Pompy ciepła powietrze-woda – analiza przypadku. Zimowy COP

Pompa do produkcji ciepła wykorzystuje prąd oraz ciepło pobrane z otoczenia. Wykres 1 prezentuje koszt 1 kWh dla różnych paliw. Podane ceny są kosztami brutto i zawierają opłaty przesyłowe. W przypadku drewna i węgla nie uwzględniono kosztów transportu. W przypadku zastosowania taryfy nocnej i dziennej koszty energii elektrycznej mogą zostać zredukowane następująco:
* 30% dzień, 70% noc – 0,47 zł,
* 50% dzień, 50% noc – 0,43 zł.
Z danych tych wynika, iż prąd jest około 2,2-2,5 razy droższy od gazu ziemnego i tylko 1,1-1,3 razy droższy od oleju czy gazu płynnego. Podstawowym parametrem pompy ciepła jest COP, czyli sprawność. Jest to stosunek energii cieplnej otrzymanej do energii elektrycznej dostarczonej. Przy COP powyżej 1,3 pompa ciepła staje się bardziej opłacalna od oleju i LPG, a powyżej 2,5 nawet od gazu ziemnego. Zainstalowana pompa ciepła powietrze-woda charakteryzuje się największym COP na rynku równym 4,66 (przy temperaturze zewnętrznej +7oC). Sprawność pompy powietrze-woda zmienia się wraz z temperaturą zewnętrzną. Średnie COP obliczone przez pracowników firmy wynoszą 3,4 – to i tak dużo więcej niż potrzeba, aby pompa była opłacalna. Należy pamiętać, że średnioroczna sprawność kotłów na gaz czy olej też nie jest równa 100%. Sprawność rzeczywista a „katalogowa” Kluczowym elementem są sprawności średnioroczne, czyli takie, jakie urządzenie, pracując cały sezon grzewczy, potrafi osiągnąć (a te podawane przez producentów różnią się od siebie). Wpływ na to mają: temperatury zewnętrzne, temperatury, na jakich pracuje instalacja, dopasowanie instalacji do urządzenia grzewczego, ilość włączeń i wyłączeń, czyli straty postojowe i kominowe, jakość paliwa i wiele innych. Dlatego urządzenia zamontowane w firmie Mag Instal są opomiarowane, np. pompa ciepła ma oddzielny licznik energii elektrycznej i swój ciepłomierz – licznik energii cieplnej.
Dzięki temu można bardziej urealnić porównania. Opierając się na pomiarach firmy, a także danych od innych użytkowników, można przyjąć sprawność średnioroczną poszczególnych kotłów pokazaną na wykresie 2.
Uwzględniając rzeczywiste średnie sprawności poszczególnych urządzeń grzewczych, możemy skorygować koszty ogrzewania elektrycznego w stosunku do innych źródeł ciepła:
* dla kotłów kondensacyjnych gazowych koszty ogrzewania elektrycznego są wyższe 2,4 razy;
* dla kotłów tradycyjnych gazowych 1,7;
* dla kotłów tradycyjnych olejowych i LPG współczynnik ten wynosi 0,9;
* dla nowoczesnych kotłów na paliwo stałe od 2,0 (pelet) do 2,7 (groszek).

Aby pompa była konkurencyjna względem innych źródeł ciepła, powinna mieć współczynnik COP wyższy bądź równy powyższym danym. Po ostatnich podwyżkach cen paliw ogrzewanie olejem stało się droższe niż prądem – nawet za pośrednictwem kotłów czy grzejników elektrycznych. Analiza wyników Pompa ciepła zainstalowana ma moc 16 kW i ogrzewa powierzchnię biurową wynoszącą 220 m2. Ciepło rozprowadzane jest za pomocą tradycyjnych grzejników płytowych. Wymusza to stosowanie najwyższej temperatury zasilania, jaką może dać pompa – 55oC. Pompy ciepła najlepsze wyniki COP osiągają przy temperaturze zasilania instalacji 35-40oC. Dlatego też ogrzewanie podłogowe lub grzejniki o zwiększonej powierzchni są dla niej najlepsze. Mimo tego otrzymane wyniki są pozytywne. Średnie COP ze stycznia i lutego wynosi 2,4.
Pompa ciepła zużyła 4811 kWh energii elektrycznej za sumę 2260 zł. W tym czasie wyprodukowała 11 577 kWh energii cieplnej.
Przy największych mrozach pomieszczenia dogrzewane były kondensacyjnym kotłem olejowym, który wyprodukował 1620 kWh energii cieplnej – szacunkowy koszt oleju to 632 zł. Wyniki pomiarów były zapisywane w tabeli w dni robocze rano o godzinie 7.00. Poszczególne kolumny zawierają: datę, temperaturę zewnętrzną odczytaną z pompy, energię elektryczną odczytaną z licznika, energię cieplną odczytaną z ciepłomierza, obliczone COP za ostatnią dobę, średnie COP od początku prowadzenia pomiarów. Koszty ogrzewania pokrywają się z instalacją opartą na kotle kondensacyjnym zasilanym gazem ziemnym. Nie wymagała ona jednak montowania kosztownych przyłączy i instalacji kominowej oraz ponoszenia dodatkowych kosztów. W stosunku do kotła na olej opałowy koszt jest niemal dwukrotnie niższy! Uśredniony rzeczywisty wykres COP, w stosunku do temperatury zewnętrznej, przedstawia wykres 3. Na wykresie 4 przedstawiono zaś teoretyczny COP dla pompy ciepła 16 kW (na podstawie danych katalogowych).
Porównując wykresy i przyjmując, iż pompa pracowała na parametrach 50-55oC (temperatura zasilania c.o.), widać, że jej parametry nie odbiegały od danych katalogowych, a nawet je nieznacznie przewyższały. Z powyższego wykresu wynika też, jak łatwo można byłoby podwyższyć otrzymane COP, obniżając temperaturę zasilania instalacji, czy to przez zastosowanie ogrzewania podłogowego, czy poprzez odpowiednie dobranie grzejników. Podsumowanie Zainstalowana pompa ciepła powietrze-woda spełnia oczekiwania firmy, ponad dwukrotnie redukując koszty ogrzewania w stosunku do oleju opałowego. Osiągnięte średnie COP na poziomie 2,4 jest zgodne z danymi producenta. Po obniżeniu temperatury zasilania instalacji do 35oC powinniśmy otrzymać COP = 3,4, a koszt ogrzewania powinien być trzykrotnie mniejszy niż ogrzewanie kotłem olejowym i o 20-30% tańszy od ogrzewania kotłem gazowym kondensacyjnym. Należy też pamiętać o tym, że ogrzewanie pompą ciepła jest praktycznie bezobsługowe.
Tomasz Lenarczyk
Zobacz artykuł w wersji pdf pdf pdf

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij