanej – instalacji grzewczej (podłogowej, grzejnikowej) i po rozważeniu wyżej opisanych aspektów, z reguły jest najlepszą drogą do dokonania najlepszego wyboru.

Nie ma jednoznacznej odpowiedzi, która pompa ciepła jest lepsza. Zarówno split, jak i monoblok może być zastosowany dla tego samego budynku. Jeśli zależy nam na zaoszczędzeniu miejsca w budynku, idealnym rozwiązaniem będzie monoblok, którego wszystkie elementy są na zewnątrz. A dodatkowo nie trzeba co roku wzywać przeglądu instalacji chłodniczej. Częste braki prądu w okolicy inwestycji mogą skłonić inwestora do wybrania typu split, gdzie nie występuje ryzyko zamarznięcia instalacji zewnętrznej.

Podsumowanie

Reasumując, gdy porównujemy wydajność, cenę czy trwałość pomp ciepła typu monoblok i split, trudno wyłonić zwycięzcę. Różnice nie są duże i większe znaczenie ma chociażby jakość samego urządzenia czy dobór odpowiedniej mocy pompy. Wybór konkretnego typu pompy powinien być poprzedzony szczegółową analizą warunków, z uwzględnieniem m.in. wielkości działki, rodzaju ogrzewania, wielkości domu, stanu sieci elektrycznej w okolicy, czy średnich temperatur. Niecenioną pomocą jest kontakt z doświadczonym specjalistą, który wskaże najlepszą konfigurację dla twojego domu. Uniwersalne rozwiązanie/porada nie istnieje. Generalnie wystrzegajmy się instalatorów, stwierdzających na samym początku rozmowy „…wie Pan, te pompy są najlepsze”.

Oba typy powietrznych pomp ciepła mogą pracować równie efektywnie. Wybór pompy ciepła split na pewno oznacza niższą cenę zakupu jednak ich instalacja wiąże się z pracami przy układzie chłodniczym i jego regularnym kontrolami, co niesie ze sobą dodatkowe koszty. Tak powszechne w Polsce monobloki mają wyższą cenę, lecz ich montaż jest szybszy, łatwiejszy, i obarczony mniejszym ryzykiem błędów. Ma to spore znaczenie jeśli nie jesteśmy pewni co do kwalifikacji firmy instalacyjnej. Należy je zabezpieczyć przed ewentualnym uszkodzeniem układu w wyniku zamarznięcia przewodów między pompą ciepła, a zbiornikiem wody w kotłowni.

Optimum to całościowe podsumowanie zalet i wad, rozważenie wszystkich aspektów – od danych technicznych, poprzez koszty, montaż, aż po kwestie estetyczne. Zebranie wszystkich tych kryteriów jest najlepszą drogą do podjęcia właściwej decyzji i udzielenia trafnej odpowiedzi na zadane we wprowadzeniu niniejszego artykułu pytanie.

Źródła

1. Mania T., Kawa J.: Inżynieria instalacji pomp ciepła. Monografia pod redakcją A. Mrozińskiego.. Wydawnictwo Grafpol. Bydgoszcz 2016

2. Rubik M.: Chłodnictwo i pompy ciepła, Grupa Medium 2020

3. Zalewski W.: Pompy ciepła sprężarkowe, sorpcyjne i termoelektryczne. Podstawy teoretyczne. Przykłady obliczeniowe. Masta, 2014

4. https://www.ehpa.org/market-data/market-report-2021/

5. http://systemy.instalacyjne.pl/?p=3260

6. http://www.rynekinstalacyjny.pl/artykul/id5490,monoblok-vs.-split-jaka-pompe-ciepla-wybrac

7. https://www.daikin.pl/pl_pl/grupy-produktow/wysokotemperaturowa-pompa-ciepla-daikin-altherma/daikin-altherma-3h-ht.html

8. https://sirux.sk/produkt/daikin-altherma-3-ht-f-14kw-230l-epra14dw1-etvx16s23d9w-integrovany-zasobnik-kurenie-a-chladenie/

9. https://remont.biz.pl/pompa-ciepla/pompa-ciepla-mitsubishi-ecodan/

10. https://www.fachowyinstalator.pl/powietrzna-pompa-ciepla-kiedy-wybrac-split-a-kiedy-monoblok/

11. https://www.mitsubishi-les.com/pl/produkty/pompy-ciepla/

12. https://www.daikin.pl/pl_pl/area-of-expertise/pompy-ciepla-Daikin-Altherma.html

13. https://www.lg.com/pl/klimatyzacja-pompy-ciepla