Jako dystrybutor wysokotemperaturowych pomp ciepła coraz częściej stykamy się z prośbami o dobór pompy ciepła jako jedynego źródła ciepła dla budynku. Inwestorzy obserwując sytuację ekonomiczną i rosnące ceny nośników energii szukają oszczędności. Pompa ciepła przestaje być tylko rozwiązaniem wybieranym dla instalacji niskotemperaturowych, ale staje się pożądana również na inwestycjach potrzebujących wysokiego parametru.
Należy jednak się zastanowić czy praca pompy ciepła w układzie monowalentnym jest dobrym rozwiązaniem dla każdego typu instalacji?
Chciałabym przedstawić porównanie pracy monowalentnej oraz biwalentnej pomp ciepła dla wybranej inwestycji.
Opis inwestycji: Rozpatrywanym obiektem jest istniejąca hala magazynowa znajdująca się w strefie II klimatycznej (praca do -18⁰C) o zapotrzebowaniu 220 kW. Po termomodernizacji wymagany parametr wynosi: 50/45. Na inwestycji znajduje się kocioł gazowy dobrany na pełne zapotrzebowanie.
Dobrana pompa ciepła: Dla obu wariantów pracy dobrano pompy ciepła OHTM90. Pompy ciepła pracują na czynniku chłodniczym R410A i wyposażone są w sprężarki typu scroll. Mają one możliwość pracy do temperatury zewnętrznej -20⁰C, a maksymalny osiągalny parametr wynosi: 65⁰C. Koperta pracy urządzenia wygląda w sposób następujący:
Rys. Analiza szacunkowych kosztów
Wariant pierwszy: Dobór pompy ciepła jako jedynego źródła ciepła
Wydajność grzewcza pojedynczej pompy ciepła dla temperatury zewnętrznej -18⁰C wynosi: 44,2 kW. Aby pokryć całkowite zapotrzebowanie dobrano kaskadę pięciu pomp ciepła.
Analiza wydajności – wariant pierwszy.
Wariant drugi: Dobór pompy ciepła do temperatury zewnętrznej -8⁰
Zapotrzebowanie budynku na moc grzewczą dla temperatury -8⁰C wynosi około 165 kW. Aby je pokryć dobrano kaskadę trzech pomp ciepła OHTM90, wydajność grzewcza pojedynczej pompy w tym punkcie wynosi: 54,7 kW.
Analiza wydajności – wariant drugi.
Porównanie: Zestawiając oba warianty należy wziąć pod uwagę kilka czynników: zoptymalizowaną pracę instalacji, koszty eksploatacyjne oraz koszty inwestycyjne.
Dla temperatury zewnętrznej 7⁰C zapotrzebowanie budynku wynosi 83 kW. W wariancie pierwszym wydajność grzewcza urządzeń jest przewymiarowana ponad 4,5krotnie, natomiast w przypadku wariantu drugiego ze źródłem szczytowym 2,5krotnie. Zastosowanie urządzeń dobranych na punkt biwalentny pozwala na większe wykorzystanie potencjału zaprojektowanych pomp ciepła. Kolejną zaletą takiego doboru urządzeń jest ułatwienie doboru poszczególnych komponentów instalacji poprzez uproszczenie układu. Przykładem takich komponentów mogą być wymienniki ciepła oraz zbiorniki buforowe: w przypadku kaskady pięciu pomp ciepła OHTM90 zalecalibyśmy dobór 3000L zbiornika, natomiast dla kaskady trzech urządzeń wystarczyłby 2000L. Istnienie źródła szczytowego pozwala również na zabezpieczenie pracy układu również jako przykładu źródła awaryjnego.
Biorąc pod uwagę sam koszt zakupy pomp ciepła, wariant z istniejącym źródłem szczytowym jest o około 40% tańszym rozwiązaniem w zakupie. Dodając do tego koszt instalacji jednostek kwota, którą należy przeznaczyć na dobór pompy ciepła pracującej dodatkowe kilka godzin w roku wydaje się nieuzasadniona.
Aby sprawdzić jak wygląda to w przypadku kosztów eksploatacyjnych przygotowano analizę szacunkowych kosztów. Zakłada ona podzielenie roku na siedem okresów, w zależności od zakresu temperatur zewnętrznych. W każdym okresie koszty jednostkowe oraz sezonowe są zależne od współczynnika COP pomp ciepła – pozwala to na wyznaczenie zużycia prądu co ma wpływ na koszt wytworzenia energii. W analizie przyjęto koszt 1kWh na poziomie 1zł.
Do temperatury -8⁰C pompy ciepła w obu wariantach pracują identycznie. W okresie drugim, gdy na częściową pracę załącza się kocioł gazowy, natomiast wartość współczynnika COP jeszcze jest powyżej 2,0 wariant pierwszy jest bardziej opłacalny. W okresie pierwszym, gdy współczynnik COP pompy ciepła jest już poniżej wartości 2,0 koszty eksploatacyjne praktycznie się wyrównują. Przewymiarowanie mocy urządzeń jak i kosztów inwestycyjnych jest niewspółmierne do rocznych oszczędności rzędu 1%.
Podsumowanie: Rozwój rynku odnawialnych źródeł energii i popyt na pompy ciepła sprawiają, że pojawia się więcej wysokotemperaturowych rozwiązań. Coraz bardziej rozbudowane koperty pracy pomp ciepła dają więcej możliwości ich wykorzystania. Należy jednak zawsze zwracać uwagę na możliwości instalacji – termomodernizacja chociażby przez wymianę grzejników może znacząco obniżyć koszty zarówno inwestycyjne jak i eksploatacyjne. Lokalizacja instalacji również ma bardzo duże znaczenie – przez ile faktycznie godzin występują w czasie roku temperatury podane za obliczeniowe? Czy faktycznie jest to taka ilość, że opłacalne jest kilkukrotnie przewymiarowanie instalacji oraz pomnażanie kosztów inwestycyjnych?
Zalety zastosowania źródła szczytowego:
zmniejszenie kosztów inwestycyjnych poprzez uproszczenie układu,
większe wykorzystanie potencjału pompy ciepła poprzez dobór na punkt biwalentny,
pompa ciepła nie jest ograniczona kopertą pracy;
dodatkowe zabezpieczenie układu w postaci źródła alternatywnego
możliwość stosowania w termomodernizowaniach obiektach
Kocioł jako źródło szczytowe? To ma sens – zobacz film od Gazuno:
Jako producent pomp ciepła zależy nam na prawidłowej pracy naszych instalacji. Każdą sytuację, każdy temat rozpatrujemy indywidualnie, aby nie narażać inwestorów na niepotrzebne koszty, ale jednocześnie zabezpieczyć instalację aby prawidłowo działa w każdej temperaturze zewnętrznej.
Chcesz otrzymywać przydatne informacje z branży OZE na swoją skrzynkę mailową? Zapisz się do newslettera – wiadomości wysyłamy raz w miesiącu, więc masz czas na spokojne zapoznanie się z tematami:
Jako doradca techniczno-handlowy pracuję w zespole z Sebastianem Gencem. Razem współpracujemy z projektantami, audytorami oraz inwestorami z województwa podkarpackiego, opolskiego, świętokrzyskiego, małopolskiego oraz śląskiego.
Zapraszamy do udziału w Akademii Profesjonalistów Gazuno. Raz w miesiącu otrzymasz zaproszenie na nasze spotkania oraz dostęp do wcześniejszej rejestracji. Zapisz się już teraz, aby nie przegapić nadchodzących wydarzeń!
