Sprężarka stanowi podstawowy element pompy ciepła mający istotny wpływ na efektywność jej pracy. Nowoczesne sprężarki inwerterowe umożliwiają płynną regulację wydajności jej pracy przy zachowaniu wysokiej sprawności pracy. Sprężarki inwerterowe są oferowane w przystępnym koszcie zakupu np. w postaci sprężarek rotacyjnych z podwójnym tłokiem (Twin Rotary Inwerter DC).
Efektywność pompy ciepła jest zależna od szeregu czynników związanych z budową, zastosowanymi komponentami, a także projektem całego systemu. Pompy ciepła flexoTHERM i flexoCOMPACT produkowane przez firmę Vaillant cechują się zastosowaniem glikolu w obiegu pomiędzy jednostką zewnętrzną, a wewnętrzną. W porównaniu do standardowych pomp ciepła typu Split, gdzie w układzie krąży czynnik ziębniczy, takie rozwiązanie cechuje się nie tylko wygodą montażu (brak ingerencji w układ chłodniczy pompy ciepła), ale także zwiększoną efektywnością dzięki m.in. wyeliminowaniu strat ciepła z obiegu czynnika i strat energii na wydłużone cykle rozmrażania wymiennika powietrza i podgrzewania oleju przy rozruchu sprężarki.
Pompy ciepła pozwalają najczęściej na osiąganie temperatury wody grzewczej rzędu 50-55 st.C. W budynkach nowych jest to zwykle wystarczające dla samodzielnej pracy, szczególnie przy współpracy z systemem ogrzewania podłogowego. Jednak w budynkach modernizowanych pompa ciepła będzie musiała współpracować z konwencjonalnym źródłem ciepła, w tzw. układzie hybrydowym. Rozwiązaniem, które może pozwolić na samodzielną pracę pompy ciepła w budynku modernizowanym, jest pompa ciepła wysokotemperaturowa, gdzie temperatura zasilania może wynosić nawet 65 stopni, aż do temperatury powietrza -15 stopni na zewnątrz. Wymaga to zastosowania sprężarki o specjalnej konstrukcji. Sprężarka z tzw. cyklem EVI, albo nazywana sprężarką z technologią Scroll EVI pozwala zwiększyć ciśnienie skraplania i ilość czynnika chłodniczego w skraplaczu. Dzięki temu woda grzewcza zwiększa temperaturę do maksymalnie 65 stopni.
Temperatura biwalencyjna nazywana także punktem biwalencyjnym określa moment do którego pompa ciepła może samodzielnie pokrywać pełne potrzeby cieplne budynku. Zależy ona ściśle od mocu grzewczej pompy ciepła oraz parametrów systemu grzewczego - jego temperatur roboczych. Temperatura biwalencyjna dobierana jest także w zależności od podstawowego źródła ciepła - jego sprawności i kosztów wytworzenia ciepła.
Pompa ciepła powietrze/woda stanowi coraz bardziej popularne rozwiązanie w budynkach poddawanych termomodernizacji. Pozwala na efektywną współpracę także z istniejącą instalacją grzejnikową. Kocioł grzewczy istniejący w budynku staje się drugim źródłem ciepła o charakterze szczytowym (praca przy niskich temperaturach zewnętrznych) oraz awaryjnym. Tym samym użytkownik zyskuje dodatkowe zalety ogrzewania hybrydowego. W wielu przypadkach możliwe jest wykorzystanie istniejących grzejników, gdyż obniżenie potrzeb cieplnych pomieszczeń pozwala na obniżenie temperatur roboczych systemu grzewczego z np. 75/65 oC na 55/45 oC. Stwarza to dogodne warunki pracy dla pompy ciepła, a także kotła kondensacyjnego.
Błędy przy doborze i montażu pomp ciepła nie są statystycznie znaczne (przynajmniej na monitorowanym rynku szwajcarskim). Mogą mieć one jednak bardzo negatywny wpływ na trwałość pompy ciepła, jej efektywność oraz wygodę użytkowania. Większość błędów ma swoje źródło w nieprawidłowych założeniach dla doboru pompy ciepła, co objawiać się może np. przewymiarowaniem mocy grzewczej, albo też zaniżeniem rozmiaru dolnego źródła ciepła (np. sond pionowych).
Pompy ciepła powietrze/woda zdominowały w ostatnim czasie rynek. Powodem jest znaczący rozwój technologiczny i możliwość samodzielnej pracy tych urządzeń. W nowych energooszczędnych domach nie wymagają one stosowania dodatkowego kotła grzewczego. Dzięki sprężarkom inwerterowym potrafią płynnie regulować moc grzewczą, dopasowując się do potrzeb grzewczych budynków. Upraszcza to schemat systemu grzewczego (brak zbiornika buforowego). Montaż pomp ciepła powietrze/woda jest znacznie łatwiejszy niż pomp typu solanka/woda. Nie wykonuje się tutaj prac ziemnych jak np dla sond gruntowych. Pomimo tego zdarzają się błędy montażowe wynikające głównie z rutynowego prowadzenia prac przez początkujących instalatorów.
Pompa ciepła z kolektorami słonecznymi stanowi wysokoefektywne rozwiązanie grzewcze. Wspomaganie pracy pompy ciepła może dotyczyć zarówno obiego pierwotnego, jak i wtórnego. Kolektory słoneczne w obiegu wtórnym bezpośrednio wspomagają podgrzewanie wody użytkowej a także ogrzewanie budynku. Możliwe jest to poprzez podłączenie instalacji solarnej i pompy ciepła do podgrzewacza biwalentnego c.w.u. lub podgrzewacza uniwersalnego (typu kombi). Praca kolektorów słonecznych skraca czas eksploatacji pompy ciepła co obniża zużycie energii elektrycznej, a także sprzyja tzw. regeneracji termicznej dolnego źródła ciepła poza sezonem grzewczym (dotyczy sond gruntowych lub kolektora gruntowego)
Zużycie prądu przez pompę ciepła powietrze/woda stanowi jedno z głównych pytań klientów chcących zastosować takie urządzenie. Zużycie energii elektrycznej przez pompę ciepła będzie zależeć na wstępie od standardu energetycznego budynku (WT 2017, WT 2021) oraz efektywności średniorocznej pompy ciepła SCOP. Standard budynku decydujący o zużyciu energii przez pompę ciepła wynika z samej izolacji cieplnej, ale także od wielu innych czynników. Wpływ odgrywa tutaj rodzaj wentylacji - grawitacyjna lub mechaniczna. Wysokie znaczenie pełni także rodzaj systemu grzewczego - ogrzewanie podłogowe lub grzejnikowe. Koszty ogrzewania pompą ciepła należą i tak do najniższych spośród różnych źródeł ciepła. Mogą być one dodatkowo obniżone przez wybór odpowiedniej taryfy zakupu energii elektrycznej, np. 2-strefowej G12w. Na zużycie prądu przez pompę ciepła powietrze/woda będzie mieć także wpływ zastosowanie instalacji fotowoltaicznej lub solarnej.
Efektywność pompy ciepła jest zależna od szeregu czynników związanych z budową, zastosowanymi komponentami, a także projektem całego systemu. Pompy ciepła flexoTHERM i flexoCOMPACT produkowane przez firmę Vaillant cechują się zastosowaniem glikolu w obiegu pomiędzy jednostką zewnętrzną, a wewnętrzną. W porównaniu do standardowych pomp ciepła typu Split, gdzie w układzie krąży czynnik ziębniczy, takie rozwiązanie cechuje się nie tylko wygodą montażu (brak ingerencji w układ chłodniczy pompy ciepła), ale także zwiększoną efektywnością dzięki m.in. wyeliminowaniu strat ciepła z obiegu czynnika i strat energii na wydłużone cykle rozmrażania wymiennika powietrza i podgrzewania oleju przy rozruchu sprężarki.
Pompy ciepła pozwalają najczęściej na osiąganie temperatury wody grzewczej rzędu 50-55 st.C. W budynkach nowych jest to zwykle wystarczające dla samodzielnej pracy, szczególnie przy współpracy z systemem ogrzewania podłogowego. Jednak w budynkach modernizowanych pompa ciepła będzie musiała współpracować z konwencjonalnym źródłem ciepła, w tzw. układzie hybrydowym. Rozwiązaniem, które może pozwolić na samodzielną pracę pompy ciepła w budynku modernizowanym, jest pompa ciepła wysokotemperaturowa, gdzie temperatura zasilania może wynosić nawet 65 stopni, aż do temperatury powietrza -15 stopni na zewnątrz. Wymaga to zastosowania sprężarki o specjalnej konstrukcji. Sprężarka z tzw. cyklem EVI, albo nazywana sprężarką z technologią Scroll EVI pozwala zwiększyć ciśnienie skraplania i ilość czynnika chłodniczego w skraplaczu. Dzięki temu woda grzewcza zwiększa temperaturę do maksymalnie 65 stopni.
Temperatura biwalencyjna nazywana także punktem biwalencyjnym określa moment do którego pompa ciepła może samodzielnie pokrywać pełne potrzeby cieplne budynku. Zależy ona ściśle od mocu grzewczej pompy ciepła oraz parametrów systemu grzewczego - jego temperatur roboczych. Temperatura biwalencyjna dobierana jest także w zależności od podstawowego źródła ciepła - jego sprawności i kosztów wytworzenia ciepła.
Pompa ciepła powietrze/woda stanowi coraz bardziej popularne rozwiązanie w budynkach poddawanych termomodernizacji. Pozwala na efektywną współpracę także z istniejącą instalacją grzejnikową. Kocioł grzewczy istniejący w budynku staje się drugim źródłem ciepła o charakterze szczytowym (praca przy niskich temperaturach zewnętrznych) oraz awaryjnym. Tym samym użytkownik zyskuje dodatkowe zalety ogrzewania hybrydowego. W wielu przypadkach możliwe jest wykorzystanie istniejących grzejników, gdyż obniżenie potrzeb cieplnych pomieszczeń pozwala na obniżenie temperatur roboczych systemu grzewczego z np. 75/65 oC na 55/45 oC. Stwarza to dogodne warunki pracy dla pompy ciepła, a także kotła kondensacyjnego.
Błędy przy doborze i montażu pomp ciepła nie są statystycznie znaczne (przynajmniej na monitorowanym rynku szwajcarskim). Mogą mieć one jednak bardzo negatywny wpływ na trwałość pompy ciepła, jej efektywność oraz wygodę użytkowania. Większość błędów ma swoje źródło w nieprawidłowych założeniach dla doboru pompy ciepła, co objawiać się może np. przewymiarowaniem mocy grzewczej, albo też zaniżeniem rozmiaru dolnego źródła ciepła (np. sond pionowych).
Pompy ciepła powietrze/woda zdominowały w ostatnim czasie rynek. Powodem jest znaczący rozwój technologiczny i możliwość samodzielnej pracy tych urządzeń. W nowych energooszczędnych domach nie wymagają one stosowania dodatkowego kotła grzewczego. Dzięki sprężarkom inwerterowym potrafią płynnie regulować moc grzewczą, dopasowując się do potrzeb grzewczych budynków. Upraszcza to schemat systemu grzewczego (brak zbiornika buforowego). Montaż pomp ciepła powietrze/woda jest znacznie łatwiejszy niż pomp typu solanka/woda. Nie wykonuje się tutaj prac ziemnych jak np dla sond gruntowych. Pomimo tego zdarzają się błędy montażowe wynikające głównie z rutynowego prowadzenia prac przez początkujących instalatorów.
Pompa ciepła z kolektorami słonecznymi stanowi wysokoefektywne rozwiązanie grzewcze. Wspomaganie pracy pompy ciepła może dotyczyć zarówno obiego pierwotnego, jak i wtórnego. Kolektory słoneczne w obiegu wtórnym bezpośrednio wspomagają podgrzewanie wody użytkowej a także ogrzewanie budynku. Możliwe jest to poprzez podłączenie instalacji solarnej i pompy ciepła do podgrzewacza biwalentnego c.w.u. lub podgrzewacza uniwersalnego (typu kombi). Praca kolektorów słonecznych skraca czas eksploatacji pompy ciepła co obniża zużycie energii elektrycznej, a także sprzyja tzw. regeneracji termicznej dolnego źródła ciepła poza sezonem grzewczym (dotyczy sond gruntowych lub kolektora gruntowego)
Zużycie prądu przez pompę ciepła powietrze/woda stanowi jedno z głównych pytań klientów chcących zastosować takie urządzenie. Zużycie energii elektrycznej przez pompę ciepła będzie zależeć na wstępie od standardu energetycznego budynku (WT 2017, WT 2021) oraz efektywności średniorocznej pompy ciepła SCOP. Standard budynku decydujący o zużyciu energii przez pompę ciepła wynika z samej izolacji cieplnej, ale także od wielu innych czynników. Wpływ odgrywa tutaj rodzaj wentylacji - grawitacyjna lub mechaniczna. Wysokie znaczenie pełni także rodzaj systemu grzewczego - ogrzewanie podłogowe lub grzejnikowe. Koszty ogrzewania pompą ciepła należą i tak do najniższych spośród różnych źródeł ciepła. Mogą być one dodatkowo obniżone przez wybór odpowiedniej taryfy zakupu energii elektrycznej, np. 2-strefowej G12w. Na zużycie prądu przez pompę ciepła powietrze/woda będzie mieć także wpływ zastosowanie instalacji fotowoltaicznej lub solarnej.
Kominek stanowi częste wyposażenie domów jednorodzinnych, ale przypisuje się mu różną rolę. W niektórych przypadkach jest podstawowym źródłem ciepła, co spotykane jest częściej w przypadku kominków z płaszczem wodnym, gdy mieszkańcy przebywają długi czas w domu. Częściej jednak kominek jest dodatkowym źródłem ciepła wspomagającym pracę systemu grzewczego. Wsparcie pracy systemu grzewczego może być albo bezpośrednie (podłączenie kominka do obiegu wody grzewczej). albo pośrednie, gdy kominek oddaje ciepło do pomieszczenia przez nawiew powietrza lub promieniowanie cieplne, a automatyka systemu grzewczego rejestruje "zyski ciepła" i zmniejsza wydajność grzewczą systemu - np. grzejników w pomieszczeniu z kominkiem itp. Przy współpracy kominka z pompą ciepła warto wiedzieć przy jakich temperaturach zewnętrznych warto z ekonomicznego punktu widzenia uruchamiać kominek, a kiedy jest to nieopłacalne. Zastosowanie kominka z płaszczem wodnym do współpracy z pompą ciepła może wymagać zastosowania zbiornika buforowego dla akumulacji ciepła i elastycznej współpracy różnych źródeł ciepła w jednym systemie grzewczym budynku.
Krzywa grzewcza - definicja: to zależność temperatury zasilania instalacji grzewczej od temperatury zewnętrznej. Im niższa będzie temperatura zewnętrzna, tym wyższa powinna być temperatura zasilania instalacji grzewczej. Prawidłowe ustawienie krzywej grzeczej jest szczególnie ważne dla nowoczesnych urządzeń taki jak kocioł kondensacyjny, czy pompa ciepła. Zbędne podwyższenie temperatury wewnętrznej o 1 oC zwiększa zużycie paliwa lub energii o około 6%. Dobór krzywej grzewczej możliwy jest z wykorzystaniem wzoru, jednak w pełni odpowiedni przebieg krzywej można ustalić na podstawie obserwacji zachowania się budynku w różnych warunkach eksploatacyjnych. Dokonuje się wówczas korekt nastawy krzywej grzewczej.
Regulacja wydajności grzewczej systemu ogrzewania budynku odbywa się w nowoczesnych rozwiązaniach za pomocą regulatora pogodowego w oparciu o krzywą grzewczą. To charakterystyka opisująca zależność temperatury zasilania instalacji grzewczej od temperatury na zewnętrz budynku.
Połączenie pompy ciepła z instalacją fotowoltaiczną niesie ze sobą szereg korzyści. Samo urządzenie cechuje się wysoką efektywnością energetyczną i dzięki temu wyjątkowo niskimi kosztami eksploatacji. Jeżeli do tego uwzględni się zasilanie pompy ciepła energią elektryczną z własnej instalacji PV, to koszty jej pracy mogą być bliskie zeru. To znaczy, że do opłacenia pozostają koszty stałe (około 250 zł/rok). Należy jednak starannie dobrać moc instalacji fotowoltaicznej dla pompy ciepła, ale także dla innych potrzeb budynku o ile powalają na to warunki zabudowy paneli fotowoltaicznych.
Wydajne pompy ciepła mogą pracować nawet do -20 stopni. Przykład pompy w Naimakka na północy Szwecji pokazuje, że nawet w tak ekstremalnych warunkach możliwa jest taka praca urządzenia
Pompa ciepła w zależności od rodzaju budynku, systemu grzewczego i zakładanych kosztów inwestycji, może pracować samodzielnie lub w połączeniu z kotłem grzewczym. Rozróżnia się 4 tryby pracy pompy: monowalentny, monoenergetyczny, biwalentny równoległy i biwalentny alternatywny.
Kocioł gazowy i instalacja solarna to doskonałe połączenie wysokiej efektywności energetycznej gazowej techniki kondensacyjnej oraz najczystszej energii promieniowania słonecznego przetwarzanej bezpośrednio na ciepło. Zastosowanie kolektorów słonecznych jest możliwe nie tylko dla podgrzewania ciepłej wody użytkowej, ale również dla wspomagania ogrzewania budynku. Współpraca kotła gazowego z instalacją solarną umożliwia podwyższenie klasy efektywności energetycznej na przykład z klasy A na A+, co stanowi przyszłościowe rozwiązanie wobec przewidywanego zaostrzania standardów energetycznych dla systemów ogrzewania budynków i podgrzewania wody użytkowej. Współpraca kotła gazowego z kolektorami słonecznymi jest szczególnie wygodna dzięki oferowanym kompaktowym centralom grzewczym składającym się z modułu gazowego kotła kondensacyjnego, zasobnika solarnego wody użytkowej i odprzętu wymaganego dla funkcjonowania instalacji solarnej.
Instalacja solarna typu Drainback zapewnia wysoki poziom bezpieczeństwa pracy. Kolektory słoneczne wyłączone z pracy są pozbawione czynnika grzewczego (glikolu). Dzięki temu przy podwyższonej temperaturze w stanie stagnacji, glikol nie jest narażony na gotowanie. Brak pary wodnej w instalacji solarnej typu Drainback nie zagraża elementom instalacji i nie powoduje nadmiernemu wzrostowi ciśnienia.
Dobór mocy grzewczej kotła zależy od potrzeb budynku, a więc jego izolacji cieplnej i ogólnie standardu energetycznego. Wysoki wpływ odgrywają potrzeby ciepła podgrzewania wody użytkowej. Nowoczesne kotły cechują się niskim poziomem mocy minimalnej oraz szerokim zakresem regulacji mocy dzięki modulacji mocy palnika. Dzięki temu kocioł może dostosowywać precyzyjnie i płynnie moc w stosunku do bieźących potrzeb cieplnych.
Temperatura stagnacji kolektora słonecznego określana jest popularnie postojową, albo stanem równowagi cieplnej. To maksymalna temperatura osiągana przez absorber kolektora słonecznego, w razie braku odbioru ciepła. Temperatura stagnacji świadczy wprost o sprawności kolektora słonecznego. Im wyższa temperatura stagnacji tym większa zdolność szyby kolektora do przepuszczania promieniowania słonecznego i tym niższe straty ciepła do otoczenia. Szczególnie ważne są także cechy pokrycia absorbera - jego selektywne właściwości (wysoka absorbcja promieniowania słonecznego, niska emisyjność ciepła).
Dobór pompy ciepła powietrze/woda wymaga sprawdzenia kilku ważnych warunków. Część z nich jest analogiczna jak dla doboru kotła grzewczego jak np. obliczenia cieplne budynku. Ale część wynika ze specyfiki urządzenia jakim jest pompa ciepła. Dotyczy to np. wyboru parametrów wody grzewczej. Wiąże się z tym wybór trybu pracy pompy ciepła - jako urządzenia samodzielnego albo do współpracy w układzie hybrydowym (z kotłem).
Dobór mocy grzewczej kotła do budynku powinien być poprzedzony szczegółowymi obliczeniami projektowymi w ramach których określa się zapotrzebowanie ciepła dla ogrzewania, a także uwzględnia wymagania dla podgrzewania ciepłej wody użytkowej. W przypadku nowych budynków taki projekt często jest wykonywany w ramach jego dokumentacji projektowej, jednak dla istniejących budynków może być to problematyczne. Dlatego też stosuje się w praktyce różnego rodzaju metody wskaźnikowe pozwalające na szybki dobór mocy kotła np. w stosunku do powierzchni lub kubatury domu.
Pompa ciepła korzysta z ciepła otoczenia, jakim może być grunt, woda lub powietrze. Od wyboru dolnego źródła ciepła, zależą koszty inwestycji oraz eksploatacji. Dodatkowo wybór dolnego źródła może być podstawą do wyboru dodatkowych opcji, jak np. chłodzenie naturalne z wykorzystaniem chłodu gruntu lub wody.
Odwierty dla pomp ciepła, czyli sondy gruntowe, określane inaczej pionowymi, stanowią atrakcyjne pod względem technicznym tzw. dolne źródło ciepła dla pompy ciepła. Zapewnia wysoką stabilność temperatury w całym okresie eksploatacji i tym samym wysokie współczynniki efektywności pompy ciepła. W okresie letnim, sondy gruntowe dostarczać mogą naturalny chłód dla pompy ciepła z opcją naturalnego chłodzenia budynku.
Kolektory płaskie i próżniowe mogą być stosowane zarówno w małych, jak i dużych instalacjach solarnych. Cechują się odmiennymi kosztami inwestycji i efektami pracy. Wybór kolektora słonecznego musi uwzględniać zarówno możliwości zabudowy w danym budynku, jak i możliwości finansowe dla inwestycji. Zastosowanie kolektorów słonecznych pozwala spełnić wymagania warunków technicznych WT 2017 dzięki obniżeniu zużycia energii pierwotnej.
This presentation introduces the principle of an air source heat pump, the key parts of the heat pump system and shows some examples of how heat pumps saves your money and protects the environment.
Zasobniki warstwowe ciepłej wody użytkowej stanowią coraz popularniejsze rozwiązanie. Wcześniej stosowane w większych układach, obecnie w małych obiektach z uwagi na małe gabaryty i wysokie wydajności grzewcze. Dodatkowo niskie temperatury powrotu wody grzewczej korzystnie wpływają na sprawność kotła kondensacyjnego współpracującego z zasobnikiem warstwowym. Zasobniki warstwowe są standardowo umieszczane w kotłach kompaktowych.
Temperatura pracy kolektora słonecznego nie świadczy o jego sprawności i wydajności cieplnej. Jest związana ściśle z natężeniem przepływu czynnika grzewczego przez kolektor słoneczny.
Sprawność kotła kondensacyjnego zależy od bardzo wielu czynników, jak np. typu wymiennika ciepła, rodzaju sterownika kotła - pogodowy, pokojowy, a także od budowy palnika i jego działania dostosowującego wydajność do potrzeb cieplnych. Należy także zwrócić uwagę czy sprawność kotła kondensacyjnego jest określana w odniesieniu do wartości opałowej paliwa czy do jego ciepła spalania. Stanowi to jedynie różnicę merytoryczną, koszty ogrzewania domu pozostaną tutaj jednakowe. Niezależnie od tego jak będzie określona sprawność kotła, podstawą jego działania pozostaje kondensacja pary wodnej i skraplanie pary wodnej zawartej w spalinach. Ciepło odzyskiwane z pary wodnej zostanie wykorzystane - oddane do wody grzewczej. Od czego zależy sprawność kotła kondensacyjnego? Od jego budowy, warunków pracy (temperatury wody grzewczej). Wpływa na to rodzaj systemu grzewczego, sterownika instalacji i inne elementy systemu grzewczego.
Zastosowanie nowoczesnego regulatora temperatury szczególnie w połączeniu z kotłem kondensacyjnym lub pompą ciepła, pozwala podwyższyć efektywność energetyczną całego systemu grzewczego, a tym samym obniżyć koszty ogrzewania domu. Poprzez obniżanie temperatury pracy kotła kondensacyjnego lub pompy ciepła, podwyższana zostaje sprawność ich pracy. Dodatkowo na obniżenie kosztów wpływa wykorzystanie czasów pracy w trybie nocnym i dziennym. Regulatory pogodowe mogą współpracować z czujnikami temperatury wewnętrznej, dla uwzględnienia zmian temperatury zachodzących w pomieszczeniach, co ma znaczenie przy zyskach cieplnych np. dla pomieszczeń o dużych przeszkleniach lub z wewnętrznymi zyskami ciepła np. od sprzętu biurowego, AGD/RTV itp.
Kominek stanowi częste wyposażenie domów jednorodzinnych, ale przypisuje się mu różną rolę. W niektórych przypadkach jest podstawowym źródłem ciepła, co spotykane jest częściej w przypadku kominków z płaszczem wodnym, gdy mieszkańcy przebywają długi czas w domu. Częściej jednak kominek jest dodatkowym źródłem ciepła wspomagającym pracę systemu grzewczego. Wsparcie pracy systemu grzewczego może być albo bezpośrednie (podłączenie kominka do obiegu wody grzewczej). albo pośrednie, gdy kominek oddaje ciepło do pomieszczenia przez nawiew powietrza lub promieniowanie cieplne, a automatyka systemu grzewczego rejestruje "zyski ciepła" i zmniejsza wydajność grzewczą systemu - np. grzejników w pomieszczeniu z kominkiem itp. Przy współpracy kominka z pompą ciepła warto wiedzieć przy jakich temperaturach zewnętrznych warto z ekonomicznego punktu widzenia uruchamiać kominek, a kiedy jest to nieopłacalne. Zastosowanie kominka z płaszczem wodnym do współpracy z pompą ciepła może wymagać zastosowania zbiornika buforowego dla akumulacji ciepła i elastycznej współpracy różnych źródeł ciepła w jednym systemie grzewczym budynku.
Krzywa grzewcza - definicja: to zależność temperatury zasilania instalacji grzewczej od temperatury zewnętrznej. Im niższa będzie temperatura zewnętrzna, tym wyższa powinna być temperatura zasilania instalacji grzewczej. Prawidłowe ustawienie krzywej grzeczej jest szczególnie ważne dla nowoczesnych urządzeń taki jak kocioł kondensacyjny, czy pompa ciepła. Zbędne podwyższenie temperatury wewnętrznej o 1 oC zwiększa zużycie paliwa lub energii o około 6%. Dobór krzywej grzewczej możliwy jest z wykorzystaniem wzoru, jednak w pełni odpowiedni przebieg krzywej można ustalić na podstawie obserwacji zachowania się budynku w różnych warunkach eksploatacyjnych. Dokonuje się wówczas korekt nastawy krzywej grzewczej.
Regulacja wydajności grzewczej systemu ogrzewania budynku odbywa się w nowoczesnych rozwiązaniach za pomocą regulatora pogodowego w oparciu o krzywą grzewczą. To charakterystyka opisująca zależność temperatury zasilania instalacji grzewczej od temperatury na zewnętrz budynku.
Połączenie pompy ciepła z instalacją fotowoltaiczną niesie ze sobą szereg korzyści. Samo urządzenie cechuje się wysoką efektywnością energetyczną i dzięki temu wyjątkowo niskimi kosztami eksploatacji. Jeżeli do tego uwzględni się zasilanie pompy ciepła energią elektryczną z własnej instalacji PV, to koszty jej pracy mogą być bliskie zeru. To znaczy, że do opłacenia pozostają koszty stałe (około 250 zł/rok). Należy jednak starannie dobrać moc instalacji fotowoltaicznej dla pompy ciepła, ale także dla innych potrzeb budynku o ile powalają na to warunki zabudowy paneli fotowoltaicznych.
Wydajne pompy ciepła mogą pracować nawet do -20 stopni. Przykład pompy w Naimakka na północy Szwecji pokazuje, że nawet w tak ekstremalnych warunkach możliwa jest taka praca urządzenia
Pompa ciepła w zależności od rodzaju budynku, systemu grzewczego i zakładanych kosztów inwestycji, może pracować samodzielnie lub w połączeniu z kotłem grzewczym. Rozróżnia się 4 tryby pracy pompy: monowalentny, monoenergetyczny, biwalentny równoległy i biwalentny alternatywny.
Kocioł gazowy i instalacja solarna to doskonałe połączenie wysokiej efektywności energetycznej gazowej techniki kondensacyjnej oraz najczystszej energii promieniowania słonecznego przetwarzanej bezpośrednio na ciepło. Zastosowanie kolektorów słonecznych jest możliwe nie tylko dla podgrzewania ciepłej wody użytkowej, ale również dla wspomagania ogrzewania budynku. Współpraca kotła gazowego z instalacją solarną umożliwia podwyższenie klasy efektywności energetycznej na przykład z klasy A na A+, co stanowi przyszłościowe rozwiązanie wobec przewidywanego zaostrzania standardów energetycznych dla systemów ogrzewania budynków i podgrzewania wody użytkowej. Współpraca kotła gazowego z kolektorami słonecznymi jest szczególnie wygodna dzięki oferowanym kompaktowym centralom grzewczym składającym się z modułu gazowego kotła kondensacyjnego, zasobnika solarnego wody użytkowej i odprzętu wymaganego dla funkcjonowania instalacji solarnej.
Instalacja solarna typu Drainback zapewnia wysoki poziom bezpieczeństwa pracy. Kolektory słoneczne wyłączone z pracy są pozbawione czynnika grzewczego (glikolu). Dzięki temu przy podwyższonej temperaturze w stanie stagnacji, glikol nie jest narażony na gotowanie. Brak pary wodnej w instalacji solarnej typu Drainback nie zagraża elementom instalacji i nie powoduje nadmiernemu wzrostowi ciśnienia.
Dobór mocy grzewczej kotła zależy od potrzeb budynku, a więc jego izolacji cieplnej i ogólnie standardu energetycznego. Wysoki wpływ odgrywają potrzeby ciepła podgrzewania wody użytkowej. Nowoczesne kotły cechują się niskim poziomem mocy minimalnej oraz szerokim zakresem regulacji mocy dzięki modulacji mocy palnika. Dzięki temu kocioł może dostosowywać precyzyjnie i płynnie moc w stosunku do bieźących potrzeb cieplnych.
Temperatura stagnacji kolektora słonecznego określana jest popularnie postojową, albo stanem równowagi cieplnej. To maksymalna temperatura osiągana przez absorber kolektora słonecznego, w razie braku odbioru ciepła. Temperatura stagnacji świadczy wprost o sprawności kolektora słonecznego. Im wyższa temperatura stagnacji tym większa zdolność szyby kolektora do przepuszczania promieniowania słonecznego i tym niższe straty ciepła do otoczenia. Szczególnie ważne są także cechy pokrycia absorbera - jego selektywne właściwości (wysoka absorbcja promieniowania słonecznego, niska emisyjność ciepła).
Dobór pompy ciepła powietrze/woda wymaga sprawdzenia kilku ważnych warunków. Część z nich jest analogiczna jak dla doboru kotła grzewczego jak np. obliczenia cieplne budynku. Ale część wynika ze specyfiki urządzenia jakim jest pompa ciepła. Dotyczy to np. wyboru parametrów wody grzewczej. Wiąże się z tym wybór trybu pracy pompy ciepła - jako urządzenia samodzielnego albo do współpracy w układzie hybrydowym (z kotłem).
Dobór mocy grzewczej kotła do budynku powinien być poprzedzony szczegółowymi obliczeniami projektowymi w ramach których określa się zapotrzebowanie ciepła dla ogrzewania, a także uwzględnia wymagania dla podgrzewania ciepłej wody użytkowej. W przypadku nowych budynków taki projekt często jest wykonywany w ramach jego dokumentacji projektowej, jednak dla istniejących budynków może być to problematyczne. Dlatego też stosuje się w praktyce różnego rodzaju metody wskaźnikowe pozwalające na szybki dobór mocy kotła np. w stosunku do powierzchni lub kubatury domu.
Pompa ciepła korzysta z ciepła otoczenia, jakim może być grunt, woda lub powietrze. Od wyboru dolnego źródła ciepła, zależą koszty inwestycji oraz eksploatacji. Dodatkowo wybór dolnego źródła może być podstawą do wyboru dodatkowych opcji, jak np. chłodzenie naturalne z wykorzystaniem chłodu gruntu lub wody.
Odwierty dla pomp ciepła, czyli sondy gruntowe, określane inaczej pionowymi, stanowią atrakcyjne pod względem technicznym tzw. dolne źródło ciepła dla pompy ciepła. Zapewnia wysoką stabilność temperatury w całym okresie eksploatacji i tym samym wysokie współczynniki efektywności pompy ciepła. W okresie letnim, sondy gruntowe dostarczać mogą naturalny chłód dla pompy ciepła z opcją naturalnego chłodzenia budynku.
Kolektory płaskie i próżniowe mogą być stosowane zarówno w małych, jak i dużych instalacjach solarnych. Cechują się odmiennymi kosztami inwestycji i efektami pracy. Wybór kolektora słonecznego musi uwzględniać zarówno możliwości zabudowy w danym budynku, jak i możliwości finansowe dla inwestycji. Zastosowanie kolektorów słonecznych pozwala spełnić wymagania warunków technicznych WT 2017 dzięki obniżeniu zużycia energii pierwotnej.
This presentation introduces the principle of an air source heat pump, the key parts of the heat pump system and shows some examples of how heat pumps saves your money and protects the environment.
Zasobniki warstwowe ciepłej wody użytkowej stanowią coraz popularniejsze rozwiązanie. Wcześniej stosowane w większych układach, obecnie w małych obiektach z uwagi na małe gabaryty i wysokie wydajności grzewcze. Dodatkowo niskie temperatury powrotu wody grzewczej korzystnie wpływają na sprawność kotła kondensacyjnego współpracującego z zasobnikiem warstwowym. Zasobniki warstwowe są standardowo umieszczane w kotłach kompaktowych.
Temperatura pracy kolektora słonecznego nie świadczy o jego sprawności i wydajności cieplnej. Jest związana ściśle z natężeniem przepływu czynnika grzewczego przez kolektor słoneczny.
Sprawność kotła kondensacyjnego zależy od bardzo wielu czynników, jak np. typu wymiennika ciepła, rodzaju sterownika kotła - pogodowy, pokojowy, a także od budowy palnika i jego działania dostosowującego wydajność do potrzeb cieplnych. Należy także zwrócić uwagę czy sprawność kotła kondensacyjnego jest określana w odniesieniu do wartości opałowej paliwa czy do jego ciepła spalania. Stanowi to jedynie różnicę merytoryczną, koszty ogrzewania domu pozostaną tutaj jednakowe. Niezależnie od tego jak będzie określona sprawność kotła, podstawą jego działania pozostaje kondensacja pary wodnej i skraplanie pary wodnej zawartej w spalinach. Ciepło odzyskiwane z pary wodnej zostanie wykorzystane - oddane do wody grzewczej. Od czego zależy sprawność kotła kondensacyjnego? Od jego budowy, warunków pracy (temperatury wody grzewczej). Wpływa na to rodzaj systemu grzewczego, sterownika instalacji i inne elementy systemu grzewczego.
Zastosowanie nowoczesnego regulatora temperatury szczególnie w połączeniu z kotłem kondensacyjnym lub pompą ciepła, pozwala podwyższyć efektywność energetyczną całego systemu grzewczego, a tym samym obniżyć koszty ogrzewania domu. Poprzez obniżanie temperatury pracy kotła kondensacyjnego lub pompy ciepła, podwyższana zostaje sprawność ich pracy. Dodatkowo na obniżenie kosztów wpływa wykorzystanie czasów pracy w trybie nocnym i dziennym. Regulatory pogodowe mogą współpracować z czujnikami temperatury wewnętrznej, dla uwzględnienia zmian temperatury zachodzących w pomieszczeniach, co ma znaczenie przy zyskach cieplnych np. dla pomieszczeń o dużych przeszkleniach lub z wewnętrznymi zyskami ciepła np. od sprzętu biurowego, AGD/RTV itp.
Prezentacja Mbi Pompa Ciepla zasilana panelem termodynamicznymBart Stasiak
KAŻDE PRZEDSIĘBIORSTWO I KAŻDE GOSPODARSTWO DOMOWE POTRZEBUJE CIEPŁEJ WODY!
Koszty jej podgrzania przy pomocy tradycyjnych źródeł ciepła (kocioł gazowy, paliwa stałe, energia elektryczna) to wciąż istotny element każdego, zarówno prywatnego, jak i firmowego budżetu.
Ogrzewanie wody przy użyciu odnawialnych źródeł energii (OZE) zyskuje na popularności, jednak bardzo często wiąże się z kłopotem sprzętowo-instalacyjnym.
Np. zakład fryzjerski mieszczący się w poniemieckiej kamienicy, zużywający duże ilości ciepłej wody nie zainstaluje pompy ciepła do c.w.u. zasilanej kolektorem słonecznym ze względu na fakt, że nie ma bezpośredniego dostępu do dachu.
Firma Magic Box International ma przyjemność zaoferować Państwu urządzenie zaklasyfikowane jako technologia OZE (certyfikat MCS), które:
Będzie podgrzewać WODĘ UŻYTKOWĄ Państwa klientom, zasilając system kolektorem termodynamicznym, przez okrągły rok, niezależnie od warunków atmosferycznych, 24 godziny na dobę.
Kotły kondensacyjne uzyskują sprawności pracy powyżej 100% i jest to określane w warunkach znormalizowanych przy kilku obciążeniach cieplnych. W rzeczywistych warunkach pracy kotły kondensacyjne mogą uzyskiwać sprawności pracy deklarowane w ich danych technicznych, o ile warunki pracy będą korzystne. Oznacza to warunki pracy z niskimi temperaturami wody grzewczej, najlepiej w systemie ogrzewania podłogowego. Sprawność rzędu 108% określana jest w stosunku do wartości opałowej gazu ziemnego. W warunkach rzeczywistych pracy, sprawność kotłów jest zależna od wielu czynników, m.in. rodzaju regulatora, udziału ciepłej wody użytkowej w bilansie cieplnym budynku, itd.
Ogrzewanie hybrydowe to coraz częściej stosowane rozwiązanie szczególnie w budynkach modernizowanych. Pozwala na obniżenie kosztów ogrzewania domu i zwiększenie poziomu bezpieczeństwa mieszkaców domu. Nowoczesne hybrydowe systemy ogrzewania zwykle składają się z pompy ciepła typu powietrza/woda, która uzupełnia istniejący w budynku kocioł np. na gaz ziemny, gaz płynny, olej opałowy lub węgiel, czy drewno.
Najczęściej efektywność pompy ciepła jest opisywana przez wartości COP lub też SCOP, która odpowiednio przedstawiają efektywność chwilową oraz średnioroczną. Dla potencjalnego użytkownika najbardziej interesujące są jednak przewidywane koszty eksploatacyjne pompy ciepła. Ich nieznajomość może być przeszkodą w podjęciu decyzji o zakupie pompy ciepła, tym bardziej, że energia elektryczna należy do najdroższych nośników wykorzystywanych do ogrzewania domu, bądź podgrzewania ciepłej wody użytkowej. Szereg czynników wpływa na zużycie energii elektrycznej. Są to zarówno czynniki jakie należy braż pod uwagę na etapie projektowania systemu grzewczego z pompą ciepła, jak i czynniki, które są możliwe do uwzględniania podczas bieżącej eksploatacji pompy ciepła.
Inteligenente sieci elektroenergetyczne nazywane Smart Grid pozwalają na dwustronną współpracę producentów energii elektrycznej i jej odbiorców. Dzięki temu tzw. duża energetyka może optymalizować swoją produkcję i dystrybucję energii, co jest ważne ze względu na bardzo krótkie czasy występowania zwiększonych potrzeb energii (peak). Wpływając na lokalnych odbiorców energii elektrycznej, można ograniczać zużycie energii w godzinach szczytu i zarazem zachęcać lub wręcz wymuszać korzystanie z energii w okresie występowania jej nadmiaru w sieci. Do tego idealnie nadają się pompy ciepła, przy czym muszą być wykonane w standardzie "SG-Ready" czyli być gotowe do współpracy z siecią Smart Grid. Standard "SG-Ready" oznacza, że pompa ciepła może reagować na sygnały wysyłane przez operatora sieci (OSD) i wchodzić w jeden z trybów pracy - blokowania pracy lub jej wymuszania.
W wielu krajach europejskich można spotkać praktyczne doświadczenia użytkowników ponad 20-letnich pomp ciepła. Mogą one potwiedzić efektywność rozwiązania, ale przede wszystkim trwałość i niezawodność. Prawidłowo dobrane i wykonane sondy pionowe cechuję się dłuższą trwałością niż same pompy ciepła. Często wymiana pompy ciepła na nową wynika z chęci podniesienia poziomu komfortu obsługi i efektywności pracy, a także konieczości wymiany czynnika chłodniczego na dopuszczone obecnie neutralne dla środowiska naturalnego.
Pomiar natężenia przepływu w instalacji solarnej pozwala dokonywać bilansowania uzysków ciepła, a także nadzorować prawidłowość pracy instalacji. Pomiar natężenia przepływu może odbywać się jako mechaniczny lub elektroniczny. Elektroniczny pomiar pozwala na dokładniejsze bilansowanie uzysków ciepła, szczególnie przy zastosowaniu pompy obiegowej o zmiennej wydajności.
Przegląd techniczny kotła i systemu grzewczego stanowi kluczowe znaczenie dla uzyskania jego wysokiej niezawodności i bezpieczeństwa pracy. Również jest to kwestia kosztów eksploatacyjnych. Zaniebdanie przeglądów kotła prowadzi do zabrudzenia powierzchni grzewczych i wyraźnego obniżenia sprawności pracy. Dodatkowo zwiększa się ryzyko powstawania poważniejszych awarii i przerw w pracy systemu ogrzewania wpływających na obniżenie komfortu cieplnego mieszkańców.
Pompa ciepła typu powietrze/woda stanowi coraz chętniej wybierane rozwiązanie dla podgrzewania ciepłej wody użytkowej. Szczególniem gdy poza okresem grzewczym należy wyłączyć kocioł węglowy, a podgrzewanie wody następuje w bojlerze elektrycznym, pompa ciepła zapewnić może 3-krotnie niższe eksploatacji. Pompa ciepła wody użytkowej pozwala dodatkowo wykorzystać schłodzone powietrze do chłodzenia i suszenia pomieszczeń.
Similar to Sprężarka inwerterowa w pompie ciepła (20)
Termomodernizacja domu to szeroki zakres możliwych prac polegających na wymianie urządzeń lub poprawie ich stanu. Dzięki temu możliwe jest obniżenie zużycia ciepła, a także emisji zanieczyszczeń. Oszczędności z termomodernizacji można uzyskać już przy podjęciu stosunkowo prostych i tanich prac. Może być poprawa izolacji cieplnej urządzeń, armatury i rur, czy też modyfikacja nastaw regulatorów źródła ciepła, albo systemu grzewczego.
Pompy ciepła powietrze/woda zdominowały wiele rynków z racji nowoczesnych efektywnych rozwiązań dostępnych w korzystnej cenie. Porównanie współczynników COP pokazuje wyraźnie wzrost efektywności pomp ciepła powietrze/woda w ostatnich latach. Budowa pompy ciepła opiera się obecnie coraz częściej o zastosowanie sprężarki inwerterowej. Pozwala ona na płynną regulację mocy od bardzo małych wartości. Jest to z kolei niezbędne dla stosowania pomp ciepła w niewielkich domach budowanych wg najwyższych standardów energetycznej, np. WT 2021.
Nie zawsze właściciel domu zdaje sobie sprawę dla jakich potrzeb ma być dobrana instalacja fotowoltaiczna i jak ma być duża. Należy ocenić zużycie energii elektrycznej dla poszczególnych potrzeb, dobrać wielkość instalacji pv i w końcu ocenić czy dobrana liczba paneli może się zmieścić na dostępnej powierzchni dachu. Dobór instalacji PV będzie zależał od potrzeb energii, na ile są one sezonowe, czy dzienne. Im więcej energii nie będzie magazynowanej, a zużywanej na miejscu w domu, tym większa będzie opłacalność inwestycji.
Zwykle pompa ciepła typu powietrze/woda widziana jest przy budynku. Jest to obecnie traktowane jako standardowe rozwiązanie. Sprzyja temu niski poziom głośności współczesnych pomp ciepła, a także względy praktyczne. Łatwe jest prowadzenie prac montażowych oraz serwisowych. Jednak nadal są sytuacje, gdy dach budynku stanowi korzystne, a czasem jedyne miejsce dla zabudowy pompy ciepła. Przykładem jest gęsta zabudowa budynków i małe powierzchnie działek. Również względy estetyczne jak dla np. budynków zabytkowych mogą decydować o potrzebie montażu pompy ciepła na dachu.
Zastosowanie pompy ciepła w miejsce kotła węglowego pozwala zdecydowanie obniżyć emisje zanieczyszczeń i uzyskać korzystny efekt ekologiczny. W miejscu zainstalowania pompa ciepła jest całkowicie bezemisyjnym źródłem ciepła. W skali globalnej praca pompy ciepła wiąże się z emisją zanieczyszczeń przy wytwarzaniu energii elektrycznej. Jednak spalanie węgla w elektrowni lub elektrociepłowni odbywa się przy zdecydowanie niższej emisji zanieczyszczeń niż przy spalaniu węgla w kotle małej mocy. Redukcja emisji zanieczyszczeń sięga nawet 99%.
Ograniczanie skutków wzrostu cen paliw i energii jest możliwe na wiele sposobów. Do bardziej złożonych należy wymiana źródła ciepła na bardziej efektywne. A w przypadku nowych domów, wybór wysoko sprawnych źródeł ciepła, Szybki efekt daje zmiana taryfy z 1- na 2-strefową, np. G12w. Duży potencjał leży także w tzw. sterowaniu inteligentnym domu.
Nowoczesny standard komunikacji EEBus pozwala na współpracę urządzeń wielu producentów w ramach np. tzw. domu inteligentnego (Smart Home). Potrzeba stosowania takich rozwiązań zachodzi szczególnie przy współpracy źródeł energii elektrycznej (jak np. instalacja fotowoltaiczna) oraz odbiorników energii jakim jest tu w szczególności pompa ciepła. Standard EEBus jest otwarty dla wszystkich zainteresowanych. Pozwala to integrować szereg urządzeń domowych w jednym systemie. Celem jest zwiększenie komfortu, efektywności energetycznej i optymalne wykorzystanie dostępnej w domu energii elektrycznej.
Coraz wyższe wymagania w budownictwie pod względem efektywności energetycznej, a także komfortu użytkowania, stawiają nowe wyzwania przed architektami oraz projektantami. Z jednej strony w nowych budynkach dąży się do zmniejszania powierzchni "niemieszkalnych", a drugiej wymaga stosowania często złożonych systemów ogrzewania, chłodzenia i wentylacji domu. Integracja tych systemów stanowi dodatkowe wyzwanie dla systemów automatyki. Najnowszym rozwiązaniem jest pompa ciepła typu "All in One". Skupia ona w sobie nie tylko funkcję ogrzewania i chłodzenia pomieszczeń oraz podgrzewania ciepłej wody użytkowej, ale także wentylacji pomieszczeń. Pompa ciepła All in One należą do rozwiązań szczególnie estetycznych i funkcjonalnych. Efektywność energetyczną zwiększa tutaj możliwość wykorzystania ciepła z powietrza usuwanego z rekuperatora. Dzięki budowie typu monoblok, taka pompa ciepła jest szczególnie cicha. Poziom głośności na zewnątrz jest tak niski, że już w odległości 1,5 metra spada poniżej 40 dB(A). Pompa ciepła All in One jest szczególnie atrakcyjnym rozwiązaniem dla nowych domów budowanych według Warunków Technicznych WT 2017 bądź już WT 2021.
Magazynowanie energii produkowanej z instalacji PV jest koniecznością wobec nierównomiernego rozbioru energii i rozmijania się potrzeb z maksymalną wydajnością instalacji. Magazynowanie energii w instalacji OFF-GRID następuje w akumulatorach. W instalacji ON-GRID magazynem energii będzie sieć. Instalacja OFF-GRID jest wyraźnie droższa od ON-GRID ze względu na koszty zakupu akumulatora. W praktyce znajduje zastosowanie w domach letniskowych itp, gdzie wystarcza mała moc instalacji rzędu 1-2 kWp. Fotowoltaika z akumulatorami czy bez, jest w obecnych warunkach rozliczania energii oddawanej do sieci mało zasadna, Bardziej opłacalne okazuje się korzystanie z sieci jako magazynu energii pomimo pobierania przez operatora sieci "prowizji" (0,2 kWh za każdą 1 kWh energii magazynowanej).
Nowoczesne budynki energooszczędne budowane według standardu np. WT 2017, czy WT 2021, muszą już ze względu na warunki techniczne posiadać system wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła. Rekuperator stanowi nieodzowny element domu szczególnie ze względu na potrzebę zapewnienia maksymalnego poziomu komfortu i jakości powietrza. Pomaga chronić mieszkańców przed niekorzystnymi czynnikami zewnętrznymi - także smogiem. W budynkach budowanych wg standardu WT 2017, czy WT 2021 może dochodzić do problemu z rozplanowaniem miejsc montażu urządzeń, np. pompy ciepła, podgrzewacza wody, a także rekuperatora. Wentylacja mechaniczna składająca się z rekuperatora oraz przewodów wentylacyjnych może zajmować znaczną powierzchnię budynku. Wybór miejsca zabudowy rekuperatora jest więc bardzo ważnym zagadnieniem dla architekta, a także projektanta i przyszłego użytkownika domu.
Koszty ogrzewania domu pompą ciepła należą do najniższych w porównaniu do innych rodzajów paliw. i energii. Dodatkowo niskie zużycie energii pierwotnej, pozwoli spełnić warunki techniczne WT 2017 lub WT 2021.
Już obecnie warto budować dom jednorodzinny według przyszłych warunków technicznych WT 2021. Warunki WT określają minimalne wymagania dla standardu energetycznego budynku. Należy zapewnić odpowiednio wysoki standard izolacji cieplnej oraz zastosować efektywny energetycznie system ogrzewania i wentylacji domu, a także podgrzewania ciepłej wody użytkowej. Efektem ma być uzyskanie niskiego zużycia energii pierwotnej EK, poniżej 70 kWh/m2rok. Koszty budowy domu w standardzie WT 2021 powinny być nieznacznie wyższe w stosunku do standardu WT 2017. Z kolei można jeszcze uzyskać znaczące obniżenie kosztów eksploatacyjnych.
Pompy ciepła powietrze/woda instalowane na zewnątrz budynku stanowić źródło hałasu. Jest to nieuniknione ze względu na fakt, że w budowie pompy ciepła wykorzystane są takie elementy jak sprężarka, czy wentylator. Poprzez staranne zaprojektowanie pompy ciepła można wyciszyć jej pracę do minimum. Wiąże się to m.in. ze stosowaniem osłon akustycznych sprężarki i całej obudowy pompy ciepła. Dodatkowo wprowadza się tłumienie drgań w elementach orurowania obiegu chłodniczego, czy też wizbroizolatory dla posadowienia sprężarki w obudowie, a także całej jednostki zewnętrznej na podstawie (ściennej lub gruntowej). Produkowanych obecnie pomp ciepła wysokiej klasy nie trzeba dodatkowo wyciszać stosując np. obudowy dźwiękochłonne. Wystarczy w ich przypadku nawet 1,5 do 3 metrów, aby obniżyć ciśnienie akustyczne do poziomu 40 dB(A) - dopuszczalnego dla zabudowy jednorodzinnej w nocy.
Jak głośna jest pompa ciepła powietrze/woda zależnie od jej konstrukcji, warunków zabudowy, a także odległości? Pompy ciepła dobrej klasy nie są uciążliwe dla mieszkańców domu bądź sąsiadów. Zwykle wystarczy maksymalnie 5-6 metrów, aby poziom ciśnienia akustycznego (hałas) nie przekraczał dopuszczalnej wartości 40 dB(A). Najcichsze pompy ciepła mogą osiągać nawet 40-50 dB(A) poziomu mocy akustycznej (w źródle). Wówczas już po nieco ponad 1 m głośność znajduje się poniżej dopuszczalnego progu 40 dB(A).
Sprawność paneli fotowoltaicznych jest jedną z podstawowych informacji świadczących o klasie paneli. Jeszcze kilka lat temu za korzystną, uznawano sprawność rzędu 13-15%. Obecnie dobrej klasy panele PV uzyskują sprawność co najmniej 18% wg warunków STC. Kluczową kwestią pozostają warunki dla jakich określa się sprawność paneli PV. Za główne uznaje się warunki STC (Standard Test Condition). Moc wytwarzana przez panel fotowoltaiczny w takich warunkach, uznaje się za moc szczytową (Wp, Watt peak). W praktyce sprawność paneli fotowoltaicznych jest często niższa od określanej w warunkach laboratoryjnych STC. Stąd także producenci podają sprawność odnoszoną do NOCT (Normal Operating Cell Temperature), a w USA i Kanadzie do PTC (PVUSA Test Conditions).
Dobór instalacji fotowoltaicznej jest niezmiernie ważny dla osiągnięcia korzystnego efektu ekonomicznego. Ze względów technicznych i ekonomicznych zdecydowana większość instalacji PV w Polsce jest typu ON-GRID. Taka instalacja współpracuje z siecią elektroenergetyczną, która jest wówczas traktowana jako akumulator energii. Nadwyżki energii elektrycznej są oddawane do sieci, a później odbierane z niej na zasadzie opustów (zgodnie z ustawą o OZE). Optymalny dobór instalacji fotowoltaicznej polega na zastosowaniu tylu paneli fotowoltaicznych, aby w ciągu roku odebrana została cała nadwyżka energii oddanej do sieci. Niewykorzystana ilość energii przepada na rzecz operatora sieci, co zmniejsza opłacalność instalacji fotowoltaicznej. Podstawowym założeniem doboru instalacji fotowoltaicznej jest więc nie uzyskanie przychodu ze sprzedaży prądu, ale oszczędności w zakupie energii z sieci.
Jak rozlicza się energię z instalacji fotowoltaicznej? Właściciel małej instalacji PV w domy jednorodzinnym staje się prosumentem w myśl ustawy OZE. Oznacza to, że jest aktywnym uczestnikiem rynku energii, wytwarzając ją. Jednak nie może czerpać z tego korzyści finansowych. Korzyścią jest możliwość oddania nadwyżek energii do sieci elektroenergetycznej i odebranie jej później przy większym zapotrzebowaniu budynku na energię. Sieć pełni wówczas funkcję akumulatora energii, którego nie ma wtedy zakupywać tym bardziej, że wiąże się to ze znacznymi kosztami. Współpraca instalacji fotowoltaicznej z siecią odbywa się na zasadzie opustów. Opusty są regułą bilansowania energii oddawanej i pobieranej z sieci. Operator sieci pobiera swoistego rodzaju prowizję za korzystanie z sieci. Za każdą 1 kWh oddanej energii (przez instalację o mocy do 10 kWp) można w ciągu roku odebrać 0,8 kWh energii z sieci. Stanowi to korzystne rozwiązanie także z uwagi na małą ilość formalności jaka była by do spełnienia przy chęci sprzedaży energii.
Jak wybrać panele fotowoltaiczne, aby cieszyć się zyskami z instalacji fotowoltaicznej przez długie lata? Należy zwrócić uwagę na jakość materiałów i gwarancje utrzymania sprawności po 25 latach pracy. Testy paneli PV symulują pracę w trudnych warunkach np. we mgle solnej czy środowisku zanieczyszczonym amoniakiem. Testy modułów PV przewidują także możliwość wystąpienia gradobicia.
Dobór rekuperatora do domu to szczególnie ważne zadanie ze względu na jego stałą pracę w ciągu doby i roku. Praca centrali wentylacyjnej musi zapewnić wysoką jakość powietrza przy pełnym komforcie użytkowania. Nowoczesne rekuperatory posiadają bogate wyposażenie, jak np. bypass czy też czujnik jakości powietrza. Mogą być także sterowane zdalnie przez Internet.
Dom bez komina to w pełni realne rozwiązanie do uzyskania z użyciem dostępnych obecnie urządzeń i systemów. W szczególności jest to możliwość jaką daje zastosowanie pompy ciepła. Dom bez komina pozwala na swobodne zagospodarowanie dachu i zabudowę paneli fotowoltaicznych lub kolektorów słonecznych. Jednym z bardziej interesujących rozwiązań jest połączenie pompy ciepła powietrze/woda z instalacją fotowoltaiczną. Możliwe jest wówczas uzyskanie standardu bliskiego idei domu zeroenergetycznego.
1. Sprężarka inwerterowa w pompie ciepła
Rodzaje stosowanych w pompach ciepła sprężarek
Zasada działania sprężarki inwerterowej
Korzyści wynikające z zastosowania sprężarki inwerterowej
Wydanie 1/2015
30.11.2015
www.eko-blog.pl www.vaillant.pl
2. 2
Sprężarka – główny element w budowie
pompy ciepła
Sprężarka jest często uznawana za
najważniejszy element w budowie pompy
ciepła. Zapewnia pracę obiegu chłodniczego
i w pierwszym rzędzie to od niej zależy
efektywność pracy pompy ciepła. Największa
część zużycia energii elektrycznej ( 90%)
przypada w pompie ciepła na sprężarkę
(pozostała część na pompę obiegową oraz
sterowanie)
3. 3
Potencjał techniczny dla wzrostu
efektywności pracy pompy ciepła
Konstrukcja sprężarki: +9%
Sterowanie wydajnością: +25%
Wysokoefektywna
pompa obiegowa: +5%
Rodzaj czynnika chłodniczego: +10%
Konstrukcja parownika
i skraplacza: +10%
Opory przepływu: +3%
Ekonomizer (wymiana ciepła
w obiegu chłodniczym): +10%
Współczesne pompy ciepła wysokiej klasy technicznej cechują się wysoką efektywnością
pracy, jednak cały czas upatruje się możliwości jej zwiększania. Potencjał leży w samej
konstrukcji urządzenia i wg różnych szacunków, zwiększenie efektywności może wynosić
nawet 2030%. Wysokie znaczenie odgrywa tu konstrukcja sprężarki i sterowanie jej
wydajnością. Potencjały wzrostu dla wymienionych punktów nie sumują się ze sobą ze
względu na wzajemne oddziaływanie na siebie. W opracowaniu z 2009 r. nie wskazano m.in.
takich elementów jak: zawór rozprężny (elektroniczny), czy wentylator (silnik prądu stałego).
Źródło: „Guter Geräte-COP kein Effizienzgarant”, W.Schmid, SBZ 03/2009
4. 4
Typy sprężarek dla pomp ciepła małej mocy
(nie przemysłowych itp.)
Dla powszechnie stosowanych pomp ciepła spotykane są 3 główne typy sprężarek:
Sprężarka
tłokowa
Coraz rzadziej obecnie stosowane ze względu na stosunkowo niską sprawność,
nierównomierną pracę i zwiększony poziom drgań podczas pracy. Zaletą jest niska
cena, prosta konstrukcja. Spotykane w pompach ciepła wody użytkowej małej mocy.
Sprężarka
spiralna
Sprężarki nazywane także typem Scroll znajdują zastosowanie zwykle w pompach
ciepła „większej” mocy (od około 10 kW). Cechują się bardzo wysoką sprawnością,
stabilną i cichą pracą oraz równomierną wydajnością (bez pulsacji). Wymaga wysokiej
precyzji wykonania i cechuje się najwyższym kosztem zakupu, szczególnie w wersjach
z płynną regulacją wydajności.
Sprężarka
rotacyjna
Szeroko rozpowszechnione w pompach ciepła i produkowane w wielu odmianach:
od najprostszych rotacyjnych z jednym tłokiem działających w trybie ON/OFF
(np. w pompach ciepła wody użytkowej), po zaawansowane z podwójnym tłokiem
(Twin Rotary) i płynną (inwerterową) regulacją wydajności.
W ostatnich latach nastąpił znaczący rozwój technologiczny i rozpowszechnienie
zastosowania sprężarek z podwójnym tłokiem i inwerterową regulacją wydajności.
5. 5
Prąd zmienny AC
230V 50Hz
Regulator
Zasada pracy sprężarki typu ON-OFF
Prąd zmienny (a dokładniej: przemienny) zasila bezpośrednio sprężarkę poprzez regulator,
który jedynie decyduje o potrzebie włączenia lub wyłączenia sprężarki z pracy.
Obroty sprężarki są stałe, a wydajność pompy ciepła zależy od temperatur roboczych
po stronie dolnego i górnego źródła ciepła.
Prąd zmienny AC
230V 50Hz
ON-OFF
Brak regulacji wydajności nie jest problemem w przypadku np. pomp ciepła wody
użytkowej, gdzie stosuje się sprężarki małej mocy (2÷3 kW), warunki pracy są w dużym
stopniu przewidywalne i stabilne. Czas pracy sprężarki jest stosunkowo długi, nawet kilka
godzin przy podgrzewaniu wody od np. 15 do 45 oC: około 5÷7 godz. Regulacja wydajności
jest z kolei wskazana dla pomp ciepła pracujących na potrzeby ogrzewania budynku, gdzie
potrzeby cieplne są zmienne w czasie.
6. 6
Prąd 3-fazowyInwerter
(Falownik)Prąd stały DCPrzekształtnik
prądu
Zasada regulacji wydajności sprężarki
z inwerterem prądu stałego (Inwerter DC)
Prąd zmienny (a dokładniej: przemienny) 230 lub 400 V jest zamieniany na prąd stały przez
tzw. przekształtnik. Rolą inwertera (falownika) jest z kolei zamiana tego prądu na 3-fazowy
zasilający sprężarkę i zapewnianie w ten sposób wymaganych obrotów sprężarki.
Regulacja obrotów sprężarki przez inwerter odbywa się przez zmianę częstotliwości oraz
amplitudy prądu. Przykładowy zakres regulacji częstotliwości dla sprężarki zastosowanej
w pompie ciepła powietrze/woda Vaillant aroTHERM VWL 115/2A może wynosić od 15 do
120 Hz (lub w innej jednostce: RPS).
Prąd zmienny AC
230V 50Hz
DC
INVERTER
Inną odmianą (wcześniejszą) są inwertery prądu przemiennego (AC), gdzie klasyczny silnik
indukcyjny przystosowano do pracy z niższymi obrotami (zmiana napięcia). Cechują się one
jednak niższą sprawnością (5÷8%) niż silniki prądu stałego, mniejszym zakresem regulacji
i większymi gabarytami.
7. 7
Sprężarka rotacyjna Twin Rotary – rozwinięcie
konstrukcji sprężarki rotacyjnej
Rozwinięciem konstrukcji sprężarek rotacyjnych stała się sprężarka z dwoma tłokami (Twin
Rotary). Dzięki temu zwiększono wydajność przy mniejszych rozmiarach sprężarki, a przede
wszystkim zdecydowanie zmniejszono wibracje i tym samym obciążenie mechaniczne wału
(wpływ na niezawodność, trwałość, hałas). Sprężarka z dwoma tłokami pracuje w stabilny
sposób – sprężanie nie jest tak pulsacyjne jak przy sprężarce z jednym tłokiem. Sprężarki
z dwoma tłokami mogą pracować także stabilnie przy niższych obrotach, stąd można w nich
zastosować płynną inwerterową regulację wydajność (Twin Rotary Inwerter).
Twin Rotary
Sprężarki rotacyjne
z jednym tłokiem
stosowane są w niskim
zakresie mocy, głównie
dla pomp ciepła wody
użytkowej
Single Rotary
8. 8
Częstotliwość (Hz, RPS)
Zależność efektywności pracy pompy ciepła
od wydajności sprężarki inwertowej DC
95100%
9095%
7590%
COP(średniedla:A2/W35,
A7/W35,A10/W35,A12/W35)
Nowoczesna sprężarka inwerterowa cechuje się wysoką efektywnością pracy w szerokim
zakresie obrotów/częstotliwości. W podstawowych najczęściej spotykanych warunkach pracy
pompy ciepła (temperatura zewnętrzna od +2 do +12 oC), najwyższa efektywność COP
pompy ciepła przypada na zakres 4070 Hz. Nadal wysoka efektywność COP na poziomie
9095% wartości maksymalnej COP przypada na cały zakres 3085 Hz. Dopiero przy
podwyższonej częstotliwości (> 85 Hz), obniża się efektywność. Są to jednak najczęściej
chwilowe warunki pracy – gdy
temperatura rzeczywista na
zasilaniu instalacji grzewczej
odbiega znacznie od
temperatury żądanej i pompa
ciepła musi zwiększyć swoją
wydajność grzewczą.
Wykres dla pompy ciepła
Vaillant aroTHERM VWL 115/2,
dla podgrzewania wody 30-35 oC
COPmax = 4,60
9. 9
Wpływ pracy sprężarki inwerterowej
na efektywność COP pompy ciepła (W30-35oC)
COP
Temperatura zewnętrzna
W30-35oC
A2/W30-35 A7/W30-35A-7/W30-35A-15/W30-35
Najwyższa efektywność pompy ciepła przypada na obciążenie sprężarki rzędu 40-70%:
obroty od 40 do 70 RPS (obr/sek.). Zwiększone (występujące przeważnie chwilowo)
obciążenie rzędu 80-108 RPS zmniejsza efektywność COP pompy ciepła
Przykładowy wykres dla pompy ciepła powietrze/woda Vaillant aroTHERM VWL 115/2A
o mocy znamionowej 10,5 kW (A7/W35), dla podgrzewania wody od 30 do 35 oC (W30-35oC)
10. 10
COP
Temperatura zewnętrzna
W40-45oC
A2/W40-45 A7/W40-45A-7/W40-45A-15/W40-45
Najwyższa efektywność pompy ciepła przypada na obciążenie sprężarki rzędu 40-70%:
obroty od 40 do 70 RPS (obr/sek.). Zwiększone (występujące przeważnie chwilowo)
obciążenie rzędu 80-100 RPS zmniejsza efektywność COP pompy ciepła
Przykładowy wykres dla pompy ciepła powietrze/woda Vaillant aroTHERM VWL 115/2A
o mocy znamionowej 10,5 kW (A7/W35), dla podgrzewania wody od 40 do 45 oC (W40-45oC)
Wpływ pracy sprężarki inwerterowej
na efektywność COP pompy ciepła (W40-45oC)
11. 11
Zaawansowane technologie w budowie
sprężarek inwerterowych
W sprężarkach inwerterowych stosowanych w pompach ciepła typoszeregu aroTHERM,
silnik wykonany jest w technologii bezszczotkowej (BLDC). W tego typu silnikach stosuje się
magnesy stałe np. neodymowe lub zawierające metale ziem rzadkich (np. samar). Dzięki
temu wirnik cechuje się około 3-krotnie wyższą indukcją pola magnetycznego w porównaniu
do standardowego wirnika wykonanego z magnesu ferrytowego.
Silnik bezszczotkowy cechuje się wyższą
o około 58% sprawnością w porównaniu
do klasycznych silników (szczotkowych).
Korzyścią jest obniżenie zużycia energii
przez sprężarkę, a tym samym wzrost
efektywności pracy pompy ciepła. Mniejsza
ilość części ruchomych wydłuża trwałość
silnika bezszczotkowego.
Korzystne są także warunki rozruchu
silnika, także dzięki połączeniu z regulacją
wydajności przez inwerter (start z mniejszą
wydajnością w porównaniu do sprężarek
ON-OFF).
Vaillant aroTHERM VWL
12. 12
Korzyści z zastosowania sprężarki
inwerterowej – porównanie pracy
Moc grzewcza pompy ciepła powietrze/woda ze sprężarką typu ON-OFF przekracza
znacznie potrzeby cieplne budynku w wyższych temperaturach zewnętrznych. Powoduje to
powstawanie nadmiaru ciepła i tzw. taktowanie pracy sprężarki. Może zachodzić konieczność
zastosowania zbiornika buforowego. Sprężarka inwerterowa o płynnej regulacji wydajności
pozwala dostosować moc grzewczą pompy ciepła do chwilowego zapotrzebowania ciepła.
Temperatura zewnętrzna (oC)
Moc/Zapotrzebowanie(%)
Temperatura zewnętrzna (oC)
ON-OFF INWERTER
13. 13
Korzyści z zastosowania sprężarki
inwerterowej – dostosowanie do potrzeb
Sprężarka inwerterowa zapewnia wysoką stabilność temperatury zasilania instalacji
grzewczej, co przekłada się na małe wahania temperatury wewnętrznej w budynku.
Ogranicza się dzięki temu przegrzewanie lub niedogrzewanie budynku.
Sprężarka inwerterowa pozwala także na szybsze uzyskanie wymaganej temperatury
wewnętrznej, a obniżanie wydajności zmniejsza liczbę uruchomień pompy ciepła
(taktowanie). Przekłada się to na wzrost efektywności, niezawodności i trwałości sprężarki.
Czas pracy
Temperaturawewnętrzna
Temperatura żądana
Duże wahania temperatury
Krótki czas rozruchu
Pompa ciepła inwerterowa
Pompa ciepła ON-OFF
Małe wahania temperatury
14. 14
Korzyści z zastosowania sprężarki
inwerterowej – wydłużenie trwałości
Możliwość obniżania wydajności, powala wydłużać pracę sprężarki jednocześnie
zmniejszać liczbę włączeń i wyłączeń (tzw. taktowanie). W przypadku pomp ciepła dąży się
do jak najmniejszej liczby jej włączeń. Każdy rozruch powoduje zwiększone zużycie energii,
a w początkowej fazie pracy pompy ciepła występują niekorzystne warunki ze względu
na ograniczone smarowanie części ruchomych olejem zawartym w czynniku chłodniczym.
W monitorowanych 22 pompach ciepła typu powietrze/woda (dane Instytutu ISE Fraunhofer)
w okresie 07.2012-06.2013, średnia dzienna liczba włączeń wyniosła 13 (od 4 do 29)
(jedynie 5 pomp ciepła posiadało sprężarki o regulowanej wydajności).
170.000
włączeń
35 lat
Dla deklarowanej trwałości sprężarki
= 170.000 włączeń, przy średniej
ilości włączeń 13/d, czas jej pracy
można szacować nawet na ok. 35 lat.
Prąd rozruchu sprężarki rotacyjnej
inwerterowej (aroTHERM VWL) jest nawet
2-krotnie niższy od tej samej mocy
sprężarek spiralnych. Łagodny
rozruch nie wymaga stosowania
wyższych zabezpieczeń elektrycznych
czy też wyższej mocy zamówionej.
15. 15
Korzyści z zastosowania sprężarki
inwerterowej – prosty układ grzewczy
Brak nadwyżek ciepła eliminuje potrzebę stosowania dużych zbiorników buforowych dla
akumulacji ciepła. Obniża to koszty inwestycyjne, oszczędza miejsce zabudowy w kotłowni.
Przykładowy układ hybrydowy pompy ciepła typu powietrze/woda (1) z wiszącym kotłem
gazowym (2) korzysta jedynie ze zbiornika buforowego (4) małej pojemności (40 litrów),
który pełni funkcję sprzęgła hydraulicznego. Wydajność grzewcza pompy ciepła jest płynnie
regulowana w zależności od zapotrzebowania ciepła budynku (5). Ciepła woda użytkowa (6)
jest w tym przypadku podgrzewana w podgrzewaczu (3) tylko przez kocioł grzewczy
(nie podwyższając temperatur pracy pompy ciepła, co obniżało by efektywność jej pracy).
16. 16
Sprężarki inwerterowe – standard
nowoczesnych pomp ciepła
Pompy ciepła powietrze/woda znajdują zastosowanie
coraz częściej w budynkach nie tylko nowych, ale także
modernizowanych z instalacjami grzejnikowymi.
Na ich wzrost popularności wpływ miał również rozwój
technologiczny w budowie sprężarek, który doprowadził
do wzrostu ich efektywności i zwiększenia możliwości
regulacyjnych.
Współczesne wymagania dla efektywności pomp
ciepła, gdzie istotna jest sezonowa efektywność SCOP,
a nie chwilowa COP, stawiają na preferowanej pozycji
sprężarki inwerterowe. Wartość SCOP jest określana
dla 4 różnych częściowych obciążeń pompy ciepła.
Efektywność sprężarki inwerterowej jest w szerokim
zakresie wyrównana i wysoka, co sprzyja osiąganiu
wysokiej efektywności sezonowej SCOP.
Vaillant aroTHERM VWL