Wpływ odbiorników ciepła na koszty ogrzewania powietrzną pompą ciepła
Artykuł omawia wpływ stosowanych odbiorników ciepła na koszty eksploatacji powietrznej pompy ciepła. Porównano ze sobą ogrzewanie grzejnikowe, podłogowe oraz klimakonwektory zastosowane w budynku o powierzchni 130 m².
Z poradnika dowiesz się
Współczynnik SCOP i jego wpływ na koszty ogrzewania
Współczynnik SCOP jest średnim rocznym współczynnikiem efektywności energetycznej pompy ciepła. Wyrażany jest w bezjednostkowej wartości liczbowej. Współczynnik SCOP = 4 oznacza, że z każdej 1 kWh energii elektrycznej pobranej przez pompę ciepła uzyskujemy 4 kWh energii cieplnej dostarczonej do budynku. Inaczej mówiąc, 1 kWh ogrzewania budynku kosztuje nas 25% ceny kWh prądu z sieci.
Współczynnik SCOP zależy od różnicy temperatury pomiędzy dolnym źródłem (powietrze zewnętrzne) a górnym źródłem (grzejniki, podłogówka, fancoile itd.). W przypadku powietrznych pomp ciepła im niższa temperatura zewnętrzna, tym chwilowy współczynnik COP jest niższy (przy tej samej temperaturze zasilania układu). W przypadku stałej temperatury dolnego źródła wzrost temperatury wody grzewczej również obniża współczynnik COP. Współczynnik SCOP jest średnią z chwilowych współczynników COP z całego roku.
Model budynku zastosowany w obliczeniach
W przedstawionych poniżej obliczeniach wykorzystano budynek parterowy o powierzchni 130 m² we współczynniku obciążenia cieplnego na poziomie 35 W/m². Zakładana temperatura wewnętrzna w budynku wynosi 20°C. Z budynku korzystają 4 osoby. Zakładane, stałe obciążenie cieplne na cele CWU wynosi 4500 kWh/rok. Budynek zlokalizowany jest w Sulejówku.
Jako modelową pompę ciepła wykorzystano produkt Thermia ITEC ECO 8 kW (400 V) o budowie typu monoblok. Instalacja wykorzystuje jeden, bezpośredni obieg grzewczy.
Szacunkowe zapotrzebowanie na energię wynosi 13 589 kWh/rok, z czego 9089 kWh na cele centralnego ogrzewania. Projektowanie obciążenie cieplne w temperaturze obliczeniowej wynosi 4,5 kW. Średnia temperatura roczna wynosi 7.8°C.
Ogrzewanie grzejnikowe
W pierwszym wariancie zastosowano niskotemperaturowe ogrzewanie grzejnikowe o temperaturze zasilania/powrotu odpowiednio 55/47°C.
- Średni roczny współczynnik COP uzyskano na poziomie SCOP=2,8.
- Całkowita energia pobrana przez pompę ciepła wynosi 4738 kWh, co przy średniej cenie 80 gr/kWh daje średni roczny koszt ogrzewania na poziomie 3790,40 zł.
- Punkt biwalencji wynosi -16°C, co oznacza, że po osiągnięciu tej temperatury przez powietrze zewnętrzne konieczne jest wspomaganie pompy grzałkami elektrycznymi o mocy 1,9 kW.
Ogrzewanie za pomocą klimakonwektorów o powiększonej powierzchni wymiennika
Klimakonwektory to w dużym uproszczeniu grzejniki z wentylatorami. Ruch powietrza wymuszony jest pracą wentylatorów (moc około 20 W), co pozwala na ograniczenie temperatury zasilania układu.
W analizowanym budynku zastosowano klimakonwektory o powiększonej powierzchni wymiennika, co pozwala osiągnąć parametr 40/32°C.
- Główną zmianą jest wzrost współczynnika SCOP = 3,5, uzyskano również obniżenie temperatury biwalencji, co oznacza, że grzałki w tym przypadku włączą się dopiero przy temperaturze zewnętrznej równej -18°C.
- Energia elektryczna zużyta przez pompę ciepła zmalała do poziomu 3 836 kWh/rok, co daje koszt ogrzewania na poziomie 3 068,80 zł rocznie, generując oszczędność w stosunku do grzejników na poziomie 721,60 zł rocznie przy zakładanej cenie prądu.
Ogrzewanie za pomocą ogrzewania podłogowego pod podłogą betonową
Ostatnim analizowanym w niniejszym artykule wariantem jest ogrzewanie podłogowe pod podłogą betonową wykończoną gresem.
Sposób wykończenia jest kluczowy dla efektywności energetycznej, gdyż panele i drewno mają około 60-krotnie większy opór cieplny w stosunku do gresu. Stosowanie gresu jako wykończenia w połączeniu z gęstym rozłożeniem pętli ogrzewania podłogowego (rozstaw 10 cm) pozwala na znaczące obniżenie temperatury zasilania i osiągnięcie parametru na poziomie 32/27°C przy temperaturze wewnętrznej +20°C.
- W porównaniu do ogrzewania grzejnikowego, współczynnik SCOP=4,0 wzrósł o 1,2, co daje ponad jedną dodatkową kilowatogodzinę z każdej zużytej kWh prądu.
- Temperatura uruchamiania się grzałek spadła z -16 do -19°C, a łączny koszt zużycia energii elektrycznej nie przekracza 2640 zł rocznie.
Podsumowanie wyników
Na podstawie przedstawionych wyników można stwierdzić przewagę ogrzewana podłogowego nad innymi technologiami odbiorników ciepła. Grzejniki są najmniej efektywnym odbiornikiem ciepła i są niezalecane w przypadku stosowania powietrznych pomp ciepła.
W przypadku stosowania grzejników niskotemperaturowych, spada drastycznie dostępna moc pompy ciepła. Pokrycie obciążenia cieplnego w przypadku grzejników wynosi zaledwie 63% w stosunku do pozostałych rozwiązań. Oznacza to, że w przypadku grzejników konieczne jest zwiększenie mocy pompy ciepła lub stosowanie grzałek elektrycznych od wyższych temperatur.
Ogrzewanie podłogowe jest najlepszym rozwiązaniem w przypadku stosowania powietrznych (gruntowych również) pomp ciepła. Oszczędność energii w stosunku do grzejników dla tego samego budynku i tej samej pompy ciepła wynosi 1449 kWh, co przy obecnych cenach energii daje prawie 1160 zł w skali roku. Przedstawione obliczenia zostały wykonane dla domu o powierzchni 130 m² i należy pamiętać, że wraz ze wzrostem powierzchni oszczędność wzrasta.
W przypadku budynków istniejących, wyposażonych w grzejniki, rozwiązaniem pośrednim jest stosowanie klimakonwektorów, które, choć nie są tak efektywne jak ogrzewanie podłogowe, to pozwalają ograniczyć koszty eksploatacji o ponad połowę w porównaniu do zastosowania podłogówki. Koszty związane z wymianą grzejników na klimakonwektory są niższe w stosunku do kosztów związanych ze zrywaniem podłóg i układania ogrzewania podłogowego w budynkach istniejących. W przypadku wykonania nowej instalacji zasilającej klimakonwektory możliwe jest wykorzystania chłodzenia z pompy ciepła, o ile jednostka taką możliwość posiada.
Jak oceniasz ten poradnik?
Dziękujemy za Twoją opinię!Twoja opinia pozwala nam tworzyć lepsze treści
Więcej poradników o pompach ciepła
Montaż pompy ciepła w dużym stopniu wpływa na efektywność całego systemu i jest tak samo ważny, jak prawidłowy dobór pompy ciepła. Profesjonalne podłączenie pompy nie jest problematyczne i czasochłonne – pod warunkiem, że wcześniej zadbasz o wybór miejsca montażu pompy ciepła oraz o każdy szczegół montażu jednostki wewnętrznej i przeprowadzisz niezbędne testy. Jak podłączyć pompę i jak przebiega montaż pompy ciepła krok po kroku? Czy do montażu niezbędne są uprawnienia? Ile kosztuje podłączenie pompy ciepła? Odpowiadamy!
14.12.2023
Pompa ciepła woda-woda to urządzenie grzewcze, które pobiera energię cieplną z wody gruntowej przez studnię czerpalną. Woda przenosi ciepło do systemu ogrzewania, następnie schłodzona wraca do obiegu poprzez studnię zrzutową. Czy pompa ciepła woda-woda to dobra inwestycja? Ile kosztuje eksploatacja pompy woda-woda? Jakie są wady oraz zalety pompy ciepła woda-woda?
28.07.2022
Pompa ciepła to rozwiązanie, które można zastosować zarówno w nowo wybudowanych domach, jak i w starym budownictwie. Możliwe też jest podłączenie pompy ciepła do istniejącej instalacji w starszych domach. Nie oznacza to, że musisz rezygnować z dotychczasowej metody ogrzewania. Podłączenie pompy ciepła do istniejącej instalacji to również świetny sposób na optymalizację metody ogrzewania budynku. Do czego podłączyć pompę ciepła? Jak dobrać pompę ciepła do istniejącej instalacji? I najważniejsze: czy podłączenie pompy ciepła do istniejącej instalacji to dobry wybór?
31.08.2022
Pompa ciepła powietrze-woda to najbardziej popularny rodzaj ekologicznego urządzenia grzewczego. Wykorzystuje odnawialne źródła energii, a jej instalacja nie sprawia problemów. Dolnym źródłem ciepła jest powietrze atmosferyczne. Czym charakteryzuje się pompa powietrze-woda? Dowiedz się!
27.06.2022
Powietrzne pompy ciepła od lat zyskują popularność jako jedno z najchętniej wybieranych źródeł ogrzewania w domach jednorodzinnych. Łączą w sobie ekologiczne podejście do energii z realną oszczędnością. W tym zestawieniu przyglądamy się ośmiu modelom, które wyróżniają się w swojej klasie.
22.04.2025
Hybrydowe pompy ciepła to rozwiązanie korzystające z minimum dwóch rodzajów energii lub paliwa. Nowoczesne systemy hybrydowe nie tylko łączą ze sobą różne urządzenia w jeden układ (hybrydowo pompa ciepła może działać np. w modernizowanym domu z kotłem ciepła), ale też łączą funkcje – np. ogrzewania wody z ogrzewaniem pomieszczeń. Jak działa hybrydowa pompa ciepła, jakie może przynieść korzyści i ile kosztuje takie rozwiązanie?
26.08.2022