Jeśli w domu jednorodzinnym o powierzchni ogrzewanej 200 m² do istniejącej instalacji z kotłem gazowym na propan lub olejowym dodatkowo podłączy się pompę ciepła powietrze - woda, można znacząco zredukować koszty c.o. i c.w.u. Przekonuje o tym nasza analiza. Potencjał takich modernizacji w Polsce to co najmniej kilkaset tysięcy budynków, a możliwe, że nawet około 1 mln.

W Polsce mamy około 4 mln budynków jednorodzinnych z kotłami stałopalnymi. Na podstawie dostępnych danych z Instytutu Ekonomii Środowiska za 2013 r. oraz własnych analiz autora, można założyć, że mniej więcej w 30% tych budynków, oprócz kotłów węglowych, zamontowane są również kotły gazowe używane jako drugie źródło ciepła. Podstawowym źródłem ogrzewania jest więc kocioł węglowy, gazowy używany jest okazjonalnie. Oznacza to, że potencjalny rynek zastosowania pomp ciepła powietrze-woda w układach hybrydowych może sięgać nawet około miliona istniejących budynków jednorodzinnych. W tych domach często nastąpiła już częściowa termomodernizacja, jednak przewidywane koszty kolejnej częściowej lub pełnej termomodernizacji są na tyle duże, że okres zwrotu nakładów przedsięwzięcia przekroczy 30-50 lat. W wielu przypadkach najbardziej opłacalnym rozwiązaniem może być zastosowanie układu hybrydowego pompa ciepła z kotłem gazowym.

Założenia do analizy

Analizie poddany został budynek jednorodzinny o powierzchni ogrzewanej 200 m², zlokalizowany w Białymstoku (zewnętrzna temperatura projektowa -22ºC). Wybór lokalizacji uwzględnia stosunkowo niekorzystne warunki rozkładu temperatury zewnętrznej, zbliżone do klimatu chłodnego (według rozporządzeń wykonawczych Komisji Europejskiej 811 i 813 z 2013 r., takiego jak w Helsinkach). Do obliczeń zostały użyte komputerowe programy symulacyjne firmy Vaillant geoSOFT z 2015 r. oraz WP-OPT 4.8 (szczegłowe obliczenia z rozkładem godzinowym). Oczywiście, można próbować liczyć „na piechotę”, ale byłoby to obarczone sporym ryzykiem błędu oraz wymagałoby wielogodzinnego nakładu pracy.
Pozostałe przyjęte założenia do obliczeń:

• zapotrzebowanie projektowe mocy budynku 14 kW (70 W/m² dla temperatury projektowej zewnętrznej -22ºC);
• projektowa temperatura zasilania 60/45ºC (dla -22ºC);
• utrzymywana temperatura pomieszczeń 20ºC;
• instalacja grzejnikowa pracująca według krzywej grzewczej;
• zyski wewnętrzne i zyski słoneczne budynku po 3500 kWh/rok;
• temperatura graniczna grzania budynku 16ºC;
• zapotrzebowanie c.w.u. 200 l/dobę (50 l/osobę na dobę);
• żądana temperatura c.w.u. 50ºC;
• pojemność podgrzewacza zasobnikowego (dwuwężownicowego, biwalentnego) 250 l.

Analiza kosztów pompy ciepła została przeprowadzona w oparciu o dwie taryfy elektryczne:

• G11, całodobową – 58 gr/kWh;
• G12, nocną – 33 gr/kWh i dzienną – 67 gr/kWh, w stosunku 45/55%.

W obliczeniach uwzględniono monoblokową pompę ciepła ze sprężarką inwerterową typu powietrze- woda toTHERM VWL 155/2 firmy Vaillant.

Symulacje i obliczenia w WP-OPT

WP-OPT jest symulacyjnym programem komputerowym służącym do obliczania, doboru i optymalizacji instalacji grzewczych z pompami ciepła. Występują też jego specjalne, ale i okrojone wersje, np. program geoSOFT czy VITO-WP, pracujące w oparciu o główny „silnik” programu WP-OPT. Program ten umożliwia praktyczne i stosunkowo szybkie projektowanie instalacji grzewczych i c.w.u. z pompami ciepła. Chwilowe parametry pompy ciepła, temperatura dolnego źródła, warunki temperaturowe instalacji grzewczej wpływają na siebie wzajemnie w taki sposób, że trudno jest przygotować prawidłową prognozę warunków pracy oraz kompleksową analizę ekonomiczną instalacji bez używania symulacji komputerowych.

	Programy geoSOFT i WP-OPT wykorzystane do doboru i symulacji układów hybrydowych z pompą ciepła w analizowanym budynku

Autor: Paweł Lachman

Więcej o symulacjach i obliczeniach w WP-OPT, kosztach inwestycyjnych iokresie zwrotu nakładów oraz doborze układów hybrydowych pomp ciepła z kotłem gazowym lub olejowym można przeczytać w dalszej części artykułu w piątym numerze Polskiego Instalatora 5/2015 PI.