Pompa ciepła – diabeł tkwi w szczegółach
2022-08-23 11:17:33(ost. akt: 2022-08-23 11:32:36)
Artykuł
sponsorowany
Prezentujemy drugą część porad naszego eksperta Jerzego St. Sztorca na temat instalacji pompy ciepła. O celowości zainwestowania w pompę ciepła decydują przede wszystkim prawidłowe obliczenia. Wadliwe zaprojektowanie lub wykonanie instalacji z pompą ciepła spowoduje, że nawet najlepszej klasy pompa może pracować bardzo nieefektywnie, nie przynosząc obiecanych korzyści użytkowych i znacznie zwiększyć zużycie energii elektrycznej (podobnie zresztą jak jej nieprawidłowa eksploatacja).
Najczęściej spotykanym i zarazem najdroższym błędem jest dobór pompy ciepła w oparciu o szacunki a nie profesjonalne obliczenia dla konkretnego budynku przeprowadzone przez audytora energetycznego lub projektanta.
Szacowanie i dobór mocy pomp ciepła bez fachowych obliczeń
Konieczne obliczenia to obliczenia OZC, czyli obliczenia zapotrzebowania ciepła budynków zgodnie z normą PN-EN 12831.Można je zlecić firmie projektowej lub audytorskiej. Obliczenia te obejmują również audyt energetyczny budynku, który dodatkowo zawiera postulaty związane z jego opłacalną ekonomicznie termomodernizacją – o czym mowa w dalszej części artykułu.
Konieczne obliczenia to obliczenia OZC, czyli obliczenia zapotrzebowania ciepła budynków zgodnie z normą PN-EN 12831.Można je zlecić firmie projektowej lub audytorskiej. Obliczenia te obejmują również audyt energetyczny budynku, który dodatkowo zawiera postulaty związane z jego opłacalną ekonomicznie termomodernizacją – o czym mowa w dalszej części artykułu.
W tym miejscu warto wskazać na jeden z przykładów najlepszych praktyk w zakresie doboru mocy pomp ciepła z rynku polskiego. Jeden z wyłącznych dystrybutorów pomp ciepła jako warunek gwarancji i sprzedaży urządzeń wymaga właśnie wykonania obliczeń OZC.
Koniecznie należy też wziąć pod uwagę możliwości termomodernizacji budynku.
Ideę tę przedstawia poniższa grafika obrazująca skutek wykonania termomodernizacji dla typowego istniejącego domu jednorodzinnego o pow. 160 m2 do współczesnego standardu (WT 2021). Wskutek tej modernizacji spadnie obciążenie cieplne o 50%, a tym samym spadnie cena zakupu pompy ciepła o niższej mocy. Spadnie też znacząco zużycie energii elektrycznej do jej zasilania.
Ideę tę przedstawia poniższa grafika obrazująca skutek wykonania termomodernizacji dla typowego istniejącego domu jednorodzinnego o pow. 160 m2 do współczesnego standardu (WT 2021). Wskutek tej modernizacji spadnie obciążenie cieplne o 50%, a tym samym spadnie cena zakupu pompy ciepła o niższej mocy. Spadnie też znacząco zużycie energii elektrycznej do jej zasilania.
Źródło: Akademia czystego powietrza MK
Obniżenie zapotrzebowania ciepła budynku przez zamontowanie okien lepszej klasy, dobrą izolację ścian, poddasza oraz zastosowanie wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła często obniża znacznie koszty inwestycji w pompę ciepła i dolne źródło ciepła. Koszt zakupu i wykonania dodatkowej izolacji ścian, czy poddasza na początkowym etapie inwestycji jest niewielki, a korzyści mogą być kilkakrotnie większe. Przykładowo zwiększenie grubości izolacji ścian o dodatkowe 5 cm podczas budowy domu o powierzchni ogrzewanej 200 m2 to dodatkowy koszt zaledwie około 1000 zł (mniej więcej 1 zł za 1 cm izolacji na 1 m2). Również wybór cieplejszych okien trójszybowych to obecnie wzrost wydatków na poziomie około 20% w stosunku do standardu. Po stosunkowo mało kosztownym zwiększeniu izolacyjności domu podczas jego budowy można było zastosować o 30-40% mniejszą moc pompy ciepła i zarazem mniejsze dolne źródło. Obniżało to koszty inwestycji łącznie nawet o kilkanaście, kilkadziesiąt tysięcy złotych. Takie dokładne wyliczenia i wskazanie ich opłacalności ekonomicznej zawiera audyt energetyczny budynku.
Niewątpliwie każda termomodernizacja budynku to najlepszy sposób na drożejącą energię i inflację. Taka inwestycja zawsze będzie lepsza niż jakakolwiek lokata bankowa.
Przewymiarowanie mocy pompy
Bardzo często zdarzają się przypadki przewymiarowania mocy pompy ciepła, które prowadzą do tzw. taktowania (częstych załączeń) i krótkich czasów pracy sprężarki. Oznacza to krótkie okresy pracy ze stosunkowo niską efektywnością. Gdy dla budynku określi się zbyt duże zapotrzebowanie ciepła na potrzeby c.o. i zbyt wysoką wymaganą moc grzewczą dla c.o., będzie to skutkować nadmiernie wysoką temperaturą zasilania w instalacji. Ten wzrost temperatury zasilania centralnego ogrzewania o 1 °C powoduje spadek COP o 1,5-4%, a zarazem wzrost zużycia energii elektrycznej. Optymalny dobór pompy ciepła to taki, który zapewni najwyższą efektywność jej sprężarki przy pracy pompy ciepła w przedziale temperatury zewnętrznej od +5°C do -10°C.
Przewymiarowanie mocy pompy
Bardzo często zdarzają się przypadki przewymiarowania mocy pompy ciepła, które prowadzą do tzw. taktowania (częstych załączeń) i krótkich czasów pracy sprężarki. Oznacza to krótkie okresy pracy ze stosunkowo niską efektywnością. Gdy dla budynku określi się zbyt duże zapotrzebowanie ciepła na potrzeby c.o. i zbyt wysoką wymaganą moc grzewczą dla c.o., będzie to skutkować nadmiernie wysoką temperaturą zasilania w instalacji. Ten wzrost temperatury zasilania centralnego ogrzewania o 1 °C powoduje spadek COP o 1,5-4%, a zarazem wzrost zużycia energii elektrycznej. Optymalny dobór pompy ciepła to taki, który zapewni najwyższą efektywność jej sprężarki przy pracy pompy ciepła w przedziale temperatury zewnętrznej od +5°C do -10°C.
W nowym domu
Warto pamiętać o tym, że moc pompy ciepła dobiera się do projektowych warunków eksploatacyjnych i typowej eksploatacji instalacji centralnego ogrzewania w budynku mieszkalnym. W nowych domach w pierwszych latach eksploatacji można się liczyć ze zwiększonym zużyciem ciepła ze względu na konieczność usuwania nadmiaru wilgoci z budynku. Takie „suszenie” budynku zwiększa zużycie ciepła o ok. 35% w pierwszym roku eksploatacji. Ustalenie oczekiwań klienta co do utrzymywanej temperatury pomieszczeń jest bardzo ważne. Zwiększenie tej temperatury o 2 °C, np. z 20°C na 22°C, wiąże się w nowych budynkach nawet z 20% wzrostem zużycia ciepła. Uwzględnienie kwestii zwiększonego zużycia ciepła w pierwszych kilku sezonach eksploatacji nowego budynku oraz oczekiwań inwestora co do utrzymywania wyższej niż 20°C temperatury w budynku może się wiązać z istotnym zwiększeniem kosztów eksploatacyjnych, ale też z koniecznością zwiększenia dolnego źródła pompy ciepła – nawet o 50%.
Warto pamiętać o tym, że moc pompy ciepła dobiera się do projektowych warunków eksploatacyjnych i typowej eksploatacji instalacji centralnego ogrzewania w budynku mieszkalnym. W nowych domach w pierwszych latach eksploatacji można się liczyć ze zwiększonym zużyciem ciepła ze względu na konieczność usuwania nadmiaru wilgoci z budynku. Takie „suszenie” budynku zwiększa zużycie ciepła o ok. 35% w pierwszym roku eksploatacji. Ustalenie oczekiwań klienta co do utrzymywanej temperatury pomieszczeń jest bardzo ważne. Zwiększenie tej temperatury o 2 °C, np. z 20°C na 22°C, wiąże się w nowych budynkach nawet z 20% wzrostem zużycia ciepła. Uwzględnienie kwestii zwiększonego zużycia ciepła w pierwszych kilku sezonach eksploatacji nowego budynku oraz oczekiwań inwestora co do utrzymywania wyższej niż 20°C temperatury w budynku może się wiązać z istotnym zwiększeniem kosztów eksploatacyjnych, ale też z koniecznością zwiększenia dolnego źródła pompy ciepła – nawet o 50%.
Inne typowe błędy mające wpływ na koszty inwestycyjne a potem eksploatacyjne:
- Zbyt wysoko ustawiona krzywa grzewcza obiegu
Skutki złego ustawienia krzywej grzewczej (za duże pochylenie) dla obiegu grzewczego instalacji ogrzewania podłogowegooznacza za wysoką temperaturę zasilania wody grzewczej o około 3-4 °C i wzrost zużycia prądu przez sprężarkę pompy ciepła o około 9 do 12%. W sumie powoduje to aż o 33% większe zużycie prądu przez sprężarkę pompy ciepła niż w przypadku poprawnie ustawionej krzywej grzewczej.
- Brak wyrównoważenia hydraulicznego instalacji c.o.
Brak wyrównoważenia instalacji c.o. może powodować obniżenie temperatury w niektórych pomieszczeniach budynku, przez co konieczne będzie zwiększanie zadanej temperatury w regulatorze. W rezultacie dojdzie do przegrzewania innych pomieszczeń oraz do nadmiernego wzrostu temperatury zasilania c.o. Tymczasem przyrost temperatury w pomieszczeniu o każdy 1 °C zwiększa koszty ogrzewania o około 4 do 10%,
- Straty i zyski wentylacji
- Zbyt wysoko ustawiona krzywa grzewcza obiegu
Skutki złego ustawienia krzywej grzewczej (za duże pochylenie) dla obiegu grzewczego instalacji ogrzewania podłogowegooznacza za wysoką temperaturę zasilania wody grzewczej o około 3-4 °C i wzrost zużycia prądu przez sprężarkę pompy ciepła o około 9 do 12%. W sumie powoduje to aż o 33% większe zużycie prądu przez sprężarkę pompy ciepła niż w przypadku poprawnie ustawionej krzywej grzewczej.
- Brak wyrównoważenia hydraulicznego instalacji c.o.
Brak wyrównoważenia instalacji c.o. może powodować obniżenie temperatury w niektórych pomieszczeniach budynku, przez co konieczne będzie zwiększanie zadanej temperatury w regulatorze. W rezultacie dojdzie do przegrzewania innych pomieszczeń oraz do nadmiernego wzrostu temperatury zasilania c.o. Tymczasem przyrost temperatury w pomieszczeniu o każdy 1 °C zwiększa koszty ogrzewania o około 4 do 10%,
- Straty i zyski wentylacji
Zbyt wysoka założona wartość współczynnika wymiany powietrza (prawidłowo 0,5) wynosząca 0,7 czy nawet 1,0 (zakładana przez niektórych projektantów) powoduje dobór zbyt dużej mocy pompy ciepła. Również w przypadku zastosowania wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła panuje powszechny zwyczaj przewymiarowania, nawet dwukrotnego, wydatków strumieni powietrza. Prawidłowe obliczenie powoduje obniżenie kosztów inwestycji w pompę ciepła w przybliżeniu prawie 70% kosztów wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła.
W artykule wykorzystano dane zaprezentowane przez Piotra Lachmana Port PC
Komentarze (0) pokaż wszystkie komentarze w serwisie
Komentarze dostępne tylko dla zalogowanych użytkowników. Zaloguj się.
Zaloguj się lub wejdź przez