Wzrost świadomości ekologicznej, liczne programy wsparcia i dofinansowań, coraz niższe ceny urządzeń, komfort i bezobsługowość użytkowania – takie zalety usłyszy prawdopodobnie instalator, do którego zgłosi się kolejny potencjalny inwestor. Nie będzie w tym kłamstwa, ani w przypadku rozmowy wyłącznie o pompie ciepła, ani o instalacji fotowoltaicznej. Pytanie, czy warto te dwa systemy rozważyć łącznie i na jakim etapie budowy domu.

Budynek budynkowi nie równy, wie to doskonale każdy producent urządzenia grzewczego czy instalator podejmujący się doboru pompy ciepła jako jedynego źródła grzewczego. Na wymaganą moc grzewczą mają wpływ decyzje podjęte na etapie projektu domu. Pompy ciepła są urządzeniami niskotemperaturowymi, więc zdecydowanie lepiej sprawdzają się w instalacjach ogrzewania płaszczyznowego.

Grzejniki nie są dyskryminowane. Będą jednak pociągały za sobą konsekwencję obniżenia współczynnika COP pompy ciepła. Mówiąc wprost – pompa ciepła będzie pobierała więcej energii elektrycznej, co ma znaczenie przy określaniu wymaganej wielkości instalacji fotowoltaicznej.

Pompa ciepła i fotowoltaika-Gasiorek253-3
Całkowite wskaźnikowe zapotrzebowanie na energię (źródło:
http://arcada.com.pl/dompasywny/)
)

Pytanie o izolację…

Nie jest przypadkiem, że czytając fora internetowe czy wymieniając się uwagami z branżystami, zawsze pada pytanie o izolację termiczną budynku. Powstaje coraz więcej firm, które w ofercie posiadają również usługę doradztwa energetycznego. Powyższy wykres obrazuje, że w bilansie energetycznym budynku ciepło jest jego największą składową i chcąc szukać oszczędności eksploatacyjnych, właśnie w tym miejscu należałoby zastanowić się, co jeszcze można poprawić.

Wracając do pytania o izolację – jest ono słuszne, jednak nie wyczerpuje całego zagadnienia. Nie liczy się tylko grubość, ale również jakość izolacji. Im niższy współczynnik lambda, tym lepiej. Oczywiście pójdzie za tym również cena materiału, w przeciwieństwie do ceny robocizny, co może skłonić do refleksji. Cena robocizny już niekoniecznie, co powinno dawać do myślenia.

Poza izolacją bardzo ważna jest stolarka okienna. Przy założeniu, że średni współczynnik przenikania ciepła przez ścianę wynosi 0,2 W/(m2 * K), a okna 3-szybowego około 1 W/(m2 * K), duża ilość okien może generować spore straty ciepła. Oczywiście na plus będą działały zyski solarne, o ile zimą będzie słoneczny dzień, a przeszklenia będą głównie od południa. Nie można też pominąć sposobu montażu okien i mostków cieplnych. Nowe budynki są coraz bardziej szczelne, przez co wentylacja grawitacyjna, która swoje działanie opiera na różnicy ciśnień, praktycznie nie ma prawa działać. Jako właściwe rozwiązanie zaleca się zatem wentylację mechaniczną.

Algorytm analizujący

Wszystkie powyższe aspekty dotyczą ilości ciepła, które będzie potrzebował budynek w ciągu roku. Ciepło będzie musiało być dostarczone przez pompę ciepła, więc im lepiej zbudowany dom, tym mniej ciepła potrzebuje, a z kolei pompa pobiera mniej energii elektrycznej. Dochodzi do tego wszystkiego jeszcze czynnik ludzki i jakość montażu pompy ciepła.

Nawet najbardziej wydajne urządzenie zamontowane nieprawidłowo i działające np. ze zbyt małą ilością czynnika chłodniczego lub z utrudnionym przepływem powietrza będzie pobierało podwyższone ilości energii elektrycznej. Rynek wychodzi jednak naprzeciw klientom nieświadomym problemu – producenci pomp ciepła wprowadzają algorytm pozwalający na analizę jakości pracy maszyn. Przykładem może być autodiagnostyka stosowana w sterownikach niektórych pomp ciepła dostępnych na rynku.

Pompę ciepła warto rozważyć już na wstępnym etapie budowy domu. Pozwoli to na oszczędności z tytułu braku kominów, ewentualnego przyłącza gazowego czy tworzenia pomieszczenia na składowanie opału. Podobna sytuacja może mieć miejsce w przypadku instalacji fotowoltaicznej.

Przewidzenie jej na wstępnym etapie budowy domu może pozwolić na doprowadzenie przewodów elektrycznych na poddasze znacznie wcześniej, co zabezpieczy inwestora przed ewentualnym remontem. Podobnie wcześniej można przewidzieć haki montażowe, które jest w stanie zamontować wykonawca dachu, dzięki czemu użytkownik nie straci gwarancji firmy na szczelność poszycia dachowego.

Ekologiczny układ idealny

Aby stworzyć optymalną instalację pompy ciepła z fotowoltaiką, należy po określeniu zapotrzebowania na ciepło budynku oszacować, ile energii pobierze urządzenie grzewcze. Większość producentów posiada programy doborowe, które są w stanie oszacować jej dobowe oraz roczne zużycie.

Znając powyższą wartość oraz dodając do nich zapotrzebowanie energii na cele bieżące, powstaje ekologiczny układ idealny – hybryda pompy ciepła z fotowoltaiką. Energia elektryczna w instalacjach typu on-grid (instalacja PV podłączona do sieci energetycznej) może zostać oddana do sieci i pobrana w późniejszym czasie. Wiąże się to jednak z faktem, że prosument może pobrać tylko 80% wyprodukowanej energii (w przypadku instalacji o mocy do 10 kW). Temat nie jest tak oczywisty – pozostaje pytanie, co należy zrobić, by energię z fotowoltaiki wykorzystywać w maksymalny sposób, najlepiej w momencie jej produkcji.

Pompa-ciepla-i-fotowoltaika
Rysunek 2. Zależność profilu wykorzystania energii elektrycznej dla typowego gospodarstwa jednorodzinnego, a produkcji energii elektrycznej z instalacji fotowoltaicznej. Żółte pole obrazuje potencjał elektryczny do wykorzystania w przypadku zastosowania inteligentnego sterowania rozdziału energii (źródło: https://www.hewalex.pl/porady-i-wiedza/oszczedzanie-energii/co-to-jest-autokonsumpcja-energii-elektrycznej.html

Optymalizacja przez skorelowanie

Jednym ze sposobów optymalizacji jest skorelowanie odbiorników elektrycznych z instalacją fotowoltaiczną w taki sposób, by uruchamiać poszczególne urządzenia w momencie produkcji prądu przez instalację. Patrząc na bilans energetyczny, im większą moc elektryczną będzie miał dany odbiornik, tym lepiej, przez co korzystniejszym rozwiązaniem będzie np. uruchomienie zmywarki niż zaświecenie żarówki. Na rynku powstają rozwiązania systemowe (np. opti-ener), które mają na celu zdalne uruchamianie gniazdek elektrycznych i podłączonych do nich urządzeń gospodarstwa domowego.

Założenia dobrze spełniałby również elektryczny, zasobnikowy podgrzewacz wody, który mógłby pracować w dowolnym momencie. Problemem jest jednak jego trzykrotnie mniejsza wydajność.

Sterownik zewnętrzny

Do korelacji pompy ciepła oraz fotowoltaiki niezbędna jest komunikacja sterownika pompy ze sterownikiem zewnętrznym (np. inwertera w celu otrzymania sygnału pracy instalacji PV) lub z dodatkowym licznikiem energii elektrycznej.

W pierwszym przypadku sterowanie odbywa się najczęściej przy wykorzystaniu wyjścia sterownika zewnętrznego. W większości przypadków opiera się on na zwarciu oraz rozwarciu odpowiedniego styku sterującego. Pracujący inwerter wysyła sygnał do sterownika pompy ciepła, a ta uruchamia się wg zadanych nastaw. Niektórzy producenci, przewidując współpracę pompy ciepła z fotowoltaiką, przygotowali w swoim oprogramowaniu specjalne tryby pracy, które m.in. powodują przegrzanie zasobnika do wyższej niż standardowo temperatury.

Dodatkowy licznik

W przypadku zastosowania dodatkowego licznika energii, praca pompy ciepła jest aktywowana najczęściej w momencie, gdy zostały uprzednio uruchomione inne, niesterowalne odbiorniki elektryczne. Takie rozwiązanie pozwala na ograniczenie zużycia energii z sieci energetycznej podczas porannego szczytu zapotrzebowania na energię elektryczną, który ma miejsce w większości gospodarstw domowych. Pompa ciepła może zostać uruchomiona również w godzinach okołopołudniowych, gdzie zauważalny jest mniejszy pobór energii elektrycznej.

Liczba faz

Przy decyzji budowy instalacji hybrydowej należy wziąć pod uwagę kwestię liczby zasilanych faz. W zależności od tego, czy pompa ciepła jest 1-fazowa czy 3-fazowa należy dokonać wyboru inwertera. W przypadku niedopasowania ilości faz, tzn. gdy pompa ciepła będzie 3-fazowa, a inwerter 1-fazowy, w momencie uruchomienia pompy ciepła tylko jedna faza będzie zasilania z fotowoltaiki, zaś pozostałe dwie z sieci energetycznej. Moc falownika nie będzie miała znaczenia.

Koszty w dół

Koszty inwestycyjne pompy ciepła oraz fotowoltaiki spadają z roku na rok. Na rynku widoczna jest coraz powszechniejsza akceptacja powyższego systemu. Przewidzenie go na etapie budowy pozwala na dodatkowe oszczędności związane m.in. z uniknięciem zbędnych remontów. Rynek napędzają również liczne dotacje. Program „Mój Prąd” pozwala na uzyskanie wsparcia w wysokości do 5000 zł dla inwestycji rozpoczętych po 23.07.2019 r. Program „Czyste powietrze” wspiera termomodernizację budynków oraz wymianę źródła grzewczego. Skierowany jest do właścicieli domów jednorodzinnych. Dzięki takim zabiegom można w znacznym stopniu skrócić czas zwrotu inwestycji w instalację fotowoltaiczną.

Michał Gąsiorek

Rysunek główny. Porównanie możliwości bieżącego wykorzystania energii z instalacji fotowoltaicznej źródło: https://www.hewalex.pl/porady-i-wiedza/oszczedzanie-energii/co-to-jest-autokonsumpcja-energii-elektrycznej.html).

Prenumerata Magazynu Instalatora

7 myśli na temat “Pompa ciepła i fotowoltaika

  • 31 października 2019 o 14:48
    Permalink

    Taką instalację można zamówić na (…)

    Odpowiedz
  • 31 października 2019 o 16:28
    Permalink

    Uwaga na kalkulację oferenta! Przeważnie zaniżają potrzeby na energię cieplną, aby rzekomo zainwestować taniej. Można sobie wstępnie obliczyć tę wielkość na podstawie aktualnego zużycia, oczywiście dla budynków istniejących. Jeśli ktoś zaoferuje projekt, zakładający wartość dużo mniejszą, to oszustem jest. Zapotrzebowanie na ciepło nie zmieni się po wymianie jego źródła. Pozdro. Zbigniew

    Odpowiedz
  • 31 października 2019 o 17:05
    Permalink

    Autor słyszał coś o bilansowaniu międzyfazowym dla falowników 3faz ?

    Odpowiedz
  • 1 listopada 2019 o 06:41
    Permalink

    Co za bzdury fotowoltanika i poppa ciepła w zimę to tak jak połączyć ogień z wodą taki sam efekt

    Odpowiedz
  • 1 listopada 2019 o 19:48
    Permalink

    Elementy takiej hybrydowej instalacji minimalizują wzajemnie swoje wady. Interesujący artykuł – budując dom z pewnością przeanalizuje opłacalność takiej inwestycji na własnym przykładzie.

    Odpowiedz
  • 1 listopada 2019 o 21:40
    Permalink

    zawsze jak patrzyłem na dach lewiatana to sobie myślałem że dobrze by tam wyglądały panele :) u mnie już leżą od roku i sprawnie działają! ale też kupiłem porządne komponenty (…).

    Odpowiedz
  • 4 listopada 2019 o 08:27
    Permalink

    Fotowoltaika to wspaniała dziedzina. Warto w nią zainwestować. Zresztą jestem pewny, że niebawem każdy będzie musiał zainwestować w fotowoltaikę, bo zniszczyliśmy naszą ziemię. Ja mam panele od (…). Mają dobre ceny.

    Odpowiedz

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