Spór o minimalną wartość SPF w dyrektywie OŹE

78 W TECHNICE Czy pompy ciepła korzystają z energii odnawialnej? Paweł Lachman Spór o minimalną wartość SPF w dyrektywie OŹE Dyrektywa OŹE określa, że pompa ciepła przy spełnieniu warunku minimalnej wartości sezonowego współczynnika efektywności SPF może być zakwalifikowana do urządzeń wykorzystujących energię odnawialną. Przez wiele lat w polskim środowisku naukowym powszechne było stanowisko, że sprężarkowe pompy ciepła zasilane brudnym prądem nie są urządzeniami ekologicznymi. Dyrektywa OŹE wprowadza znacząca zmianę spojrzenia na aspekt ekologiczny stosowania Co to jest SPF? Sezonowy współczynnik efektywności sprężarkowej pompy ciepła (SPF ang. Seasonal Performance Factor, SCOP ang. Seasonal Coefficient of Performance lub JAZ niem. Jahresarbeitszahl) określa stosunek ilości ciepła przekazanego przez pompę ciepła do instalacji grzewczej do ilości dostarczonej do niej energii elektrycznej. Jako okres porównawczy dla SPF przyjmuje się rok. Można zdefiniować kilka rodzajów współczynnika SPF (p. rys. 1). To, z jakim rodzajem współczynnika SPF mamy do czynienia w dyrektywie dowiemy się dopiero za dwa lata, gdy Komisja Europejska ustanowi dokładne wytyczne do dyrektywy OŹE. Z dużym prawdopodobieństwem jednak można przyjąć, że będzie to współczynnik systemowy SPF. SPF źródła ciepła podczas określania SPF uwzględnia się tylko pobór energii przez sprężarkę. Ten sposób określania SPF nie zapewnia poprawnej analizy efektywności energetycznej instalacji. SPF systemowy to iloraz sumy ciepła pobranego z dolnego źródła E DŹ i doprowadzonej energii napędowej E N oraz energii pobranej przez część urządzeń napędowych i pomocniczych pompy ciepła E Ń (sprężarka, pompa dolnego źródła, pompa obiegowa c.o., grzałka elektryczna, regulator). SPF system = (E DŹ +E N )/E Ń pomp ciepła. Niestety w ślad za dyrektywą nie ukazały się jeszcze szczegółowe wytyczne z Komisji Europejskiej związane z podaniem metody szacowania wartości współczynnika SPF. Prawdopodobnie będziemy musieli na nie poczekać co najmniej 2 lata. W zależności od konkretnej instalacji grzewczej ilość energii zużytej do napędu pompy obiegowej może być uwzględniana (układy z buforem c.o.) lub nie (układy zasilania bezpośredniego ogrzewania podłogowego bez buforu). SPF instalacji iloraz sumy ciepła pobranego z dolnego źródła E DŹ i energii napędowej E N oraz SPF instalacji SPF systemowe SPF źródła ciepła Rys. 1 Zakres definicji SPF w instalacji z pompą ciepła Brak szczegółowych wytycznych do dyrektywy OŹE sprawia, że można stosunkowo dowolnie interpretować postanowienia dyrektywy. W artykułach opublikowanych w prasie fachowej w Polsce pojawiły się opinie, że w warunkach polskich minimalna wartość SPF dla pomp ciepła wynosi 3,45 wg ustaleń dyrektywy. W kolejnej opinii stwierdzono, że wszystkie pompy ciepła typu powietrze-woda nie korzystają z energii odnawialnej, gdyż ich średnia wartość SPF wynosi ok. 3,0 wg danych statystycznych GUS. W niniejszym opracowaniu postaram się przedstawić i obronić swoją interpretację minimalnej wartości SPF sprężarkowych pomp ciepła wynikającą z dyrektywy OŹE. W interesie promocji pomp ciepła należy dążyć do uzyskania jak najwyższej wartości SPF w systemach z pompami ciepła. Działania producentów, dystrybutorów energii ze wszystkich urządzeń napędowych i pomocniczych pompy ciepła E NC (sprężarka, pompa dolnego źródła, pompa obiegowa c.o., grzałka elektryczna, regulator, pompy cyrkulacyjne c.w.u., pompy obiegowe c.o. za buforem). SPF instal = (E DŹ + E N )/E NC www.polskiinstalator.com.pl

Minimalna wartość SPF 3,45 3,5 1,5 3 Rys. 2 Minimalna wartość współczynnika SPF w zależności od współczynnika η Udział energii odnawialnej [%] 4,0 3,0 2,5 2,0 100% 3,34 2,9 3,22 2,8 3,11 2,99 Rys. 3 Udział energii odnawialnej przejmowanej przez pompę ciepła dla η=0,4 (40%) i środowiska naukowego powinny być nakierowane na wprowadzenie zintegrowanego projektowania instalacji z pompami ciepła, przy czym funkcją ich powinna być maksymalizacja wartości SPF. We wspólnym interesie wszystkich uczestników rynku, a przede wszystkim klientów jest również jak najszybsze wdrożenie sprawdzonej metody szacowania SPF instalacji ze sprężarkowymi pompami ciepła. Od czego zależy wartość SPF 2,7 2,6 2,88 2,76 2,65 2,53 (1/η) odw rotność średniej sprawności konwersji energii pierwotnej w elektryczną 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% Średnia Eurostat 2010 Udział energii odnawialnej przekazywanej do instalacji grzewczej [%] 65% 2,5 2,4 2,3 2,2 2,42 2,30 2,19 2,1 Prognoza 2020 0% 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 3,7 3,8 3,9 4,0 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 4,6 4,7 4,8 4,9 5,0 Sezonowy współczynnik efektywności SPF 2 1,9 licznik ciepła pobranego z dolnego źródła Licznik ciepła pobranego z otoczenia W TECHNICE Ważnym parametrem wpływającym na końcową wartość SPF jest współczynnik efektywności pompy ciepła COP (ang. Coefficient of Performance) wyznaczany w certyfikowanych laboratoriach badawczych zgodnie z normą PN-EN 14511 w ustalonych warunkach pracy pompy ciepła. Do pomiaru wartości COP dla różnych parametrów pracy np. B0W35 (solanka -3/0 C, woda grzejna zasil./powrót 35/30 C) bierze się pod uwagę energię pobraną przez pompę obiegową dolnego źródła (lub wentylatora), jak również energię pobraną przez pompę obiegową c.o. i regulator. Wprawdzie pompy ciepła nowych konstrukcji osiągają coraz wyższe wartości COP (>5,5 pompy typu woda-woda, >4,5 pompy solanka-woda, >4,0 pompy powietrze-woda), to jednak decydujący wpływ na wartość SPF ma jakość projektowania, wykonania i uruchomienia instalacji z pompą ciepła. Nawet pompa ciepła o najwyższej wartości COP, pracująca w niewłaściwych warunkach, osiągać będzie niskie wartości SPF. Inne czynniki wpływające na wartość SPF pompy ciepła to: warunki klimatyczne (temperatura zewnętrzna, czas trwania sezonu grzewczego, liczba stopniodni grzewczych), parametry budynku (temperatura graniczna grzania, izolacyjność budynku, udział zysków ciepła w bilansie energetycznym), parametry źródła ciepła (typ źródła ciepła, wielkość i rodzaj dolnego źródła), parametry instalacji grzewczej (rodzaj instalacji, temperatura zasilania, temperatura c.w.u), sposób pracy instalacji (czy załączona jest grzałka elektryczna), zachowanie się użytkowników instalacji (temperatura pomieszczeń, temperatura i zużycie c.w.u., załączanie grzałki elektrycznej). Minimalna wartość SPF wg dyrektywy OŹE Zagadnienie określenia minimalnej wartości SPF wydaje się być kluczowe w procesie promowania pomp ciepła o wysokiej efektywności. Może mieć też ono decydujący wpływ na stworzenie finansowych systemów wsparcia stosowania pomp ciepła jako odnawialnych źródeł energii. Zgodnie z dyrektywą OŹE minimalna wartość SPF pompy ciepła zależy od wartości współczynnika η (średniej sprawności konwersji energii pierwotnej w energię elektryczną). Nieprzypadkowo współczyn- energia elektryczna ciepło z dolnego źródła SPF = energia otoczenia energia elektryczna + energia elektryczna energia grzewcza Rys. 4 W niektórych pompach ciepła wbudowane są liczniki ciepła pobranego z dolnego źródła, co znacząco ułatwia obliczanie SPF instalacji 79 pi@polskiinstalator.com.pl

80 W TECHNICE nik η jest ustalany jako średnia wartość dla krajów UE na podstawie danych Eurostatu. Wartość ta obecnie wynosi η = 40% i została przywołana w decyzji Komisji 2007/742/ WE z dnia 9 listopada 2007 r. (DzU L 301 z 20.11.2007, s. 14.). Mimo że w Polsce wartość ta jest niższa (ok. η = 35%), to ustawodawca europejski zaleca wyraźnie, aby stosować wartość średnią η dla krajów Unii Europejskiej (dane Eurostat), a nie dane krajowe. Na podstawie załącznika VII do dyrektywy OŹE minimalna wartość SPF wymagana do zaliczenia pompy ciepła do OŹE wynosi obecnie 2,88. Rys. 5 Ekran z wynikami SPF z programu komputerowego geosoft η=0,4 => SPF min 2010 >1,15/0,4=2,88 Od wielu lat kraje Unii Europejskiej podejmują działania do zwiększania efektywności przetwarzania energii pierwotnej w elektryczną, jak również systematycznie rośnie udział zielonej energii (energia wiatru, wody, z ogniw fotowoltaicznych, biomasy) w ogólnej produkcji energii. Wraz ze zwiększaniem udziału zielonej energii kosztem brudnej energii wzrasta wartość współczynnika η. Szacuje się, że w roku 2020 wartość współczynnika η jako wartość średnia dla UE będzie wynosiła ok. 50%. Wtedy minimalna wartość SPF kwalifikująca pompy ciepła jako OŹE wynosić będzie 2,3 (rys. 2). η=0,5 => SPF min 2020 >1,15/0,5=2,3 Oznacza to powstanie pewnego paradoksu. Instalacja z pompą ciepła o wartości SPF=2,9 zapewnia udział wykorzystanej energii odnawialnej równy 66%. Naturalnie instalacja z pompą ciepła o wartości SPF=2,8 nie jest obecnie uznawana jako wykorzystująca energię odnawialną. Ale w 2020 ta sama wartość SPF=2,8 pozwoli uznać pompy ciepła za urządzenia korzystające z energii odnawialnej. Rysunek 3 pokazuje udział energii odnawialnej w całości użytecznej energii grzewczej w instalacjach z pompami ciepła o różnej wartości SPF. Obecnie przy minimalnej wartości SPF=2,88 (zgodnie z załącznikiem VII dyrektywy OŹE) wynosi ona 65%. E RES/Qusable = 1 1/SPF = 1 1/2,88 = 65% Natomiast dla wartości SPF pompy ciepła równej 2,8 ilość wykorzystanej energii odnawialnej wynosi 0% (rys. 3). Zakładając, że w 2020 r. wartość współczynnika konwersji energii pierwotnej w elektryczną wyniesie η=0,5, udział energii odnawialnej dla tej samej wartości SPF=2,8 będzie wynosić 64% (nie jak obecnie 0%). Czy pompa ciepła powietrzewoda wykorzystuje energię odnawialną? Analizując wartości SPF różnych pomp ciepła (kilkanaście pomp ciepła różnych producentów) za pomocą programu symulacyjnego WP-OPT, symulowana wartość SPF systemowego (z uwzględnieniem pompy obiegowej, wentylatora i grzałki elektrycznej) zmieniała się w zakresie od 2,9 do 3,8. Fragmenty dyrektywy 2009/28/WE z dnia 23 kwietnia 2009 r. w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych Artykuł 5 Ust.1 Obliczanie udziału energii ze źródeł odnawialnych. Końcowe zużycie energii brutto ze źródeł odnawialnych w poszczególnych państwach członkowskich wylicza się jako sumę: a) końcowego zużycia energii elektrycznej brutto z odnawialnych źródeł energii; b) końcowego zużycia energii brutto ze źródeł odnawialnych w ciepłownictwie i chłodnictwie; oraz c) końcowego zużycia energii ze źródeł odnawialnych w transporcie. W celu wyliczenia udziału energii ze źródeł odnawialnych w końcowym zużyciu energii brutto gaz, energię elektryczną i wodór uzyskane z odnawialnych źródeł klasyfikuje się wyłącznie jeden raz w ramach lit. a), b) lub c) akapitu pierwszego Dla celów ust. 1 lit. b) uwzględnia się energię ciepła pochodzącą z pomp ciepła wykorzystujących energię aerotermalną, geotermalną i hydrotermalną, jeżeli końcowy wynik energetyczny przekracza znacząco wyjściowy wynik energetyczny wymagany do ogrzania pomp. Ilość ciepła, którą traktuje się jako energię ze źródeł odnawialnych dla celów niniejszej dyrektywy, oblicza się zgodnie z metodologią określoną w załączniku VII. Załącznik VII Rozliczanie energii z pomp cieplnych Ilość energii aerotermalnej, geotermalnej i hydrotermalnej wychwyconej przez pompy cieplne uznawanej za energię ze źródeł odnawialnych dla celów niniejszej dyrektywy, E RES, oblicza się zgodnie z następującym wzorem: E RES = Q usable (1-1/SPF) gdzie: Q usable szacunkowe całkowite użyteczne ciepło pochodzące z pomp ciepła, spełniające kryteria, o których mowa w art. 5 ust. 4, wdrożone w następujący sposób: bierze się pod uwagę jedynie urządzenia cieplne, dla których SPF > 1,15 1/η; SPF szacunkowy przeciętny czynnik wydajności sezonowej dla tych pomp cieplnych, η to stosunek pomiędzy całkowitą produkcją energii elektrycznej brutto i pierwotnym zużyciem energii dla produkcji elektryczności, obliczany jako średnia UE oparta na danych Eurostat. www.polskiinstalator.com.pl

Programy do szacowania wartości SPF Oprócz najbardziej dokładnej metody, czyli stosowania programów symulacyjnych, od kilkunastu lat dostępne są w Europie inne metody szacowania współczynnika SPF. Najbardziej znane z nich to: niemiecka metoda na podstawie wytycznych VDI 4650 (ostatnia modyfikacja z marca 2009). W Niemczech korzystać można ze specjalnycg stron internetowych lub programów komputerowych do szacowania SPF w oparciu o ww. wytyczne; szwajcarska metoda WPesti przyjęta również w Austrii pod nazwą JAZCALC. Na stronach www dostępny jest dla każdego bezpłatny Symulacje zostały wykonane dla następujących założeń: budynek niskoenergetyczny o pow. 250 m 2, projektowe zapotrzebowanie na moc cieplną 9,5 kw, roczne zapotrzebowanie na ciepło do c.o. 14 000 kwh, roczne zapotrzebowanie na ciepło do c.w.u. 4500 kwh, parametry ogrzewania: płaszczyznowe (podłogowe), zasilanie/powrót: 35/30 C, lokalizacja: Kraków (III strefa temp. projektowa -20 C), Zgodnie z dyrektywą OŹE wszystkie analizowane instalacje z pompami ciepła korzystają z energii odnawialnej (energia odnawialna stanowi od 65% do 74%). Nie później niż do 1 stycznia 2013 r. Komisja ustanawia wytyczne dla państw członkowskich, w jaki sposób mają one szacować wartości Q usable i SPF dla różnych technologii i zastosowań pomp ciepła, biorąc pod uwagę różnice w warunkach klimatycznych, w szczególności klimaty bardzo zimne. Artykuł 13 Procedury administracyjne, przepisy i kodeksy 6. W odniesieniu do przepisów i kodeksów budowlanych państwa członkowskie promują stosowanie systemów i urządzeń ogrzewania i chłodzenia wykorzystujących odnawialne źródła energii, prowadzących do znaczącej redukcji zużycia energii. Państwa członkowskie stosują, tam gdzie istnieją, etykiety energetyczne, oznakowanie ekologiczne lub inne dostępne odpowiednie certyfikaty lub normy ustanowione na poziomie krajowym lub wspólnotowym jako zachętę do stosowania takich systemów lub urządzeń. arkusz kalkulacyjny w Excelu; austriacka metoda OIB RL 6; norma PN-EN 15316-4-2:2008 (nie znalazła jeszcze żadnego praktycznego zastosowania w programach komputerowych). Najbardziej interesującą z przedstawionych powyżej, wydaje się być metoda WPesti opracowana na zlecenie Kantonu Szwajcarskiego. Została ona poddana weryfikacji na podstawie wyników FAWA, który jest największym projektem badawczym pomp ciepła w Szwajcarii. W ramach projektu przeprowadzono analizę wartości SPF w ponad dwustu instalacjach z pompami ciepła. Wadą, lub raczej ograniczeniem tej metody, jest W przypadku temperatury zasilania wyższej niż 35-40 C (ogrzewanie grzejnikowe), wartość SPF>2,9 można uzyskać również dzięki współpracy z kotłem gazowym lub olejowym w trybie pracy biwalentnym alternatywnym. Poniżej temperatury biwalencyjnej (przełączenia) np. 0 C następuje wyłączenie pompy ciepła, a załączone zostaje tylko szczytowe źródło ciepła (np. kocioł gazowy). W najbliższych kilku latach możemy spodziewać się dalszego ulepszenia technologii pomp ciepła typu powietrze-woda, co spowoduje zwiększenie ich efektywności energetycznej. W najbliższej przyszłości czeka nas rewolucja technologiczna, m.in. wprowadzenie W odniesieniu do pomp ciepła państwa członkowskie promują te spełniające minimalne wymagania dotyczące oznakowania ekologicznego ustanowione w decyzji Komisji 2007/742/WE z dnia 9 listopada W TECHNICE konieczność wprowadzenia do arkusza kalkulacyjnego stosunkowo wielu parametrów dotyczących instalacji. Natomiast zaletą jest stosunkowo duża dokładność otrzymywanych wyników. Narzędzie to, po odpowiedniej adaptacji, mogłoby być stosowane również w Polsce. Tak zrobiono w Austrii, wprowadzając do powszechnego stosowania ogólnie dostępny arkusz kalkulacyjny JAZCALC. Jest to dobry przykład działania, który warto powtórzyć i u nas. Moim zdaniem nie należy biernie czekać przez kolejne dwa lata na ruch z Komisji Europejskiej i jak najszybciej zaproponować już teraz odpowiednie narzędzia do szacowania SPF. nowych energooszczędnych wentylatorów, elektronicznych pomp obiegowych, elektronicznych zaworów rozprężnych, modulowanych sprężarek, szybkiej techniki odszraniania parowników. Zakwestionowanie efektywności pomp ciepła powietrze-woda przez niektóre osoby jest nieuzasadnione w tym świetle, a może być również szkodliwe dla rozwoju technologii pomp ciepła w Polsce. Energii odnawialna z pomp ciepła czy kolektorów słonecznych W przypadku zastosowania kolektorów słonecznych do wspomagania ogrzewa- 2007 r. określającej kryteria ekologiczne dotyczące przyznawania wspólnotowego oznakowania ekologicznego pompom ciepła zasilanym elektrycznie, gazem lub absorpcyjnym pompom ciepła DzU L 301 z 20.11.2007, s. 14. Fragment decyzji Komisji 2007/742/WE z dnia 9 listopada 2007 r. (DzU L 301 z 20.11.2007, s. 14.) Wskaźnik zużycia energii pierwotnej (PER) uzyskuje się w następujący sposób: COP 0,40 (lub COP/2,5) dla elektrycznie zasilanych pomp ciepła lub COP 0,91 (COP/1,1) dla pomp ciepła zasilanych gazem lub absorpcyjnych pomp ciepła. 0,40 stanowi bieżącą średnią europejską wydajność wytwarzania energii elektrycznej z uwzględnieniem utrat z sieci, a 0,91 zaś bieżącą średnią europejską wydajność gazową z uwzględnieniem utrat związanych z dystrybucją, zgodnie z dyrektywą 2006/32/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 5 kwietnia 2006 r. w sprawie efektywności końcowego wykorzystania energii i usług energetycznych oraz uchylającą dyrektywę Rady 93/76/EWG. 81 pi@polskiinstalator.com.pl

82 W TECHNICE nia w budynkach jednorodzinnych udział energii odnawialnej wynosi od około 10% do maks. 30%. Taka wartość wynika ze stosunkowo niskich wartości rzeczywistych współczynników pokrycia zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania obecnych termicznych instalacji słonecznych (jak wiadomo okres największego zapotrzebowania ciepła do c.o. nie pokrywa się z natężeniem promieniowania słonecznego). Dla porównania instalacja grzewcza z pompą ciepła ze współczynnikiem SPF=2,88 wykorzystuje już 64% energii odnawialnej. Jeżeli porównujemy zastosowanie kolektorów słonecznych tylko na potrzeby podgrzewania ciepłej wody użytkowej, to udział energii odnawialnej wynosi od 50% do maks. 65% w ujęciu rocznym. Pompa ciepła uzyskuje porównywalną wartość energii odnawialnej (70%) dla współczynnika SPF na cele c.w.u. wynoszącego 2,9 (rys. 3). Pomiar czy szacowanie SPF Idea wprowadzenia warunku minimalnej wartości SPF w dyrektywie OŹE związana jest z założeniem, że ważnym elementem doboru instalacji z pompą ciepła jest wcześniejsze oszacowanie wartości SPF. Jest to jeden z waznych aspektów systemowego doboru pompy ciepła. Fizyczne metody wyznczania wartości SPF wymagają pomiaru zarówno po stronie zużycia energii elektrycznej, jak i po stronie odbioru ciepła na potrzeby c.o. i c.w.u. Metodologia pomiaru SPF nie jest jednolita i jednoznaczna. W zależności od rodzaju instalacji uwzględnia się lub nie ilość energii pobranej przez pompę obiegową np. w systemach bezpośredniego zasilania ogrzewania podłogowego z pompy ciepła, nie uwzględnia się pompy obiegowej c.o. Niektórzy producenci wbudowali w pompy ciepła urządzenia do pomiaru ciepła z dolnego źródła. Wtedy mając zamontowany licznik energii elektrycznej na obwodzie pompy ciepła, można bardzo prosto wyznaczyć wartość SPF (rys. 4). W Niemczech warunkiem uzyskania dotacji jest takie opomiarowanie pompy ciepła, aby można było zmierzyć efektywności pompy ciepła. Główną zaletą metody szacowania wartości SPF jest to, że można podejmować racjonalne decyzje na etapie projektowania instalacji z pompą ciepła. Najlepszym i zarazem najbardziej dokładnym narzędziem Przykład fragmentu wydruku z programu symulacyjnego geosoft i porównanie wyników z pomiarami SPF na wybranym obiekcie Utworzone przez: Adres klienta Nazwisko: Ulica i nr: Kod i miejscowość: Założenia doboru Jan Kowalski Xxxxx xxx xx-xxx, Xxxxxxxx moc projektowa budynku dla c.o. 9,5 kw temperatura pomieszczenia 20 C strefa klimatyczna Kraków 30-xxx (PL) (z bazy danych) normowa projektowa temperatura zewn. -20 C maks. temp. zasilania c.o. 27 C temp. powrotu c.o. 23 C podgrzewanie wody użytkowej ciepła woda za pomocą pompy ciepła zadana temp. zasobnika 50 C rodzaj pompy ciepła solanka-woda pompa ciepła Vaillant VWS 103/2 sposób pracy monoenergetyczny (równoległy) wskazówka Grzałka załączana dla temp.< -19 C taryfa elektryczna z blokadą EVU G11 Enion termiczna inst. solarna 10,0 m² (symulacja chłodzenia pasywnego) Wybrane dolne źródło ciepła rodzaj źródła ciepła sonda gruntowa parametry gruntu glina (sucha) (z bazy danych) do 2 m łupek ilasty (z bazy danych) łupek ilasty (z bazy danych) do 15 m do 130 m liczba pionowych wymienników lub obiegów 2 szt. głębokość pionowego wymiennika lub długość 108 m koncentracja glikolu 33% środek przeciwzamarzaniowy glikol propylenowy (z bazy danych) efektywności SPF 1 efektywności SPF 2 efektywności SPF 3 efektywności SPF 4 wskazówka Projektowanie instalacji z pompą ciepła programem symulacyjnym geosoft Projekt: przykładowy Data: 2010-02-07 Ośrodek Szkoleniowy Vaillant, ul. Kamionka 6, Kraków tel. +48126434008, e-mail: pawel.lachman@vaillant.pl Roczny współczynnik efektywności pompy ciepła SPF 4,9 (bez energii urządzeń pomocniczych) 4,5 (z pompą solanki) 4,2 (z wewnętrzną pompą obiegową) (z wewnętrzną pompą obiegową, z pompą solanki, 3,9 z grzałką elektr.) oszacowane SPF opierają się na podanych danych, faktyczne jednak wyniki są mocno zależne od zachowania klientów www.polskiinstalator.com.pl

do szacowania SPF są komputerowe programy symulacyjne. Dobierając i symulując pracę pompy ciepła, instalacji dolnego i górnego źródła w konkretnych warunkach klimatycznych i dla konkretnego budynku, można z dokładnością sięgającą nawet 5% oszacować wartość SPF. Przykładem takiego programu jest np. program komputerowy geosoft z bazą pomp ciepła firmy Vaillant oraz program komputerowy tego samego producenta oprogramowania WP-OPT z bazą kilkuset pomp ciepła różnych producentów. Po wprowadzeniu około trzydziestu różnych parametrów (np. temperatury pomieszczenia, mocy projektowej, zysków ciepła, temp. granicznej, lokalizacji budynku, parametrów gruntu lub temperatury powietrza, typu pompy ciepła, temperatury biwalencyjnej itd.) można uzyskać szacowane wartości SPF zarówno dla samego źródła ciepła, jak i pompy ciepła z wszystkimi urządzeniami pomocniczymi (sprężarka, grzałka, pompy dolnego i górnego źródła, ew. odszranianie parownika). Przykład ekranu i wydruku z programu geosoft pokazane są na rys. 5. Poprzez zmianę dowolnego parametru np. temperatury pomieszczeń, ilości pobieranej c.w.u. czy wielkości dolnego źródła można szybko zasymulować działanie pompy ciepła i otrzymać nową wartość SPF. Taryfy elektryczne na energię do napędu pomp ciepła, czyli wysoki SPF czy niskie koszty eksploatacji? Zdarza się, że niektórzy projektanci czy instalatorzy projektujący instalacje z pompami ciepła pomijają znaczenie wartości SPF, patrząc wyłącznie tylko na koszty inwestycyjne czy też na taki dobór systemu, aby pompa ciepła mogła pracować w nocnej taryfie. Odbywa się to kosztem obniżenia wartości SPF. Przykładem takiego podejścia jest instalacja z pompą ciepła powietrzewoda o mocy 15 kw (A2W35 wg normy PN-EN 14511) zamontowana w budynku o powierzchni ogrzewanej 200 m 2, z zabudowanym buforem ciepła o objętości 1500 l. Dzięki pracy sprężarki oraz częstemu załączaniu dodatkowej grzałki elektrycznej w taryfie nocnej, klient uzyskuje stosunkowo niskie koszty eksploatacji. Jednak systemowy współczynnik SPF w tej instalacji wynosi tylko ok. 2,2. SPF 5,00 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 4,8 4,9 SPF1 (bez pomp obiegowych c.o. i dolnego źr.) Przy odpowiedniej polityce państwa, wspierającej rozwój rynku pomp ciepła zastosowanie specjalnej całodobowej tańszej taryfy na energię elektryczna zużywaną przez pompy ciepła pozwoliłoby na właściwy dobór urządzenia i uzyskać wyższą wartość SPF. Dobrym przykładem są taryfy elektryczne na potrzeby pomp ciepła u naszych południowych sąsiadów. Cena energii elektrycznej dla pomp ciepła w Czechach jest 3-krotnie niższa niż w przypadku używania energii elektrycznej do innych celów. Podsumowanie W artykule zwrócono uwagę na problemy, które pojawiły się po opublikowaniu Dyrektywy 2009/28/WE. Polegają one m.in. na różnej, często dowolnej interpretacji ustaleń dotyczących szacowania wartości SPF w aspekcie wyznaczania ilości ciepła E RES pobranego z dolnego źródła (zasobów energii odnawialnej). Ustawodawca przewiduje (w załączniku VII do ww. dyrektywy), że nie później niż do 1 stycznia 2013 r. Komisja ustanowi wytyczne dla państw członkowskich dotyczące sposobu szacowania wartości E RES i SPF w przypadku różnych technologii i zastosowań pomp ciepła z uwzględnieniem warunków klimatycznych. W projekcie normy pren 15450 z grudnia 2006 r. Heating systems in buildings Design of heat pump heating systems (doc. CEN/TC 228N597) w aneksie C podano nastepujące, minimalne wartości SPF (dotyczą pomp ciepła w instalacjach 4,5 4,5 SPF2 (tylko z pompą dolnego źródła) W TECHNICE Rys. 6 Porównanie z pomiarami na pompie ciepła (wynik SPF4 jest zmierzony, wyniki SPF1, SPF2, SPF3 są oszacowane na podstawie SPF 1 oraz czasów pracy pomp i grzałki elektrycznej) 4,2 4,2 SPF3 (tylko z pompą obiegową) Z pomiarów Symulacja geosoft 3,9 3,9 SPF4 wszystkie urzązdenia elektr. c.o. i c.w.u. eksploatowanych w centralnej Europie). Rodzaj pomp ciepła Budynki nowe* Budynki modernizowane* powietrze-woda 2,7 (3,0) 2,5 (2,8) grunt-woda 3,5 (4,0) 3,3 (3,7) woda-woda 3,8 (4,5) 3,5 (4,2) *W nawiasach podano docelowe wartości SPF. Porównując zestawienia powyższych wartości SPF z wartościami pojawiającymi się w różnych publikacjach krajowych można stwierdzić, ze jest najwyższy czas, aby podjąć prace zmierzające do opracowania krajowej metodyki szacowania wartości SPF. W artykule tym zanalizowano nie tylko problem, ale zaproponowano również sposoby jego rozwiązania wykorzystujące doświadczenia krajów europejskich. Autor wyraża serdeczne podziękowanie za udzielone wsparcie merytoryczne i recenzję artykułu dr. inż. Marianowi Rubikowi z Politechniki Warszawskiej. 83 pi@polskiinstalator.com.pl