Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2018

Pompy ciepła w układach hybrydowych

Fot. Vaillant

Jedną z najszybciej rozwijających się technologii grzewczych są obecnie pompy ciepła typu powietrze/woda i powietrze/powietrze. Związane jest to z wprowadzeniem obowiązku stosowania od 2015 r. klas energetycznych urządzeń grzewczych (najwyższe klasy: A+ i A++). Nie bez znaczenia jest też duży udział energii ze źródeł odnawialnych przekazywany przez pompę ciepła (min. 60% dla sezonowego współczynnika SPF równego 2,5).

W Europie zaczyna się coraz częściej stosować hybrydowe rozwiązania systemowe (umieszczone w jednej obudowie lub obok siebie) – kocioł gazowy (kondensacyjny) z wbudowaną pompą ciepła typu powietrze/woda. Dobrym uzupełnieniem takiej instalacji są też panele fotowoltaiczne montowane na dachach nowych budynków.

Przeczytaj także: Pompy ciepła – nietypowe realizacje >>

Rozwiązania te umożliwiają realizację kilku funkcji: centralnego ogrzewania, podgrzewania centralnej wody użytkowej i chłodzenia. Nie są to jeszcze rozwiązania powszechne, powodem są stosunkowo wysokie koszty produkcji przy małej jej skali. Opisywane rozwiązania mają duże szanse rozwoju w Europie, jednak warto zadać pytanie, czy zdążą przed szybko rozwijającą się technologią pomp ciepła korzystających z powietrza jako dolnego źródła.

Jakie korzyści mogą przynieść opisywane rozwiązania?

Wymóg udziału odnawialnych źródeł energii w nowych budynkach w UE wynikający z dyrektywy OZE

Dyrektywa w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych 28/WE/2009 [1] narzuca wszystkim krajom członkowskim UE obowiązek stosowania OZE w nowych budynkach. Z dyrektywy wynika konieczność wprowadzenia zapisu dotyczącego konkretnych wartości minimalnego udziału OZE (wyrażonego w procentach).

Niestety, zapis o minimalnym udziale energii odnawialnej, mimo że pierwotnie widniał w projekcie ustawy o OZE przygotowanym przez Ministerstwo Gospodarki, zniknął z aktualnego projektu. W wielu krajach Europy wprowadzono już wymóg minimalnego udziału OZE w nowych budynkach, np. na Słowacji i Litwie wynosi on 50%, w Danii 51–56%, we Włoszech 50% (w przypadku ciepłej wody użytkowej), a od 2016 r. będzie to już 50% całości energii zużywanej w nowych budynkach.

W wielu krajach planowane jest wprowadzenie tego wymogu, np. w Belgii i Holandii. Warto pamiętać, że większy udział OZE w nowych budynkach jest też możliwy dzięki zwiększeniu wymagań dotyczących zużycia energii pierwotnej – tak się dzieje m.in. w Niemczech czy we Francji. Niskie wartości progowe dla zużytej energii pierwotnej, np. 50 kWh/m2, wymuszą zastosowanie pompy ciepła, kotła na biomasę czy kolektorów słonecznych.

Przeczytaj także: Pompy ciepła w praktyce >>

Ponieważ ciepło potrzebne do centralnego ogrzewania i podgrzewania wody użytkowej stanowi ponad 70% całości energii zużywanej w nowych budynkach, najprościej spełnić wymóg minimalnego udziału poprzez zastosowanie odpowiedniego urządzenia grzewczego korzystającego z OZE. W przypadku dużego udziału OZE (np. 50%) w praktyce pozostaje tylko wykorzystanie pomp ciepła i kotłów na biomasę.

Również zastosowanie rozwiązania hybrydowego – kocioł gazowy z pompą ciepła – pozwoli osiągnąć 30–60% udziału ciepła z OZE dla celów c.o. i c.w.u. O tym udziale decyduje wybrany sposób pracy urządzeń i zastosowana temperatura biwalentna.

Żeby dokładniej pokazać ilość ciepła z OZE przekazywaną przez rozwiązania hybrydowe, warto wykorzystać wykres uporządkowany temperatur zewnętrznych. Na rys. 2 pokazano wykres dla Warszawy (III strefa klimatyczna z temperaturą projektową zewnętrzną –20°C).

Z wykresu można odczytać statystyczną liczbę dni z temperaturą niższą lub równą temperaturze określonej:

  • £ 6 dób w roku z temperaturą niższą lub równą –10°C (pkt A),
  • £ 15 dób w roku z temperaturą niższą lub równą –5°C (pkt B),
  • £ 70 dób w roku z temperaturą niższą lub równą 0°C (pkt C),
  • sezon grzewczy to 220 dni (dla nowych budynków z temperaturą graniczną grzania 12°C). W budynkach istniejących z temperaturą graniczną grzania 15°C wyniósłby on 260 dni.

Pole powierzchni znajdujące się pod wykresem krzywej uporządkowanych temperatur zewnętrznych pokazuje zapotrzebowanie na ciepło na cele c.o. Ze względu na zyski cieplne budynku (słoneczne i wewnętrzne) z dołu ogranicza ją wartość 15°C, w nowych energooszczędnych budynkach może być to 10–12°C.

 

 

Jeżeli pompa ciepła pracowałaby w trybie pracy biwalentno-alternatywnym, to dla temperatury biwalentnej (punkt wyłączenia pompy ciepła – załączenia drugiego źródła ciepła) wynoszącej 0°C można by uzyskać udział pompy w produkcji ciepła na cele c.o. ok. 55%.

Współczynnik SPF (sezonowy współczynnik efektywności) wynosi 3,5–4,0. Energia ze źródeł odnawialnych przekazywana przez pompę ciepła stanowić będzie ok. 30–35% całego ciepła na c.o. (rys. 4). Gdyby temperatura biwalentna wynosiła –5°C, można by uzyskać udział pracy pompy ciepła (energii) na poziomie 85%, a udział OZE w wysokości nawet ok. 50–60% całego ciepła na c.o i c.w.u. (rys. 5).

W przypadku nowych energooszczędnych budynków o powierzchni ogrzewanej ok. 150 m2 projektowe zapotrzebowanie na ciepło nie przekracza 7 kW (dla –20°C). Wymagana moc pomp ciepła dla temperatury biwalentnej 0°C wyniosłaby ok. 3,5 kW, a dla –5°C ok. 4 kW.

Tak niewielka moc ma istotne znaczenie, jeżeli chodzi o koszty produkcji pomp ciepła. Oznacza to, że wielkość wymiennika (parowacza) jednostki zewnętrznej jest stosunkowo niewielka. Zastosowanie sprężarek o zmiennej wydajności mocy pozwala nie stosować dużego bufora ciepła.

Wymagane jest zastosowanie sprzęgła hydraulicznego lub małego bufora wody grzewczej (ok. 30–40 litrów pojemności). Modulowane sprężarki, nowe metody szybkiego rozmrażania parownika (np. poprzez wtrysk gorącego gazu), elektroniczne zawory rozprężne czy bardziej efektywne wentylatory pozwalają osiągnąć oszczędności na poziomie 30–35% w stosunku do kosztów pracy kotła gazowego.

Z wykresu na rys. 6 można wyznaczyć maksymalną temperaturę zasilania dla punktu biwalentnego 0 lub –5°C (dotyczy temperatur z rys. 4 i 5). Dla temperatury projektowej zasilania 75°C (dla –20°C) wynoszą one odpowiednio: 55°C (dla temperatury zewnętrznej 0°C; pkt A) oraz 62°C (dla –5°C; pkt B).

W przypadku temperatury projektowej zasilania 55°C (dla –20°C) wynoszą one: 40°C (dla temperatury zewnętrznej 0°C; pkt C) oraz 45°C (dla –5°C; pkt D), a dla temperatury projektowej zasilania 40°C (dla –20°C): 32°C (dla temperatury zewnętrznej 0°C; pkt E) oraz 34°C (dla –5°C; pkt F).

Przygotowanie ciepłej wody poza sezonem grzewczym tylko z pompy ciepła

Dzięki wysokim temperaturom powietrza zewnętrznego występującym poza sezonem grzewczym uzyskać można bardzo dużą efektywność podgrzewu ciepłej wody użytkowej. Większość pomp ciepła typu powietrze/woda charakteryzuje się bardzo wysokim współczynnikiem COP (większym niż 4,5 dla temperatury zewnętrznej przekraczającej 10°C przez ok. 165 dni w roku dla Warszawy – rys. 2).

W okresie letnim zastosowanie pompy ciepła powietrze/woda jest jednym z najtańszych sposobów przygotowania ciepłej wody. Koszt podgrzewania dla rodziny czteroosobowej (200 litrów ciepłej wody na dobę) nie przekracza 50 zł miesięcznie. W przypadku nowych budynków jednorodzinnych może to umożliwić obniżenie kosztów zużycia gazu. Przy zużyciu gazu poniżej 1200 m3/rok możliwe jest przejście z droższej taryfy W3 na W2 – może to przynieść roczne oszczędności rzędu 500 zł.

Minimalna efektywność (SPF) pompy ciepła i niskie koszty eksploatacji systemów hybrydowych, lepsze wykorzystanie taryf elektrycznych

Koszty zasilania centralnego ogrzewania przez pompę ciepła są niższe od kosztów zasilania przez kocioł gazowy aż do temperatur powietrza zewnętrznego od –5°C do –10°C (w zależności od parametrów dobranej pompy ciepła).

Czytaj dalej: Możliwość lepszego wykorzystania systemów fotowoltaicznych >>

   29.04.2014

Komentarze

(1)
maress | 07.03.2017, 18:49
Różnie można trafić jeśli chodzi o producentów. W moim wypadku zdała egzamin firma Sunex. Firma od lat w branży i też z bardzo rozbudowaną, kompleksową ofertą dopasowaną do różnych potrzeb. Ja się zdecydowałem na ogrzewanie hybrydowe i zdecydowanie daje radę. Proste w codziennej obsłudze, daje mi dużą niezależność, a taka kotłownia wcale dużo miejsca nie zajmuje, więc nie było problemu żeby znaleźć na nią odpowiednią lokalizację w domu.
   1 / 1   

Wybrane dla Ciebie

 


Zdradzamy sposób na projektowanie instalacji najwyższej jakości »

projektowanie

 



Z jakiego powodu tworzywa sztuczne zdominowały rynek wod-kan » Jak bez problemowo przeprowadzić iniekcję mikropali, kotew i gwoździ gruntowych »
bezpieczeństwo instalatora pomoc w projektowaniu
czytam więcej » poznaj go dziś »

 


Czy można dobrze odseparować wodę kanalizacyjną od gruntowej »

innowacyjne projektowanie

 



Poznaj bezpieczne systemy do dezynfekcji wody pitnej i basenowej » Jak zabezpieczyć wentylatory dachowe »
czysta woda wentylator dachowy
wiem więcej » spróbuj już dziś »

 


Przedłuż certyfikat HVAC bez wychodzenia z firmy »

szkolenia hvac

 



Czy łatwo zainstalować podwieszaną toaletę » Z jakego powodu ta pompa wyprzedza przyszłość »
podwieszana toaleta pompy ciepła
wiem więcej » wiem więcej »

 


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
10/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 10/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Ogrzewanie obiektów przemysłowych
  • - Wentylacja domów jednorodzinnych
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl