Jak dobrać moc pompy ciepła czyli festiwal COP’ów

Jak dobrać moc pompy ciepła? Temat rzeka, który nieustannie powraca w mailach, komentarzach, pytaniach klientów. Mimo, że poruszałem go już kilkukrotnie, to w sieci ciągle mamy festiwal COP’ów.

Inwestor buduje dom.
Przychodzi moment na wybór systemu grzewczego i zwraca się on ku powietrznej pompie ciepła.
OK. Ale jaka powinna być moc pompy ciepła do jego domu?
Chciałby wybrać mądrze, rozsądnie, więc dobrze jest coś na ten temat przeczytać.
Zanurza się w sieci.
Po przeczytaniu dziesiątek artykułów i setek postów wie, że nic nie wie lub przynajmniej tyle, że powinien wiedzieć, jakie jest zapotrzebowanie na moc grzewczą jego domu.
W końcu ma już tą potrzebną moc grzewczą (załóżmy 7kW). I co dalej???
Pojawiają się pytania – i słusznie.
A potem festiwal COP’ów…
 
W ub tygodniu klient przesłał mi takie pytania
1) Szukałem, ale nie znalazłem – czy dysponuje Pan informacją na temat zależności maksymalnej mocy osiąganej przez pompę a temperaturą zewnętrzną oraz jej zapotrzebowaniem na moc? Czy mogę po prostu ekstrapolować dane dla A2/W35 i A7/W35 jako zależność liniową?
2) Do jakiej temperatury zewnętrznej pompa z oferty powinna pracować sama – bez grzałek?
3) Spośród sześciu oferentów, Pan proponuję urządzenie o najmniejszej mocy.
(Zapewne były tam moce 9-11-12 kW; miałem nawet maila od klienta, który do podobnego domu, dostał propozycję pompy 16kW)
 
Tak na wstępie, aby się zbytnio nie powtarzać, dla przypomnienia, polecam zapoznanie się z wpisem z grudnia 2016 roku.
 
A co do pytań klienta?
Tzw. tabele, gdzie pokazana jest moc pompy ciepła w odniesieniu do temperatury zewnętrznej i temperatury zasilania, oczywiście są dostępne.
Ale dokładniejsze zastanowienie się nad wartościami prezentowanymi w takich tabelach, prowadzi do wniosku, że nijak nie bedą one pomocne w doborze mocy pompy ciepła.
Cała zabawa polega na tym, że pompa ciepła, to nie jest taki system jak kocioł grzewczy, czyli system monowalentny, w którym jedno źródło ciepła zapewnia moc i ciepło w 100%.
W takim monowalentnym systemie sytuacja jest prosta – potrzebuję 10kW, to biorę kocioł 10 kW, gdyż nazwa kocioł 10 kW, oznacza, że taką właśnie ma moc.
Do tego sprawność kotła gazowego, a mówiąc prościej, koszt wyprodukowania 1kwh ciepła dla naszego domu – jest stały.
 
Pompa ciepła to system monoenergetyczny, biwalentny, równoległy
Mamy więc 1 nośnik energii (monoenergetyczny – prąd), 2 źródła ciepła (pompa ciepła i grzałka backup – biwalentny) i do tego, od pewnego momentu/temperatury zewnętrznej, te dwa źródła ciepła pracują równolegle, czyli system równoległy.
 
Aby to bardziej skomplikować, pompy ciepła powietrze-woda, wyposażone są w sprężarki inverterowe, pracujące ze zmienną mocą, w zakresie 30-130% mocy nominalnej (chociaż tutaj, nie każdy producent ma ten zakres tak szeroki).
Sprawność powietrznej pompy ciepła nie jest więc stała, jak w przypadku kotła.
 
Sprawność powietrznej pompy ciepła zależy od obciążenia i możliwości dostosowani się do niego. (Poniżej BARDZO ważny wykres, który prezentowałem na blogu już kilka razy)
 
 
Sprawność powietrznej pompy ciepła zależy od temperatury zewnętrznej.
Sprawność powietrznej pompy ciepła zależy od temperatury zasilania.
 
Tutaj link do tabeli mocy dla pompy ciepła Altherma z dużego typoszeregu 11-14-16 kW, którą publikowałem na blogu kilka lat temu.
Która moc i sprawność jest tam podana??? Z punktów 4, 3, 2, 1???
 
Otóż jedynym uniwersalnym, wspólnym i sensownym punktem z wykresu podanego wyżej jest punkt 1, w którym mamy maksymalne możliwe obciążenie i sprawność jest najniższa. I takie właśnie moce podaje Daikin, ale…
To nie są dane dla klienta końcowego, tylko dla projektantów.
Tego typu tabelki to właśnie festiwal COP’ów. Dlaczego?
Bo te punkty temperatur, tzw. węzłowe, -20, -15, -7, -2, +2, +7 – nie oddają realnej pracy instalacji, a producenci w ulotkach urządzeń, żonglują danymi (punkty 4, 3, 2, 1) jak im wygodniej.
 
Jakim cudem tabelka z COP np. z punktem pracy A2/W35 ma powiedzieć coś o wyższości jednej pompy ciepła nad drugą i pozwolić wybrać pompę ciepła do konkretnego domu?
Jakiej mocy i temperatur zasilania potrzebuje inwestor w punkcie A2?
Czy potrzebuje przy +2 stopniach tej mocy podanej z tabelki? – nie, zazwyczaj jest ona znacznie niższa.
Czy dla uzyskania komfortu w domu potrzebuje wtedy zasilania 35 stopni? – też nie, bo zazwyczaj wystarczy mu przedział 25-30 stopni.
To co mu dają te informacje???
 
Powyższe nie jest niczym nowym, chociaż wiele firm instalacyjnych tego zwyczajnie nie rozumie i w kółko prezentuje klientom ten festiwal.
Dlatego też ustalono, by od 2015 roku obowiązkowo wprowadzić i podawać etykiety energetyczne.
Należy opierać się na efektywności energetycznej w skali całego seonu grzewczego, a nie w jednym wybranm punkcie, w którym pompa ciepła zazwyczaj w ogóle nie pracuje.
 
Europa podzielona jest na 3 strefy – chłodna (temperatura obliczeniowa -22 stopnie), umiarkowana(-10 stopni) i ciepła(+2 stopnie)
W każdej strefie, na podstawie badań klimatycznych i obserwacji sezonu grzewczego, określona jest ilość godzin, z określoną temperaturą zewnętrzną.
W etykiecie energetycznej producent pompy ciepła podaje tzw. deklarowane obciążenie cieplne, np. 8kW dla klimatu chłodnego.
Ponadto producent, na podstawie badań laboratoryjnych i własnych danych, wie jaką sprawność ma jego pompa przy konkretnej temp. zewn., zasilaniu i obciążeniu.
Następnie przelicza ile godzin w sezonie i z jaką mocą będzie pracowała jego pompa.
W danych etykiety, oprócz klasy energetycznej i współczynnika EtaS, producent podaje zużycie energii elektrycznej, niezbędnej dla wyprodukowania ciepła potrzebnego do ogrzania budynku, o zapotrzebowaniu na moc grzewczą, jaką zadeklarował, dla konkretnego klimatu i zasilania.
Np. Dla ogrzania budynku, który przy -22 stopniach potrzebuje 8kW (klimat chłodny), zasilanego 35 stopni, Altherma 3 o mocy 8kW potrzebuje 5.034 kWh
A przygotowanie cwu przez tą pompę dla zużycia o profilu XL (4-5 osobowa rodzina) to 1.465 kWh
W tym jest praca grzałki (nie ważne ile grzałka pracowała i od jakiej temp.)
Poniżej zrzut ekranu z danych etykiety energetycznej, tzw dane erp, efektywności energetycznej.
 
 
Porównanie pomp różnych producentów jest możliwe tylko wtedy, jeśli zadeklarowali oni takie samo obciążenie cieplne (moc), dla tego samego klimatu i zasilania.
Co w przypadku innej mocy i lżejszego klimatu?
 
Np. W Polsce jesteśmy pomiędzy klimatem chłodnym (-22) a umiarkowanym (-10), bliżej chłodnego
Dom klienta, którego pytania przedstawiłem na początku wpisu, potrzebuje wg charakterystyki ok. 6,5kW, no i klimat jest nieco łagodniejszy niż ten chłodny (-22) z etykiety.
Daikin udostępnia oprogramowanie do szacowania kosztów eksploatacji oraz współczynnika SCOP (czyli podstawowych danych z etykiety) w zależności od obciążenia, zasilania i lokalizacji, dla oferowanych przez siebie pomp ciepła.
Temu klientowi przesłałem raport doboru z symulacją kosztów eksploatacji.
Założyłem, że potrzebuje nawet więcej mocy (w domu chciał mieć cieplej, +22 stopnie), tj. 7kW,
Z raportu wynika, że ilość ciepła potrzebna do ogrzania budynku to ponad 17 tys kwh – (wg charakterystyk energetycznych, sporządzanych u nas – zapotrzebowanie na ciepło jest znacznie mniejsze przy takim samym obciążeniu – ale charakterystyka energetyczna uwzględnia jeszcze całe zyski ciepła).
Oprogramowanie Daikin trochę zawyża potrzeby, ale za to jest po bezpiecznej stronie.
 
 
Altherma 3 generacji 8kW, potrzebuje na ten cel, czyli na wyprodukowanie tych 17 tys kwh –  4.961 kwh energii elektrycznej. Kwota zł wynika z płaskiej stawki 58gr.
Wyniki z raport należy traktować jako  koszt wyprodukowania 17 tys kwh ciepła , a nie koniecznie jako koszt eksploatacji konkretnego domu.
Można zakładać, że koszty eksploatacji będą znacznie niższy jeśli uwzględnimy ilość ciepła z charakterystyki (uwzględniającą zyski ciepła) i np. stawkę z energii 2 taryfowej, a nie płaskiej.
Altherma 6kW będzie droższa w eksploatacji ze 100-200 zł więcej – więc w tym konkretnym wypadku, wystarczy nawet pompa 6-kW.
 
Większa pompa ciepła, Altherma dwuśmigłowa 11kW – potrzebuje 5.411 kWh by wyprodukować tą sama ilość ciepła.
 
 
Punkt równowagi dla Althermy 3 to -16 stopni – od tego momentu wspomoże się grzałkami.
Altherma 11kW – w ogóle nie użyje grzałek, ale i tak koszt eksploatacji będzie wyższy. A sama pompa zdecydowanie droższa.
Czy jest sens iść w tym wypadku w większą pompę 11-kW?
Nam jest miło sprzedać każdą pompę.
 
Skąd te różnice?
Technologia. Efektywność energetyczna.
Wynika to z większej (przewymiarowanej) sprężarki scroll, a tym samym mniejszej modulacji mocy (w stosunku do sprężarki typu swing z Althermy 3) i z gorszej sprawności energetycznej czynnika R410A w porównaniu do R32, na którym pracuje nowa Altherma 3 generacji.
Jeszcze z 10 lat temu, z silnika diesla o pojemności 2 litrów można było wyciągnąć 130 koni mechanicznych.
Dzisiaj silniki o takiej pojemności, w zależności od zastosowanej technologii mają od 150 do 230 km. Można? Można.
To silnik 2l i to silnik 2l. A jednak są inne.
Który wybierze klient – zależy od niego samego.

Jedna myśl nt. „Jak dobrać moc pompy ciepła czyli festiwal COP’ów

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany.