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
Pompa ciepła to urządzenie służące do ogrzewania budynku i/lub przygotowania ciepłej wody użytkowej przy zużyciu względnie małej ilości energii elektrycznej (w porównaniu do np. zastosowania grzałki lub grzejników elektrycznych). Jest to możliwe dzięki wykorzystaniu temperatury otoczenia, gruntu lub wody w procesach termodynamicznych zachodzących w urządzeniu. Obecnie najchętniej stosowana jest powietrzna pompa ciepła, czyli wykorzystująca ciepło zawarte w powietrzu. Ten typ pompy odznacza się najlepszą proporcją ceny do zużycia energii. W cenie zawiera się koszt montażu i eksploatacji pompy. Natomiast zużycie energii jest ściśle powiązane ze współczynnikiem COP. Mówi on o ilości energii pozyskanej (wyprodukowanej) przez pompę w stosunku do ilości energii pobranej z sieci. Im wyższy wartość COP, tym efektywniej wykorzystujemy odnawialną energię (powietrze, woda, grunt).
16.08.2021
Czy pompa ciepła w starym domu jest opłacalnym rozwiązaniem? Teoretycznie taka modernizacja starego systemu powinna przynieść korzyści w każdym starym budynku, ale w praktyce inwestycja nie zawsze się zwróci. Na szczęście łatwo można obliczyć, czy pompa ciepła w starym domu będzie dobrą decyzją w kontekście ogrzewania domu i wody. Na co zwrócić uwagę, decydując się na pompę ciepła w starym domu? Ile to kosztuje?
29.08.2022
Bez względu na to, czy dopiero budujesz dom, czy go remontujesz, możesz zainstalować w nim pompę ciepła. Pytanie tylko: jak dobrać pompę ciepła do potrzeb? Dobór pompy ciepła to wyzwanie, dlatego warto, aby zajął się tym specjalista. Podpowiadamy, o czym pamiętać przy doborze pompy ciepła, jak odpowiednio dobrać moc urządzenia, aby jego praca była efektywna i jakie mogą być konsekwencje źle dobranej pompy.
24.06.2022
W Polsce od kilku lat można zaobserwować zmianę rodzaju stosowanych systemów centralnego ogrzewania. Odnotowano, że coraz rzadziej w nowych domach montowane są piece gazowe. Blisko 50% inwestorów w 2022 roku wybrało pompę ciepła jako centralną jednostkę instalacji grzewczej – wynika z Raportu o budowie domów w Polsce, przygotowanego przez Oferteo.pl.
06.04.2023Nazywam się Hubert Skrobosz, z wykształcenia jestem inżynierem lotnictwa i absolwentem Wyższej Szkoły Oficerskiej Sił Powietrznych. Od czasu, kiedy założyłem swoją firmę, staram się być innowacyjny na polskim rynku. Jednym z pomysłów, jakie wdrożyłem w pierwszej kolejności, jest prowadzenie telemetrii. Co to takiego? Zapraszam do lektury.
18.10.2022
Zdecydowałeś się ogrzewać dom pompą ciepła? Podpowiemy ci, od czego zacząć! Zebraliśmy wskazówki od osób, które już korzystają z tych urządzeń grzewczych, oraz od wykonawców, którzy na co dzień zajmują się ich instalacją. Sprawdź, jak przeprowadzić inwestycję w pompę ciepła krok po kroku.
25.05.2023
