Pompy ciepła w istniejących budynkach cz. 1

Efektywność pracy pomp ciepła w zależności od temperatury powietrza zewnętrznego i temperatury zasilania instalacji grzewczej
Efektywność pracy pomp ciepła w zależności od temperatury powietrza zewnętrznego i temperatury zasilania instalacji grzewczej
Rys. Fraunhofer ISE

Czy pompy ciepła nadają się wyłącznie dla budynków nowych lub w pełni termomodernizowanych? Choć stwierdzenie to jest często powtarzane, istnieje wiele dowodów, by uznać je za nieprawdziwe. I to właśnie istniejące budynki przesądzą o osiągnięciu neutralności klimatycznej systemów grzewczych. Nadrzędnym celem w ogrzewnictwie jest obecnie stosowanie rozwiązań niepowodujących emisji dwutlenku węgla. Pompy ciepła, zarówno w rozwiązaniach indywidualnych, jak i sieciowych, są technologią kluczową dla spełnienia tego celu.

Z każdym kolejnym opracowaniem, scenariuszem czy prognozą jasno mówiącą o bardzo ważnej lub nawet decydującej roli pomp ciepła w dekarbonizacji systemów grzewczych, pojawiają się również pytania: W jaki sposób pompy ciepła mogą być stosowane w istniejących budynkach? Czy są one w stanie zapewnić wymagane wysokie temperatury zasilania układów grzewczych w przypadku zastosowania systemu opartego na grzejnikach? Co z ich efektywnością w tego typu budynkach? Czy można nazwać działanie pomp ciepła w budynkach istniejących/starszych jako ekologiczne?

Przygotowana przez autora seria materiałów pt. „Pompy ciepła w istniejących budynkach” powstała w celu rzetelnej odpowiedzi na powyższe pytania. Głównym założeniem jest dogłębne przeanalizowanie, czy fakty popierają panujące przekonanie dotyczące omawianego tematu, a w konsekwencji dostarczenie wiedzy niezbędnej do podejmowania decyzji zmierzających do osiągnięcia neutralności klimatycznej w sektorze grzewczym.

Całe opracowanie podzielono na 12 części, które sukcesywnie ukazują się na stronie Polskiej Organizacji Rozwoju Technologii Pomp Ciepła pod adresem: https://portpc.pl/pompy-ciepla-w-istniejacych-budynkach/. To wiedza zebrana przez autora podczas dwudziestu lat badań nad pompami ciepła w niemieckim Instytucie Fraunhofera ISE. W tym czasie przebadano m.in. ok. 300 rzeczywistych instalacji pomp ciepła w budynkach jednorodzinnych różnych klas energetycznych. Projekty badawcze z ostatnich lat poświęcone były budynkom starszym.

Uzyskane wyniki w sposób jednoznaczny wskazują na możliwość celowego stosowania pomp ciepła w budynkach niepoddanych termomodernizacji lub poddanych jej jedynie w sposób częściowy. Pompy ciepła są w stanie zapewniomć mieszkańc wymagany komfort termiczny, jednocześnie pracując z efektywnością pozwalającą uzyskiwać korzyści ekologiczne w porównaniu do instalacji na paliwa kopalne.

Znalezienie odpowiednich rozwiązań oraz ich implementacja w praktyce będzie w niektórych przypadkach pewnym wyzwaniem. Nie znaczy to jednak, że należy generalnie poddawać w wątpliwość sensowność stosowania pomp ciepła w istniejących budynkach. Bez wątpienia instalacja pomp ciepła powinna w przyszłości przebiegać szybciej i łatwiej, a działające systemy pracować będą z coraz większą efektywnością, dla wzmocnienia zarówno ekologiczności, jak i ekonomiczności. Cała branża pomp ciepła zmierza obecnie dokładnie w tym kierunku.

Inaczej mówiąc, nie powinniśmy dłużej czekać, ale stosować dojrzałe rozwiązanie technologicznie, ekonomicznie sensowne, a zarazem decydująco wspierające dekarbonizację sektora grzewczego.

W ramach prezentowanej serii omówione zostanie wiele powszechnie pojawiających się argumentów przeciw stosowaniu pomp ciepła wraz z analizą badań i pomiarów zaprzeczających często utartym przekonaniom. Wszyscy zainteresowani dalszym zgłębieniem tematu na końcu każdej części znajdą polecaną literaturę uzupełniającą.

Efektywność pomp ciepła

Czy pompy ciepła są w stanie zapewnić wystarczająco wysokie temperatury systemu grzewczego? Dlaczego maksymalna wymagana temperatura zasilania nie decyduje o efektywności?

W dyskusji dotyczącej zastosowania pomp ciepła w istniejących budynkach głównym argumentem przeciwko ich wykorzystaniu jest wysoka temperatura zasilania systemu grzewczego. Ma ona prowadzić do niskiej efektywności pomp ciepła, a w konsekwencji być parametrem wykluczającym sensowność ich stosowania.

W tym kontekście należy odpowiedzieć na dwa pytania:
1.    Czy pompy ciepła generalnie są w stanie zapewnić konieczne w budynkach istniejących temperatury?
2    Jak wysokie są te temperatury w rzeczywistości?

Odpowiedź na pierwsze pytanie zależy od wielu technicznych aspektów, m.in. rodzaju czynnika roboczecgo oraz charakterystyki kompresora. Ogólnie można powiedzieć, że standardowe pompy ciepła osiągają bez problemów temperatury z zakresu od 55 do 60°C i jest to szacunek bezpieczny, bo tzw. „wysokotemperaturowe” pompy ciepła osiągają temperatury rzędu 65-70°C (warto wspomnieć, że to określenie zarezerwowane jest dla zastosowań przemysłowych i pomp ciepła osiągających ponad 100°C). Na rynku dostępne są również urządzenia osiągające temperaturę 75°C, np. pompy ciepła z naturalnym czynnikiem roboczym - propanem. Zatem na pierwsze pytanie można odpowiedzieć twierdząco: dostępne pompy ciepła są w stanie (w większości przypadków) zapewnić wymagane temperatury systemu grzewczego bez udziału dodatkowych grzałek elektrycznych.

Wyniki uzyskane podczas realizacji wieloletniego projektu monitoringowego pomp ciepła w istniejących domach jednorodzinnych w Niemczech, przeprowadzonego przez Instytut Fraunhofera ISE, wykazały stosunkowo wysokie średnie wartości efektywności badanych pomp ciepła. Dla wielu mogą być one nawet pewnym zaskoczeniem.

Wyniki przyniosły jeszcze jedną niespodziankę – stosunkowo niskie średnie wartości temperatury zasilania systemu grzewczego. Po dogłębnej analizie zostały również „znalezione” oczekiwane, i przez wielu uważane za konieczne, wysokie temperatury zasilania. Miało to jednak miejsce jedynie podczas najzimniejszych dni w roku i tylko w przypadku nielicznych instalacji. Liczba tych dni była tak niewielka, że efektywność pomp ciepła w tych momentach miała niewielki wpływ na średnią efektywność roczną. Nawet w przypadku budynków bez termomodernizacji, wyposażonych w konwencjonalne grzejniki, wymagana temperatura zasilania wynosiła ok. 55°C. Była ona jednocześnie wystarczająca do zapewnienia mieszkańcom pożądanego komfortu termicznego.

Rys. Efektywność pracy pomp ciepła w zależności od temperatury powietrza zewnętrznego i temperatury zasilania instalacji grzewczej ©Fraunhofer ISE

Opisywany fenomen można wyjaśnić, posługując się rysunkiem. Generalnie, im niższa temperatura zewnętrzna (oś pozioma), tym wyższa temperatura zasilania systemu grzewczego (linia pomarańczowa) i niższa efektywność pompy ciepła (linia zielona). Decydującym parametrem dla średniej (rocznej) efektywności pompy ciepła jest to, kiedy (przy jakich temperaturach zewnętrznych) dostarczane jest ciepło na cele grzewcze (niebieska powierzchnia pod osią poziomą). W zależności od wielu czynników, głównie od stanu energetycznego budynku oraz strefy klimatycznej, 75-90% dostarczanej energii cieplnej „wytwarzana” jest podczas umiarkowanie niskich temperatur zewnętrznych. To z kolei ma wpływ na stosunkowo niskie temperatury zasilania systemu grzewczego, a w konsekwencji na dobrą efektywność pomp ciepła.

Podsumowując, można stwierdzić, że, po pierwsze, pompy ciepła w większości przypadków są w stanie zapewnić wymagane temperatury zasilania również przy niskich temperaturach zewnętrznych. Oraz, po drugie, że decydująca dla średniej efektywności instalacji z pompą ciepła nie jest najwyższa, ale właśnie średnia wymagana temperatura zasilania. Te dwa fakty pozwalają na stwierdzenie, że pompy ciepła są w stanie skutecznie dostarczyć wymagane ciepło również w budynkach starszych, pracując jednocześnie z akceptowalną efektywnością.

Opisywane wnioski potwierdza program monitoringowy przeprowadzony w Szwajcarii. Również w ramach tego projektu badano pompy ciepła, m.in. w budynkach starszych o różnym poziomie termomodernizacji. Podobnie jak w przypadku niemieckiego projektu, również podczas badań szwajcarskich maksymalne temperatury w budynkach niewyposażonych w ogrzewanie podłogowe sięgały ok. 55°C. Główny wniosek autorów tych badań brzmi: „Poprawnie zaplanowane i zainstalowane instalacje z pompami ciepła są w stanie w sposób efektywny zastąpić systemy grzewcze oparte na paliwach kopalnych”.

Na koniec warto zauważyć, jak duże znaczenie miałoby przeprowadzenie podobnego projektu monitoringowego również w Polsce. Umożliwiłoby to nie tylko uwzględnienie polskich warunków pogodowych oraz charakterystyki budynków, ale również pozwoliło na niezależną ocenę i analizę urządzeń dostępnych w Polsce, w tym pomp ciepła polskich producentów.

 

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

 

[pompy ciepła, neutralność klimatyczna, ekologiczne systemy ogrzewania, systemy ogrzewania budynków]

   21.04.2021

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie



Zaprojektuj niezawodne instalacje w budynku »

Czy wiesz, jakich błędów unikać przy instalacji? »

zawory antyskażeniowe
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


 Jak zapewnić skuteczny monitoring parametrów środowiskowych w pomieszczeniach medycznych »

izolacje w instalacji


 


Czy bezdotykowy design stanie się standardem? »

Jak zminimalizować stratę energii w układach wentylacyjnych »
armatura bezdotykowa
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Zbliża się zima 100-lecia? Z jakim urządzeniem zaoszczędzisz najwięcej »

oszczednosc energii



O czym dowiesz się na międzynarodowym spotkaniu instalatorów »

Czy wiesz, na której platformie znajdziesz niezbędne narzędzia dla instalatora i dostaniesz 500zł »
 
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Co zrobić kiedy nie możesz pozbyć się wody z wycieku »

wyciek z rury


 


Jaki wybrać płyn do instalcji w przemyśle spożywczym »

Od czego zacząć, gdy chcesz zabezpieczyć hale przemysłowe przed pożarem »
panele fotowoltaiczne ochrona przed pożarem
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Jak zabezpieczyć dylatację przed pożarem »

dyletacja

 



Do 77% oszczędności na zużyciu energii »

Z poradnika hydraulika - gdzie kupisz sprawdzony sprzęt »

cichy oszczedny klimatyzator hydraulik
jestem na bieżąco » korzystam z wiedzy »

 


 


Które pompy ściekowe mogą być stosowane na dużej głębokości » Upały dają się we znaki! Co lepsze? Centrala wentylacyjna czy rooftop? »
kanalizacja wentylatory
wiem więcej » poznaj dziś »

 



Poznaj metody na oszczędność wody »

W czym tkwi sedno w projektowaniu instalacji grzewczej »
produkcja studni wodomierzowych
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Ekspert Budowlany - zlecenia

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
7-8/2021

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 7-8/2021
W miesięczniku m.in.:
  • - Nowe kotły gazowe
  • - Retencja wód opadowych
Zobacz szczegóły

Bezpłatny newsletter

Mamy dla Ciebie prezent 


Wystarczy,

że zapiszesz się na newsletter,
a otrzymasz link do

e-book

" Kotły na biomasę i biopaliwa "

Zapisuję się »

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