W naszym kraju widoczne wzrosło zainteresowanie ogrzewania domu za pomocą pomp ciepła oraz montażem instalacji fotowoltaicznej, które stały się już częstym elementem na dachu domku jednorodzinnego.

Logiczny jest zatem montaż w budynku obu instalacji – pompy ciepła, którą napędza energia elektryczna, oraz instalacji fotowoltaicznej produkującej energię elektryczną. Dzięki takiemu rozwiązaniu właściciel domu może obniżyć rachunek za energię elektryczną i ogrzewanie w domu do kilkudziesięciu złotych miesięcznie (będą to głównie opłaty stałe). Taki scenariusz jest możliwy, jednak wymaga odpowiednio dużej powierzchni dachu, na której zostanie zamontowana instalacja fotowoltaiczna.

Parametryzujemy budynek

Dom o powierzchni 150 m2 z dobrą izolacją termiczną, wyposażony w powietrzną pompę ciepła oraz wentylację mechaniczną z odzyskiem ciepła. Możemy zatem przyjąć, że zapotrzebowanie naszego budynku na ciepło będzie wynosiło około 40–50 W/m2. W przypadku szacowania wielkości instalacji fotowoltaicznej bezpieczniej jest przyjąć lepsze parametry izolacyjne budynku, stąd 150 m2 x 40 W/m2= 6 kW.

Pompa ciepła – czas pracy i zużycie energii

Wiedząc, że w sezonie grzewczym pompa ciepła (bez modulacji mocy) pracuje około 1 800–2 200 godzin na potrzeby centralnego ogrzewania, możemy obliczyć, iż rocznie budynek będzie potrzebował 12 000 kWh energii cieplnej. Ile energii elektrycznej w takim przypadku pobierze pompa ciepła, będzie zależało od jej sezonowego współczynnika efektywności, czyli SCOP.

Markowe powietrzne pompy ciepła posiadają SCOP dla instalacji ogrzewania podłogowego w przedziale 3,5–4. Tym razem również bezpieczniej będzie przyjąć bardziej optymistyczny parametr, czyli SCOP = 4. Zatem pompa ciepła pobierze rocznie 3 000 kWh energii elektrycznej na potrzeby pracy instalacji centralnego ogrzewania.

Pompa ciepła ma również za zadanie ogrzewanie ciepłej wody użytkowej. Załóżmy, iż w budynku mieszkają 4 osoby, które będą zużywały w ciągu dnia około 60 litrów c.w.u. na osobę, a w skali roku jest to 87 600 litrów. Aby ogrzać taką ilość wody od temperatury 10°C do temperatury 40°C, należy do wody dostarczyć (87 600 l x (40–10) K) / 860 = 3 060 kWh energii cieplnej.

Ze względu na wysoką temperaturę pracy podczas ogrzewania c.w.u. pompa ciepła będzie w tym wypadku posiadała SCOP w przedziale 2,3–2,8. Zatem ilość energii elektrycznej potrzebnej do ogrzewania ciepłej wody użytkowej poprzez powietrzną pompę ciepła wynosi: 3 060 kWh / 2,8 = 1 090 kWh.

Instalacja PV – jak oszacować wymaganą moc?

Mając oszacowane zapotrzebowanie budynku na energię elektryczną możemy przystąpić do doboru wielkości instalacji fotowoltaicznej. W przypadku większych instalacji fotowoltaicznych i budynku z pompą ciepła, możemy przyjąć, iż 25% wyprodukowanej przez instalację PV energii zostanie wykorzystane na bieżąco w budynku, pozostała część zostanie oddana do sieci i w późniejszym czasie odebrana, ale ze współczynnikiem 0,8. Zatem 7 960 kWh x 0,25 = 1 990 kWh – tyle energii wykorzystywanej w budynku zostanie pokryte bezpośrednio z instalacji PV.

Pozostała część 7 960 – 1 990 = 5 970 kWh będzie pobierana z sieci, gdy instalacja PV nie będzie pracowała (w nocy, w zimie). Aby odebrać z sieci 5 970 kWh energii należy wcześniej wprowadzić do sieci 20% więcej energii (współczynnik 0,8), stąd 5 970 kWh / 0,8 = 7 460 kWh. Sumując energię wykorzystywaną na bieżąco i wprowadzoną do sieci, otrzymujemy 9 450 kWh energii, którą ma wyprodukować rocznie instalacja fotowoltaiczna. W zależności od kąta nachylenia paneli fotowoltaicznych oraz ich orientacji względem południa, różny może być uzysk energii z 1 kWp. Przyjmijmy dość optymistyczny wariant, czyli 1 kWp paneli PV produkuje rocznie 960 kWh energii elektrycznej. Zatem moc instalacji PV dla naszego budynku powinna wynosić 9,84 kWp.

Viessmann Polska

Producent systemów grzewczych, przemysłowych i chłodniczych