kocioł na olej opałowy w układzie hybrydowym z pompą ciepła
TRANSCRIPT
Kocioł na olej opałowy w układzie hybrydowym
z pompą ciepła
Koszty ogrzewania domu olejem opałowym
Możliwości zmniejszenia kosztów eksploatacji dzięki układowi hybrydowemu
Dobór pompy ciepła powietrze/woda jako drugiego źródła ciepła w domu
Wydanie 1/2015
08.08.2015
www.eko-blog.pl www.vaillant.pl
2
Ogrzewanie domu olejem opałowym
Według danych [1] można
szacować, że w Polsce około
100.000 domów jest ogrzewanych
kotłami na olej opałowy. Dotyczy
to w szczególności budynków,
gdzie brak jest dostępu do sieci
gazociągowej.
Według raportu [1] ogrzewanie
olejem opałowym spotykane jest
częściej w domach „starych”
budowanych od lat 30-tych do
90-tych XX wieku.
Źródło: [1] „Efektywność energetyczna w Polsce. Przegląd 2013.” Instytut Ekonomii Środowiska, 2014
3
Koszty ogrzewania domu olejem opałowym
- od czego zależą?
Ogrzewanie olejem opałowym w porównaniu do innych paliw stanowi
stosunkowo kosztowne rozwiązanie, a ceny oleju opałowego ulegają wahaniom
zależnie od cen hurtowych paliw oraz od okresu roku (m.in. różnice w cenach
zakupu w sezonie grzewczym i poza nim).
Cena oleju opałowego na giełdach surowcowych ulega znacznym zmianom,
co rzutuje następnie na ceny detaliczne oleju.
2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
4,00
3,00
2,00
Cena U
SD
/galo
n
4
Koszty ogrzewania domu olejem opałowym
- porównanie kosztów dla domu 200 m2
Przykład porównania kosztów:
Dom 200 m2, niski standard
energetyczny (częściowo izolowany
cieplnie ~ 5 cm)
Maksymalne potrzeby ciepła: 16 kW
Woda użytkowa (4 os.): 240 l/dzień
Ceny paliw i energii (08.2015):
- olej opałowy:
3,00 zł/dm3 (olej-opalowy.pl)
- energia elektryczna:
0,58 zł/kWh w taryfie G11
Sprawności: założone jako
średnioroczne dla trybów CO/CWU
zł/rok brutto
160 kWh/m2rok
5
Jak obniżyć koszty ogrzewania domu
z kotłem olej opałowy?
Efektywnym rozwiązaniem jest układ hybrydowy, czyli zastosowanie pompy
ciepła typu powietrze/woda współpracującej z istniejącym w budynku kotłem
olejowym. Kocioł stanowi wówczas tzw. szczytowe źródło ciepła pracujące przy
zwiększonym zapotrzebowanie na ciepło.
Pompa ciepła powietrze/woda
wymaga jedynie niewielkiej
powierzchni zabudowy na
zewnątrz budynku.
Wysokiej klasy pompa ciepła
może pracować nawet do
temperatury zewnętrznej -20 oC
i uzyskiwać temperaturę
zasilania instalacji grzewczej
powyżej 60 oC.
Fot.: ratschen.de
6
Jak dobrać moc grzewczą pompy ciepła?
W układzie hybrydowym pompa ciepła powietrze/woda może zapewniać
pokrycie od 60 do 95% rocznych potrzeb cieplnych. Czas pracy pompy ciepła
zależeć będzie od wymaganych temperatur roboczych systemu grzewczego
oraz kosztów wytworzenia ciepła w porównaniu do np. kotła grzewczego.
Dla przykładowego budynku 200 m2
dobrana pompa ciepła uzyskuje nominalną
moc grzewczą 9,6 kW przy temperaturze
zewnętrznej 2 oC i przy zasilaniu 35 oC
(A2/W35) oraz 9,1 kW dla punktu A2/W45
Q = 12 kW (przy -20 oC)
7
Przykład doboru pompy ciepła o mocy
nominalnej 9,6 kW (A2/W35)
Wraz ze spadkiem temperatury zewnętrznej rośnie zapotrzebowanie ciepła
budynku i obniża się moc grzewcza powietrznej pompy ciepła. Praca pompy
ciepła może być realizowana samodzielnie do -2 oC (punkt biwalencyjny „B1”),
a równolegle z kotłem do np. -18 oC (punkt biwalencyjny „B2”).
Temperatura zewnętrzna (oC)
Moc g
rzew
cza (
kW
)
Zapotr
zebow
anie
cie
pła
(kW
)
B1
Pompa ciepła
+ Kocioł
Ko
cio
ł
Sprężarka inwerterowa pozwala na
płynną regulację mocy grzewczej
pompy ciepła dla dostosowania
jej do zmiennych potrzeb ciepła B2
Pompa ciepła
8
Czas pracy pompy ciepła w sezonie
grzewczym – samodzielnie i z kotłem
Temperatura zewnętrzna (oC)
Mo
c g
rze
wcza
(kW
)
Za
po
trzeb
ow
an
ie c
iep
ła (
kW
)
B1
Pompa
ciepła
+ Kocioł
Ko
cio
ł
B2
Pompa
ciepła
Średnia temperatura zewnętrzna
pomiędzy -2 oC, a -15 oC występuje
np. w Katowicach przez około 17%
czasu trwania sezonu grzewczego
(ok. 1060 godzin)
Średnia temperatura zewnętrzna
pomiędzy -15 oC, a -20 oC
występuje np. w Katowicach przez
około 0,5% czasu trwania sezonu
grzewczego (ok. 20 godzin)
~0,5% sezonu grzewczego ~17% sezonu grzewczego
Średnia temperatura zewnętrzna
wyższa niż -2 oC występuje np.
w Katowicach przez około 82%
czasu trwania sezonu grzewczego
(ok. 5900 godzin)
~82% sezonu grzewczego
9
Czas pracy pompy ciepła w sezonie
grzewczym – samodzielnie i z kotłem
Pompa ciepła o mocy grzewczej 9,1 kW (A2/W45) powinna
w budynku o maksymalnym zapotrzebowaniu ciepła 16 kW
pokrywać zapotrzebowanie ciepła pracując samodzielnie
przez ok. 82% sezonu grzewczego, do temperatury -2 oC.
Praca równoległa pompy ciepła i kotła
olejowego będzie wymagana poniżej
temperatury zewnętrznej -2 oC przez
około 17% sezonu grzewczego
Samodzielna praca kotła grzewczego
może następować dopiero poniżej
-15 oC przez około 0,5% czasu
trwania sezonu grzewczego
10
Koszty eksploatacji pompy ciepła (zł/kWh)
zależnie od efektywności COP
Wraz ze spadkiem temperatury zewnętrznej obniża się efektywność pompy
ciepła COP i zarazem wzrasta koszt wytworzenia ciepła (zł/kWh). Należy więc
sprawdzić czy praca pompy ciepła będzie opłacalna. W przypadku ceny oleju
opałowego 3,00 zł/litr aktualnej na początek 08.2015 r. (olej-opalowy.pl),
koszt wytworzenia ciepła 0,330 zł/kWh będzie wyższy w każdych warunkach,
a więc pompa ciepła powinna pracować do końca swoich możliwości
Temperatura
zewnętrzna (oC) Koszt w
ytw
orz
enia
cie
pła
(zł/kW
h) 0,330 zł/kWh: olej opałowy (dla 3,00 zł/litr, sprawność 90%)
(dla porównania 0,214 zł/kWh dla gazu ziemnego, przy cenie 2,245 zł/m3)
Koszt wytworzenia ciepła dla
Pompy ciepła powietrze/woda
zasilanej energią wg taryfy G11 (0,58 zł/kWh)
A-7/W45
COP: 3,1
0,227 zł/kWh
A2/W45
COP: 3,9
0,191 zł/kWh
A-15/W45
COP: 3,1
0,271 zł/kWh
11
Kalkulacja kosztów ogrzewania
dla przykładowego domu 200 m2
Koszty eksploatacji (zł/rok)
Oszczędności roczne dla układu hybrydowego mogą wynieść około 4.900 zł
to jest mniej o 41% w porównaniu do samodzielnego kotła na olej opałowy.
- 4.900 zł/rok
- 41%
Na pompę ciepła przypada około 75% całkowitych rocznych kosztów
eksploatacji (4.200 zł/rok), na kocioł grzewczy około 25% (3.000 zł/rok).
(*) Sprawność kotła i współczynnik efektywności COP pompy ciepła
podano dla trybu grzewczego CO i podgrzewania wody CWU
Koszty ogrzewania domu oraz
podgrzewania wody użytkowej CWU
*
*
12
Oszczędności w kosztach eksploatacji
wraz ze wzrostem cen oleju opałowego
Aktualne ceny oleju opałowego (ok. 3,00 zł/litr w 08.2015) pozostają na niskim
poziomie, jednak mając na względzie realną możliwość ich wzrostu, warto
zaznaczyć, że efekt ekonomiczny zastosowania pompy ciepła będzie wyższy:
- 6.375 zł/rok
- 45%
- 7.875 zł/rok
- 49%
Cena oleju
opałowego:
3,50
zł/litr
Cena oleju
opałowego:
4,00
zł/litr
Chłodzenie
Ogrzewanie
Energia odnawialna
Kotły gazowe
Kotły olejowe
Pompy ciepła
Kolektory słoneczne
Systemy wentylacji
www.eko-blog.pl www.vaillant.pl