Pompa ciepła vs wysokie temperatury zasilania – co decyduje o efektywności pompy ciepła
Rozważając montaż pompy ciepła w istniejącym budynku możemy natknąć się się informacja, że urządzenia te dyskwalifikują wysokie temperatury zasilania systemów grzewczych. Często słyszymy również, że pompa ciepła w budynkach istniejących ze względu na temperatury zasilania nie będzie inwestycją uzasadnioną ekonomicznie. A jak to wygląda w praktyce? Wyjaśniamy, czy pompy ciepła są w stanie zapewnić wystarczająco wysokie temperatury systemu grzewczego oraz dlaczego maksymalna wymagana temperatura zasilania nie decyduje o efektywności tego rozwiązania.
Jakub Król
Czy pompa ciepła zapewni konieczne temperatury?
Temperatury możliwe do uzyskania przez pompę ciepła zależą od aspektów technicznych pompy, a konkretnie od zastosowanego czynnika roboczego i charakterystyki kompresora. Standardowe pompy ciepła bez problemów osiągają temperatury z zakresu 55°C do 60°C. Z kolei termin „wysokotemperaturowych” pomp ciepła zarezerwowany jest dla urządzeń osiągających temperatury z przedziału 65°C do 70°C. Określenie to jest zapisane w cudzysłowie ze względu na to, że w zastosowaniach przemysłowych mianem wysokotemperaturowych pomp ciepła określa się pompy ciepła osiągające ponad 100°C. Na rynku dostępne są również pompy ciepła osiągające 75°C. Dotyczy to np. pomp ciepła, których czynnikiem roboczym jest propan. Podsumowując, dostępne na rynku pompy ciepła do zastosowań domowych w większości przypadków są w stanie zapewnić wymagane temperatury systemu grzewczego (bez udziału dodatkowych grzałek elektrycznych).
Temperatury zasilania w rzeczywistości
Wiemy już jakie temperatury są w stanie uzyskać dostępne na rynku pompy ciepła. Jak wysokie są te temperatury w rzeczywistości? Tutaj z pomocą przychodzą nam wyniki wieloletniego projektu monitoringowego pomp ciepła w istniejących domach jednorodzinnych w Niemczech. Monitoring ten został przeprowadzony przez Instytut Fraunhofera ISE i wykazał stosunkowo wysokie średnie wartości efektywności badanych pomp ciepła. Dla wielu mogą one być nawet pewnym zaskoczeniem. Ale to jeszcze nie koniec. Badania przeprowadzone przez Instytut Fraunhofera ISE wykazały, że badane systemy charakteryzowały się stosunkowo niskimi średnimi wartościami temperatur zasilania systemu grzewczego. Oczywiście w trakcie eksploatacji występowały również wysokie temperatury zasilania. Wysokie temperatury zasilania, przez wielu uważane za koniecznie występowały jedynie podczas najzimniejszych dni w roku i tylko w przypadku nielicznych instalacji. Jednakże jak wskazuje Marek Miara z Instytutu Fraunhofera ISE, liczba tych dni była tak niewielka, że efektywność pomp ciepła w tych momentach miała niewielkie znaczenie na średnią efektywność roczną. Jak zauważa Marek Miara, nawet w przypadku budynków bez termomodernizacji, wyposażonych w konwencjonalne grzejniki, wymagana temperatura zasilania wynosiła ok. 55°C. Jednocześnie temperatura ta była wystarczająca dla zapewnienia pożądanego komfortu termicznego mieszkańców.
Źródło: Instytut Fraunhofer ISE, PORT PC
Temperatura zasilania a efektywność pompy ciepła
Fenomen wykazany w badaniach Instytutu Fraunhofer ISE można wyjaśnić na podstawie powyższej grafiki. Niższym temperaturom zewnętrznym odpowiadają wyższe temperatury zasilania systemu grzewczego. Z kolei im niższa temperatura zewnętrzna, tym niższa efektywność pompy ciepła. Zgodnie z analizą Instytutu Fraunhofer ISE, decydującym parametrem dla średniej rocznej efektywności pompy ciepła jest to, przy jakich temperaturach zewnętrznych dostarczane jest ciepło na cele grzewcze. Na powyższym wykresie ciepło to zaznaczono niebieską powierzchnią. W zależności od czynników (tj. stan energetyczny budynku oraz strefa klimatyczna), między 75 proc. a 90 proc. energii cieplnej dostarczana jest do budynku przez pompę ciepła w czasie występowania umiarkowanie niskich temperatur zewnętrznych. Fakt ten przekłada się na stosunkowo niskie temperatury zasilania systemu grzewczego, a w konsekwencji na dobrą efektywność pomp ciepła w tych okresach.
Nie najwyższa, lecz średnia wymagana temperatura zasilania
Pompy ciepła są w stanie w większości przypadków zapewnić wymagane temperatury zasilania również przy niskich temperaturach zewnętrznych. Z drugiej strony, decydujące znaczenie dla średniej efektywności instalacji z pompą ciepła nie jest najwyższa, lecz średnia wymagana temperatura zasilania. Co z tego wynika? Oznacza to, że pompy ciepła nie tylko są w stanie skutecznie dostarczyć wymagane ciepło w starszych budynkach, ale jednocześnie mogą pracować z akceptowalną efektywnością.
Pompy ciepła zamiast systemów opartych na paliwach kopalnych
Jak podaje Marek Miara, wnioski przedstawione powyżej potwierdza również monitoring przeprowadzony w Szwajcarii. Badania te polegały również na badaniu pomp ciepła, między innymi w budynkach starszych, o różnym poziomie termomodernizacji. Analogicznie do niemieckiego projektu maksymalne temperatury w budynkach niewyposażonych w ogrzewanie podłogowe osiągały maksymalne temperatury około 55°C.
”Poprawnie zaplanowane i zainstalowane instalacje z pompami ciepła są w stanie w sposób efektywny zastąpić systemy grzewcze oparte na paliwach kopalnych” - czytamy w opracowaniu dr inż. Marka Miary z Instytutu Fraunhofer ISE.
Materiał powstał na podstawie serii „Pompy ciepła w istniejących budynkach”.
