Firma Mag Instal – hurtownia branży sanitarnej i biuro doradczo-projektowe – zainstalowała w swojej siedzibie pierwszą w Polsce pompę typu powietrze-woda firmy Panasonic. Celem montażu urządzenia było m.in. sprawdzenie, czy uda się zredukować koszty ogrzewania wykorzystując pompę ciepła przez cały okres grzewczy. Model zastosowany w firmie Mag Instal ma moc 16 kW i ogrzewa powierzchnię biurową wynoszącą 220 m².

Pompa do produkcji ciepła wykorzystuje prąd oraz ciepło pobrane z otoczenia. Wykres na rys. 1 prezentuje koszt 1 kWh dla różnych paliw. Podane ceny są kosztami brutto i zawierają opłaty przesyłowe. W przypadku drewna i węgla nie uwzględniono kosztów transportu.

Rys. 1. Ceny poszczególnych surowców. Źródło: Mag Instal

W przypadku zastosowania taryfy nocnej i dziennej koszty energii elektrycznej mogą zostać dodatkowo zredukowane:
• 30% dzień, 70% noc – 0,47 zł,
• 50% dzień, 50% noc – 0,43 zł.
Z powyższych danych wynika, iż prąd jest około 2,2 do 2,5 raza droższy od gazu ziemnego i tylko 1,1 do 1,3 raza droższy od oleju czy gazu płynnego.

Rys. 2. Pompa ciepła Panasonic Aquarea 16kW jednostka zewnętrzna

Wskaźnik COP

Podstawowym parametrem pompy ciepła jest COP, czyli sprawność. Jest to stosunek energii cieplnej otrzymanej do energii elektrycznej dostarczonej. Przy COP powyżej 1,3 pompa ciepła staje się bardziej opłacalna od oleju i LPG, a powyżej 2,5 nawet od gazu ziemnego. Pompa ciepła Panasonic charakteryzuje się COP równym 4,66 (przy temperaturze zewnętrznej +7^oC). Sprawność pompy powietrze-woda zmienia się wraz z temperaturą zewnętrzną. Średnie COP obliczone przez Mag Instal wynosi 3,4, co jest wartością i tak dużo większą niż potrzeba, aby pompa była opłacalna.
Należy pamiętać, że średnioroczna sprawność kotłów na gaz, czy olej też nie jest równa 100%.

Rys. 3. Sprawność średnioroczna poszczególnych kotłów. Źródło: Mag Instal

Rys. 4. Uśredniony wykres COP pompy ciepła Panasonic użytkowanej przez Mag Instal w stosunku do temperatury zewnętrznej

Średnioroczna rzeczywista sprawność urządzeń, a sprawność „katalogowa”

Kluczowym elementem dla określenia efektywności urządzenia grzewczego jest sprawność średnioroczna – czyli taka, jaką urządzenie potrafi osiągnąć pracując przez cały sezon grzewczy. Wartości tego parametru podawane przez producentów różnią się od siebie. Wpływ na to mają: temperatury zewnętrzne, temperatury na jakich pracuje instalacja, dopasowanie instalacji do urządzenia grzewczego, ilość włączeń i wyłączeń, czyli straty postojowe i kominowe, jakość paliwa i wiele innych. Z tego powodu urządzenia zamontowane w firmie Mag Instal zostały opomiarowane – np. pompa ciepła ma oddzielny licznik energii elektrycznej i swój ciepłomierz – licznik energii cieplnej. Pozwoliło to na przeprowadzenie dokładniejszego porównania. Opierając się na pomiarach firmy Mag Instal, a także na danych od innych użytkowników, można przyjąć sprawność średnioroczną poszczególnych kotłów taką jak zaprezentowano na rysunku 3.

Rys. 5. Wartość współczynnika COP w funkcji temperatury zewnętrznej dla różnych temperatur wody

Uwzględniając rzeczywiste średnie sprawności poszczególnych urządzeń grzewczych można skorygować koszty ogrzewania elektrycznego w stosunku do innych źródeł ciepła:
• dla kotłów kondensacyjnych gazowych koszty ogrzewania elektrycznego są wyższe 2,4 raza,
• dla kotłów tradycyjnych gazowych 1,7,
• dla kotłów tradycyjnych olejowych i LPG współczynnik ten wynosi 0,9,
• dla nowoczesnych kotłów na paliwo stałe 2,0 (pellets) – 2,7 (groszek).
Aby pompa była konkurencyjna względem innych źródeł ciepła, powinna mieć współczynnik COP wyższy bądź równy danym powyżej. Po ostatnich podwyżkach cen paliw ogrzewanie olejem stało się droższe niż prądem – nawet za pośrednictwem kotłów czy grzejników elektrycznych.

Rys. 6. Pompa ciepła Panasonic Aquarea 16 kW jednostka wewnętrzna

Rys. 7. Dwa źródła ciepła w budynku Mag-Instal: pompa ciepła i olejowy kocioł kondensacyjny

Rys. 8. Ciepła woda do celów użytkowych także wytwarzana jest przez pompę ciepła (zbiornik 300 l)

Pompa ciepła Panasonic 16 kW – analiza wyników

Pompa ciepła zainstalowana w firmie Mag Instal ma moc 16 kW i ogrzewa powierzchnię biurową wynoszącą 220 m². Ciepło rozprowadzane jest za pomocą tradycyjnych grzejników płytowych. Wymusza to stosowanie najwyższej temperatury zasilania jaką może dać pompa – 55^oC. Pompy ciepła najlepsze wyniki COP osiągają przy temperaturze zasilania instalacji 35-40^oC. Dlatego też ogrzewanie podłogowe lub grzejniki o zwiększonej powierzchni są dla niej najlepsze. Mimo to, otrzymane wyniki są pozytywne. Średnie COP ze stycznia i lutego 2011 roku wynosi 2,4. Pompa ciepła zużyła 4 811 kWh energii elektrycznej za sumę 2 260 zł. W tym czasie wyprodukowała 11 577 kWh energii cieplnej. Przy największych mrozach pomieszczenia dogrzewane były kondensacyjnym kotłem olejowym, który wyprodukował 1 620 kWh energii cieplnej – szacunkowy koszt oleju to 632 zł. Tabela 1 przedstawia osiągane rezultaty. Wyniki były zapisywane w dni robocze, rano, o godzinie 7:00. Poszczególne kolumny zawierają datę, temperaturę zewnętrzną odczytaną z pompy, energię elektryczną odczytaną z licznika, energię cieplną odczytaną z ciepłomierza, obliczone COP za ostatnią dobę, średnie COP od początku prowadzenia pomiarów.

Koszty ogrzewania pokrywają się z instalacją opartą na kotle kondensacyjnym zasilanym gazem ziemnym. Pompa ciepła nie wymagała jednak montowania kosztownych przyłączy i instalacji kominowej oraz ponoszenia dodatkowych kosztów. W stosunku do kotła na olej opałowy koszt jest niemal dwukrotnie niższy.
Uśredniony wykres COP firmy Mag Instal w stosunku do temperatury zewnętrznej przedstawia rysunek 4. Wykres firmy Panasonic dla pompy ciepła 16 kW przedstawia rysunek 5. Porównując wykresy i przyjmując, iż pompa pracowała na parametrach 50-55^oC (temperatura zasilania c.o.) widać, że jej parametry nie odbiegały od danych katalogowych, a nawet nieznacznie je przewyższały. Z powyższego wykresu wynika też, jak łatwo można byłoby podwyższyć otrzymane COP obniżając temperaturę zasilania instalacji, czy to przez ogrzewanie podłogowe, czy poprzez odpowiednie dobranie grzejników.

Podsumowanie

Pompa ciepła powietrze-woda firmy Panasonic spełniła oczekiwania firmy Mag Instal, ponad dwukrotnie redukując koszty ogrzewania w stosunku do oleju opałowego. Osiągnięte średnie COP na poziomie 2,4 jest zgodne z danymi producenta. Po obniżeniu temperatury zasilania instalacji do 35^oC wskaźnik COP powinien wynieść 3,4, a koszt ogrzewania powinien być trzykrotnie mniejszy niż ogrzewanie kotłem olejowym i o 20-30% niższy od kosztu ogrzewania kotłem gazowym kondensacyjnym. Należy również pamiętać, że ogrzewanie pompą ciepła jest praktycznie bezobsługowe.

Tomasz Lenarczyk
Autor pracuje jako
product manager
Air-Conditioning Department
firmy Panasonic Marketing Europe.
Artykuł powstał przy współpracy
z firmą Mag Instal