Rodzaje układów kaskadowych pomp ciepła – przegląd rozwiązań

W instalacjach wykorzystujących wiele pomp ciepła, kluczowym elementem jest odpowiednie zarządzanie ich współpracą w danej kaskadzie. Proste kaskady to popularne rozwiązanie, szczególnie w mniejszych obiektach, gdzie zarządzanie może być realizowane na kilka sposobów. Przyjrzyjmy się trzem wariantom organizacji pracy pomp ciepła w takich systemach. Każdy z tych wariantów opisuje inny rodzaj układu kaskadowego pomp ciepła, a ich zastosowanie zależy od specyfiki budynku, potrzeb grzewczych i poziomu zaawansowania automatyki.

Wariant 1: Niezależna praca systemu – autonomiczna kaskada pomp ciepła

W najprostszej wersji kaskady, poszczególne pompy ciepła działają samodzielnie, bez fizycznych połączeń ani wspólnego sterownika. System opiera się na indywidualnym reagowaniu każdej jednostki na temperaturę zewnętrzną.

• Uruchamianie urządzeń: Każda pompa ciepła zaczyna pracę przy określonej temperaturze zewnętrznej. Na przykład, pierwsze urządzenie włącza się, gdy temperatura spadnie do 18°C. Wraz z dalszym spadkiem temperatury, kolejno uruchamiają się kolejne pompy.
• Brak dodatkowych kosztów: Ponieważ system nie wymaga dodatkowego okablowania ani sterowników, jest tani w realizacji. 
• Wymagana znajomość charakterystyki budynku: Instalator musi znać zapotrzebowanie na ciepło obiektu, aby prawidłowo ustawić temperatury graniczne dla każdej jednostki.

Ten wariant kaskady pomp ciepła zapewnia prostotę montażu i niskie koszty inwestycyjne, ale wymaga starannego doboru progów załączania dla każdej jednostki.

Wariant 2: Sterowanie sekwencyjne – kaskadowe połączenie pomp ciepła w systemie master/slave

Kolejną opcją w prostych kaskadach jest wprowadzenie urządzenia wiodącego (master) oraz podrzędnych (slave).  

Zasada działania również jest prosta. Urządzenie master pełni rolę zarządcy, a slave’y podążają za jego sygnałami. Sterowanie odbywa się poprzez styki biwalentne (boiler contact), które pozwalają włączać lub blokować działanie podrzędnych jednostek.

Na sterowniku master’a ustawiana jest temperatura, przy której kolejne urządzenia są uruchamiane. Na przykład, gdy temperatura spada poniżej -5°C, aktywowana jest pompa slave 1. Kolejna jednostka może rozpocząć pracę przy jeszcze niższej wartości, np. -10°C.  

W tego typu kaskadowych pompach ciepła, działanie poszczególnych jednostek odbywa się według ustalonej logiki sterowania, co ułatwia zarządzanie mocą grzewczą i zwiększa niezawodność systemu. Ten wariant jest częściej stosowany w systemach centralnych, gdzie wymagane jest zdalne sterowanie urządzeniami. 

Wariant 3: Zaawansowana kontrola funkcji – selektywna kaskada pomp ciepła

W trzecim wariancie system „master-slave” zostaje wzbogacony o możliwość podziału funkcji grzewczych.  

Zamiast standardowego styku external control, wykorzystuje się złącza termostatów pomieszczeniowych (room thermo). Pozwala to na bardziej szczegółowe zarządzanie, np. tylko trybem ogrzewania w poszczególnych jednostkach slave. Co istotne, funkcja podgrzewu ciepłej wody użytkowej (CWU) pozostaje aktywna niezależnie od sygnałów z urządzenia wiodącego. Dzięki temu wygrzew CWU jest zawsze zapewniony, niezależnie od stanu ogrzewania budynku. Taki system pomp ciepła w kaskadzie zapewnia większą elastyczność w zarządzaniu obiegami grzewczymi oraz gwarantuje priorytetyzację funkcji, np. CWU ponad ogrzewaniem. To rozwiązanie sprawdza się w bardziej złożonych systemach i większych obiektach, gdzie ważna jest niezależność niektórych funkcji.  

Jak dobrać odpowiedni układ kaskadowy pomp ciepła?

Prosta kaskada pomp ciepła to elastyczne rozwiązanie, które można dopasować do potrzeb konkretnej instalacji. Od pracy niezależnej po bardziej zaawansowane układy „master-slave”, każdy wariant ma swoje zalety i ograniczenia. Wybór odpowiedniego systemu pomp ciepła w kaskadzie zależy od wielkości obiektu, wymagań użytkowych i budżetu. Bez względu na wybraną opcję, kluczowe jest dokładne zaplanowanie konfiguracji i znajomość parametrów budynku, aby zapewnić efektywność całego systemu.  

• Wariant 1 (autonomiczny) – idealny do niewielkich obiektów, bez potrzeby rozbudowanego sterowania.
• Wariant 2 (master/slave) – stosowany w średnich instalacjach, gdzie wymagana jest kontrola nad kolejnością załączania jednostek.
• Wariant 3 (selektywny) – przeznaczony do bardziej złożonych systemów z różnicowaniem funkcji grzewczych i CWU.

Dowiedz się więcej na temat pomp ciepła:

• Efektywny system grzewczy dla budynku produkcyjno-magazynowego oparty na kaskadzie pomp ciepła
• Kaskady propanowych pomp ciepła – kluczowe zasady montażu
• Pompa ciepła a grzejniki - współpraca w praktyce
• Pompa ciepła w bloku - czy inwestycja się opłaci?
• COP - jak to rozumieć?

Potrzebujesz wsparcia lub chcesz znaleźć akredytowanego instalatora - skontaktuj się z nami