Pompa ciepła a wystarczająco wysoka temperatura systemu grzewczego

Pompa ciepła a wystarczająco wysoka temperatura systemu grzewczego

Instytut Fraunhofera ISE prowadzi wieloletni projekt monitoringowy pomp ciepła w istniejących domach jednorodzinnych w Niemczech. Badania te wykazały stosunkowo wysokie średnie wartości efektywności badanych pomp ciepła. Dostępne pompy ciepła są w stanie (w większości przypadków) zapewnić bez udziału dodatkowych grzałek elektrycznych wymagane temperatury systemu grzewczego.

Materiał pochodzi z bloga dr inż. Marka Miary “Pompy ciepła w istniejących budynkach“, przygotowanego we współpracy z PORT PC.


Przy analizie danych czekała jeszcze jedna niespodzianka – stosunkowo niskie średnie wartości temperatury zasilania systemu grzewczego. Po dogłębnej analizie „znaleziono” również oczekiwane i przez wielu uważane na konieczne, wysokie temperatury zasilania. Jednakże dotyczyło to jedynie najzimniejszych dni w roku i tylko w przypadku nielicznych instalacji. Liczba tych dni były jednakże niewielka. Efektywność pomp ciepła w tych momentach miała zatem niewielki wpływ na średnią efektywność roczną. Nawet w przypadku budynków bez termomodernizacji, wyposażonych w konwencjonalne grzejniki, wymagana temperatura zasilania wynosiła ok. 55°C. Jednocześnie okazała się wystarczająca dla zapewnienia pożądanego komfortu termicznego mieszkańców. Opisywany fenomen można wyjaśnić na podstawie Rys. 1.

Pompa ciepła a wystarczająco wysoka temperatura systemu grzewczego: efektywność pomp ciepła
Rys. 1. Efektywność pomp ciepła. © Fraunhofer ISE

Efektywność pompy ciepła w istniejących budynkach

Generalnie, im niższa temperatura zewnętrzna (oś pozioma), tym wyższa temperatura zasilania systemu grzewczego (linia pomarańczowa) i tym niższa efektywność pompy ciepła (linia zielona). Decydujące dla średniej (rocznej) efektywności pompy ciepła jest, przy jakich temperaturach zewnętrznych dostarczane jest ciepło na cele grzewcze (niebieska powierzchnia). W zależności głównie od stanu energetycznego budynku oraz strefy klimatycznej, 75-90% dostarczanej energii cieplnej „wytwarzane” jest podczas umiarkowanie niskich temperatur zewnętrznych. To z kolei ma wpływ na stosunkowo niskie temperatury zasilania systemu grzewczego, a w konsekwencji na dobrą efektywność pomp ciepła.

Podsumowując. Po pierwsze, że pompy ciepła są w stanie w większości przypadków zapewnić wymagane temperatury zasilania również przy niskich temperaturach zewnętrznych. Po drugie, decydującą dla średniej efektywności instalacji z pompą ciepła nie jest najwyższa, lecz średnia wymagana temperatura zasilania. Pompy ciepła są w stanie skutecznie dostarczyć wymagane ciepło również w budynkach starszych, pracując jednocześnie z akceptowalną efektywnością.

Opisywane wnioski potwierdza program monitoringowy przeprowadzony w Szwajcarii. Również w tym projekcie badano pompy ciepła, między innymi w budynkach starszych o różnym poziomie termomodernizacji. Również w badaniach szwajcarskich maksymalne temperatury w budynkach niewyposażonych w ogrzewanie podłogowe osiągały maksymalnie ok. 55°C. Główny wniosek autorów brzmi: „Poprawnie zaplanowane i zainstalowane instalacje z pompami ciepła są w stanie w sposób efektywny zastąpić systemy grzewcze oparte na paliwach  kopalnych”.

Na koniec warto dodać, jak dużą wartością byłoby przeprowadzenie podobnego projektu monitoringowego również w Polsce. Zapewniłoby to nie tylko uwzględnienie polskich warunków pogodowych oraz polskiej charakterystyki budynków. Pozwoliłoby również na niezależną ocenę i analizę urządzeń dostępnych w Polsce, w tym pomp ciepła polskich producentów.

Raporty z projektów

  1. Günther et al., Fraunhofer ISE (2020) Wärmepumpen in Bestandsgebäuden: Ergebnisse aus dem Forschungsprojekt „WPsmart im Bestand“. https://www.ise.fraunhofer.de/content/dam/ise/de/downloads/pdf/Forschungsprojekte/BMWi-03ET1272A-WPsmart_im_Bestand-Schlussbericht.pdf
  2. Prinzing et al, OST – Ostschweizer Fachhochschule 2020: Bericht «Feldmessungen von Wärmepumpen-Anlagen Heizsaison 2019/20». https://www.ost.ch/fileadmin/dateiliste/3_forschung_dienstleistung/institute/ies/wpz/sonstige_wichtige_dokumente/2020_jahresbericht_feldmessungen.pdf

Autor

dr inż. Marek Miara, Fraunhofer ISE
Jest długoletnim pracownikiem Instytutu Fraunhofera ISE z siedzibą główna we Freiburgu w Niemczech. Obecnie koordynuje w Instytucie wszelkie działania związane z tematem pomp ciepła. Przewodzi  międzynarodowym projektem „Heat Pumps in Multi-Family Buildings” (Annex 50) w ramach IEA Heat Pump Technologies Programm. Jest członkiem szeregu gremiów wytycznych VDI (Verband Deutscher Ingenieure), członkiem zarządu niemieckiego „Towarzystwa Chłodu i Technik Klimatyzacyjnych” DKV e.V., członkiem zarządu „Europejskiego Stowarzyszenia Pomp Ciepła”(EHPA), oraz aktywnym członkiem Polskiej Organizacji Rozwoju Technologii Pomp Ciepła (PORT PC).
Autor wielu publikacji naukowych z zakresu pomp ciepła oraz budownictwa energooszczędnego. Prelegent oraz organizator licznych konferencji. Studiował na Politechnice Wrocławskiej oraz Uniwersytecie w Kassel. Brał udział w wielu niemieckich oraz międzynarodowych projektach naukowo-badawczych.

Warto przeczytać także:

Leave a Comment