Efektywność energetyczna pompy ciepła wody użytkowej

Etykieta energetyczna pompy ciepła wody użytkowej

Klasy energetyczne dla pomp ciepła wody użytkowej

Wzrost efektywności energetycznej przy współpracy z instalacją solarną

Wydanie 1/2015

30.09.2015

www.eko-blog.pl www.vaillant.pl

2

Pompa ciepła wody użytkowej – możliwości

zastosowania

Pompa ciepła typu powietrze/woda przeznaczona

do podgrzewania wody użytkowej stanowi coraz

częściej stosowane ekonomiczne i komfortowe

rozwiązanie dla nowych jak i modernizowanych

domów jednorodzinnych.

Pompa ciepła wody użytkowej może stanowić

samodzielne urządzenie podgrzewające wodę

lub współpracujące z istniejącym podgrzewaczem

ciepłej wody użytkowej.

Szczególnie przy zastosowaniu kotłów na paliwa

stałe, a także korzystających z droższych paliw, jak

np. kotłów na gaz płynny lub olej opałowy, pompa

ciepła wody użytkowej pozwala wyraźnie obniżyć

koszty eksploatacyjne i trwale wyłączać z pracy

kocioł poza sezonem grzewczym. Przez większą

część sezonu grzewczego (zwykle do temperatury

zewnętrznej -7oC), pompa ciepła może zapewnić

ekonomiczne podgrzewanie ciepłej wody.

3

Możliwości współpracy pompy ciepła wody

użytkowej z innymi urządzeniami grzewczymi

Pompa ciepła wody użytkowej może stanowić zarówno samodzielnie pracujące

urządzenie podgrzewające wodę, jak i w połączeniu z konwencjonalnym źródłem ciepła

(kocioł grzewczy wiszący lub stojący) bądź też z instalacją solarną.

Przykłady schematów systemów podgrzewania ciepłej wody użytkowej z pompą ciepła

Vaillant: aroSTOR VWL B 290/4 (bez wężownicy) i aroSTOR VWL BM 290/4 (z dodatkową

wężownicą grzejną):

aroSTOR VWL B 290/4 aroSTOR VWL B 290/4

+ kocioł wiszący 2-funkcyjny

aroSTOR VWL BM 290/4

+ kocioł stojący

aroSTOR VWL BM 290/4

+ instalacja solarna

CWU CO CWU CO CWU

CWU

(CO – centralne ogrzewanie, CWU – ciepła woda użytkowa)

4

Od 26 września 2015 r. wszedł w życie

obowiązek informowania o klasie efektywności

energetycznej urządzeń grzewczych. Dotyczy

to także pomp ciepła przeznaczonych do

podgrzewania wody użytkowej.

Format etykiety energetycznej jest ściśle

zależny od rodzaju urządzenia grzewczego.

Etykieta pozwala porównywać parametry

urządzeń w określonych jednakowych

warunkach pracy.

Etykieta energetyczna nie służy dokładnemu

określaniu kosztów eksploatacyjnych urządzeń

grzewczych w rzeczywistych warunkach.

Ocena efektywności energetycznej pompy

ciepła wody użytkowej

Jak określa się efektywność energetyczną

pompy ciepła wody użytkowej? Jakie

informacje zawiera etykieta energetyczna?

O czym należy wiedzieć?

5

Etykieta energetyczna dla pompy ciepła

przede wszystkim informuje o klasie

efektywności dla deklarowanego profilu

zużycia wody użytkowej. Zawiera także

informację o rocznym zużyciu energii

elektrycznej w 3 rodzajach klimatu.

Dodatkowa informacja wskazuje

poziom mocy akustycznej

(„głośność”) wewnątrz

i na zewnątrz budynku.

Etykieta energetyczna pompy ciepła

wody użytkowej – od 26 września 2015 r.

Klasa efektywności

energetycznej

Roczne zużycie

energii elektrycznej

w umiarkowanym

klimacie (oraz

chłodnym i ciepłym)

Profil zużycia

wody użytkowej

Nazwa producenta

i modelu urządzenia

Poziom mocy

akustycznej

w pomieszczeniu

i na zewnątrz

Vaillant aroSTOR VWL BM 290/4

6

Obowiązujące od 26.09.2015 r. warunki

rozporządzenia (812/2013) określają zakres klas

energetycznych dla podgrzewaczy wody: od A

do G. Zmiana nastąpi od 26.09.2017 r., gdy w życie

wejdzie klasa A+, a zostanie usunięta klasa G:

Najwyższa klasa efektywności pompy ciepła

wody użytkowej – obecnie i od 2017 roku

A

A+ ( )

od

26

.09

.20

15

od

26

.09

.20

17

UWAGA: nawet gdy pompa ciepła

spełnia wymagania dla „przyszłościowej”

klasy A+, to producent może posługiwać

się tylko obowiązującą teraz maksymalną

klasą A. Taka sytuacja występuje np. dla

pomp ciepła Vaillant aroSTOR VWL Vaillant aroSTOR VWL BM 290/4

7

Od 26 września 2017 r., zgodnie z rozporządzeniem

Komisji UE nr 812/2013, dla podgrzewaczy wody z pompą

ciepła zacznie obowiązywać nowy wzór etykiety

energetycznej z zakresem klas od F do A+.

Wymagana efektywność energetyczna dla deklarowanego

profilu obciążenia podgrzewacza (profilu rozbioru wody),

wynosi np. dla klasy A co najmniej 75% przy profilu L oraz

co najmniej 80% przy profilu rozbioru XL.

Etykieta energetyczna pompy ciepła

wody użytkowej – od 26 września 2017 r.

od

26

.09

.20

17

Klasa efektywności

energetycznej

Wymagana efektywność zależnie

od profilu obciążenia (%)

L XL

A+ 115 ηwh 150 123 ηwh 160

A 75 ηwh 115 80 ηwh 123

B 50 ηwh 75 55 ηwh 80

C 37 ηwh 50 38 ηwh 55

D 34 ηwh 37 35 ηwh 38

E 30 ηwh 34 30 ηwh 35

F 27 ηwh 30 27 ηwh 30

8

Profil rozbioru ciepłej

wody użytkowej

Dzienne zużycie

ciepła (kWh/d)

Zużycie ciepła w

przeliczeniu na wodę, 45oC

Możliwe wykorzystanie

ciepłej wody

XXXS 0,345 8,6 (litr/d) Mała umywalka, 35oC

XXS 2,100 52,6 (litr/d) Umywalka, 35oC

XS 2,100 52,6 (litr/d) Mała kąpiel – prysznic

S 2,100 52,6 (litr/d) Prysznic i umywalka, 35oC

M 5,845 146,4 (litr/d) Prysznice i zlewozmywak,

55oC

L 11,655 291,9 (litr/d) Wanna, prysznic i umywalki,

35oC

XL 3 19,070 477,7 (litr/d) Więcej kąpieli – wanna /

prysznic, umywalki, 55oC

XXL 3 24,530 614,5 (litr/d) Więcej jednoczesnych

kąpieli

Rozróżnia się (wg rozporządzenia UE 812/2013) kilka profili obciążeń podgrzewaczy wody,

które określają ilość zużywanej dziennej wody przy założonej temperaturze podgrzewu.

Profile przyjmuje się do określania efektywności energetycznej podgrzewaczy wody.

Profile obciążeń podgrzewaczy wody

(profile rozbioru wody)

9

Profil rozbioru ciepłej

wody użytkowej

XXXS

XXS

XS

S

M

L

XL 3

XXL 3

Dla pomp ciepła wody użytkowej zastosowanie znajdują

profile obciążenia L i XL. Profile od XXXS do S znajdują

zastosowanie dla małych podgrzewaczy przepływowych,

np. zasilanych elektrycznie instalowanych wprost przy

umywalkach czy prysznicach.

Dla standardowych zastosowań, dla 4-5 osób można

przyjąć za wystarczający profil L rozbioru ciepłej wody

użytkowej, dla którego dzienna ilość zużywanej wody

o temperaturze 45oC wynosi w przeliczeniu 291,9 litrów

(podgrzew od 10oC, bez uwzględniania strat ciepła).

Profile obciążeń przyjmowane dla pomp

ciepła wody użytkowej

Pompy ciepła

wody użytkowej

10

Profil rozbioru L ciepłej wody użytkowej

Źródło: „Bewertung von Warmwasser-Erzeuger-Systemen”, Fachhochschule Nordwestschweiz 2012

Szczegółowe profile rozbioru wody (obciążeń podgrzewacza) zawarte są w tabelach

rozporządzenia UE 812/2013. Są one oparte o badania statystyczne i w przypadku profili

L i XL zakładają zwiększone zużycie wody użytkowej w godzinach porannych i wieczornych.

Szczegółowy przebieg zużycia ciepła w ciągu doby dla standardowego profilu rozbioru

ciepłej wody użytkowej L w formie graficznej:

Zu

życie

cie

pła

(kW

h)

Całkowite

zużycie ciepła:

11,655 kWh/d

Dzienne zużycie ciepła

11,655 kWh jest równoważne

ilości podgrzewanej wody

45oC równej 291,9 litrów.

Przykładowo zużycie ciepła

3,6 kWh odpowiada ilości

90 litrów wody podgrzanej

od 10 do 45oC.

11

Większość oferowanych pomp ciepła wody użytkowej posiada klasę energetyczną A.

Na rynku znajdują się jednak także pompy ciepła spełniające wymagania przyszłej

(od 26.09.2017) klasy A+.

Efektywność energetyczna podgrzewania

ciepłej wody użytkowej

Klasa efektywności

energetycznej

Wymagana efektywność ηwh zależnie

od profilu obciążenia (%)

L XL

A+ 115 ηwh 150 123 ηwh 160

A 75 ηwh 115 80 ηwh 123 ηwh = 124%

Vaillant aroSTOR VWL BM 290/4

A

A+ ( )

UWAGA: istotne jest, aby porównań efektywności pomp ciepła dokonywać przy

jednakowych założeniach – dla tych samych profili obciążenia podgrzewacza. Pompa ciepła

spełniająca warunki dla klasy efektywności A+ przy profilu obciążenia XL, może mieć przy

profilu L niższą klasę A. W praktyce spełnienie wymagań klasy A+ przy profilu obciążenia L,

jest trudniejsze niż spełnienie wymagań klasy A+ przy profilu XL. Najczęściej jednak pompa

ciepła w rodzinie do 4-5 osób jest eksploatowana w warunkach zbliżonych do profilu L,

a więc zwykle ważna jest ocena efektywności pompy ciepła dla tego profilu.

12

Określanie efektywności energetycznej

pompy ciepła ηwh

Szczegółowe zasady obliczania efektywności energetycznej pompy ciepła wody zawiera

rozporządzenie UE 812/2013. Uwzględnia ono m.in. straty dyżurne ciepła zbiornika wody,

uzależnione od standardu jego izolacji cieplnej oraz dzienne zużycie energii elektrycznej,

określane w trakcie badań laboratoryjnych pompy ciepła.

Określona w taki sposób efektywność,

wynosi przykładowo dla pompy ciepła

Vaillant aroSTOR VWL BM 290/4: 124%

ηwh = 124%

Vaillant aroSTOR VWL BM 290/4

Fragment karty katalogowej dla pompy ciepła

Vaillant aroSTOR VWL BM 290/4

13

Co oznacza efektywność energetyczna

wyższa od 100%?

Pompy ciepła wody użytkowej cechują

się efektywnościami wyższymi od 100%,

co oznacza, że w swojej pracy korzystają

w wysokim stopniu z energii odnawialnej –

ciepła zawartego w powietrzu.

Pompa ciepła korzysta z energii

elektrycznej, która jest wytwarzana np.

w elektrowni i dystrybuowana z łączną

efektywnością 40% (założenie

w rozporządzeniu UE 812/2013). Tak więc

urządzenie elektryczne nie korzystające

z dodatkowej energii odnawialnej, będzie

się cechować efektywnością poniżej 40%.

Dla porównania kondensacyjne kotły

gazowe cechują się efektywnościami

energetycznymi podgrzewania wody na

poziomie 80÷85%. Pompa ciepła stanowi

więc urządzenie o najwyższej efektywności.

14

Porównanie efektywności energetycznej

pompy ciepła i bojlera elektrycznego

Pompa ciepła

wody użytkowej

Podgrzewacz

elektryczny

Efektywność energetyczna wskazywana na

etykiecie jest określana zgodnie z wytycznymi

rozporządzenia UE 812/2013. Sama sprawność

cieplna urządzenia (np. 90% dla bojlera bądź

też 3,1 (SCOP) dla pompy ciepła) stanowi

jedynie składową efektywności.

ηwh = 36%

(0,400,90=0,36)

D

A

ηwh = 124%

(0,400,310=1,24)

Za odniesienie (100%) przyjęto energię

pierwotną, która w elektrowni jest wytwarzana

ze sprawnością 40% (założenie UE). Przyjęto

60% strat (m.in. wytworzenie, dystrybucja)

Energia

odnawialna

15

Pompy ciepła wody użytkowej mogą być

wyposażone w dodatkową wężownicę grzejną, która

pozwala na współpracę z innym źródłem ciepła.

W przypadku współpracy z instalacją solarną, klasa

energetyczna pompy ciepła może być podwyższona

o 1 lub 2 poziomy.

Możliwość podwyższenia efektywności

energetycznej pompy ciepła wody użytkowej

Vaillant aroSTOR VWL BM 290/4

Wężownica grzejna dla współpracy

z odrębnym źródłem ciepła: kotłem

grzewczym lub instalacją solarną.

16

Wzrost efektywności energetycznej pompy

ciepła w połączeniu z instalacją solarną

Zastosowanie kolektorów słonecznych pozwala podwyższyć o co najmniej jeden poziom

klasę energetyczną pompy ciepła wody użytkowej. Przykładowo pompa ciepła aroSTOR

VWL BM 290/4 o klasie efektywności A (A+ od 2017 r.) przy współpracy z 2 kolektorami

płaskimi auroTHERM VFK 145 V (powierzchnia łączna absorberów 2,7 m2) będzie posiadać

najwyższą klasę efektywności A+++ i efektywność energetyczną ηwh = 312%.

Pompa ciepła aroSTOR VWL BM 290/4

A

A+ ( )

Pompa ciepła aroSTOR VWL BM 290/4

Kolektory słoneczne 2 auroTHERM VFK 145

A+++

Źródło: na podstawie obliczeń w kalkulatorze efektywności energetycznej (vaillant.pl)

Chłodzenie

Ogrzewanie

Energia odnawialna

Kotły gazowe

Kotły olejowe

Pompy ciepła

Kolektory słoneczne

Systemy wentylacji

www.eko-blog.pl www.vaillant.pl