Pompa ciepła do ogrzewania cieplej wody użytkowej

Można powiedzieć, że ostatnim hitem sezonu wśród producentów pomp ciepła jest kompaktowy zasobnik w wbudowaną małą pompą przeznaczoną jedynie do ogrzewania ciepłej wody. Na pierwszy rzut oka urządzenie wygląda ciekawie, także pod względem ceny, która jak na pompę ciepła jest bardzo atrakcyjna gdyż wynosi średnio ok. 7 000 zł w zależności od producenta.

Będąc na Poleko gdzie jest okazja porozmawiać w jednym miejscu z wieloma producentami na raz można było odnieść wrażenie, że pompa ciepła do ciepłej wody użytkowej to najlepsze rozwiązanie. Pracuje praktycznie cały rok, ma wysokie COP, prawie nie zużywa energii, jest tanie i łatwe w montażu. To główne argumenty producentów. Poza łatwym montażem w resztą można polemizować, co nieomieszkam uczynić.

Producenci pomp ciepła do CWU podkreślają, że są to urządzenia alternatywne do kolektorów słonecznych gdyż w podobnej cenie mamy urządzenie, które pracuje dłużej i jest niezależne od warunków atmosferycznych. Zapominając, co mówi sprzedawca i patrząc na dane techniczne można nabrać trochę wątpliwości. Warunki pracy dla tego typu pomp zalecane przez producenta to temperatura dolnego źródła 15 – 35C! a gdy temperatura spadnie poniżej 8C pompa jest wyłączana i pozostaje jedynie zasilanie elektrycznie. Odnosząc te parametry pracy (35-8C temperatura zewnętrzna) do temperatur dla Krakowa daje mam to ok. 4601 godzin pracy, czyli ok. 192 dni, czyli zaledwie 53% roku. Daje nam to roczne pokrycie na CWU na poziomie 50 % czyli bardzo podobnie do kolektorów.

Kolejnym argumentem na rzecz pomp ciepła mają być niskie koszty pracy. Jak dla mnie ten argument jest najbardziej dyskusyjny zwłaszcza, jeżeli pompę ciepła zestawia się z kolektorami. Średni COP dla tego typu pomp to 3.5. Na tej podstawie łatwo wyliczyć, że przy średniej cenie energii elektrycznej 0.5 zł daje to koszty uzyskania, 1kWh energii cieplnej 0,143 zł. Zakładając, że do ogrzewania wykorzystujemy pelety, które kupowane są po ok. 650 zł tona jedna kWh energii cieplnej kosztuje w tym wariancie ok 0.16 zł. Dla ogrzewania gazem jest to koszt ok. 0.29 zł /kWh dla oleju opałowego 0,31 zł/kWh. Jak łatwo zauważyć oszczędności przy zastosowaniu pompy ciepła nie wystąpi przy ogrzewaniu peletam będzie „umiarkowana” przy gazie, oleju opałowym a najwyższa będzie przy elektrycznych podgrzewaczach.

Najwyższa ekonomika wystąpi oczywiści przy najdroższym nośniku energii, jakim jest energia elektryczna, więc policzmy ile to będzie?
Założenia

• Średnie dzienne zapotrzebowanie domu na CWU – 5.5 kWh
• Liczna dni pracy pompy 192 dni
• Koszt pracy pompy 0,143 zł/kWh
• Koszt energii elektrycznej 0,5 zł/kWh

wyliczenia

• Koszty ogrzewania CWU pompą ciepła (192 dni z uwagi na warunki pracy) – 151 zł
• Koszty ogrzewania CWU energią elektryczną (192 dni, jako równoważnik pracy pompy) 527 zł
• Uzyskane oszczędności 377zł/ rok

Odnosząc uzyskane oszczędności do koszów urządzenia zakładam 7 000 z instalacją, daje to prosty okras zwrotu 18, 5 roku sporo jak na urządzenie instalowane dla oszczędności!

Na koniec rodzynek „patentem” sprzedawców na wydłużenie okresu pracy pompy ciepła do CWU i podniesienie jej COP jest wykorzystywanie w czasie niskich temperatur powietrza w budynku, które nawet w zimie ok. ma 20 stopni – pozostawię to bez komentarza.

Zaproszenie na Poleko do Poznania

Wszystkich czytelników Bloga pragnę zaprosić na POLEKO do Poznania w dniach 23-26 listopad 2010.

Z ramienia redakcji Glob Energii uczestniczyłem w organizacji Globu Pełnego Energii wydarzenia poświęconego energetyce odnawialnej w ramach targów Poleko. W drugim dniu targów 24.11.2010 środa poświęconego energetyce słonecznej będę przedstawiał dwa zagadnienia:

1. 0 13:00 powiem kilka słów o ogniwach II generacji
2. 0 14:00 będę rozwijał problematykę kolektorów słonecznych. Poniżej program

GLOB PEŁEN ENERGII, DZIEŃ 2, 24.11.2010 środa
10:30-10:30 ROZPOCZĘCIE I OGŁOSZENIE KONKURSU - Grzegorz Burek (Redakcja GLOB Energia)
10:30-11:00 Gość specjalny GLOB PEŁEN ENERGII – Tomasz Zubilewicz
11:00-12:00 SESJA SPECJALNA! Ciekawe instalacje urządzeń grzewczych: kolektory słoneczne.
Spotkania z ekspertami oraz użytkownikami. Prowadzi Tomasz Zubilewicz
12:00-12:10 Energetyka słoneczna w GLOB Energia - Bogdan Szymański (Redakcja GLOB Energia)
12:10-12:30 Gość specjalny GLOB PEŁEN ENERGII – Pascal Brodnicki "Po prostu fotowoltaika!"
12:30-13:00 Fotowoltaika – energia ze słońca - Michał Chwieduk (EKOpower21)
13:00-13:30 Nowe technologie w fotowoltaice - ogniwa II generacji - Bogdan Szymański (Redakcja GLOB Energia)
13:30-14:00 Kolektory słoneczne – indywidualne rozwiązania w ramach efektywnych systemów - Marek Rawicki (Viessmann)
14:00-14:30 Wszystko co chcesz wiedzieć o kolektorach słonecznych ale boisz się zapytać! - Bogdan Szymański
(Redakcja GLOB Energia)
14:30-15:00 PODSUMOWANIE KONKURSU "Do wygrania GPS"
15:00-15:30 OZE W PYTANIACH I ODPOWIEDZIACH, dyskusja


Codziennie będzie można mnie spotkać na Stoisku Redakcji GLOB Energia - Hala 5, Stanowisko 14 A




Wszystkich czytelników serdecznie zapraszam

Bogdan Szymański

GWC a chłodzenie domu

W ostatnim wpisie bardzo sceptycznie podszedłem do wykorzystania gruntowego wymiennika ciepła do wstępnego ogrzewania powietrza wentylacyjnego. Czy dodatkowe wykorzystanie GWC do chłodzenia domu latem poprawi ten bilans?

Po pierwsze szczerze wątpię w możliwości efektywnego chłodzenia domu za pomocą GWC w duże upały. Są tu dwa wąskie gardła:

1 – moc chłodnicza gruntu. Przy utrzymujących się upałach przez kilka dni grunt będzie się nagrzewał i uzysk „chłodu” będzie spadał. Grunt o ile nie jest bardzo wilgotny nie jest dobrym przewodnikiem ciepła podobnie jak i powietrze odbierające ciepło z gruntu.

2 – wydajność wentylacji – wentylacja w domu jest projektowana do wentylowania a nie chłodzenia. Ciepło do budynku dostaje się nie tylko przez powietrze, lecz także ściany i okna z tego względu wydajność wentylacji może być niewystarczająca do efektywnego schłodzenia budynku.

Pomijając te dwa problemy dokonałem obliczeń w oparciu o założenia:

1. Z GWC na wyjściu otrzymujemy w lecie średnio powietrze o temperaturze 16 C
2. GWC w lecie będzie wykorzystywane, gdy temperatura na zewnątrz przekroczy 25 C (poniżej wartości wentylatory zużywają więcej energii niż jest odbierane z gruntu)

Przy tych założeniach w oparciu o dane metrologiczne dla Krakowa otrzymałem wartości:

1. 188 godzin pracy w okresie letnim GWC
2. Uzysk chłodu o wartości energetycznej 227,824 kWh
3. Kosz uzyskania chłodu – zużyta energia elektryczna przez wentylatory 30 kWh

Uzyskana wartość energii jest naprawdę symboliczna, w odniesieniu do potrzeb i ceny GWC. Osobiście po wyliczeniach dla ogrzewania nie spodziewałem się rewelacji.

Zakładając że zamiast GWC do chłodzenia domu wykorzystywany byłby klimatyzator o współczynniku COP 2 wartość uzyskania 227,824 kWh chłodu wynosiłaby 56zł minus 15 zł kosztów pracy wentylatorów daje uzysk chłodu z GWC na poziomie 40zł

Jeżeli ktoś liczy na efektywne chłodzenie za pomocą GWC to raczej będzie zawiedziony. W mojej ocenie lepiej pomyśleć o zakupie klimatyzatora i zasilaniu go ogniwami PV. W takim układzie jest doskonała korelacja zapotrzebowania na chłodzenia i produkcji energii przez ogniwa.

Gruntowy wymiennik ciepła GWC – rzeczywista oszczędność czy czysta propaganda?

Jednym z założeń mojego domu było zastosowanie gruntowego wymiennika ciepła GWC w celu wstępnego podgrzania powietrza wentylacyjnego. Jednak tak się dziś zastanawiałem czy stosując rekuperator ciepła GWC będzie mi się opłacił? Idąc za tropem zacząłem liczyć, jakie oszczędności może dać mi sam GWC i wyniki obliczeń samego mnie zaskoczyły.

Niestety nie udało mi się uzyskać wiarygodnych danych z opomiarowanej instalacji, dlatego poczyniłem pewne założenia do własnych obliczeń.

tok obliczeń

• Z danych IMGW dla Krakowa pobrałem średnie temperatury z tzw typowego roku meteorologicznego gdzie są dane o temperaturze godzina po godzinie.
  
• Założyłem, że GWC będzie pracował, gdy różnica temperatur na czerpni i wyjściu z GWC będzie wyższa niż 5C. Przy niższej różnicy koszty pracy wentylatorów są wyższe niż oszczędności z podniesienia temperatury powietrza. (średnią temperaturę gruntu w sezonie grzewczym założyłem na 5C)

• Założyłem, że budynek będzie potrzebował 315 m3 powietrza na godzinę i że będzie wentylowany non stop. W rzeczywistości jest to wartość zawyżona. W budynku nie będzie non stop potrzeby wentylowania wszystkich poniszczeń planuję instalację czujnika, CO2, dzięki któremu pomieszczenie, w którym nie ma osób nie będzie wentylowane.

Dokonując przeliczeń godzina po godzinie w oparciu o dane IMGW wyliczyłem, że ilość energii, jaką uzyskam z gruntu za pomocą GWC to w sezonie grzewczym zaledwie 1268 kWh. Zakładając, że dom będzie ogrzewany peletami wartość tej energii to ok. 190zł rocznie (cena kWh 15 gr). Dodatkowo do utrzymania przepływu przez GWC na poziomie 315 m3 wentylatory potrzebują 160 W co daje rocznie ok. 300 kWh zużytej energii elektrycznej. Wartość tej energii będzie wynosić ok. 150 zł (0,5 zł/kWh).

Odejmując koszty działania GWC 150 zł od uzyskanych oszczędności 190 zł łatwo wyliczyć, że oszczędności netto wyniosą ok. 40 zł, czyli prawie nic! Proszę zauważyć, że obliczenie nie uwzględniają instalacji rekuperatora. W rzeczywistości uwzględniając działanie rekuperatora uzysk energii z GWC byłby jeszcze niższy.

Sam się bardzo zdziwiłem tymi wyliczeniami spróbuję je jeszcze zweryfikować z danymi z jakiejś instalacji, ale obecnie bardziej kłaniam się ku wydaniu 15 – 20 tyś zł zamiast na GWC na większe pole kolektorów, turbinę wiatrową lub nawet ogniwa PV gdyż wydaje się to bardziej opłacalne.

Założenia do energooszczędnego domu

Nowy dom to inwestycja na dziesięciolecia. Z tego też względu należy patrzeć na jego eksploatację w długiej perspektywie. Choć wielu może się z tym nie zgadzać osobiście uważam, że obecnie energia cieplna i elektryczna jest tania. Co oznacza, że w perspektywie najbliższych 10 – 20 lat czekają nas spore podwyżki a co za tym idzie koszty eksploatacji budynków będą rosły.

Zgodnie z założeniami mój dom ma mieć możliwość być niezależnym energetycznie tzn jego bilans energetyczny będzie równa 0. Na marginesie dodam, że zgodnie w projektowaną nową dyrektywą domy budowane w UE po 2020 mają spełniać warunek zerowego bilansu energetycznego. Dlatego moje plany są pewną inwestycją w przyszłość.
Założenia niezależności energetycznej nie uda mi się zrealizować od razu z uwagi na zbyt wysokie koszty inwestycyjne. Jednak nie podnosząc znacznie nakładów finansowych na budowę budynek zoptymalizuję tak, aby była możliwość jego adaptacji do zerowego bilansu energetycznego.

1 – minimalizacja strat energii

Planowany dom będzie dobrze, lecz racjonalnie ocieplony. Szczególną jednak uwagę poświecę kilku elementom budynku, których późniejsza termomodernizacja jest niemożliwa lub bardzo trudna. Przykładowo w istniejącym budynku wymiana stolarki okiennej czy docieplenie ścian zewnętrznych, stropodachu nie stanowi problemu a koszty tego typu działań są umiarkowane. Z drugiej strony późniejsze docieplenie fundamentów czy podłogi na gruncie jest bardzo trudne i kosztowne a prawidłowe docieplenie wieńca czy nadproża w gotowym domu jest praktycznie nie możliwe. Tego typu elementom poświęcę szczególną uwagę gdyż na etapie realizacji ich izolacja cieplna jest znacznie tańsza i prostsza.

2 – efektywność energetyczna

Planowany dom będzie posiadał mechaniczną wentylację sterowaną elektronicznie wraz z rekuperacją ciepła i GWC. Nawet, jeżeli ktoś nie planuje tego typu instalacji z pewnością warto zainwestować przynajmniej nad adaptacją domu do tego typu rozwiązań. W źle zaprojektowanym domu praktycznie niema możliwości późniejszego wprowadzenia rekuperacji ciepła z wentylacji. Choć koszty rekuperatora są obecnie stosunkowo wysokie wraz ze wzrostem cen energii rentowność tych urządzeń będzie rosła. Zawsze warto mieć możliwość inwestycji w tego typu urządzenie za kilkanaście lat.

3 – odnawialne źródła energii

Zerowy bilans energetyczny nie jest możliwy bez wykorzystania odnawialnych źródeł energii. Osobiście planuję montaż kolektorów. Z często omawianych na tym blogu powodów zamocuję je na południowej ścianie a nie na dachu. Z koeli dach zoptymalizuję pod wykorzystanie fotowoltaiki. Obecnie pokrycie dachu panelami PV niema podstaw ekonomicznych, lecz uważam, że nie dalej jak za 10 lat taka inwestycja będzie rentowa i z pewnością chciałbym mieć możliwość z niej skorzystać. W tym celu dom będzie posiadał prosty dach dwu spadowy a na południowej fasadzie nie będzie żadnych jaskółek. Dodatkowo konstrukcja dachu będzie mocniejsza niż wymagałoby tego pokrycie dachu, aby w przyszłości bez kosztownych przeróbek możliwy był montaż paneli fotowoltaicznych.

Solar Keymark na kolektorze, – Co nam daje ten znak?

Wraz z programem NFOŚiGW „dopłat do kolektorów” znak solar Keymark z pewnością nabrał na popularności a w debacie pojawiały się nawet głosy, aby ograniczyć dofinansowanie jedynie do urządzeń posiadających ten znak. Co jednak tak naprawdę daje nam znak Solar Keymark naklejony ma kolektorze?

Zasadniczo Solar Keymark to „potwierdzenie” zgodności kolektora z normami:

EN 12976-2 Słoneczne systemy grzewcze i ich elementy. Urządzenia wykonywane fabrycznie. Część 2: Metody badań
EN 12975-2 Słoneczne systemy grzewcze i ich elementy. Kolektory słoneczne. Część 2: Metody badań

Dodam, że wiele kolektorów nieposiadających znaku Solar Keymark posiada badania na zgodność z wymienionymi powyżej normami.

W pewnych elementach Solar Keymark wkracza jednak poza same normy badania. Przykładowo kolektory dostarczone do badania muszą pochodzić z bieżącej produkcji, producenci są zobowiązani do badania kolektorów dwa razy w roku, wizytowane są same zakłady produkcyjne i obowiązująca w nich kontrola, jakości.

Oczywiście cała ta procedura nie jest tania i jak łatwo zauważyć koszty otrzymania znaku solar keymark będą rosły odwrotnie proporcjonalnie do wielkości produkcji. Dla firm produkujących rocznie dziesiątki tysięcy m2 kolektorów otrzymanie znaku Solar Keymark nie stanowi dużego finansowego obciążenia. Jednak dla małych producentów z pewnością jest to istotny koszt.

Osobiście nie mogę się zgodzić ze stwierdzeniem, że z kolektor nieposiadający znaku Solar Keymark z automatu jest gorszy od tego ze znakiem. Dodatkowo jest tu jeszcze jeden bardzo istotny aspekt do poruszenia. Zarówno Solar Keymark czy obecnie obowiązujące normy tak naprawdę nie dają dopowiedzi najistotniejszej dla indywidualnego klienta. Ile energii będzie można uzyskać z danego kolektora?

Esencją znaku Solar Keymark jest raport z testu kolektora, co można sprawdzać na stronie. Forma dokumentu i wyliczane parametry z pewnością osobie z poza branży nić nie powiedzą! Będzie to trudna do interpretacji zlepka liczb i wskaźników. (wpis na temat interpretacji certyfikatu). Mój osobisty zarzut do znaku Solar Keymark dotyczy faktu, że nie weryfikuje on parametrów cieplnych kolektorów a jedynie je wyznacza i potwierdza. Siedząc w branży już jakiś czas widziałem certyfikaty opatrzone znakiem Solar Keymark, w których parametry cieplne kolektora były naprawdę słabe. Z tego powodu z całą stanowczością mogę stwierdzić, że znak ten nie jest gwarantem wysokich uzysków cieplnych z kolektorów. Nie daje możliwości łatwej kalkulacji uzysku energii z kolektora i porównywania kolektorów między sobą. Z tego względu z punktu widzenia konsumenta nie spełnia najważniejszych zadań.

Na marginesie dodam, że Solar Keymark nie jest międzynarodowym standardem, lecz znakiem handlowym ESTIF. Stworzony został przez branżę producentów kolektorów i w mojej ocenie odpowiada na potrzeby producentów a nie użytkowników tych urządzeń.