Część 5 serii „Pompy ciepła w istniejących budynkach” odpowiadająca na pytanie: Jak często działają grzałki elektryczne w systemach z pompami ciepła?

Systemy grzewcze bazujące na pompach ciepła wyposażone są najczęściej w grzałki elektryczne. Przejmują one funkcje grzewcze (całkowicie lub równolegle z pompą ciepła) od momentu przekroczenia określonej temperatury zewnętrznej, na przykład -5°C. Moment ten nazywany jest punktem biwalentnym. Dzięki takiemu „wsparciu” możliwe jest ograniczenie maksymalnej koniecznej mocy grzewczej powietrznych pomp ciepła. Jest to nie tylko pozytywne pod względem ekonomicznym, ale pozwala również na lepsze działanie pompy ciepła w warunkach wyższych temperatur zewnętrznych. Zbyt duża rozbieżność pomiędzy mocą grzewczą pompy ciepła a zapotrzebowaniem budynku na ciepło skutkuje częstymi przerwami pracy sprężarki (kluczowego elementu pompy ciepła), co może negatywnie odbić się na długości jej życia. W przypadku tak zwanych inwerterowych pomp ciepła, potrafiących dopasowywać płynnie swoją moc grzewczą do panujących warunków działania, problem ten znacznie maleje.

Dom w Saksonii, Niemcy z pompą ciepła typu solanka / woda, Fot. © Bundesverband Wärmepumpe (BWP) eV Więcej informacji o projekcie (w języku niemieckim)

W porównaniu z pompą ciepła grzałka elektryczna ma znacznie niższą efektywność. Zakłada się, że grzałki są w stanie zamienić jedną jednostkę energii elektrycznej w jedną jednostkę energii cieplnej. Pompy ciepła dostarczają najczęściej 3 do 4 jednostek ciepła (link do poprzedniego odcinka serii), są więc 3 do 4 razy bardziej efektywne niż grzałki elektryczne.

Jeśli grzałka elektryczna działa w systemie grzewczym z pompą ciepła zbyt często, ma to negatywne skutki zarówno na koszty działania instalacji, jak i na jej bilans ekologiczny. Szeroko rozpowszechniony przesąd przeciw pompom ciepła mówi o częstej pracy grzałek i związanym z tym niebezpieczeństwem „eksplodowania” kosztów eksploatacyjnych. Badania monitoringowe pomp ciepła w sposób jednoznaczny przeczą tej tezie.

Wyniki badań monitoringowych

Poniższa grafika obrazuje wyniki przekrojowej analizy 266 pomp ciepła w rzeczywistych warunkach działania. 117 powietrznych oraz 149 gruntowych pomp ciepła brało udział w czterech projektach monitoringowych w okresie 15 ostatnich lat w Niemczech. Dwa z nich przeprowadzone były w budynkach nowych, dwa w istniejących budynkach (starszych).

Ze 100% energii elektrycznej (niebieska powierzchnia) uzyskano 292% energii cieplnej (zielona powierzchnia) w przypadku powietrznych, względnie 382% w przypadku gruntowych pomp ciepła. Odpowiada to wartościom sezonowej efektywności w wysokości 2,9 lub 3,8. Kolor pomarańczowy symbolizuje energię elektryczną konieczną do pracy. W przypadku powietrznych pomp ciepła udział energii elektrycznej dla grzałek wyniósł jedynie 2,8%. Trzeba również wspomnieć, że w ok. połowie wszystkich instalacji nie zanotowano jakiejkolwiek pracy grzałek (bez względu na rodzaj budynków).

W przypadku ostatnio przeprowadzonego projektu pomp ciepła w istniejących budynkach, udział grzałek elektrycznych dla powietrznych pomp ciepła wyniósł jedynie 1,9%. Większe wartości zanotowano jedynie w przypadku błędnych ustawień instalacji, w przypadku nielicznych usterek pomp ciepła lub w trybie zwalczania legionelii w wodzie użytkowej.

W grupie gruntowych pomp ciepła udział grzałek był jeszcze mniejszy i wyniósł średnio dla wszystkich instalacji 1,2%. W ok. 75% instalacji nie odnotowano jakiejkolwiek pracy grzałek. Prawdopodobnie tak dobre wyniki nie są zaskoczeniem dla fachowców, ponieważ w systemach gruntowych pomp ciepła grzałki elektryczne spełniają jedynie rolę zabezpieczającą w przypadku usterek pomp ciepła.

Ile kosztuje praca grzałek

Udział grzałek elektrycznych jest więc bardzo niewielki. Ale jakie są koszty związane z ich działaniem? Zależne jest to od wielu czynników. Przykładowy rachunek przeprowadzono dla domu o powierzchni grzewczej 150 m², pompy ciepła działającej z efektywnością 3,0 oraz kosztów energii elektrycznej 60 groszy za kilowatogodzinę. Przy takich założeniach udział grzałki elektrycznej na poziomie jednego procenta kosztował będzie na rok w domu niepoddanym termomodernizacji (o zapotrzebowaniu energetycznych 150 kWh na m² i rok) dokładnie 90 PLN. W przypadku budynków nowych, o zapotrzebowaniu cieplnym 50 kWh na m² i rok, koszty te wyniosą jedynie 30 PLN.

Zarówno teoria, jak i praktyka są ze sobą zgodne – w przypadku poprawnie zaplanowanych oraz zainstalowanych instalacji pomp ciepła, grzałki elektryczne odgrywają jedynie marginalną rolę, a ich udział w całkowitym zużyciu energii elektrycznej nie powinien przekraczać 3%. Większy udział wskazuje na możliwości optymalizacji danej instalacji. Inaczej mówiąc, grzałki elektryczne w poprawnie działających instalacjach pomp ciepła nie mają znaczącego wpływu ani na efektywność tych instalacji, ani na koszty ich działania.

Dotychczasowe odcinki serii poświęcone były podstawowym aspektom działania pomp ciepła w istniejących budynkach oraz wartościom średnim uzyskanym podczas badań monitoringowych. W kolejnym odcinku przedstawione zostaną dwa konkretne przykłady działania pomp ciepła w budynkach niepoddanych termomodernizacji.

Autor: dr inż. Marek Miarka

Źródło: portpc.pl

Link do artykułu: https://portpc.pl/pompy-ciepla-w-istniejacych-budynkach-cz-5/

Tagi: odwierty pod pompy ciepła | odwierty pompy ciepła | odwierty geotermalne | wiercenie pod pompy ciepła | wiercenie pompy ciepła