Największe projekty badawcze prowadzono m.in. w Niemczech, Francji, Szwajcarii, Wielkiej Brytanii, Austrii i Holandii. Jedną z najdłużej realizowanych serii badań prowadzi Fraunhofer ISE w Niemczech. W jednym z projektów obejmującym kilka krajów przeanalizowano 1023 pompy ciepła – zarówno powietrzne, jak i gruntowe.
Poszczególne badania różniły się zakresem i metodologią, jednak ich wyniki pozwalają wskazać kilka wspólnych wniosków. Jednym z najważniejszych jest znaczenie jakości projektu i wykonania instalacji. Na rzeczywistą efektywność pompy ciepła wpływają przede wszystkim prawidłowy dobór urządzenia, montaż, ustawienia sterowania oraz możliwie niska temperatura zasilania instalacji grzewczej.
Jak mierzy się efektywność pompy ciepła?
W przypadku rzeczywistej pracy instalacji istotnym parametrem jest SPF (Seasonal Performance Factor). W odróżnieniu od laboratoryjnego SCOP, SPF opiera się na rzeczywistych danych zebranych podczas pracy pompy ciepła w budynku, najczęściej w całym sezonie lub roku. Jest to stosunek dostarczonej energii cieplnej do ilości energii elektrycznej zużytej przez instalację.
Porównanie sześciu projektów badawczych dotyczących pomp powietrze/woda pokazuje, że średnie wartości efektywności mieściły się w zakresie od 2,6 do 3,7. Najwyższy wynik uzyskano w najnowszym z analizowanych projektów, który obejmował również największą liczbę instalacji.
Jeszcze wyższą efektywność osiągały pompy gruntowe. W analizowanych badaniach ich średnia wartość wyniosła około 4,2. Wyższy wynik wiąże się m.in. ze stabilniejszą i wyższą temperaturą gruntu w chłodniejszych miesiącach. Jednocześnie instalacje gruntowe wymagają zazwyczaj większych nakładów inwestycyjnych niż pompy powietrzne.
Temperatura zasilania ma kluczowe znaczenie
Same parametry urządzenia nie przesądzają o efektywności całego systemu. Badania wskazują na duże różnice pomiędzy poszczególnymi instalacjami, co pokazuje znaczenie prawidłowego projektu, konfiguracji i późniejszej regulacji.
Szczególnie ważne jest ustawienie krzywej grzewczej, która określa temperaturę zasilania instalacji w zależności od temperatury zewnętrznej. Z analiz przywołanych w materiale wynika, że obniżenie temperatury zasilania może poprawiać efektywność pompy ciepła. W praktyce oznacza to, że instalacja powinna być tak zaprojektowana i wyregulowana, aby zapewnić wymagany komfort cieplny przy możliwie niskiej temperaturze wody grzewczej.
Pompa ciepła może współpracować z grzejnikami
Jednym z wniosków płynących z analiz jest również możliwość efektywnej pracy pomp ciepła w budynkach wyposażonych w tradycyjne grzejniki. Nie jest więc prawdą, że pompa ciepła może być stosowana wyłącznie z ogrzewaniem podłogowym.
Kluczowa pozostaje temperatura zasilania. Im jest ona niższa, tym korzystniejsze są zazwyczaj warunki pracy pompy. Dlatego przed modernizacją warto ocenić stan istniejącej instalacji, zapotrzebowanie budynku na ciepło oraz możliwość pracy grzejników przy niższych temperaturach.
Analizy wskazują również, że wiek budynku sam w sobie nie przesądza o efektywności pompy ciepła. Istotniejsze są jego aktualny standard energetyczny, sposób zaprojektowania instalacji oraz temperatura zasilania. Nie oznacza to jednak, że stan budynku można pominąć. Termomodernizacja, poprawa izolacyjności przegród czy modernizacja instalacji mogą ograniczyć zapotrzebowanie na ciepło i ułatwić pracę pompy przy niższych temperaturach zasilania.
Jak pompy ciepła radzą sobie podczas mrozów?
Praca pomp ciepła przy niskich temperaturach jest jednym z najczęściej poruszanych tematów. Dane z badań Fraunhofer ISE pokazują, że także w okresach mrozu pompy mogą dostarczać do budynków odpowiednią ilość ciepła.
Najzimniejszym miesiącem analizowanej serii badań był luty 2021 r. Średnia temperatura dla badanych instalacji wyniosła wówczas -3,6°C. Średnia efektywność 17 analizowanych instalacji wyniosła 2,3, przy zakresie od 1,6 do 2,8. Oznacza to, że nawet w takich warunkach pompy dostarczały więcej energii cieplnej, niż zużywały energii elektrycznej. Najniższą efektywność odnotowano w instalacji pracującej przy średniej temperaturze -10,2°C. W innym badaniu, prowadzonym przez ADEME, podczas okresu mrozów w styczniu 2024 r. średnia temperatura wyniosła -4°C, a średnia efektywność badanej grupy instalacji osiągnęła 2,0. Dla całego sezonu było to 2,9.
Przykłady instalacji w starszych budynkach
Wnioski z badań znajdują również potwierdzenie w przykładach rzeczywistych instalacji działających w Polsce. Jednym z nich jest dom jednorodzinny w Brodach, wybudowany w 1997 r. i ogrzewany wyłącznie za pomocą grzejników. Zgodnie z przedstawionymi danymi zastosowana pompa ciepła GREE osiągnęła sezonowy współczynnik efektywności SPF na poziomie 3,5, dostarczając ponad 10 MWh ciepła na potrzeby ogrzewania budynku.
Kolejnym przykładem jest Spółdzielnia Mieszkaniowa „Podlasie” w Bielsku Podlaskim. W istniejących budynkach mieszkalnych z lat 1991–1995 zamontowano łącznie 85 pomp ciepła. Projekt obejmuje również wykorzystanie fotowoltaiki i magazynów energii. Są to jednak przykłady przedstawione przez producentów i dlatego nie powinny być traktowane jako odpowiednik niezależnych badań terenowych. Mogą natomiast pokazywać, jak rozwiązania wykorzystujące pompy ciepła są stosowane w konkretnych budynkach.
Dobór i regulacja ważniejsze niż sam wiek budynku
Zebrane wyniki wskazują, że o rzeczywistej efektywności pompy ciepła nie decyduje jeden parametr. Znaczenie ma cały system – od charakterystyki budynku i instalacji grzewczej, przez dobór urządzenia, po jego montaż i ustawienia. Szczególnie istotna jest możliwość pracy przy niskiej temperaturze zasilania. Dlatego przed montażem pompy ciepła warto przeprowadzić analizę zapotrzebowania budynku na ciepło i ocenić istniejącą instalację grzewczą.
W praktyce oznacza to, że pompa ciepła nie jest rozwiązaniem zarezerwowanym wyłącznie dla nowych domów z ogrzewaniem podłogowym. Odpowiednio zaprojektowana instalacja może również pracować w starszym budynku i współpracować z grzejnikami. Jednocześnie każdy budynek wymaga indywidualnej oceny – wyniki pojedynczych instalacji nie powinny być traktowane jako gwarancja uzyskania identycznej efektywności w każdym przypadku.
Źródło: Pompuj ciepło z głową
Dodaj komentarz
Musisz się zalogować, aby móc dodać komentarz.