Jakie są koszty eksploatacji pompy ciepła?
-
Upload
vaillant-saunier-duval-sp-z-oo -
Category
Education
-
view
437 -
download
3
Transcript of Jakie są koszty eksploatacji pompy ciepła?
Jakie są koszty eksploatacji pompy ciepła?
Metody określania zużycia energii elektrycznej przez pompę ciepła
Ocena prawidłowości zużycia energii elektrycznej przez pompę ciepła
Jak można obniżyć koszty eksploatacji pompy ciepła?
Wydanie 1/2016
20.04.2016
www.eko-blog.pl www.vaillant.pl
2
Efektywność pompy ciepła
Pompy ciepła należą do urządzeń grzewczych o najwyższej efektywności pracy,
zapewniając przez to najniższe koszty eksploatacyjne spośród źródeł ciepła stosowanych
powszechnie do ogrzewania budynków i podgrzewania ciepłej wody użytkowej.
Dzięki wykorzystaniu energii odnawialnej, pompa ciepła korzysta jedynie z niewielkiej
stosunkowo ilości energii elektrycznej dla zasilania sprężarki. Przykładowo współczynnik
efektywności COP równy 5,1 (Vaillant flexoTHERM VWF 87/4, w punkcie B0/W35 wg EN 14511)
oznacza, że na każdy 1 kW zużywanej chwilowo energii elektrycznej, pompa ciepła typu
solanka/woda wytwarza 5,1 kW ciepła.
3
Zużycie energii elektrycznej przez pompę
ciepła – możliwości określania
Koszty eksploatacyjne pompy ciepła wynikają wprost z zużycia energii elektrycznej.
W wielu przypadkach w budynku zastosowany jest jeden licznik energii elektrycznej, co nie
pozwala na dokładne określenie zużycia energii elektrycznej wynikające z pracy pompy
ciepła, a także wyposażenia systemu grzewczego i podgrzewania ciepłej wody użytkowej.
Regulatory pomp ciepła powinny standardowo dostarczają wielu informacji związanych
m.in. z chwilowym zużyciem energii elektrycznej, ilością wytworzonego ciepła, czasem
pracy sprężarki, pomp obiegowych, itd. Nadal jednak w określaniu dokładnego zużycia
energii przez pompę ciepła niezastąpionym pozostaje odrębny licznik energii elektrycznej.
4
Bilans zużycia energii elektrycznej przez
pompę ciepła w zależności od typu
Zdecydowanie największy udział w zużyciu
energii elektrycznej przez pompę ciepła
stanowi praca sprężarki (w tym śladowy
udział sterowania). Udział w bilansie
wentylatora lub pompy obiegu dolnego
źródła ciepła jest bardzo podobny. Wyraźną
różnicę widać w przypadku pomp ciepła typu
woda/woda, gdzie na pompę obiegu wody
(studnie) przypada wyższe zużycie energii.
Sprężarka
i sterowanie
~93,6%
Sprężarka
i sterowanie
~94,5%
Sprężarka
i sterowanie
~81,0%
Pompa ciepła powietrze/woda
Wentylator
~6,4%
Pompa obiegowa dolnego
źródła ciepła (sondy pionowe)
~5,5%
Pompa obiegowa dolnego
źródła ciepła (studnie)
~19,0%
Pompa ciepła solanka/woda
Pompa ciepła woda/woda
Źródło: WP Monitor, ISE Fraunhofer (wp-monitor.ise.fraunhofer.de)
5
Przykłady rzeczywistych kosztów
eksploatacyjnych pomp ciepła
Przykłady rzeczywistych kosztów
eksploatacyjnych pomp ciepła
6
Przykłady kosztów eksploatacyjnych
pomp ciepła – nr 1
Powierzchnia ogrzewana: 220 m2
Liczba mieszkańców: 5
Maksymalne zapotrzebowanie ciepła: 7,9 kW
Moc znamionowa pompy ciepła: 8,2 kW
Pojemność podgrzewacza wody: 300 dm3
System ogrzewania: podłogowe 35/30oC
Typ pompy ciepła: solanka/woda
Tryb pracy pompy ciepła: monowalentny
Dolne źródło ciepła: sonda 1 100 metrów Budynek oddany do użytku
w 1998 roku, ogrzewanie oraz
podgrzew wody użytkowej
wyłącznie pompą ciepła typu
solanka/woda.
Budynek o przeciętnym
standardzie izolacji cieplnej
(wskaźnik ok. 80 kWh/m2rok)
Źródło: „Planungsleitfaden Wärmepumpen”. Wärmepumpen-Marktplatz NRW, 08.2005
Zużycie energii elektrycznej: 4.387 kWh/rok
Koszty (taryfa G11):
2.544 PLN/rok
11,56 zł/rokm2
Ogrzewanie budynku + Ciepła Woda Użytkowa
7
Przykłady kosztów eksploatacyjnych
pomp ciepła – nr 2
Powierzchnia ogrzewana: 250 m2
Maksymalne zapotrzebowanie ciepła: 11,7 kW
Moc znamionowa pompy ciepła: 11,8 kW
Pojemność podgrzewacza wody: 300 dm3
System ogrzewania: podłogowe
Typ pompy ciepła: solanka/woda
Tryb pracy pompy ciepła: monoenergetyczy
Dolne źródło ciepła: sondy 3 47 metrów
Źródło: „Planungsleitfaden Wärmepumpen”. Wärmepumpen-Marktplatz NRW, 08.2005
Zużycie energii elektrycznej: 7.127 kWh/rok
Koszty (taryfa G11):
4.134 PLN/rok
Budynek oddany do użytku
w 1999 roku. Jest ogrzewany tylko
przez pompę ciepła solanka/woda
z sondami gruntowymi
Ciepła woda użytkowa ogrzewana
jest miejscowo w punktach poboru
przez podgrzewacze przepływowe
16,54 zł/rokm2
Ogrzewanie budynku
8
Przykłady kosztów eksploatacyjnych
pomp ciepła – nr 3
Powierzchnia ogrzewana: 366 m2
Maksymalne zapotrzebowanie ciepła: 3,3 kW
Moc znamionowa pompy ciepła: 9,6 kW
Typ pompy ciepła: powietrze/woda
ze zbiornikiem buforowym wody grzewczej
i podgrzewaczem wody użytkowej
Tryb pracy pompy ciepła: monoenergetyczny
Dolne źródło ciepła: powietrze atmosferyczne
Zużycie energii elektrycznej: 4.570 kWh/rok
Koszty (taryfa G11):
2.650 PLN/rok
Budynek 3-rodzinny z 2013 roku
zbudowany w standardzie
pasywnym.
Wentylacja z odzyskiem ciepła
dla każdego oddzielnego
mieszkania.
7,24 zł/rokm2
Ogrzewanie budynku + Ciepła Woda Użytkowa
Źródło: passivhausprojekte.de
9
Budynek nowy w standardzie
niskoenergetycznym, wraz
z wentylacją z odzyskiem ciepła
Dla podgrzewania ciepłej wody
użytkowej 2 płaskie kolektory
słoneczne
Dodatkowo funkcja chłodzenia
naturalnego w okresie letnim
Przykłady kosztów eksploatacyjnych
pomp ciepła – nr 4
Powierzchnia ogrzewana: 220 m2
Liczba mieszkańców: 4
Maksymalne zapotrzebowanie ciepła: 7,9 kW
Moc znamionowa pompy ciepła: 10,2 kW
Pojemność podgrzewacza wody: 300 dm3
Kolektory słoneczne: 4,6 m2
System ogrzewania: podłogowe 35/30oC
Typ pompy ciepła: solanka/woda
Tryb pracy pompy ciepła: monowalentny
Dolne źródło ciepła: 3 75 metrów
Zużycie energii elektrycznej: 3.255 kWh/rok
Koszty (taryfa G11):
1.888 PLN/rok
8,58 zł/rokm2
Ogrzewanie budynku + Ciepła Woda Użytkowa
10
Budynek nowy w standardzie
pasywnym, wraz z wentylacją
z odzyskiem ciepła
Dodatkowo okazyjnie korzystanie
z kominka (z zamkniętą komorą
spalania)
Dodatkowo funkcja chłodzenia
naturalnego w okresie letnim
Przykłady kosztów eksploatacyjnych
pomp ciepła – nr 5
Powierzchnia ogrzewana: 240 m2
Liczba mieszkańców: 5
Maksymalne zapotrzebowanie ciepła: 2,4 kW
Moc znamionowa pompy ciepła: 6,1 kW
Pojemność podgrzewacza wody: 180 dm3
System ogrzewania: podłogowe/ścienne
Typ pompy ciepła: solanka/woda
Tryb pracy pompy ciepła: monowalentny
Dolne źródło ciepła: sondy pionowe
Zużycie energii elektrycznej: 2.570 kWh/rok
Koszty (taryfa G11):
1.490 PLN/rok
6,21 zł/rokm2
Ogrzewanie budynku + Ciepła Woda Użytkowa
Źródło: passivhausprojekte.de
11
Przykłady kosztów eksploatacyjnych
pomp ciepła – podsumowanie
7,24 zł/rokm2
8,58 zł/rokm2
16,54 zł/rokm2
11,56 zł/rokm2
Dom pasywny
Rok budowy 2013
Pompa ciepła
powietrze/woda
9,6 kW
Dom
niskoenergetyczny
Rok budowy 2011
Pompa ciepła
solanka/woda
10,2 kW
Dom standardowy
Rok budowy 1998
Pompa ciepła
solanka/woda
8,2 kW
Dom standardowy
Rok budowy 1999
Pompa ciepła
solanka/woda
11,8 kW
6,21 zł/rokm2
Dom pasywny
Rok budowy 2006
Pompa ciepła
solanka/woda
6,1 kW
Koszty eksploatacji pompy ciepła bezsprzecznie należą do najniższych w porównaniu do
konwencjonalnych źródeł ciepła (w szczególności kotły grzewcze). Są one zależne od
standardu energetycznego budynku, rodzaju systemu grzewczego, typu pompy ciepła,
ale także w znacznej mierze od zapotrzebowania ciepłej wody użytkowej,
której udział jest tym wyższy im bardziej energooszczędny
jest budynek. Należy pamiętać, że w trybie grzania
wody użytkowej, pompa ciepła obniża
efektywność pracy.
12
Możliwości obniżenia kosztów
eksploatacyjnych pompy ciepła
Możliwości obniżenia
kosztów eksploatacyjnych
pompy ciepła – 5 opcji
13
Możliwości obniżenia kosztów
eksploatacyjnych pompy ciepła – 1
Rozwiązanie 1 – stosowanie niskotemperaturowych systemów grzewczych
OGRZEWANIE PODŁOGOWE
Niskie parametry robocze sprzyjają
uzyskiwaniu wysokiej efektywności np.
dla pompy ciepła powietrze/woda,
średnioroczna wartość SCOP = 4,28,
co powinno obniżyć koszty ogrzewania
budynku o co najmniej 1520%
INSTALACJA GRZEJNIKOWA
Podwyższone temperatury wody
grzewczej obniżają efektywność SCOP
o ok. 1520% (dla parametrów 55/45 oC,
w porównaniu do 35/28 oC). Wyższe
temperatury zasilania (niż 55 oC),
wymagają wspomagania pracy pompy
ciepła przez dodatkowe źródło ciepła.
Vaillant
flexoTHERM
VWF 87/4
+ 1VWL 11/4SA
SCOP = 4,28
(35/28 oC)
Vaillant
flexoTHERM
VWF 87/4
+ 1VWL 11/4SA
SCOP = 3,36
(55/45 oC)
(SCOP dla klimatu
umiarkowanego
wg EN14825)
14
Możliwości obniżenia kosztów
eksploatacyjnych pompy ciepła – 2
Rozwiązanie 2 – wykorzystanie energii słonecznej
KOLEKTORY SŁONECZNE
Wytwarzane przez instalację solarną ciepło najczęściej zasila
obieg wtórny pompy ciepła (ogrzewanie budynku, ciepła woda
użytkowa) lub rzadziej dolne źródło ciepła (np. sondy pionowe).
Skrócenie czasu pracy pompy ciepła obniża zużycie energii
elektrycznej i jednocześnie zmniejsza obciążenie samej sprężarki
oraz dolnego źródła ciepła (korzystne warunki dla regeneracji
cieplnej gruntu).
FOTOWOLTAIKA (PV)
Wytwarzana na miejscu energia elektryczna zasila pompę ciepła,
obniżając ilość pobieranej energii z sieci. Samo zużycie energii
przez pompę ciepła nie zmniejsza się, tak samo jak czas pracy
sprężarki. Pod tym względem zastosowanie kolektorów
słonecznych przynosi dodatkową korzyść – skrócenie czasu pracy
pompy ciepła. Nowoczesne pompy ciepła posiadają specjalną
funkcję PV READY do współpracy z instalacją PV.
15
Rozwiązanie 3 – zastosowanie zaawansowanych regulatorów
Możliwości obniżenia kosztów
eksploatacyjnych pompy ciepła – 3
Zaawansowane regulatory mogą wpływać na wzrost efektywności pracy źródła ciepła.
Przykładowo pompy ciepła z typoszeregu Vaillant flexoTHERM exclusive w wersji
solanka/woda oraz woda/woda posiada klasę efektywności energetycznej A++,
a w połączeniu z zaawansowanym
regulatorem pogodowym multiMATIC
VRC 700, klasę A+++.
Zastosowanie dodatkowego
regulatora do współpracy z pompą
ciepła regulatora, pozwala uzyskać
tzw. premię w określaniu sezonowej
efektywności energetycznej
ogrzewania pomieszczeń. Może ona
wynieść od 1 do 5%, w zależności
od klasy regulatora określonej
zgodnie z rozporządzenia Komisji
UE nr 811/2013.
Klasa energetyczna
A++ pompy ciepła
solanka/woda Vaillant
flexoTHERM exclusive
VWF 87/4 (w trybie
ogrzewania budynku)
Klasa energetyczna
A+++ dla pompy ciepła
w zestawie z regulatorem
multiMATIC VRC 700
16
Rozwiązanie 4 – stosowanie chłodzenia pasywnego, zamiast aktywnego
Możliwości obniżenia kosztów
eksploatacyjnych pompy ciepła – 4
CHŁODZENIE AKTYWNE
Wysoka moc chłodnicza,
ale wymaga pracy sprężarki
w pompie ciepła o tzw. funkcji
rewersyjnej (odwrócenie
pracy obiegu chłodniczego).
Efektywność COP w trybie
chłodzenia na poziomie
przeciętnie 2,53,0
CHŁODZENIE PASYWNE
Niższa moc chłodnicza, bez
pracy sprężarki, jedynie pompa
obiegu dolnego źródła ciepła,
wykorzystanie naturalnego
chłodu gruntu lub wody.
Efektywność COP w trybie
chłodzenia na poziomie
przeciętnie 1525
Chłodzenie budynku w sposób aktywny (przy pracy sprężarki) wymaga stosunkowo
wysokich nakładów energetycznych i stanowi znaczący udział w rocznych kosztach
eksploatacji pompy ciepła. Znacznie niższe zużycie energii elektrycznej będzie uzyskiwane
przy zastosowaniu chłodzenia pasywnego (naturalnego). Koszty jego eksploatacji mogą
w praktyce wynosić ok. 50 zł/rok podczas gdy przy chłodzeniu aktywnym nawet 1000 zł/rok.
17
Możliwości obniżenia kosztów
eksploatacyjnych pompy ciepła – 5
Rozwiązanie 5 – stosowanie taryf specjalnych
W budynkach niskoenergetycznych, gdzie
pompa ciepła stanowi samodzielne źródło
ciepła dla celów ogrzewania budynku oraz
podgrzewania wody użytkowej, około 50%
zużycia energii elektrycznej wynika z pracy
pompy ciepła i wentylacji mechanicznej.
Jednocześnie około 6570% dobowego
zużycia energii elektrycznej przypada na
okres „w szczycie”, a 3035% na „poza
szczytem” (13.00-15.00 i 22.00-06.00).
Aby koszty zakupu energii elektrycznej były
niższe przy zastosowaniu taryfy 2-strefowej
(np. G12w), konieczne jest zwiększenie
udziału energii zużywanej „poza szczytem” do
minimum 40%. Przy strukturze zużycia energii elektrycznej
50%/50% („szczyt”/”poza szczytem”), roczne
koszty energii w taryfie 2-strefowej mogą być
niższe o około 10% w porównaniu do
kosztów określonych wg taryfy 1-strefowej
18
Podsumowanie
67 zł na m2 rok
np. dla 180 m2:
10801260 zł/rok
810 zł na m2 rok
np. dla 180 m2:
14401800 zł/rok
1216 zł na m2 rok
np. dla 180 m2:
21602880 zł/rok
Jednostkowe koszty eksploatacyjne pompy ciepła dla celów ogrzewania budynku oraz
podgrzewania ciepłej wody użytkowej (45 osób) powinny kształtować się w zależności
od standardu energetycznego budynku od około 6 do 16 zł brutto rocznie na każdy 1 m2
powierzchni ogrzewanej budynku. Zastosowanie pompy ciepła jest korzystne finansowo
zarówno w budynkach nowych, jak i modernizowanych, gdzie możliwe jest także
zastosowanie tzw. hybrydowego systemu grzewczego (np. z kotłem grzewczym).
Budynki pasywne Budynki niskoenergetyczne Budynki standardowe (’90)
Chłodzenie
Ogrzewanie
Energia odnawialna
Kotły gazowe
Kotły olejowe
Pompy ciepła
Kolektory słoneczne
Systemy wentylacji
www.eko-blog.pl www.vaillant.pl