Jeszcze do niedawna nierzadko można było się spotkać ze stanowiskiem, że sprężarkowe pompy ciepła zasilane „brudnym” prądem, nie korzystają z energii odnawialnej. Dyrektywa 2009/28/WE z dnia 23 kwietnia 2009 r. w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych wprowadza klarowny zapis w zakresie wykorzystania energii odnawialnej przez sprężarkowe pompy ciepła. Określa on, że pompa ciepła przy spełnieniu warunku min. wartości rocznego współczynnika efektywności SPF może być uznana za taką, która korzysta z odnawialnej energii.

Niestety w ślad za dyrektywą nie poszły jeszcze żadne szczegółowe wytyczne z Komisji Europejskiej związane z podaniem metody szacowania współczynnika SPF. Prawdopodobnie będziemy musieli na nie poczekać co najmniej dwa lata. Brak szczegółowych wytycznych do dyrektywy OŹE sprawia, że stosunkowo swobodnie można ją interpretować. W kilku artykułach w naszej prasie fachowej pojawiły się opinie, że dla warunków polskich dyrektywa OŹE określa min. wartość SPF dla pomp ciepła wynoszącą wartość 3,45.

Kolejna opinia, będąca niejako konsekwencją poprzedniej tezy, że wszystkie pompy ciepła typu powietrze-woda nie korzystają z energii odnawialnej, gdyż średnia wartość SPF z danych statystycznych GUS wynosi ok. 3,0. Z Dyrektywy OŹE wynika niezbicie, że minimalna wartość SPF wynosi 2,88, co pozwala jednoznacznie obalić wcześniej opisane stanowiska.

Co to jest SPF?

Sezonowy współczynnik efektywności sprężarkowej pompy ciepła (ang. Seasonal Performance Factor – SPF, ang. Seasonal Coefficient of Performance – SCOP lub niem. Jahresarbeitszahl – JAZ) określa relację energii grzewczej przekazanej przez pompę ciepła do instalacji grzewczej w stosunku do dostarczonej do niej energii elektrycznej. Jako okres porównawczy dla SPF przyjmuje się rok.
Można zdefiniować kilka typów SPF.

Od czego zależy realna wartość SPF?

Ważnym parametrem wpływającym na końcową wartość współczynnika SPF jest wartość współczynnika efektywności pompy ciepła COP (ang. Coefficient of Performance) dla pompy ciepła. Jest ona mierzona w certyfikowanych laboratoriach badawczych zgodnie z aktualną normą PN EN 14511 w ustalonych warunkach pracy pompy ciepła. Do pomiaru wartości COP przy parametrach pracy np. B0W35 (solanka – wej./wyj. -3/0oC, woda grzewcza – zasil./powrót 35/30oC) bierze się pod uwagę energię pobraną przez pompę dolnego źródła (lub wentylatora), jak również energię pobraną przez pompę obiegową c.o. i regulator.

Minimalna wartość SPF wynikająca z dyrektywy OŹE

Zagadnienie określenia minimalnej wartości SPF wydaje się być kluczowym dla promowania pomp ciepła o wysokiej efektywności. Może mieć też decydujący wpływ na stworzenie finansowych systemów wsparcia pomp ciepła jako odnawialnych źródeł energii.

Zgodnie z dyrektywą OŹE minimalna wartość SPF dla pompy ciepła zależy od współczynnika η średniej sprawności konwersji energii pierwotnej w elektryczną. Nieprzypadkowo współczynnik η jest średnią dla UE (z danych Eurostatu). Wartość ta obecnie wynosi η=40% i została przywołana np. w decyzji Komisji 2007/742/WE z dnia 9 listopada 2007 r. (Dz. U. L 301 z 20.11.2007, s. 14.). Mimo że w Polsce wartość jest niższa (ok. η=35%), to ustawodawca europejski wskazuje wyraźnie do stosowania wartość średnią η dla krajów Unii Europejskiej (dane Eurostat), a nie wartość η dla konkretnego kraju.

 

Na podstawie wzoru z załącznik VII dyrektywy OŹE minimalna wartość SPF dla uznania pompy ciepła jako OŹE wynosi obecnie 2,88.

η=0,4  =>  SPF min 2010 > 1,15/0,4 = 2,88

 

Czy pompa ciepła powietrze-woda korzysta z energii odnawialnej?

Porównanie udziału energii odnawialnej dla instalacji pomp ciepła oraz systemów wspomagania ogrzewania i c.w.u. za pomocą kolektorów słonecznych

Pomiar czy szacowanie SPF?

Idea wprowadzenia min. wartości SPF w dyrektywie OŹE związana jest z założeniem, że ważnym elementem doboru instalacji z pompą ciepła jest wcześniejsze szacowanie wsp. SPF. Metody pomiaru wsp. SPF wymagają zastosowania opomiarowania, zarówno zużycia energii elektrycznej, jak również odbioru ciepła dla c.o. i c.w.u. Metodologia pomiaru rzeczywistego wsp. SPF nie jest całkiem jednolita i jednoznaczna.
Typowym rozwiązaniem jest zastosowanie licznika ciepła, który mierzy energię cieplną przekazaną do instalacji c.o. i c.w.u. oraz licznika energii elektrycznej. W zależności od rodzaju instalacji uwzględnia się lub nie ilość energii pobranej przez pompę obiegową (np. w systemach bezpośredniego zasilania ogrzewania podłogowego z pompy ciepła, pompa obiegowa c.o. nie jest uwzględniana). Niektórzy producenci pomp ciepła wbudowują w urządzenia systemy pomiaru energii dolnego źródła. Mając zamontowany licznik energii elektrycznej na obwodzie pompy ciepła, można w bardzo prosty sposób określić współczynnik SPF (rys. 4). Dla przykładu w Niemczech warunkiem uzyskania dotacji na pompę ciepła jest takie zastosowanie opomiarowania, które pozwala zmierzyć roczny współczynnik efektywności pompy ciepła.

Metody szacowania wartości SPF

Od kilkunastu lat stosowane są w Europie różne metody szacowania współczynnika SPF. Najbardziej znane z nich to:
– niemiecka metoda w oparciu o wytyczne VDI 4650 (ostatnia modyfikacja pochodzi z marca 2009; w Niemczech dostępne są specjalne strony internetowe lub programy komputerowe do szacowania SPF w oparciu o ww wytyczne
– szwajcarska metoda WPesti adaptowana również przez Austrię pod nazwą JAZCALC. Na stronach inernetowych dostępny jest dla każdego bezpłatny arkusz kalkulacyjny w Excelu
– austriacka metoda OIB RL 6
– norma PN-EN 15316-4-2:2008 (nie znalazła jak dotąd żadnego praktycznego zastosowania w programach komputerowych)
– komputerowe programy symulacyjne (np. WP-OPT)

 

Przy odpowiedniej polityce państwa, wspierającej rozwój rynku pomp ciepła jako urządzeń dostarczających energię odnawialną, wprowadzenie specjalnej całodobowej tańszej taryfy dla pomp ciepła pozwoliłoby użytkować w inny sposób urządzenie, lepiej gospodarować energią odnawialną i osiągać wyższe wartości SPF.

Dobrym przykładem są taryfy elektryczne dla pomp ciepła u naszych południowych sąsiadów. Cena energii elektrycznej dla pomp ciepła jest w Czechach trzykrotnie niższa niż w przypadku używania energii elektrycznej do innych celów. Jednak warto tu dopowiedzieć, że specjalne taryfy dla pomp ciepła w Czechach nie zostały wprowadzone samodzielnie przez zakłady energetyczne i dystrybucyjne. Zostały one narzucone przez rząd.

Co można zrobić nie czekając na Brukselę?

Przy projektowaniu i wykonawstwie instalacji grzewczych z pompami ciepła należy dążyć do uzyskiwania jak najwyższej wartości SPF. Również działania producentów i dystrybutorów oraz środowiska naukowego powinny być nakierowane na wdrażanie projektowania zintegrowanego instalacji z pompami ciepła z zapewnieniem realizacji maksymalnego współczynnika SPF. W wspólnym interesie wszystkich uczestników rynku, a przede wszystkim klientów, jest również jak najszybsze wprowadzenie sprawdzonej metody szacowania wsp. SPF dla instalacji ze sprężarkowymi pompami ciepła.

 

Autor wyraża serdeczne podziękowanie za udzielone wsparcie merytoryczne i recenzję artykułu dr. inż. Marianowi Rubikowi z Politechniki Warszawskiej.

 

Paweł Lachman
Vaillat

 

Cały artykuł – GLOBEnergia 4/2010

pompy ciepła w UE art str 1