Pompa ciepła powietrze-woda sposób na tanie ogrzewanie

Pompa ciepła powietrze-woda sposób na tanie ogrzewanie

Istnieje obecnie wiele sposób na tanie ogrzewanie domu. Pompy ciepła należą do jednych z najtańszych z nich. Jest to zasługa ich ogromnego, bardzo wydajnego współczynnika sprawności. W poniższym artykule przyjrzymy się bliżej pompom ciepła, a zwłaszcza systemom powietrze-woda, próbując wyjaśnić ich zasadę działania, stojącą za tak wysoką sprawnością.

Zasada działania powietrznej pompy ciepła

Pompy ciepła stosowane są dookoła nas od dawna. W dużym uproszczeniu mówiąc, pompa ciepła to urządzenie, które wykorzystując parowanie i skraplanie czynnika, pompowanego w obiegu zamkniętym transportuje ciepło. W tzw. parowniku, gdzie czynnik odparowuje, ciepło jest pobierane. Czynnik w postaci gazowej jest następnie transportowany do skraplacza, gdzie ciepło jest oddawane, a czynnik pompowany dalej.

Z tej zasady działania korzysta wiele urządzeń, na przykład lodówki czy klimatyzatory. One także pompują ciepło, ale głównie z zamiarem pozbycia się go z jakiegoś miejsca, a nie dostarczenia go do domu, jak w przypadku pompy ciepła. Urządzenie wykorzystywane do ogrzewania wnętrza domu działa na dokładnie takiej samej zasadzie, transportują ciepło do domu z jego otoczenia, np. z powietrza lub gruntu.

Fenomen sprawności powietrznej pomp ciepła

Sprawność urządzenia nie może być większa od 100% – prawa fizyki są w tym zakresie jasne. Inaczej byłoby to perpetuum mobile pierwszego rodzaju, czyli urządzenie, które wytwarza więcej energii, niż samo zużywa. Zasada zachowania energii jest nieubłagana – pompa ciepła nie może dostarczać więcej energii, niż jest w nią wkładane, a jednak – komercyjnie dostępne powietrzne pompy ciepła bez problemu uzyskują współczynnik sprawności równy 3 i więcej.

Fenomen wysokiej sprawności wynika z faktu, że pompa ciepła do ogrzewania wykorzystuje nie energię, które dostarczana jest do urządzenia przez nas (w postaci energii elektrycznej), a ciepło, które zbierane jest przez czynnik z otoczenia (na ogół z gruntu lub powietrza) służy do ogrzewania. Dzięki temu system może osiągać tak wysoką wydajność.

Dlatego też dla pomp ciepła definiuje się tzw. współczynnik sprawności, zwany czasami COP. Mówi on o ilości ciepła, uzyskanej z pobranej z gniazdka energii elektrycznej, na ogół w przeliczeniu na 1 kW prądu. Oznacza to, że np. dla COP równego 3,5 i mocy elektrycznej pompy ciepła równej 2 kW, wygeneruje ona 7 kW ciepła. Typowa powietrzna pompa ciepła charakteryzuje się COP równym średnio 2,9 (dla całego roku). Analogiczny współczynnik dla gruntowych pomp ciepła wynosi 3,9.

Integracja powietrznej pompy ciepła z systemem centralnego ogrzewania

Integracja pompy ciepła z systemem centralnego ogrzewania ma wpływ na działanie całego systemu, a w szczególności na jego sprawność, czyli to, ile zaoszczędzimy korzystając z tego ekonomicznego rozwiązania ogrzewania.
Sprawność pompy ciepła zależy od wielu czynników – wykorzystanego sprzętu, rodzaju instalacji i różnicy temperatury pomiędzy medium, które ogrzewamy (na przykład wodą w grzejnikach) a otoczeniem – np. powietrzem dookoła domu. Im różnica temperatur jest mniejsza, tym pompa ciepła jest wydajniejsza. Dlatego też, najwyższy współczynnik sprawności uzyskiwany jest w połączeniu z niskotemperaturowym ogrzewaniem podłogowym.

Podobnie sytuacja ma się z ciepłą wodą użytkową (CWU). Jej temperatura powinna wynosić ok. 50°C, co jest dosyć wysoką temperaturą dla pompy ciepła. Są jednak na rynku pompy ciepła dostosowane do tak wysokich temperatur pracy, które zachowują wysoki współczynnik sprawności w tych temperaturach. Jeśli chcemy integrować pompę ciepła z obiegiem CWU, należy pamiętać, aby dobrać odpowiednie urządzenie.

Ile można zaoszczędzić dzięki pompie ciepła

Instalacja pompy ciepła to ogromna oszczędność dla domowego budżetu. Wymaga to sporej początkowej inwestycji, jednakże takowa szybko się zwraca. Przyjrzyjmy się, jaki jest to koszt i jak szybko inwestycja taka może się zwrócić, na przykładzie powietrznej pompy ciepła. Ten typ pomp ciepła jest tańszy w instalacji i znacznie popularniejszy w naszym kraju.

Przyjmijmy w naszych obliczeniach, że o ogrzania mamy dom o powierzchni 120 m2. Przyjmuje się, średnio, że dla obecnie wybudowanego domu potrzebne jest rocznie od 90 do 120 kWh/m2, co przy założonej powierzchni daje zużycie wynoszące do 14 400 kWh w ciągu roku. Energię tą pozyskać można w różny sposób.

  • W przypadku gazu ceny wynoszą od 0,111 do 0,124 zł/kWh.
  • W przypadku węgla (ekogroszek) koszt ten wynosi 0,164 zł/kWh.
  • Znacznie droższy jest pelet drzewny – 0,265 zł/kWh
  • Najdroższa jest, oczywiście, energia elektryczna. W przypadku taryfy G11 ogrzewanie elektryczne kosztować będzie 0,626 zł/kWh.

Ceny rocznego ogrzewania modelowanego domu wyniosą, zatem (ceny zaokrąglono do pełnych złotówek):

  • Gaz ziemny – 1692 zł
  • Ekogroszek – 2362 zł
  • Pelet drzewny – 3816 zł
  • Energia elektryczna w taryfie G11 – 9014 zł

Średni współczynnik sprawności powietrznej pompy ciepła wynosi 2,9. Oznacza to, że do dostarczenia 14400 kWh potrzebować ona będzie jedynie 4966 kWh – prawie jedną trzecią tego, co inne systemy centralnego ogrzewania. Jeżeli pompę ciepłą zasilać będziemy, jak w powyższym zestawieniu, energią elektryczną z taryfy G11, roczny koszt użytkowania tego źródła ciepła wyniesie 3108 zł. Zatem jedyne źródła energii, jakie oferują tańszą alternatywę, to gaz ziemny i ekogroszek. Oba te źródła są dosyć nieekologiczne, a ich eksploatacja wiąże się z dodatkowymi nakładami na konserwację przyłącza, kominów spalinowych itp. No i, w przypadku ekogroszku, regularnymi wizytami w kotłowni, aby szuflować węgiel do pieca…

Taryfa G11 nie jest jednakże najtańszym sposobem na uzyskanie prądu w naszym domu. Jeżeli skorzystamy z taryfy G12 to przez 14 godzin w ciągu doby koszt wyniesie 0,4166 zł/kWh, a pozostałe 10 h – 0,3688 zł/kWh. Bez optymalizacji załączania pompy ciepła do okresów, gdy prąd jest tańszy, koszt ogrzewania powietrzną pompą ciepła, wyniesie, zatem 1970 zł, a z optymalizacją zaledwie 1831 zł.

Pompa ciepła i fotowoltaika

Jeżeli opisane powyżej oszczędności to dla nas nadal za mało, to powietrzną pompę ciepła sparować możemy z mikroinstalacją fotowoltaiczną. Inwestycja w system PV o mocy ok 5 kW pozwoli zapewnić przez cały rok około 5000 kWh energii elektrycznej – dostatecznie dużo, aby w pełni zasilić pompę ciepła prądem ze słońca. Prądem, który jest zupełnie darmowy! Dzięki temu, korzystając z instalacji solarnej i pompy ciepła uzyskać możemy ogromne oszczędności.

INNE PORADY

Może Cię zainteresować

Mikroinwertery Hoymiles

Zalety mikroinwerterów Każdy panel fotowoltaiczny produkuje prąd stały. Za zmianę na prąd zmienny który jest...