Pompy ciepła po latach… (2). Ekonomia z PC

zobacz artykuł w wersji pdf pdf pdf

Analizę ekonomiczną przeprowadzono, porównując centralę z pompą ciepła do kotłowni olejowej, zakładając, że kotłownie węglowe – ze względów ekologicznych i rosnących cen węgla (przynajmniej przy ogrzewaniu
nowych budynków mieszkalnych) – nie znajdą w najbliższym czasie zastosowania.

Relacje ekonomiczne pompy ciepła, w porównaniu do kotłowni na gaz płynny, są jeszcze korzystniejsze niż dla kotłowni olejowych, jednak ze względu na bardzo niejasne zasady jego dystrybucji oraz różne koszty w różnych regionach Polski, szczególnie dotyczące kosztów montażu i dzierżawy butli gazowej, nie są tematem niniejszego artykułu.

Pompy ciepła, w porównaniu do kotłowni z kotłami na gaz ziemny, szczególnie kondensacyjnymi, dla standardowych budynków mieszkalnych przy obecnych relacjach ceny gazu ziemnego i energii elektrycznej przynoszą niewielkie oszczędności i okres ich wypłacalności przekracza 15 lat. Dlatego w dalszych rozważaniach nie są brane pod uwagę.

Przyjęte w niniejszym opracowaniu ceny są cenami zbliżonymi do cen aktualnych. Znając wahania cenowe z tendencją do systematycznego wzrostu oleju opałowego, przeprowadzona analiza może być jedynie orientacją korzyści ekonomicznych z zastosowania pomp ciepła.

Eksploatacja czy inwestycja?
Charakterystyczny jest fakt, że decydującymi czynnikami korzyści ekonomicznych z zastosowania pomp ciepła nie są koszty inwestycyjne, lecz koszty eksploatacyjne, tzn. koszty oleju opałowego i energii elektrycznej.

W artykule o tej tematyce z sierpnia 2002 r. zakładałem cenę oleju opałowego netto 1,5 zł/l, a średnioroczny wzrost ceny oleju opałowego 0,1 zł/l.
Wg tej progresji wynikałaby w 2013 r. cena 2,6 zł/l, a więc średniorocznie ok. 15,8%. Obecnie wynosi ok. 3,1 zł/l, a więc średniorocznie ok. 18,2%. Wzrost ten przekroczył znacznie nawet odważnie wtedy przyjęte założenia. Założyłem też, że wzrost cen energii elektrycznej będzie proporcjonalny do wzrostu cen oleju opałowego. Przyjąłem wtedy 0,3 zł/kWh. Wg średniorocznej progresji 15,8% cena powinna wynosić w 2013 r. 0,52 zł/kWh, a jest ok. 0,45 zł/kWh, a więc wynosi ok. 13/3%. Jest więc progresja niższa, niż założyłem w 2002 r. Wynika z tego, że wzrost cen oleju opałowego jest wyższy od wzrostu ceny energii elektrycznej. Podobne proporcje istnieją również dla gazu ziemnego. Zestawienia zmian efektów ekonomicznych w zależności od wzrostu cen przedstawiono w tabeli 1.

Nawet przy procentowo równym wzroście cen oleju opałowego i energii elektrycznej rachunek ekonomiczny będzie korzystniejszy dla pompy ciepła. Z rocznego bilansu zapotrzebowania energii cieplnej w naszej strefie klimatycznej wynika, że największe zużycie energii cieplnej do celów grzewczych występuje przy temperaturze zewnętrznej +5ºC. Efektywność pracy pompy ciepła i wymaganej temperatury zasilania (COP) przy tej temperaturze, niezależnie od przyjętego systemu jest wysoka, zbliżona do 4,0. Współczynnik efektywności COP oznacza, że np. przy 10 kW zapotrzebowania mocy grzewczej przy tej temperaturze potrzeba dostarczyć do pompy ciepła 2,5 kW mocy elektrycznej. I tu uzyskujemy konkretne oszczędności przy zastosowaniu pompy ciepła.

Szacunek ekonomiczny przedstawiono dla dwóch najpopularniejszych systemów pompy ciepła – pomp ciepła powietrze/woda i pomp ciepła solanka/woda z wymiennikiem gruntowym pionowym (sondami ziemnymi). W pozostałych systemach (studniowych czy wymienników gruntowych poziomych) koszty inwestycyjne zależą od wielu innych indywidualnych czynników i są trudne do standardowego oszacowania. Rodzaje systemów grzewczych będą tematem następnych odcinków.

Przy obecnych relacjach cen oleju opałowego i energii elektrycznej koszty wytwarzania energii cieplnej kotłowni olejowej i grzałką czy kotłem elektrycznym są porównywalne, a więc przy istniejącej kotłowni olejowej jej współpraca z pompą ciepła nie ma uzasadnienia ekonomicznego i technicznego. Jest to prawda trudna do przyjęcia przez użytkowników istniejących kotłowni olejowych.

Dalszym istotnym czynnikiem są warunki zastosowania pompy ciepła w odniesieniu do istniejącej lub projektowanej instalacji grzewczej, lokalizacji obiektu, jak też zapotrzebowania ciepłej wody użytkowej.

Który wariant?
Dopiero po uwzględnieniu tych czynników można podjąć decyzję o wyborze optymalnego ekonomicznie i technicznie wariantu systemu centrali cieplnej. Dla ujednolicenia obliczeń przyjęto standardowy dom jednorodzinny dla czteroosobowej rodziny o zapotrzebowaniu mocy grzewczej 10 kW, położony w największej obszarowo III strefie klimatycznej (-20ºC jak dla Warszawy). Im większe zapotrzebowanie mocy grzewczej, tym korzystniejszy rachunek ekonomiczny przy zainstalowaniu pompy ciepła. Analizę ekonomiczną tych dwóch systemów przeprowadzono dla dwóch wariantów zastosowania:
* samodzielny system pracy pompy ciepła (praca monowalentna) dla gruntowych pomp ciepła;
* równoległy system pracy pompy z grzałką elektryczną (praca monoenergetyczna) dla pomp ciepła powietrze/woda.

Współpraca pompy ciepła z kotłem olejowym w nowo projektowanych obiektach przy aktualnych relacjach cen oleju opałowego i energii elektrycznej jest trudna do uzasadnienia ekonomicznego, chyba że zakłada się kotłownię jako rezerwowe źródło ciepła, co świadczy o braku zaufania do niezawodności pracy pompy ciepła. Będzie to temat jednego z następnych artykułów. Jako parametry do analizy ekonomicznej przyjęto:
* różnicę nakładów inwestycyjnych na centralę grzewczą z pompą ciepła w stosunku do kotłowni;
* roczne oszczędności eksploatacyjne w stosunku do kotłowni;
* okres prostej wypłacalności zainstalowania pompy ciepła.

W kosztach inwestycyjnych kotłowni ujęto następujące pozycje:
* koszt kotła;
* koszt komina;
* koszt zbiornika paliwowego wraz z instalacją paliwową;
* koszt niezbędnej instalacji wentylacji.

W kosztach inwestycyjnych centrali grzewczej z pompą ciepła ujęto następujące pozycje:
* koszt pompy ciepła;
* koszt „dolnego źródła ciepła“;
* koszt zbiornika buforowego wody grzewczej.

Pozostałe urządzenia i armatura, jak pompy obiegowe, zabezpieczenie ciśnieniowe syste

mu grzewczego, podgrzewacz ciepłej wody, orurowanie itp., są w obu przypadkach podobne i nie wpływają istotnie na różnicę kosztów inwestycyjnych. Zestawienie kosztów przedstawiono w tabelach 2A i 2B.

Jak wynika z zestawienia, standardowym, korzystniejszym ekonomicznie wariantem w strefie klimatycznej do temperatury zewnętrznej -20ºC (strefa I, II, i III), w której znajduje się większość obszarów Polski, pod względem wypłacalności jest wykorzystanie pompy ciepła powietrze/woda. Jest to jednak system o mniejszych oszczędnościach kosztów ogrzewania (mniejsze koszty inwestycyjne -mniejsze oszczędności kosztów ogrzewania). System ten nie wymaga żadnej powierzchni działki i kłopotliwych uzgodnień ze służbami ochrony środowiska.

Należy jednak wziąć pod uwagę poziom hałasu przy zewnętrznym ustawieniu pompy, co przy gęstej zabudowie może stanowić źródło konfliktów z „uciążliwymi” sąsiadami. Korzystniejszym systemem pod względem kosztów ogrzewania jest system z sondami ziemnymi (większe koszty inwestycyjne -większe oszczędności kosztów ogrzewania). Pozwolenie na wykonanie wymiennika gruntowego pionowego (sond ziemnych) wymaga wykonania projektu geologicznego i zgłoszenia do właściwych organów ochrony środowiska. Problemy z hałasem emitowanym na zewnątrz nie istnieją. Jest możliwość obniżenia kosztów inwestycyjnych centrali cieplnej z pompą ciepła poprzez zainstalowanie centrali o mniejszej mocy grzewczej przy założeniu obniżenia komfortu cieplnego.

Pompa ta pokryje zapotrzebowanie ciepła np. do temperatury zewnętrznej ok. -11ºC. Statystycznie dla strefy klimatycznej wybrzeża przez 5 dni w roku zajdzie konieczność włączenia ogrzewania dodatkowego, np. grzejników elektrycznych, nagrzewnic powietrza lub ogrzewania kominkowego. Przy temperaturze zewnętrznej -16ºC pompa cieplna zapewni jednak ogrzanie pomieszczeń do temperatury wewnętrznej ok. +15ºC. Zastosowanie ogrzewania dodatkowego obniża koszty inwestycyjne pompy ciepła.

Podjęcie decyzji o zainstalowaniu pompy ciepła nie jest łatwe. Prawidłowe działanie pompy zależy od wielu czynników:
* lokalizacja obiektu;
* warunki wodne działki;
* rodzaj instalacji grzewczej;
* zapotrzebowanie ciepłej wody użytkowej;
* wymagania dotyczące komfortu cieplnego i obsługi centrali cieplnej oraz wiele innych.

Każdy przypadek należy rozpatrywać indywidualnie. Wybór niewłaściwego systemu może prowadzić do nieosiągnięcia spodziewanych oszczędności i parametrów technicznych instalacji grzewczej. Dlatego przed podjęciem decyzji zalecałbym zasięgnąć porady u neutralnych specjalistów niezajmujących się bezpośrednio dystrybucją i instalacją pomp ciepła. Koszty takiej porady mogą być niewielkie, a korzyści z niej wynikające mogą okazać się bardzo duże.

Mirosław Kozłow

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