Kocioł na gaz płynny w układzie hybrydowym

z pompą ciepła

Koszty ogrzewania domu gazem płynnym

Możliwości zmniejszenia kosztów eksploatacji dzięki układowi hybrydowemu

Dobór pompy ciepła powietrze/woda jako drugiego źródła ciepła w domu

Wydanie 1/2015

28.07.2015

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

2

Ogrzewanie domu gazem płynnym

Według danych [1] można

szacować, że w Polsce około 70.000

domów jest ogrzewanych gazem

płynnym. Dotyczy to w szczególności

budynków, gdzie brak jest dostępu

do sieci gazociągowej i gdy dostęp

do niej jest przewidywany

w przyszłości.

Często ten sam kocioł gazowy

(jak np. Vaillant ecoTEC) pozwala na

łatwe przezbrojenie palnika i zmianę

zasilania z gazu płynnego na ziemny.

Źródło: [1] „Efektywność energetyczna w Polsce. Przegląd 2013.” Instytut Ekonomii Środowiska, 2014

3

Koszty ogrzewania domu gazem płynnym

- od czego zależą?

Ogrzewanie gazem płynnym w porównaniu do innych paliw stanowi stosunkowo

kosztowne rozwiązanie, a ceny gazu płynnego ulegają wahaniom zależnie od cen

hurtowych paliw oraz od okresu roku (m.in. różnice w cenach zakupu w sezonie

grzewczym i poza nim).

Warunki zakupu gazu płynnego mogą się różnić w zależności od indywidualnej

umowy z dostawcą. W znacznej mierze zależą od tego, czy zbiornik gazu jest

własnością prywatną, czy jest dzierżawiony

od dostawcy gazu płynnego.

Dzierżawa zbiornika jest zwykle korzystna

gdy przewidywane jest w bliskiej przyszłości

podłączenie budynku do sieci gazociągowej.

Własny zbiornik podnosi koszty inwestycji

o kilkanaście tysięcy zł, ale daje większą

niezależności w zamawianiu gazu

i niższą cenę jego zakupu. Utrzymanie

zbiornika należy wówczas do użytkownika

(np. przeglądy techniczne, ok. 150 zł/rok).

4

Koszty ogrzewania domu gazem płynnym

- porównanie kosztów dla domu 200 m2

Przykład porównania kosztów:

Dom 200 m2, standard energetyczny

dla lat 90-tych poddawany modernizacji

Maksymalne potrzeby ciepła: 12 kW

Woda użytkowa (4 os.): 240 l/dzień

Ceny paliw i energii 07.2015:

- gaz płynny:

2,84 zł/dm3 (zbiornik dzierżawiony)

- energia elektryczna:

0,58 zł/kWh w taryfie G11

Sprawności: założone jako

średnioroczne dla trybów CO/CWU

Sprawność w trybie ogrzewania CO

określona dla instalacji ogrzewania

grzejnikowego (55/45oC)

zł/rok brutto

5

Jak obniżyć koszty ogrzewania domu

z kotłem na gaz płynny?

Efektywnym rozwiązaniem jest układ hybrydowy, czyli zastosowanie pompy

ciepła typu powietrze/woda współpracującej z istniejącym w budynku kotłem

zasilanym gazem płynnym. Kocioł stanowi wówczas tzw. szczytowe źródło ciepła

pracujące przy zwiększonym zapotrzebowanie na ciepło.

Pompa ciepła powietrze/woda

wymaga jedynie niewielkiej

powierzchni zabudowy na

zewnątrz budynku.

Wysokiej klasy pompa ciepła

może pracować nawet do

temperatury zewnętrznej -20 oC

i uzyskiwać temperaturę

zasilania instalacji grzewczej

powyżej 60 oC.

6

Jak dobrać moc grzewczą pompy ciepła?

W układzie hybrydowym pompa ciepła powietrze/woda może zapewniać

pokrycie od 60 do 95% rocznych potrzeb cieplnych. Czas pracy pompy ciepła

zależeć będzie od wymaganych temperatur roboczych systemu grzewczego

oraz kosztów wytworzenia ciepła w porównaniu do np. kotła grzewczego.

Dla przykładowego budynku 200 m2

dobrana pompa ciepła uzyskuje nominalną

moc grzewczą 9,6 kW przy temperaturze

zewnętrznej 2 oC i przy zasilaniu 35 oC

(A2/W35) oraz 9,1 kW dla punktu A2/W45

Q = 12 kW (przy -20 oC)

7

Przykład doboru pompy ciepła o mocy

nominalnej 9,6 kW (A2/W35)

Wraz ze spadkiem temperatury zewnętrznej rośnie zapotrzebowanie ciepła

budynku i obniża się moc grzewcza powietrznej pompy ciepła. Praca pompy

ciepła może być realizowana samodzielnie do -7 oC (punkt biwalencyjny „B1”),

a równolegle z kotłem do np. -15 oC (punkt biwalencyjny „B2”).

Temperatura zewnętrzna (oC)

Moc g

rzew

cza (

kW

)

Zapotr

zebow

anie

cie

pła

(kW

)

B1

Pompa ciepła

+ Kocioł Kocioł

Sprężarka inwerterowa pozwala na

płynną regulację mocy grzewczej

pompy ciepła dla dostosowania

jej do zmiennych potrzeb ciepła

B2

Pompa ciepła

8

Czas pracy pompy ciepła w sezonie

grzewczym – samodzielnie i z kotłem

Temperatura zewnętrzna (oC)

Mo

c g

rze

wcza

(kW

)

Za

po

trzeb

ow

an

ie c

iep

ła (

kW

)

B1

Pompa

ciepła

+ Kocioł Kocioł

B2

Pompa

ciepła

Średnia temperatura zewnętrzna

pomiędzy -7 oC, a -15 oC występuje

np. w Warszawie przez około 2%

czasu trwania sezonu grzewczego

(ok. 115 godzin)

Średnia temperatura zewnętrzna

pomiędzy -15 oC, a -20 oC

występuje np. w Warszawie jedynie

sporadycznie

±0% sezonu grzewczego ~2% sezonu grzewczego

Średnia temperatura zewnętrzna

wyższa niż -7 oC występuje np.

w Katowicach przez około 98%

czasu trwania sezonu grzewczego

(ok. 6660 godzin)

~98% sezonu grzewczego

Sezon grzewczy dla Warszawy

i temperatury granicznej zewnętrznej

-15 oC trwa ok. 6670 godzin

9

Czas pracy pompy ciepła w sezonie

grzewczym – samodzielnie i z kotłem

Pompa ciepła o mocy grzewczej 9,1 kW (A2/W45) powinna

w budynku o maksymalnym zapotrzebowaniu ciepła 12 kW

pokrywać zapotrzebowanie ciepła pracując samodzielnie

przez ok. 98% sezonu grzewczego, do temperatury -7 oC.

Praca równoległa pompy ciepła i kotła

grzewczego na gaz płynny będzie

wymagana poniżej temperatury

zewnętrznej -7 oC przez około 2%

sezonu grzewczego

Samodzielna praca kotła grzewczego

może następować dopiero poniżej

-15 oC - sporadycznie w sezonie

grzewczym

10

Koszty eksploatacji pompy ciepła (zł/kWh)

zależnie od efektywności COP

Wraz ze spadkiem temperatury zewnętrznej obniża się efektywność pompy

ciepła COP i zarazem wzrasta koszt wytworzenia ciepła (zł/kWh). Należy więc

sprawdzić czy praca pompy ciepła będzie opłacalna. W przypadku ceny gazu

2,84 zł/litr aktualnej na koniec 07.2015 r. (wybrany dystrybutor chemline.pl),

koszt wytworzenia ciepła 0,486 zł/kWh będzie wyższy w każdych warunkach,

a więc pompa ciepła powinna pracować do końca swoich możliwości

Temperatura

zewnętrzna (oC) Koszt w

ytw

orz

enia

cie

pła

(zł/kW

h) 0,486 zł/kWh: gaz płynny (dla 2,84 zł/litr, sprawność 102%)

(dla porównania 0,214 zł/kWh dla gazu ziemnego, przy cenie 2,245 zł/m3)

Koszt wytworzenia ciepła dla

Pompy ciepła powietrze/woda

zasilanej energią wg taryfy G11 (0,58 zł/kWh)

A-7/W45

COP: 3,1

0,227 zł/kWh

A2/W45

COP: 3,9

0,191 zł/kWh

A-15/W45

COP: 3,1

0,271 zł/kWh

11

Kalkulacja kosztów ogrzewania

dla przykładowego domu 200 m2

Koszty eksploatacji (zł/rok)

Oszczędności roczne dla układu hybrydowego mogą wynieść około 6.780 zł

to jest mniej o 54% w porównaniu do samodzielnego kotła na gaz płynny.

- 6.780 zł/rok

- 54%

Na pompę ciepła przypada około 90% całkowitych rocznych kosztów

eksploatacji (4.650 zł/rok), na kocioł grzewczy około 10% (1.270 zł/rok).

(*) Sprawność kotła i współczynnik efektywności COP pompy ciepła

podano dla trybu grzewczego CO i podgrzewania wody CWU

Koszty ogrzewania domu oraz

podgrzewania wody użytkowej CWU

*

*

12

Wyznaczanie temperatury biwalencyjnej

- funkcja triVAI®

Funkcja triVAI® regulatora pracy układu hybrydowego Vaillant CalorMATIC 470

pozwala zdefiniować ceny paliw, również w podziale na taryfy czasowe

w przypadku taryfy 2-strefowej dla energii elektrycznej.

W ten sposób regulator wybiera do pracy to źródło ciepła, które w określonych

warunkach zapewni najniższe koszty eksploatacyjne.

13

Przykład rozwiązania 1. Układ hybrydowy

z gazowym kotłem kondensacyjnym

Pompa ciepła (Vaillant aroTHERM VWL) zasila system grzewczy poprzez

sprzęgło hydrauliczne i zarazem zbiornik buforowy (40 litrów). Może również

podgrzewać ciepłą wodę użytkową w przez dolną wężownicę podgrzewacza

2-wężownicowego . Kocioł wiszący (na gaz płynny lub ziemny) może zasilać

system grzewczy poprzez sprzęgło hydrauliczne oraz podgrzewać wodę

użytkową przez górną wężownicę podgrzewacza . Takie rozwiązanie wymaga

zastosowania podgrzewacza 2-wężownicowego (jak dla instalacji solarnej), ale

pozwala na podgrzewanie wody użytkowej przez obydwa źródła ciepła.

14

Przykład rozwiązania 2. Układ hybrydowy

z gazowym kotłem kondensacyjnym

Pompa ciepła (Vaillant aroTHERM VWL) zasila system grzewczy poprzez

sprzęgło hydrauliczne i zarazem zbiornik buforowy (40 litrów). Nie jest

przewidziana do podgrzewania ciepłej wody użytkowej . Kocioł wiszący

jednofunkcyjny (na gaz płynny lub ziemny) może zasilać system grzewczy

poprzez sprzęgło hydrauliczne oraz podgrzewać wodę użytkową

w podgrzewaczu . Takie rozwiązanie jest częściej spotykane w praktyce, ze

względu na częstsze stosowanie standardowych podgrzewaczy wody z jedną

wężownicą grzejną. Podgrzewanie wody użytkowej realizowane jest wyłącznie

przez kocioł. Pompa ciepła pracuje wyłącznie dla zasilania systemu grzewczego.

15

Wybór hybrydowego systemu grzewczego

- podsumowanie

Zastosowanie powietrznej pompy ciepła będzie tym bardziej opłacalne im

większe potrzeby cieplne będą wymagane dla budynku i im wyższa będzie cena

zakupu gazu płynnego. Należy odpowiednio do potrzeb dobrać wielkość pompy

ciepła i tym samym jej udział w bilansie cieplnym budynku.

Układ hybrydowy daje dodatkowe korzyści – zwiększenie niezależności od

jednego rodzaju paliwa/energii, zwiększenie poziomu bezpieczeństwa (np. przy

awarii jednego ze źródeł ciepła), a także możliwość wykorzystania pompy ciepła

do chłodzenia pomieszczeń, zamiast dodatkowego układu klimatyzacji.

Chłodzenie

Ogrzewanie

Energia odnawialna

Kotły gazowe

Kotły olejowe

Pompy ciepła

Kolektory słoneczne

Systemy wentylacji

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