Pompa ciepła - koszt ogrzewania

Slideshow Transcript

1. Slide 1: Ile kosztuje ogrzewanie pompą ciepła ? Kgn www.kotly.pl 03.2008
2. Slide 2: Dom z pompą ciepła Instalacja pracuje w domu jednorodzinnym znajdującym się pod Opolem. W III strefie klimatycznej - obliczeniowa temperatura zewnętrzna -20C. Powierzchnia użytkowa: 160 m2 Powierzchnia pomieszczeń ogrzewanych: 200 m2 Kubatura: 550 m3 Liczba mieszkańców: 4 osoby (dwie osoby dorosłe i dwoje dzieci) Obliczeniowe zapotrzebowanie ciepła budynku: 11,3 kW (uwzględnia straty ciepła przez przegrody zewnętrzne budynku i ogrzewanie powietrza wentylacyjnego – wentylacja grawitacyjna) Instalacja grzewcza: ogrzewanie podłogowe w całym budynku
3. Slide 3: Schemat instalacji
4. Slide 4: Zasada działania instalacji Pompa ciepła 1 przekazuje „wyprodukowane” ciepło za pośrednictwem wody grzewczej tłoczonej przez pompę 4 do zaworu przełączającego 5. Zawór „puszcza” ciepło na zasobnik buforowy wody grzewczej 3 lub wężownicę podgrzewacza wody użytkowej 6. Temperatura w górnej strefie „bufora” mierzona jest czujnikiem 2, w dolnej – czujnikiem 9. Ciepło z zasobnika buforowego, pompą 8 „transportowane” jest do instalacji ogrzewania podłogowego C. Temperatura na zasilaniu podłogówki (mierzona czujnikiem 18), regulowana jest zaworem mieszającym 16. Zawór upustowy 19 pozwala zapewnić właściwy przepływ objętościowy – zabezpieczenie pompy podłogówki. Ciepło nieodebrane przez podłogówkę z zasobnika buforowego zostaje w nim zakumulowane (zmagazynowane) i wykorzystane np. gdy pompa ciepła nie pracuje. Temperatura wody użytkowej w podgrzewaczu kontrolowana jest czujnikiem 10. Jej dogrzewanie umożliwia grzałka elektryczna 11. Inne użyte w schemacie oznaczenia to: VL – zasilanie, RL – powrót, 12 – elementy zabezpieczające (zawór bezpieczeństwa, naczynie wzbiorcze, manometr), A – czujnik temperatury zewnętrznej.
5. Slide 5: Zasada działania instalacji Zasobnik buforowy jest to zbiornik, w którym magazynowana jest woda grzewcza ogrzana przez pompę ciepła (również przez dodatkowe źródła ciepła np. kolektory słoneczne, kominek) i skąd pobierana jest przez instalację centralnego ogrzewania. Zasobnik buforowy pozwala gromadzić wytwarzane ciepło, na które akurat nie ma zapotrzebowania, np. z tańszej energii elektrycznej (taryfa nocna), z kotła na paliwo stałe czy kolektorów słonecznych. Niezależnie od temperatury wody w zasobniku instalacja grzewcza pobiera tyle ciepła ile w danej chwili potrzeba dla zapewnienia wymaganej temperatury w ogrzewanych pomieszczeniach – regulacja pogodowa. Oprócz akumulacji taniej energii, zasobnik pełni również funkcję sprzęgła hydraulicznego. Niezależnie od przepływu wody grzewczej przez instalację zapewnia wymagany minimalny przepływ przez pompę ciepła. W okresach niskiego zapotrzebowania ciepła zastosowanie zasobnika eliminuje częste załączanie i wyłączanie się pompy ciepła zwiększając tym samym trwałość jej elementów i wydłużając żywotność.
6. Slide 6: Wskaźnik efektywności COP Wskaźnik efektywności COP pompy ciepła jest to stosunek mocy grzewczej urządzenia (tego co przekazywane jest do instalacji grzewczej) do poboru mocy elektrycznej (tego za co się płaci). Wskaźnik COP pompy ciepła określony na podstawie zużycia energii elektrycznej i dostarczonego ciepła grzewczego: QG – ciepło grzewcze przekazane przez pompę ciepła do instalacji [kWh] EPC – energia elektryczna pobrana przez pompę ciepła [kWh]
7. Slide 7: Wskaźnik efektywności COP Wskaźnik COP dotyczy samej pompy ciepła i ulega dużym wahaniom ze względu na zmienne warunki pracy pompy ciepła. Dla oceny rzeczywistych kosztów ogrzewania uwzględnia się wskaźnik efektywności całej instalacji – wszystkich urządzeń zasilanych energią elektryczną. Czyli, jest to stosunek mocy grzewczej do poboru energii elektrycznej wszystkich urządzeń pracujących w instalacji. Wskaźnik COPIN instalacji – całego systemu grzewczego: QG – ciepło grzewcze przekazane przez pompę ciepła do instalacji [kWh] EPC – energia elektryczna pobrana przez pompę ciepła [kWh] EUE – energia elektryczna pobrana przez wszystkie urządzenia pracujące w instalacji: pompy obiegowe, pompa wymiennika gruntowego, grzałka elektryczna [kWh]
8. Slide 8: Wskaźnik efektywności COP Im wyższy wskaźnik efektywności pompy ciepła i całej instalacji, tym niższe koszty ogrzewania. Na przykład COP=4 – oznacza to, że płacąc 0,35 zł za 1 kWh zużytej energii elektrycznej otrzymujemy 4 kWh ciepła grzewczego. Czyli 1 kWh ciepła grzewczego kosztuje nas 9 groszy. Wielkość wskaźnika efektywności COP zależy między innymi od temperatury dolnego źródła ciepła, oraz od temperatury wody grzewczej na wyjściu z pompy ciepła (na zasilaniu instalacji). Dla tego, zaleca się aby instalacja grzewcza w budynku była wykonana jako niskotemperaturowa – o niskiej temperaturze wody grzewczej, jak np. ogrzewanie podłogowe. Zgodnie z Europejską Normą, parametry urządzeń (moc grzewcza, COP) podawane są dla następujących wartości temperatury wody grzewczej na zasilaniu instalacji (W), temperatury solanki – płynu krążącego w wymienniku gruntowym (B): B0/W35. Dla innych parametrów np. temperatury wody grzewczej 45C należy odczytać dane urządzenia ze specjalnych wykresów podawanych przez producenta w danych technicznych urządzeń. Przykładowo, moc pompy ciepła Vitocal 300 typ BW110 przy temperaturze solanki B=0C i wody grzewczej na wyjściu z pompy ciepła W=35C wynosi 10,8 kW, COP = 4,5. A, dla B=2C i W=45C moc grzewcza wyniesie 11,1 kW natomiast wskaźnik COP=3,7.
9. Slide 9: Charakterystyka pompy ciepła Vitocal 300 typ BW 110 Dane techniczne: • moc grzewcza: 10,8 kW (B0/W35) • wydajność chłodnicza: 8,4 kW • pobór mocy elektrycznej: 2,4 kW • COP: 4,5 (B0/W35) • maksymalna temperatura na zasilaniu wodą grzewczą: 55C • czynnik roboczy pompy ciepła: R407 C • sprężarka: spiralna Scroll
10. Slide 10: Zastosowane rozwiązania Pompa ciepła Vitocal 300 typ BW110 firmy Viessmann – jedyne źródło ciepła do ogrzewania budynku. Przy ogrzewaniu wody użytkowej wspomagana przez grzałkę elektryczną zamontowaną w podgrzewaczu (wygrzew higieniczny wody użytkowej - ochrona przed rozwojem bakterii legionella). W całym budynku zastosowano ogrzewanie podłogowe. Podgrzewacz wody użytkowej Vitocell 100-B 300 litrów firmy Viessmann, z dodatkową grzałką elektryczną z trójstopniową regulacją mocy 2, 4, 6 kW. Licznik ciepła - mierzy ilość ciepła „wyprodukowanego” przez pompę ciepła. Licznik zużycia energii elektrycznej – dwutaryfowy; mierzy zużycie energii elektrycznej przez pompę ciepła i wszystkie urządzenia w instalacji.
11. Slide 11: Zastosowane rozwiązania Pompa solanki (wymiennika gruntowego), Wilo TOP S 30/7, która pracuje na II biegu: 130 W. Pompa wtórną Grundfos UPS 25-60 – pracuje na II biegu: 65 W. Pompa zasilająca instalację ogrzewania podłogowego Grundfos UPS 25-60 – pracuje na II biegu: 65 W. Pompa ciepła pobiera energię z gruntu przez wymiennik pionowy - sondy gruntowe. Wykonano dwa odwierty, każdy o głębokości 91 m. Do każdego odwiertu wprowadzono wymienniki rurowe – pojedyncza rura polietylenowa w kształcie litery „U” (rury PE40x3 o łącznej długości ok. 430 mb.).
12. Slide 12: Koszty ogrzewania Instalacja w opisywanym domu pracuje od 01.09.2006. Pompa ciepła i obiegi grzewcze pracują wg czasów łączeniowych – w określonych godzinach w ciągu doby. Obecne ustawienia godzin pracy (19.02.2008): • pompa ciepła - ogrzewanie ciepłej wody użytkowej: od 00:45 do 01:30 • pompa ciepła - ogrzewanie zasobnika buforowego: od 02:45 do 06:00; od 13:00 do 15:00; od 22:00 do 00:45 • praca ogrzewania podłogowego: od 22:00 do 05:15; od 08:00 do 09:45; od 12:30 do 14:30; od 17:15 do 18:45
13. Slide 13: Koszty ogrzewania Koszt ogrzewania: od 01.09.2006 do 01.09.2007 Zużycie energii elektryczne w taryfie dziennej: 178,9 kWh Zużycie energii elektrycznej w taryfie nocnej: 4094,3 kWh Koszt ogrzewania budynku i wody użytkowej w ciągu roku: 1076 zł brutto (obliczenia wykonano w dniu 13.09.2007 kalkulatorem Vattenfall, taryfa G12). Czas, liczba godzin pracy poszczególnych urządzeń w ciągu roku: • pompa ciepła: 81158 min (1353 godzin) • grzałka elektryczna w podgrzewaczu wody użytkowej: 1751 min (29 h) • pompa solanki: 82505 min (1375 h) • pompa wtórna: 101492 min (1692 h) • pompa ogrzewania podłogowego: 167165 min (2786 h)
14. Slide 14: Koszty ogrzewania Koszt ogrzewania w sezonie grzewczym: od 01.09.2006 do 30.04.2007 Wartości średnie miesięczne: • wskaźnik COP pompy ciepła: 3,9 • wskaźnik COPIN całej instalacji: 3,5 • udział energii elektrycznej: 28% • udział energii z otoczenia - gruntu: 72% • całkowita kwota brutto wydana na energię elektryczną w taryfie G12 w ciągu jednego miesiąca: 115 zł • średnia temperatura zewnętrzna: 5,6C • średnia temperatura wewnątrz budynku: 22C
15. Slide 15: Koszty ogrzewania Koszt ogrzewania: od 01.10.2007 do 29.07.2008 Zużycie energii elektryczne w taryfie dziennej: 333,0 kWh Zużycie energii elektrycznej w taryfie nocnej: 4245,4 kWh Ilość energii cieplnej dostarczonej przez pompę ciepła (c.o. i c.w.u.): 15904 kWh Czas, liczba godzin pracy poszczególnych urządzeń: • pompa ciepła: 89684 min (1495 godzin) • grzałka elektryczna w podgrzewaczu wody użytkowej: 0 min ( została wyłączona przez użytkownika instalacji) • pompa solanki: 90848 min (1514 h) • pompa wtórna: 103954 min (1733 h) • pompa ogrzewania podłogowego: 150110 min (2502 h)
16. Slide 16: Koszty ogrzewania Wartości miesięczne 2007/2008: Miesiąc 10.07 11.07 12.07 01.08 02.08 03.08 04.08 Wskaźnik COP pompy ciepła [-] 4,3 4,0 3,8 3,8 3,9 3,9 4,0 Wskaźnik efektywności instalacji [-] 3,9 3,6 3,4 3,4 3,5 3,5 3,5 Udział energii elektrycznej [%] 26 28 29 29 29 29 29 Udział energii z otoczenia [%] 74 72 71 71 71 71 71 Średnia temperatura zewnętrzna [ +8,0 +2,8 +0,4 +2,8 +3,4 +4,3 +8,7 C] Średnia temperatura wewnątrz 20,8 21,1 22,1 21,8 21,6 21,6 22,1 budynku [C] Kwota brutto wydana na energię elektryczną (dla całej instalacji 86 174 215 227 * 174 167 117 c.o.+c.w.u.) w taryfie G12 [PLN] * Kwota uwzględnia podwyżkę ceny energii elektrycznej
17. Slide 17: Podsumowanie Styczeń 2006 roku był miesiącem stosunkowo zimnym, średnia temperatura zewnętrzna wynosiła –5,5C (średnia w sezonie grzewczym +1,9C). Również w obecnym okresie grzewczym występowały dni o temperaturze zewnętrznej dochodzącej do -10C. Jednak, poprzednią i obecną zimę można uznać za łagodne. Zużycie energii elektrycznej i ilość dostarczonego ciepła dotyczą całej instalacji, która pracuje na potrzeby c.o. i c.w.u.. O ile na potrzeby c.o. pompa ciepła pracuje z wysokim wskaźnikiem COP, to na potrzeby c.w.u., jest on znacznie niższy. Wynika to z wymaganej wysokiej temperatury ciepłej wody użytkowej, która wynosi 48C. Aby uzyskać taką temperaturę pompa ciepła musi ogrzewać wodę grzewczą do temp. ok. 55C. Ponad 70% ciepła potrzebnego do ogrzewania pobierane jest z gruntu - darmowa energia odnawialna. A, jedynie w 30% wykorzystywana jest energia elektryczna. Udział zużycia energii elektrycznej przez urządzenia dodatkowe (pompy obiegowe, grzałkę itd.), w całkowitym zużyciu energii elektrycznej (przez całą instalację) wynosi w ciągu roku ok. 10-15%.
18. Slide 18: Podsumowanie Pompa ciepła pracuje zwykle przez 7 do 10 godzin w ciągu doby (również przy temperaturach zewnętrznych -10C). Tak krótki czas pracy możliwy jest dzięki dobrej izolacji cieplnej przegród zewnętrznych budynku, wykorzystaniu bezwładności i własności akumulacji ciepła ogrzewania podłogowego, dzięki zastosowaniu zasobnika buforowego wody grzewczej o dużej pojemności i pompy ciepła o odpowiedniej mocy grzewczej. Pompa ciepła pracuje praktycznie wyłącznie w tańszej taryfie – nocnej (w godzinach od 13:00 do 15:00 i od 22:00 do 06:00). Długie przerwy w pracy pompy ciepła i mała częstotliwość załączeń sprężarki wydłużają znacznie jej żywotność, która określana jest na 100 000 godzin pracy. Przyjmując że pompa ciepła pracuje w ciągu roku przez 1600 godzin – jej żywotność wyniesie 62 lata. Zastosowano pompę ciepła o mocy 10,8 kW – zbliżonej do zapotrzebowania ciepła budynku, które wynosi 11,3 kW. Przy temperaturze zewnętrznej 0C zapotrzebowanie ciepła wyniesie ok. 6 kW – „duża” moc grzewcza umożliwia ogrzanie wody w zasobniku buforowym i jednocześnie zasilanie instalacji grzewczej budynku – jednocześnie pracuje pompa ciepła i pompa ogrzewania podłogowego. Dzięki temu, pompa ciepła może pracować wyłącznie w tańszej taryfie i z długimi przerwami.
19. Slide 19: Podsumowanie Głównym założeniem użytkownika instalacji jest zapewnienie niskich kosztów ogrzewania budynku, ale również ochrona dolnego źródła ciepła (gruntu), przed nadmiernym wychłodzeniem. Długie przerwy w pracy pompy ciepła w ciągu doby sprzyjają regeneracji gruntu. Przez cały okres grzewczy i pod koniec obecnego temperatura solanki zasilającej pompę ciepła wynosi od +3 do +5C. Rozkład temperatury solanki w dniu 16/17.02.2008
20. Slide 20: Podsumowanie Temperatura zewnętrzna 16/17.02.2008
21. Slide 21: Podsumowanie Szacunkowe koszty ogrzewania różnymi źródłami ciepła
22. Slide 22: Podsumowanie Pompa ciepła jest jednym z najtańszych w eksploatacji źródeł ciepła. Realny czas zwrotu inwestycji wynosi 5 do 7 lat, w stosunku do kotłowni na olej opałowy, gaz płynny czy ogrzewania elektrycznego. Praca pompy ciepła jest przyjazna dla środowiska naturalnego – łatwo można uzyskać niskooprocentowany kredyt na inwestycję proekologiczną. Jest urządzeniem wygodnym w obsłudze, która sprowadza się jedynie od odpowiednich ustawień regulatora i dostosowania pracy instalacji do indywidualnych potrzeb użytkowników. Pompa ciepła oprócz ogrzewania, umożliwia wykorzystanie niskich temperatur gruntu do chłodzenia pomieszczeń w lecie. Do instalacji można łatwo podłączyć dodatkowe źródła ciepła, jak kolektory słoneczne czy kominek z płaszczem wodnym.
23. Slide 23: Podsumowanie Pompa ciepła produkowane obecnie są niezawodnym, oszczędnym i przyjaznym środowisku źródłem ciepła o zapewnionej przyszłości Sprzedaż pomp ciepła w Polsce w latach 1999-2007 (źródło: BGR Consult 2008 r.)
24. Slide 24: Wizualizacja instalacji z pompą ciepła Jak pracuje instalacja można zobaczyć on-line na „Wizualizacji pracy instalacji z pompą ciepła”, która znajduje się na stronie www.viessmann.pl > Produkty > Pompy ciepła Wizualizacja umożliwia obserwację: temperatur w charakterystycznych punktach instalacji, średniej temperatury zewnętrznej i w budynku, czasu pracy - pompy ciepła, pomp obiegowych, grzałki elektrycznej, ilość ciepła dostarczoną przez pompę ciepła, zużycie energii elektrycznej we taryfie dziennej i nocnej, stan pracy urządzeń – włączone/wyłączone.