Pompa ciepła w trudnych warunkach pracy – część 7. Podsumowanie

Jakie możliwości daje zastosowanie instalacji z pompą ciepła, modułami fotowoltaicznymi i kolektorami słonecznymi w budynku jednorodzinnym?

W artykule, z którego zaczerpnąłem wyniki pomiarów w badanym domu, brakowało takich informacji jak:
– całkowita ilość ciepła dostarczona w ciągu roku na potrzeby c.o. i c.w.u.
– SCOP całej instalacji z pompą ciepła w ciągu roku (na potrzeby c.o. i c.w.u.)
– jak pracuje poziomy spiralny wymiennik gruntowy – to znaczy, do jakiej temperatury wymiennik gruntowy ogrzewa przepływający przez niego płyn (solankę); temperatury solanki na początku i pod koniec okresu grzewczego
– ile w lecie kosztuje właściciela chłodzenie budynku
– ile prądu zużywa rocznie wentylacja z odzyskiem ciepła (rekuperacja)
– czy w domu jest kominek – w artykule źródłowym nie było żadnej informacji na ten temat, wiec może nie być kominka;
jeśli jest, to na pewno nie kominek z płaszczem wodnym, bo wówczas potrzebny byłby zasobnik buforowy wody grzewczej, a takiego nie ma na schematach instalacji znajdujących się w artykule źródłowym [1]

Samodzielne obliczenia
Dane odczytane z [1], dla roku 2014:
– zmierzona średnia moc grzewcza pompy ciepła: 9,53 kW
– czas pracy pompy ciepła na c.o: 1 746 h/rok, na c.w.u.: 295 h
– zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania c.w.u.: 1 861 kWh/rok
– zużycie prądu na c.o. i c.w.u.: 6 020 kWh

Dla uzupełnienia – dane techniczne badanej pompy ciepła Vitocal 242-G Typ BWT, wyprodukowanej w 2010 roku, dla temperatury solanki: 0°C i wody grzewczej: 35°C:

– moc grzewcza: 10 kW
– moc chłodnicza: 7,8 kW
– pobór mocy elektrycznej: 2,35 kW
– współczynnik efektywności COP: 4,3

Z danych technicznych producenta odczytano COP pompy ciepła dla temperatury solanki 0°C i wody grzewczej:

45°C – COP = 3,2

55°C – COP = 2,5

Obliczono:
– zapotrzebowanie budynku na ciepło do c.o.: 16 639 kWh/rok (9,53 kW x 1 746 h = 16 639 kWh), co daje współczynnik zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania domu: 123 kWh/m2 (16 639 kWh/rok / 135 m2 = 123 kWh/m2)
– całkowite zapotrzebowanie na ciepło do c.o. i c.w.u.: 18 500 kWh/rok (16 639 kWh + 1 861 kWh = 18 500 kWh/rok), współczynnik zapotrzebowania na ciepło: 137 kWh/m2
– SCOP całej instalacji pompy ciepła w ciągu roku (c.o. + c.w.u.): 3,07 (18 500 kWh/rok / 6 020 kWh = 3,07)

Szkoda że nie można zweryfikować obliczonego SCOP instalacji, z rzeczywistym – zmierzonym.
SCOP może być bliski obliczonego, ponieważ:
– dom znajduje się w najzimniejszej części kraju, gdzie okres grzewczy trwa ok. 252 dni (V strefa klimatyczna)
– instalację ogrzewania domu zaprojektowano na stosunkowo wysoką temperaturę wody grzewczej: 50°C – optymalna dla pompy ciepła wynosi 35°C, co w obecnie budowanych domach jest stosunkowo łatwe do osiągnięcia;
im niższa temperatura wody grzewczej, tym COP pompy ciepła wyższe
– wysoka wymagana temperatura c.w.u. – im będzie niższa, tym wyższe COP pompy ciepła
– wymiennik gruntowy poziomy – im wyższa temperatura solanki, tym wyższe COP pompy ciepła

Obecnie produkowane pompy ciepła marki Viessmann dają więcej możliwości na obniżenie kosztów eksploatacji, np.:

– wyższe COP pomp ciepła niż 5 czy 10 lat temu, np. dla B0/W35: 5,01
– pompy ciepła aktywnie współpracują z instalacją fotowoltaiczną – pompa wie kiedy i ile prądu słonecznego ma do dyspozycji w danej chwili, może załączyć się po to aby maksymalnie go wykorzystać, zanim zostanie odprowadzony do publicznej sieci energetycznej
– regulator pompy ciepła może sterować pracą rekuperatora, tym samym ma również wpływ na maksymalne wykorzystanie prądu słonecznego – do zasilania wentylacji domu
– pompa ciepła może tanio dogrzewać powietrze świeże-nawiewane do wymaganej temperatury
– pompą ciepła łatwo można sterować za pomocą urządzeń mobilnych, np. smartfon, tablet
– wszelkie informacje o pracy pompy w każdej chwili ma do dyspozycji nasz serwisant, który zdalnie może ocenić czy instalacja pracuje poprawnie
– pompa ciepła może naturalnie chłodzić dom, lub jeśli zajdzie taka potrzeba przełączyć się na tryb chłodzenia aktywnego – załączy się sprężarka pompy ciepła, która z większą intensywnością może chłodzić pomieszczenia w domu
– do chłodzenia aktywnego pompa ciepła wykorzystywać będzie prąd słoneczny – tanie chłodzenie domu
– w urządzeniach hybrydowych, gdzie w jednej obudowie znajduje się kocioł gazowy/olejowy i pompa ciepła; regulator stale kontroluje koszty ogrzewania i automatycznie załącza najtańsze w danej chwili źródło ciepła

Odpowiednio zaprojektowana instalacja pozawala na jej swobodne rozbudowanie w przyszłości. Tak, aby łatwo można było dołożyć dodatkowe instalacje, które mogą obniżyć koszty eksploatacji budynku i/lub zapewnić większy komfort mieszkańcom.

Taki dom w minimalnym stopniu będzie odczuwał zmiany na rynku konwencjonalnych paliw i energii elektrycznej.

Autor: Krzsztof Gnyra

Źródło:

[1] Rynek Instalacyjny nr. 09/2016, artykuł pt.: Zastosowanie dodatkowych źródeł energii odnawialnej do współpracy z pompą ciepła solanka/woda; autorzy: dr inż. Joanna Piotrowska-Woroniak, dr inż. Wiesław Załuska, mgr inż. Rafał Tomaszewicz.

[2] Instalacje fotowoltaiczne, wydanie V; Bogdan Szymański; GLOB Energia, Kraków 2016 r.

Przeczytaj także:

Pompa ciepła w trudnych warunkach pracy – część 1.

Pompa ciepła w trudnych warunkach pracy – część 2. Ogrzewanie wody użytkowej

Pompa ciepła w trudnych warunkach pracy – część 3. Wykorzystanie energii słonecznej

Pompa ciepła w trudnych warunkach pracy – część 4. Sprawniejsze moduły PV?

Pompa ciepła w trudnych warunkach pracy – część 5. Pompa ciepła i fotowoltaika

Pompa ciepła w trudnych warunkach pracy – część 6. Fotowoltaika dzisiaj

Autor: Krzysztof Gnyra

Źródło:

[1] Rynek Instalacyjny nr. 09/2016, artykuł pt.: Zastosowanie dodatkowych źródeł energii odnawialnej do współpracy z pompą ciepła solanka/woda; autorzy: dr inż. Joanna Piotrowska-Woroniak, dr inż. Wiesław Załuska, mgr inż. Rafał Tomaszewicz.

[2] Instalacje fotowoltaiczne, wydanie V; Bogdan Szymański; GLOB Energia, Kraków 2016 r.