Rzeczywiste koszty ogrzewania budynku z pompą ciepła

1. Kgn www.kotly.pl 03 .200 8 Ile kosztuje ogrzewanie pompą ciepła ?

2. Dom z pompą ciepła Instalacja pracuje w domu jednorodzinnym znajdującym się pod Opolem. W III strefie klimatycznej - obliczeniowa temperatura zewnętrzna -20  C . Powierzchnia u ż ytkowa : 160 m 2 P owierzchnia pomieszcze ń ogrzewanych : 200 m 2 K ubatura : 550 m 3 Liczba mieszkańców: 4 osoby (dwie osoby dorosłe i dwoje dzieci) Obliczeniowe zapotrzebowanie ciepła budynku: 11,3 kW ( uwzględnia straty ciepła przez przegrody zewn ę trzne budynku i ogrzewanie powietrza wentylacyjnego – wentylacja grawitacyjna ) Instalacja grzewcza: ogrzewanie podłogowe w całym budynku

3. Schemat instalacji

4. Zasada działania instalacji Pompa ciep ł a 1 przekazuje „wyprodukowane” ciep ł o za po ś rednictwem wody grzewczej t ł oczonej przez pomp ę 4 do zaworu prze łą czaj ą cego 5. Zawór „puszcza” ciep ł o na zasobnik buforowy wody grzewczej 3 lub w ęż ownic ę podgrzewacza wody u ż ytkowej 6. Temperatura w górnej strefie „bufora” mierzona jest czujnikiem 2, w dolnej – czujnikiem 9. Ciepło z zasobnika buforowego, pompą 8 „transportowane” jest do instalacji ogrzewania podłogowego C. Temperatura na zasilaniu podłogówki (mierzona czujnik ie m 18) , regulowana jest zawor em mieszaj ą cym 16. Zaw ór upustow y 19 pozwala zapewni ć w ł a ś ciwy przep ł yw obj ę to ś ciowy – zabezpieczenie pom py podłogówki . Ciep ł o nieodebrane przez podłogówkę z zasobnika buforowego zostaje w nim zakumulowane (zmagazynowane) i wykorzystane np. gdy pompa ciepła nie pracuje . Temperatura wody u ż ytkowej w podgrzewaczu kontrolowana jest czujnikiem 10. Jej dogrzewanie umo ż liwia grza ł ka elektryczna 11. Inne u ż yte w schemacie oznaczenia to: VL – zasilanie, RL – powrót, 12 – elementy zabezpieczaj ą ce (zawór bezpiecze ń stwa, naczynie wzbiorcze, manometr), A – czujnik temperatury zewn ę trznej.

5. Zasada działania instalacji Zasobnik buforowy jest to zbiornik, w którym magazynowana jest woda grzewcza ogrzana przez pomp ę ciep ł a (równie ż przez dodatkowe ź ród ł a ciepła np. kolektory słoneczne, kominek ) i sk ą d pobierana jest przez instalacj ę centralnego ogrzewania. Z asob nik buforowy pozwala gromadzi ć wytwarzane ciepło, na które akurat nie ma zapotrzebowania , np. z ta ń szej energii elektrycznej (taryfa nocna), z kot ł a na paliwo stałe czy kolektorów s ł onecznych. Niezale ż nie od temperatury wody w zasobniku instalacja grzewcza pobiera tyle ciep ł a ile w danej chwili potrzeba dla zapewnienia wymaganej temperatury w ogrzewanych pomieszczeniach – regulacja pogodowa. Oprócz akumulacji taniej energii, zasobnik pe ł ni równie ż funkcj ę sprz ę g ł a hydraulicznego. Niezale ż nie od przep ł ywu wody grzewczej przez instalacj ę zapewnia wymagany minimalny przep ł yw przez pomp ę ciep ł a. W okresach niskiego zapotrzebowania ciep ł a zastosowanie zasobnika eliminuje cz ę ste zał ą czanie i wy łą czanie si ę pompy ciep ł a zwi ę kszaj ą c tym samym trwało ść jej elementów i wyd ł u ż aj ą c ż ywotno ść .

6. Wskaźnik efektywności COP Wska ź nik efektywno ś ci COP pompy ciep ł a jest to stosunek mocy grzewczej urz ą dzenia (tego co przekazywane jest do instalacji grzewczej) do poboru mocy elektrycznej (tego za co si ę p ł aci). Wska ź nik COP pompy ciep ł a okre ś lony na podstawie zu ż ycia energii elektrycznej i dostarczonego ciepła grzewczego: Q G – ciep ł o grzewcze przekazane przez pomp ę ciep ł a do instalacji [kWh] E PC – energia elektryczna pobrana przez pomp ę ciepła [kWh]

7. Wskaźnik efektywności COP Wska ź nik COP dotyczy samej pompy ciep ł a i ulega du ż ym wahaniom ze wzgl ę du na zmienne warunki pracy pompy ciep ł a. Dla oceny rzeczywistych kosztów ogrzewania uwzgl ę dnia si ę wska ź nik efektywno ś ci ca ł ej instalacji – wszystkich urz ą dze ń zasilanych energi ą elektryczn ą . Czyli, jest to stosunek mocy grzewczej do poboru energii elektrycznej wszystkich urz ą dze ń pracuj ą cych w instalacji. Wska ź nik COP IN instalacji – całego systemu grzewczego: Q G – ciep ł o grzewcze przekazane przez pomp ę ciep ł a do instalacji [kWh] E PC – energia elektryczna pobrana przez pomp ę ciep ł a [kWh] E UE – energia elektryczna pobrana przez wszystkie urz ą dzenia pracuj ą ce w instalacji: pompy obiegowe, pompa wymiennika gruntowego , grza ł ka elektryczna [kWh]

8. Wskaźnik efektywności COP Im wy ż szy wska ź nik efektywno ś ci pompy ciep ł a i ca ł ej instalacji, tym ni ż sze koszty ogrzewania . Na przykład COP=4 – oznacza to , ż e p ł ac ą c 0,35 zł za 1 kWh zu ż ytej energii elektrycznej otrzymujemy 4 kWh ciep ł a grzewczego. Czyli 1 kWh ciep ł a grzewczego kosztuje nas 9 groszy. Wielko ść wska ź nika efektywno ś ci COP zale ż y mi ę dzy innymi od temperatury dolnego ź ród ł a ciep ł a, oraz od temperatury wody grzewczej na wyj ś ciu z pompy ciep ł a (na zasilaniu instalacji). Dla tego, zaleca si ę aby instalacja grzewcza w budynku by ł a wykonana jako niskotemperaturowa – o niskiej temperaturze wody grzewczej, jak np. ogrzewanie pod ł ogowe. Zgodnie z Europejsk ą Norm ą, parametry urz ą dze ń (moc grzewcza, COP) podawane s ą dla nast ę puj ą cych warto ś ci temperatury wody grzewczej na zasilaniu instalacji (W), temperatur y solanki – płynu krążącego w wymienniku gruntowym (B) : B0/W35 . Dla innych parametrów np. temperatury wody grzewczej 45  C nale ż y odczyta ć dane urz ą dzenia ze specjalnych wykresów podawanych przez producenta w danych technicznych urz ą dze ń . Przykładowo, moc pompy ciepła Vitocal 300 typ BW110 przy temperaturze solanki B=0  C i wody grzewczej na wyj ś ciu z pompy ciep ł a W=35  C wynosi 10,8 kW, COP = 4,5. A, dla B=2  C i W=45  C moc grzewcza wyniesie 11,1 kW natomiast ws kaźnik COP=3,7.

10. Zastosowane rozwiązania Pompa ciep ł a Vitocal 300 typ BW110 firmy Viessmann – jedyne ź ród ło ciep ł a do ogrzewania budynku. P rzy ogrzewaniu wody u ż ytkowej wspomagana przez grza ł k ę elektryczn ą zamontowan ą w podgrzewaczu ( wygrzew higieniczn y wody u ż ytkowej - ochrona przed rozwojem bakterii legionella). W całym budynku zastosowano ogrzewanie podłogowe. P odgrzewacz wody u ż ytkowej Vitocell 100-B 300 litrów firmy Viessmann , z dodatkow ą grzałk ą elektryczn ą z trójstopniow ą regulacj ą mocy 2, 4, 6 kW . Licznik ciepła - mierzy ilo ść ciepła „wyprodukowanego” przez pomp ę ciep ł a . Licznik zu ż ycia energii elektrycznej – dwutaryfowy; mierzy zu ż ycie energii elektrycznej przez pompę ciepła i wszystkie urz ą dzenia w instalacji .

11. Zastosowane rozwiązania P omp a solanki (wymiennika gruntowego), Wilo TOP S 30/7, która pracuje na II biegu: 130 W . P omp a wtórn ą Grundfos UPS 25-60 – pracuje na II biegu: 65 W . P ompa zasilaj ą c a instalacj ę ogrzewania pod ł ogowego Grundfos UPS 25-60 – pracuje na II biegu: 65 W . Pompa ciep ł a pobiera energi ę z gruntu przez wymiennik pionowy - sondy gruntowe. Wykonano dwa odwierty, ka ż dy o g łę boko ś ci 91 m. Do ka ż dego odwiertu wprowadzono wymienniki rurowe – pojedyncza rura polietylenowa w kształcie litery „U” (rury PE40x3 o ł ącznej d ł ugo ś ci ok. 430 mb.).

16. Koszty ogrzewania Warto ś ci miesi ę czne 2007/2008: * Kwota uwzgl ę dnia podwy ż k ę ceny energii elektrycznej 117 167 174 227 * 215 174 86 Kwota brutto wydana na energię elektryczną (dla całej instalacji c.o.+c.w.u.) w taryfie G12 [PLN] 22,1 21,6 21,6 21,8 22,1 21,1 20,8 Średnia temperatura wewnątrz budynku [  C] +8,7 +4,3 +3,4 +2,8 +0,4 +2,8 +8,0 Średnia temperatura zewnętrzna [  C] 71 71 71 71 71 72 74 Udział energii z otoczenia [%] 29 29 29 29 29 28 26 Udział energii elektrycznej [%] 3,5 3,5 3,5 3,4 3,4 3,6 3,9 Wskaźnik efektywności instalacji [-] 4,0 3,9 3,9 3,8 3,8 4,0 4,3 Wskaźnik COP pompy ciepła [-] 04.08 03.08 02.08 01.08 12.07 11.07 10.07 Miesiąc

17. Podsumowanie Styczeń 2006 roku był miesiącem stosunkowo zimnym, średnia temperatura zewnętrzna wynosiła –5,5  C (średnia w sezonie grzewczym +1,9  C). Również w obecnym okresie grzewczym występowały dni o temperaturze zewnętrznej dochodzącej do -10  C. Jednak, poprzedni ą i obecn ą zim ę mo ż na uzna ć za ł agodne. Zu ż ycie energii elektrycznej i ilo ść dostarczonego ciep ł a dotycz ą ca ł ej instalacji, która pracuje na potrzeby c.o. i c.w.u.. O ile na potrzeby c.o. pompa ciep ł a pracuje z wysokim wska ź nikiem COP, to na potrzeby c.w.u., jest on znacznie ni ż szy. Wynika to z wymaganej wysokiej temperatury ciep ł ej wody u ż ytkowej, która wynosi 48  C. Aby uzyska ć tak ą temperatur ę pompa ciep ł a musi ogrzewa ć wod ę grzewcz ą do temp. ok. 55  C. Ponad 70% ciep ł a potrzebnego do ogrzewania pobierane jest z gruntu - darmowa energia odnawialna. A, jedynie w 30% wykorzystywana jest energia elektryczna. Udzia ł zu ż ycia energii elektrycznej przez urz ą dzenia dodatkowe (pompy obiegowe, grza ł k ę itd.), w całkowitym zu ż yciu energii elektrycznej (przez ca łą instalacj ę ) wynosi w ci ą gu roku ok. 10-15%.

18. Podsumowanie Pompa ciepła pracuje zwykle przez 7 do 10 godzin w ci ą gu doby (równie ż przy temperaturach zewn ę trznych -10  C). Tak krótki czas pracy mo ż liwy jest dzi ę ki dobrej izolacji cieplnej przegród zewn ę trznych budynku, wykorzystaniu bezw ł adno ś ci i w ł asno ś ci akumulacji ciep ł a ogrzewania pod ł ogowego, dzi ę ki zastosowaniu zasobnika buforowego wody grzewczej o du ż ej pojemno ś ci i pompy ciep ł a o odpowiedniej mocy grzewczej. Pompa ciep ł a pracuje praktycznie wył ą cznie w ta ń szej taryfie – nocnej (w godzinach od 13:00 do 15:00 i od 22:00 do 06:00). D ł ugie przerwy w pracy pompy ciep ł a i ma ł a cz ę stotliwo ść zał ą cze ń spr ęż arki wyd ł u ż aj ą znacznie jej ż ywotno ść , która okre ś lana jest na 100 000 godzin pracy. Przyjmuj ą c ż e pompa ciep ł a pracuje w ci ą gu roku przez 1600 godzin – jej ż ywotno ść wyniesie 62 lata. Z astosowano pomp ę ciep ł a o mocy 10,8 kW – zbli ż onej do zapotrzebowania ciepła budynku, które wynosi 11,3 kW. Przy temperaturze zewn ę trznej 0  C zapotrzebowanie ciep ł a wyn ie si e ok. 6 kW – „ du ż a ” moc grzewcza umo ż liwia ogrzanie wody w zasobniku buforowym i jednocze ś nie zasilanie instalacji grzewczej budynku – jednocze ś nie pracuje pompa ciep ł a i pompa ogrzewania pod ł ogowego. Dzi ę ki temu , pompa ciep ł a mo ż e pracowa ć wy łą cznie w ta ń szej taryfie i z d ł ugimi przerwami.

19. Podsumowanie G ł ównym zało ż eniem u ż ytkownika instalacji jest zapewnienie niskich kosztów ogrzewania budynku, ale równie ż ochrona dolnego ź ród ł a ciep ł a (gruntu), przed nadmiernym wych ł odzeniem. D ł ugie przerwy w pracy pompy ciep ł a w ci ą gu doby sprzyjaj ą regeneracji gruntu. Przez ca ł y okres grzewczy i pod koniec obecnego temperatura solanki zasilaj ą cej pomp ę ciep ł a wynosi od +3 do +5  C. Rozk ł ad temperatury solanki w dniu 16 /17 .02.2008

20. Podsumowanie Temperatura zewn ę trzna 16 /17 .02.2008

21. Podsumowanie Szacunkowe koszty ogrzewania ró ż nymi ź ród ł ami ciep ł a

22. Podsumowanie Pompa ciep ł a jest jednym z najta ń szych w eksploatacji ź róde ł ciep ł a. Realny czas zwrotu inwestycji wynosi 5 do 7 lat, w stosunku do kot ł owni na olej opa ł owy, gaz p ł ynny czy ogrzewania elektrycznego. Praca pompy ciep ł a jest przyjazna dla ś rodowiska naturalnego – ł atwo mo ż na uzyska ć niskooprocentowany kredyt na inwestycj ę proekologiczn ą . Jest urz ą dzeniem wygodnym w obs ł udze, która sprowadza si ę jedynie od odpowiednich ustawie ń regulatora i dostosowani a pracy instalacji do indywidualnych potrzeb u ż ytkowników. Pompa ciepła oprócz ogrzewania, umożliwia wykorzystanie niskich temperatur gruntu do chłodzenia pomieszczeń w lecie. Do instalacji mo ż na ł atwo podł ą czy ć dodatkowe ź ród ł a ciep ł a, jak kolektory s ł oneczne czy kominek z p ł aszczem wodnym.

23. Podsumowanie Pompa ciep ła produkowane obecnie s ą niezawodnym, oszcz ę dnym i przyjaznym ś rodowisku ź ródłem ciep ł a o zapewnionej przyszło ś ci Sprzedaż pomp ciepła w Polsce w latach 1999-2007 (źródło: BGR Consult 2008 r.)

24. Wizualizacja instalacji z pompą ciepła Jak pracuje instalacja mo ż na zobaczy ć on-line na „ Wizualizacji pracy instalacji z pomp ą ciep ł a ”, która znajduje si ę na stronie www.viessmann.pl > Produkty > Pompy ciep ł a Wizualizacja umo ż liwia obserwacj ę : temperatur w charakterystycznych punktach instalacji , ś redniej temperatury zewn ę trznej i w budynku , czasu pracy - pompy ciep ł a, pomp obiegowych, grza ł ki elektrycznej , ilo ść ciep ł a dostarczon ą przez pomp ę ciep ł a , zu ż ycie energii elektrycznej we taryfie dziennej i nocnej , stan pracy urz ą dze ń – w łą czone/wy łą czone .