Pompa ciepła a koszty eksploatacji – jak dostosować moc pompy ciepła do potrzeb domu i jego mieszkańców?

Z tekstu dowiesz się:

• w jaki sposób koszty eksploatacyjne pompy ciepła zależą od zużycia energii elektrycznej,
• jakie są rzeczywiste koszty ogrzewania domu pompą ciepła,
• jak obniżyć koszty eksploatacji pompy ciepła,
• dlaczego dobór mocy pompy ciepła ma znaczenie,
• jak dobrać moc pompy ciepła,
• jak określić moc grzewczą pompy ciepła gruntowej.

Koszty eksploatacji pompy zależą ściśle od wydajności pompy ciepła. Efektywność energetyczna tego urządzenia jest opisywana przez wartość parametrów COP lub SCOP. Przedstawiają one odpowiednio: efektywność energetyczną chwilową oraz średnioroczną. Dla właściciela pompy ciepła najbardziej interesujące będą przewidywane koszty eksploatacji urządzenia. Brak ich znajomości może utrudnić podjęcie decyzji o zakupie pompy ciepła.

Gruntowa i powietrzna pompa ciepła – koszt eksploatacji a zużycie energii elektrycznej

Koszt ogrzewania pompą ciepła jest bezsprzecznie niższy niż koszt eksploatacji konwencjonalnych źródeł ciepła. Trzeba jednak pamiętać, by przy szacowaniu wydatków wziąć pod uwagę takie kwestie, jak:

• standard energetyczny budynku,
• rodzaj systemu grzewczego,
• typ pompy ciepła,
• zapotrzebowanie gospodarstwa domowego np. na ciepłą wodę użytkową.

Jak łatwo zauważyć, na zużycie przez pompę ciepła energii elektrycznej wpływa bardzo wiele czynników. Część z nich da się zoptymalizować jeszcze na etapie projektowania systemu grzewczego. Inne z kolei można uwzględnić podczas bieżącej eksploatacji pompy ciepła. Do grupy pierwszych czynników należy w szczególności sam typ systemu grzewczego. Temperatury robocze obiegu grzewczego wpływają decydująco na efektywność pracy pompy ciepła. Zależy od nich także zakres pracy pompy ciepła, czyli tzw. punkt biwalentny, w którym pompa ciepła będzie musiała być wspomagana pracą kotła grzewczego.

Istnieją sposoby, by znacząco obniżyć koszt eksploatacji pompy ciepła – i nie ograniczają się one jedynie do zmiany taryfy na zakup energii. Możesz na przykład zasilić obieg wtórny pompy ciepła za pomocą kolektorów słonecznych lub zmniejszyć zużycie prądu dzięki instalacji fotowoltaiki. Jeśli w Twoim domu pracuje pompa ciepła powietrze-woda, koszty eksploatacji zmniejszą się dzięki instalacji ogrzewania podłogowego – możesz w ten sposób obniżyć koszty ogrzewania budynku nawet o 15-20%.

Przeczytaj też: Jak działają ogniwa fotowoltaiczne i jak można je wykorzystać?

Pompa ciepła – koszty utrzymania, czyli rzeczywiste koszty ogrzewania pompą ciepła i koszty eksploatacji domu

Aby sprawdzić, o ile zmniejszą się rachunki za ogrzewanie po zainstalowaniu pompy ciepła, przeanalizowaliśmy przykład domu jednorodzinnego. Wybudowany w 2011 roku, o powierzchni ogrzewanej 210 m², był użytkowany przez 4 osoby.

Z porównania zużycia energii elektrycznej w roku bez pompy ciepła i w roku, w którym pompa ciepła była głównym urządzeniem grzewczym, wynika, że dzięki pompie ciepła zużycie energii zmalało o 2,6%, mimo dłuższego okresu grzewczego. Zużycie energii na ogrzewanie zmalało o 3%, a koszty ogrzewania – o 3,8%.

Na zmniejszenie kosztów ogrzewania c.w.u. wpłynęła instalacja solarna, która pokryła ok. 50% zapotrzebowania na ciepło. Zapewniła również korzystne warunki regeneracji dolnego źródła ciepła poza sezonem grzewczym.

Co możesz zrobić, by korzystanie z pompy ciepła było jeszcze tańsze?

Koszt eksploatacji pompy ciepła – jak jeszcze bardziej je obniżyć?

Jeśli korzystasz z automatyki, czyli regulatorów, które sterują pompą ciepła, optymalizując proces ogrzewania budynku, łatwo możesz oszacować zużycie energii elektrycznej przez pompę. A co za tym idzie – kontrolować koszt eksploatacji pompy ciepła.

Dokładne określenie zużycia energii jest możliwe po założeniu oddzielnego licznika dla pompy ciepła i jej osprzętu (grzałka elektryczna, pompa obiegu solanki itd.). Koszty zakupu energii będą jednak zależeć nie tylko od jej zużycia, ale także od taryfy zakupowej.

W większości przypadków wybór dwustrefowej taryfy energetycznej będzie opłacalny. Co prawda koszt energii w tzw. porze szczytu jest wyższy niż w taryfie jednostrefowej, ale jednocześnie poza szczytem koszty są znacznie niższe. Odpowiednia nastawa czasów pracy pompy ciepła pozwala korzystać w większej mierze z tańszej energii w godzinach pozaszczytowych.

Przeczytaj też: Jak obniżyć temperaturę w domu na noc?

Oszczędnościom sprzyja również stosowanie zaawansowanych regulatorów, instalacji ogrzewania podłogowego oraz masywna konstrukcja budynku. Zwiększona akumulacja ciepła pozwala na ograniczanie pracy pompy ciepła w okresach wysokich cen energii elektrycznej.

Przeczytaj też: Jak możesz kontrolować ogrzewanie domu i wody za pomocą regulatora?

Moc pompy ciepła – czy ma znaczenie w kontekście kosztów ogrzewania pompą ciepła powietrzną lub gruntową?

Najniższe rachunki oraz najdłuższą żywotność urządzenia grzewczego uzyskasz, jeśli odpowiednio dobierzesz jednostkę dla danej inwestycji. Dobór właściwej mocy pompy ciepła zapobiega nierównej pracy urządzenia, niweluje ryzyko niedogrzania budynku w chłodne dni, a także skrócenia jego żywotności w standardowych warunkach pracy.

Jaka moc pompy ciepła do domu będzie najlepsza, czyli od czego zależy dobór mocy pompy ciepła?

Pierwszym krokiem, jaki powinieneś wykonać jako inwestor podczas doboru urządzenia, jest wyznaczenie zapotrzebowania na moc cieplną budynku.

• Ułatwione zadanie mają inwestorzy, którzy niedawno podjęli decyzję o budowie. Projektant po zapoznaniu się z dokumentacją oraz dobranymi materiałami budowlanymi wykonuje charakterystykę energetyczną, która jest najdokładniejszym sposobem na określenie strat i zysków energii w danym budynku.
• W przypadku braku dokumentacji masz jeszcze kilka innych możliwości. Pierwszą z nich jest określenie zapotrzebowania na podstawie ilości zużytych paliw w ostatnich latach. Możesz również skorzystać z pomocy firm, które wykonują audyty energetyczne budynku z wyliczeniem energii, jaką należy dostarczyć w celu utrzymania żądanej temperatury. Szacowanie strat energii na podstawie powierzchni, wieku budynku, kubatury oraz materiałów użytych do ocieplenia może być równie skuteczne, jednak warto wiedzieć, że jest obarczone największym błędem. Ważną kwestią jest również strefa klimatyczna, w jakiej jest położony budynek.

Przeczytaj też: Powietrzne pompy ciepła – na czym polega ich działanie?

Przy określaniu mocy pompy ciepła należy także uwzględnić punkt biwalentny, czyli temperaturę, przy której załącza się dodatkowe, szczytowe źródło ciepła, najczęściej w postaci grzałki elektrycznej. W powietrznych pompach ciepła aroTHERM w systemie monoenergetycznym punkt ten powinien wypadać w okolicy -10°C, w zależności od strefy klimatycznej.

W centralnej części naszego kraju, w trzeciej strefie klimatycznej projektowa temperatura (temperatura, dla której liczone jest zapotrzebowanie budynku) wynosi -20°C. Taka temperatura występuje bardzo rzadko, zazwyczaj nie dłużej niż kilka godzin w roku. Wygenerowanie odpowiedniej ilości energii w takich warunkach przez samą pompę ciepła (bez użycia szczytowego źródła) nie przynosi pozytywnych efektów. Wynika to z faktu, że wraz ze spadkiem temperatury zewnętrznej spada COP (ang. Coefficient of Performance), czyli sprawność pompy, oraz wzrasta pobór prądu. Odpowiedni dobór pompy powinien więc skutkować jak największą sprawnością oraz najniższym poborem prądu przez cały sezon grzewczy.

Sprawność pompy ciepła zależy również od temperatury zasilania systemu grzewczego. Jeśli zdecydujemy się na ogrzewanie płaszczyznowe, temperatura ta będzie najniższa – nie powinna przekraczać 35°C. Ogrzewanie grzejnikowe wymaga podgrzania czynnika do ponad 50°C, co nie wyklucza zastosowania pompy ciepła, ale nieznacznie zmniejsza jej sprawność.

Niższa temperatura zasilania wpłynie na niższy koszt ogrzewania. Dlatego warto zastosować regulator sensoCOMFORT, który dostosowuje temperaturę zasilania do aktualnych potrzeb budynku – pozwala to uniknąć strat energii wynikających ze zbyt wysokiej temperatury.

Moc grzewcza pompy ciepła gruntowej – dobór dolnego źródła w urządzeniu tego typu

Temperatura gruntu z dobrze zaprojektowanym dolnym źródłem jest bardziej stabilna w porównaniu z temperaturą otoczenia, przez co dobór gruntowej pompy ciepła cechuje się innymi założeniami. W budynkach jednorodzinnych pompa ciepła typu solanka-woda powinna zapewnić oczekiwany komfort bez dodatkowego źródła ciepła. Wbudowana grzałka elektryczna jest pomocna podczas pierwszego wygrzewania budynku, a także, w skrajnych przypadkach, chroni go przed wychłodzeniem.

Ważnym elementem instalacji jest wymiennik gruntowy, który pełni funkcję magazynu energii. Odpowiednio dobrane dolne źródło jest równie ważne jak moc pompy. Energia zmagazynowana w gruncie jest pobierana oraz przekazywana do budynku za pomocą pompy ciepła. Wielkość dolnego źródła powinna więc być proporcjonalna do mocy chłodniczej pompy oraz wydajności cieplnej gruntu.

Konsekwencją zbyt małego doboru dolnego źródła będzie coroczny spadek temperatury dolnego źródła, a przez to wzrost kosztów eksploatacji. W skrajnym przypadku może dojść do awaryjnego wyłączenia pompy ciepła.

Przeczytaj też: Gruntowe pompy ciepła – ranking, właściwości urządzeń i sposób montażu