Pompy ciepła – działanie, efektywność, finansowanie
W Polsce mamy już ponad 3000 funkcjonujących instalacji off-grid, czyli poza siecią, wykorzystywanych przez gospodarstwa domowe na własne potrzeby. Dzięki ustawie o odnawialnych źródłach energii Polacy będą mogli produkować energię na potrzeby własnych gospodarstw, a jej nadwyżki sprzedawać do sieci. Co więcej, dzięki programowi „Prosument” mają teraz możliwość otrzymania dofinansowania na zakup oraz montaż mikroinstalacji. Wśród proekologicznych urządzeń, które będą kredytowe z budżetu programu znajdują się pompy ciepła. Dowiedz się więcej na temat działania, efektywności, kosztów oraz dofinansowania do pomp ciepła. Ty też możesz być prosumentem.
JAK DZIAŁA POMPA CIEPŁA?
Pompa ciepła zbudowana jest z dwóch wymienników ciepła - parownika i skraplacza, sprężarki oraz zaworu rozprężnego. Jest urządzeniem zasilanym elektrycznie (prąd niezbędny jest do pracy sprężarki), wykorzystującym zjawisko wzrostu temperatury czynnika krążącego w układzie wewnętrznym pompy ciepła przy zwiększaniu ciśnienia (sprężanie) oraz spadku jego temperatury podczas zmniejszania ciśnienia (rozprężanie) w zaworze rozprężnym. Wymienniki ciepła służą do pobierania i przekazywania energii pomiędzy dolnym oraz górnym źródłem ciepła. Sprężarka oraz zawór rozprężny stanowią więc serce całego systemu.
- Pompa ciepła kojarzona jest przede wszystkim z ogrzewaniem budynków, natomiast urządzenie to wykorzystywane jest również do chłodzenia. Zasada działania jest wówczas podobna do działania obecnej w każdym domu i mieszkaniu lodówki. Lodówka pobiera ciepło z zawartych w niej produktów spożywczych za pomocą parownika i oddaje to ciepło do otoczenia za pomocą skraplacza, który widoczny jest w tylnej części urządzenia. Tak samo pompa ciepła pobiera ciepło z powietrza zewnętrznego (ogrzewanie) lub z pomieszczeń (chłodzenie) i przekazuje je do drugiego wymiennika, który z kolei oddaje je do pomieszczeń (ogrzewanie) lub na zewnątrz budynku (chłodzenie) - wyjaśnia dr inż. Maria Kostka, Instytut Klimatyzacji i Ogrzewnictwa, Wydział Inżynierii Środowiska Politechniki Wrocławskiej, ekspert w Centrum Technologii Energetycznych.
DOLNE ŹRÓDŁO CIEPŁA
Pompa ciepła jest urządzeniem, które transportuje ciepło z dolnego do górnego źródła ciepła. Górne źródło ciepła to źródło z jakiego bezpośrednio korzystają użytkownicy (np. wewnętrzna instalacja c.o. lub przygotowania ciepłej wody). Dolne źródło z kolei, to źródło z jakiego pobierane jest ciepło transportowane następnie do budynku.
Najbardziej popularnymi dolnymi źródłami ciepła w Polsce są grunt oraz powietrze zewnętrzne - wykorzystywane do pracy gruntowych oraz powietrznych pomp ciepła. Możliwe jest również wykorzystanie innych źródeł, jeśli są one dostępne w pobliżu budynku np. wody powierzchniowej, podziemnych cieków wodnych, powietrza z szybów pokopalnianych, ciepła odpadowego pochodzącego z procesów technologicznych.
EFEKTYWNOŚĆ POMPY CIEPŁA
Miarą efektywności pompy ciepła są współczynniki COP oraz SPF, określające ile energii zostało oddane przez urządzenie w stosunku do ilości energii dostarczonej (prądu). Współczynnik COP (Coefficient Of Performance) określa chwilową efektywność urządzenia w warunkach ustalonych. Dla oceny efektów pracy urządzenia w dłuższym czasie stosowany jest współczynnik sezonowy SPF (Seasonal Performance Factor). Wartość tego współczynnika uwzględnia różne warunki temperaturowe i jest bliższa rzeczywistej efektywności pracy urządzenia.
- Porównując dane katalogowe różnych producentów należy zwrócić uwagę, aby współczynniki COP podane były dla tych samych warunków eksploatacji (temperatury robocze systemu grzewczego oraz temperatura solanki na wyjściu z odwiertów dla pomp gruntowych lub temperatura zewnętrzna dla pomp powietrznych). Niższa wartość COP i SPF skutkować będzie większym poborem energii elektrycznej dla uzyskania takiej samej mocy grzewczej/chłodniczej. Tak więc im większy współczynnik COP i SPF tym tańsze w eksploatacji będzie nasze urządzenie - tłumaczy dr inż. Maria Kostka.
Uroczyste otwarcie Centrum Technologii Energetycznych w Świdnicy - 2012
KTÓRĄ POMPĘ CIEPŁA WYBRAĆ?
W Polsce pompy ciepła wykorzystywane są głównie do ogrzewania budynków oraz przygotowania ciepłej wody. Wysoką efektywnością charakteryzują się pompy ciepła gruntowe. Związane jest to z faktem, że współczynnik COP pomp ciepła spada wraz ze spadkiem temperatury dolnego źródła ciepła. W przypadku pomp gruntowych wahania temperatury gruntu w ciągu roku są zdecydowanie mniejsze od wahań temperatury zewnętrznej.
Stąd COP pomp gruntowych jest bardziej „stabilne” niż pomp powietrznych. Zastosowanie powietrznej pompy ciepła w polskim klimacie wiązać się więc będzie ze zwiększonym, w stosunku do pompy gruntowej, zużyciem energii elektrycznej w okresie zimowym. Zastosowanie powietrznej pompy ciepła pozwala jednak na znacznie obniżenie kosztów przygotowania ciepłej wody w okresie letnim, czego nie jesteśmy w stanie uzyskać w przypadku pomp gruntowych.
Wysoka temperatura zewnętrzna latem pozwala na osiągnięcie bardzo wysokiego współczynnika COP. W systemach takich zastosowanie np. dodatkowych kolektorów słonecznych nie będzie opłacalne inwestycyjnie, gdyż sama pompa ciepła pozwoli nam na przygotowanie ciepłej wody przy małym nakładzie finansowym.
ILE KOSZTUJE OGRZEWANIE POMPĄ CIEPŁA?
Na poniższym rysunku pokazano koszty ogrzewania i przygotowania ciepłej wody dla przykładowego budynku jednorodzinnego o powierzchni 150m2, wybudowanego w latach 2000-2014, zamieszkanego przez 4 osoby, dla średniej ceny paliw.
