Ile pobiera prądu pompa ciepła gruntowa?
Ile pobiera prądu pompa ciepła gruntowa?
Pompa ciepła to system, który wykorzystuje energię zgromadzoną w otoczeniu do ogrzewania budynków oraz podgrzewania wody użytkowej. W przypadku pomp gruntowych źródłem energii jest grunt lub wody gruntowe. Energia ta jest stale odnawiana przez środowisko i dostępna bez dodatkowych opłat. Pomimo tego pompa ciepła nie działa całkowicie bezkosztowo, ponieważ do swojego funkcjonowania wymaga zasilania energią elektryczną.
Przeczytaj także:
- Jak podłączyć falownik fotowoltaiczny do sieci?
- Ile prądu zużyje pompa ciepła powietrze-woda?
- Ile energii zużywa pompa ciepła powietrze-powietrze?
- Pompa ciepła - co to jest? Jak działa pompa ciepła?
Jak działa gruntowa pompa ciepła?
Działanie każdej pompy ciepła wymaga zasilania energią elektryczną. Energia ta zasila sprężarkę, w której zachodzą procesy termodynamiczne odpowiedzialne za przekazywanie ciepła z dolnego źródła, takiego jak grunt, do instalacji grzewczej w budynku. Energia elektryczna wykorzystywana jest również do pracy pomp obiegowych, które zapewniają przepływ czynnika roboczego między dolnym źródłem a pompą ciepła, a także obieg czynnika grzewczego w systemie ogrzewania.
Mniejsze zużycie energii elektrycznej przez pompę ciepła można osiągnąć przy niższej różnicy temperatur między dolnym a górnym źródłem ciepła. Wyższa temperatura dolnego źródła i niższa temperatura w instalacji grzewczej zmniejszają obciążenie sprężarki, co prowadzi do niższego zużycia prądu. Wydajność energetyczną systemu grzewczego można ocenić na podstawie wartości współczynnika efektywności COP, który uwzględnia te parametry.
Ile prądu zużywa pompa ciepła gruntowa?
Współczynnik COP (Coefficient of Performance) wskazuje efektywność pompy ciepła, określając stosunek uzyskanej mocy cieplnej do zużytej energii elektrycznej sprężarki. Dla pomp gruntowych jego wartość jest mierzona zgodnie z normą PE-EN 14511, która uwzględnia konkretne parametry pracy dolnego i górnego źródła ciepła. Umożliwia to porównywanie różnych urządzeń w tych samych warunkach.
Dla pomp gruntowych przyjmuje się, że temperatura dolnego źródła, czyli roztworu glikolu (solanki), wynosi 0°C. Górnym źródłem jest najczęściej woda grzewcza w instalacji budynku, której temperatura wynosi 35°C w przypadku ogrzewania podłogowego (B0/W35) lub 55°C w systemach grzejnikowych o niskim parametrze (B0/W55). W takich warunkach mierzy się ilość ciepła wytworzoną przez pompę ciepła oraz energię elektryczną zużytą do jej pracy. Wartość COP uzyskuje się, dzieląc ilość uzyskanego ciepła przez ilość pobranej energii elektrycznej.
Współczynnik COP wyznacza się dla konkretnego modelu pompy ciepła, a jego wartość zależy od zastosowanych rozwiązań konstrukcyjnych, takich jak rodzaj sprężarki, pomp obiegowych czy zaworu rozprężnego. Nowoczesne sprężarki inwerterowe umożliwiają płynną regulację mocy, co przekłada się na bardziej efektywną pracę urządzenia oraz niższe zużycie energii elektrycznej. Gruntowe pompy ciepła osiągają wysoką efektywność dzięki stabilnej temperaturze dolnego źródła ciepła. Wartości COP wahają się od 3 do ponad 5, co oznacza, że dostarczając 1 kWh energii elektrycznej, można uzyskać od 3 do niemal 5 kWh energii cieplnej.
COP określa efektywność w jednym punkcie pracy, co nie zawsze odzwierciedla rzeczywiste warunki eksploatacji, które zmieniają się w trakcie sezonu grzewczego. Bardziej wiarygodnym wskaźnikiem jest sezonowy współczynnik SCOP, który pokazuje stosunek energii cieplnej dostarczonej do instalacji w określonym czasie do zużytej w tym samym okresie energii elektrycznej. Dzięki SCOP można precyzyjniej oszacować koszty eksploatacji oraz zużycie prądu przez pompę ciepła przy zmieniających się warunkach przez cały rok.
Współczynnik SCOP pozwala na przypisanie pompy ciepła do określonej klasy energetycznej, która widnieje na etykiecie energetycznej, analogicznie jak w przypadku urządzeń gospodarstwa domowego. Gruntowe pompy ciepła często osiągają bardzo wysokie klasy efektywności, np. A++ lub A+++, co świadczy o ich energooszczędności. Klasa energetyczna urządzenia jest wyższa w przypadku systemów zasilanych niskotemperaturowym ogrzewaniem, na przykład przy 35°C, w porównaniu do ogrzewania z temperaturą zasilania wynoszącą 55°C. Jest to wynikiem niższego zapotrzebowania na energię do pracy sprężarki.
Metodyka testowania urządzeń i obliczania SCOP, a co za tym idzie, określania klasy energetycznej, jest szczegółowo opisana w normie PN-EN 14825. Klasa energetyczna pompy ciepła odnosi się do obliczeniowego zapotrzebowania na ciepło dla konkretnej strefy klimatycznej, która może być określona jako ciepła, umiarkowana lub zimna.
W jaki sposób oszacować, ile prądu pobiera pompa ciepła gruntowa?
Współczynnik SCOP umożliwia określenie orientacyjnego zużycia energii elektrycznej przez pompę ciepła w danym budynku. Do wykonania takich obliczeń konieczne są dane dotyczące zapotrzebowania na ciepło, mocy urządzenia oraz warunków eksploatacyjnych. Zapotrzebowanie na ciepło uwzględnia standard energetyczny budynku, lokalizację w danej strefie klimatycznej, zakładaną temperaturę wewnętrzną oraz rodzaj systemu grzewczego.
Ogrzewanie podłogowe, jako system niskotemperaturowy, zużywa mniej energii cieplnej w porównaniu do instalacji z grzejnikami, które wymagają wyższej temperatury zasilania. Istotne jest również, czy pompa ciepła pełni funkcję jedynego źródła ogrzewania, czy też odpowiada za podgrzewanie wody użytkowej. W drugim wariancie należy wziąć pod uwagę jeszcze liczbę użytkowników oraz przewidywane zapotrzebowanie na ciepłą wodę. Dane te można znaleźć w dokumentacji technicznej budynku, np. projekcie architektoniczno-budowlanym czy świadectwie charakterystyki energetycznej.
Aby oszacować zużycie energii elektrycznej przez pompę ciepła, zapotrzebowanie na ciepło dzieli się przez wartość SCOP. Wynik wyrażony jest w kilowatogodzinach (kWh). Należy jednak pamiętać, że otrzymane dane są orientacyjne, ponieważ rzeczywiste zużycie energii może się różnić w zależności od zmieniających się warunków atmosferycznych w kolejnych latach.
Analizując przykład gruntowej pompy ciepła o mocy 8 kW, z nowoczesną sprężarką inwerterową, można oszacować w przybliżeniu jej zużycie energii elektrycznej. Współczynnik efektywności COP wynosi 4,5 dla parametrów B0/W35. Natomiast wartość SCOP wynosi 4,86 przy systemie zasilanym wodą o temperaturze 35°C oraz 3,97 przy zasilaniu wodą o temperaturze 55°C.
Dane techniczne odnoszą się do budynku o wysokim standardzie izolacji, spełniającego aktualne wymagania techniczne, z zapotrzebowaniem na ciepło wynoszącym około 15 000 kWh rocznie. W takich warunkach gruntowa pompa ciepła może pełnić funkcję jedynego źródła ogrzewania.
W przypadku tej pompy ciepła roczne zużycie energii elektrycznej można oszacować na poziomie:
- około 3100 kWh przy systemie grzewczym z zasilaniem wodą o temperaturze 35°C,
- około 3800 kWh przy systemie grzewczym z zasilaniem wodą o temperaturze 55°C.
Podane wartości należy traktować jako orientacyjne. Gdy pompa ciepła jest wykorzystywana również do podgrzewania wody użytkowej, konieczne jest uwzględnienie dodatkowego zapotrzebowania na energię potrzebną do tego celu. Obliczenia opierają się na liczbie mieszkańców, średnim zużyciu wody na osobę oraz różnicy temperatur między wodą zimną a ogrzaną, na przykład do poziomu 45°C. Przy trzech osobach roczne zapotrzebowanie na energię cieplną do podgrzania wody może wynosić około 3000 kWh.
Co wpływa na miesięczne zużycie prądu na ogrzewanie przez gruntową pompę ciepła?
Zużycie energii elektrycznej przez pompę ciepła zależy od wielu czynników, które mogą zmieniać się w ciągu roku. Zimą urządzenie działa na potrzeby ogrzewania oraz podgrzewania wody użytkowej, natomiast latem ogranicza się do zapewnienia ciepłej wody. Przy niższych temperaturach zewnętrznych system będzie potrzebował więcej energii do utrzymania komfortu cieplnego w budynku. Dodatkowe znaczenie mają ustawienia temperatury wewnętrznej – niektóre osoby preferują 20°C, a inne 21–22°C.
Rzeczywiste zużycie ciepłej wody również może różnić się w zależności od nawyków mieszkańców, nawet przy tej samej liczbie osób. Wpływ na zużycie energii ma także właściwe dopasowanie mocy pompy ciepła do zapotrzebowania budynku. Zbyt duża moc urządzenia może prowadzić do nieefektywnej pracy systemu i zwiększonych kosztów eksploatacji. Wszystkie te czynniki razem wpływają na ilość energii potrzebnej do działania pompy w danym okresie.