Dlaczego pompa ciepďa

DOM Z POMPk CIEP’A
Dlaczego pompa ciepïa
Rozpoczynamy roczny cykl poradnikowy
Dom z pompÈ ciepïa. Artykuï
Europa i Polska w liczbach
otwierajÈcy ten kompleksowy poradnik jest
autoryzowanym zapisem wykïadu Profesora
W. Marciniaka, przedstawiajÈcym aktualny
status pomp ciepïa w Europie i w Polsce.
W kolejnych numerach BD omówimy
szczegóïowo wszystkie zagadnienia istotne
dla inwestora indywidualnego rozwaĝajÈcego
zastosowanie pompy ciepïa.
164
W roku 2007 sprzedano w Europie 500 000
pomp ciepïa. W Polsce tylko
(i aĝ) 3200, ale krajowe zapotrzebowanie na
pompy ciepïa roĂnie ostatnio
w imponujÈcym tempie 50% rocznie.
Dlaczego pompa ciepïa
Dlaczego zaczynamy nasz cykl poradnikowy od liczb, od porównañ Polski z EuropÈ?
Bo ĝaden argument nie dziaïa tak silnie jak
przykïad innych (teoria „owczego pÚdu”).
Opowiadaï mi Martin Forsén – szef zarówno szwedzkiego stowarzyszenia pomp ciepïa jak i europejskiego EHPA – ĝe w Szwecji
przeïomowe przyĂpieszenie zamówieñ na
pompy ciepïa (p.c.) obserwowano w tych
okolicach, gdzie liczba domów z p.c. przekraczaïa 10%. Przy takim nasyceniu p.c.
u sÈsiadów inni teĝ chcÈ to mieÊ (neighbour
effect). Obecnie w Szwecji 95% nowo budowanych domów ma p.c. W Polsce ten wskaěnik moĝna szacowaÊ na 2–3%.
Dlaczego p.c. osiÈga tak wielkÈ popularnoĂÊ? SÈ dwa podstawowe powody:
„ To najtañszy sposób pozyskiwania energii
cieplnej do ogrzewania domu i c.w.u., choÊ
niskie wydatki eksploatacyjne trzeba okupiÊ
doĂÊ znacznym kosztem inwestycji
(w Europie ten koszt jest kompensowany
systemem ulg i zachÚt finansowych).
„ To proekologiczne rozwiÈzanie ogrzewania domu i c.w.u., co w Europie jest bardzo waĝkim argumentem, a w Polsce niekoniecznie.
Z obu tych powodów Europa stawia na
pompy ciepïa, a Polska – z odroczonym na
parÚ lat „wyrokiem” ekologicznym – teĝ
musi zdaÊ sobie wreszcie sprawÚ, ĝe... leĝy
w Europie.
nano jesieniÈ 2008 roku, zatem przy niestabilnoĂci cen na surowce w ostatnim okresie
mogÈ wymagaÊ korekty, ale tylko korekty – istota obserwowanych relacji pozostaje w mocy. Zatem celowoĂÊ stosowania
Tanio a nawet drogo
W jakim czasie zwrócÈ
siÚ znaczne wydatki
inwestycyjne?
Przy porównaniu z kotïem na gaz ziemny
bÚdzie to okres dïuĝszy. Ale koszt inwestycji, zwykle szacowany na 30–70 tys. zï, silnie zaleĝy od rodzaju systemu pompy ciepïa.
Dlatego pytanie o czas zwrotu wydatków in-
Europa juĝ wybraïa...
We believe that heat pumps will be one of the
most important Technologies for the European
countries to meet their Kyoto commitments.
The present market increase in Europe is only
the beginning of the beginning. We believe that
the European market for heat pump will be
ten-folded in less than ten years from now
Martin Forsén
President, Swedish Heat Pump Association
Chair, Strategy Comittee, European Heat Pump Association
… a Polska leĝy w Europie
pompy ciepïa ze wzglÚdu na niskie koszty
ogrzewania nie budzi ĝadnych wÈtpliwoĂci.
Pozostaje jednak kluczowe pytanie:
westycyjnych ma sens tylko wówczas, gdy
okreĂlimy konkretny rodzaj systemu p.c.
Ustalmy, o czym mówimy
Porównanie kosztów ogrzewania i c.w.u.
dla róĝnych systemów grzewczych (rys. 2)
wyraěnie pokazuje, ĝe ogrzewanie domu
pompÈ ciepïa jest najtañsze. NajwiÚksze
oszczÚdnoĂci eksploatacyjne, siÚgajÈce
7000 zï rocznie daje zainstalowanie p.c. zamiast kotïa olejowego lub kotïa na gaz pïynny. W porównaniu z kotïem na gaz ziemny
róĝnica jest mniejsza, rzÚdu 2.500–3.000 zï.
Obliczenia zaprezentowane na rys. 2 wyko-
I tutaj padajÈ róĝne odpowiedzi: 5 lat, 15
lat, a nawet 30 lat i wiÚcej. Kaĝda z tych
odpowiedzi moĝe byÊ prawdziwa. Zaleĝy
co z czym porównujemy. JeĂli porównujemy instalacjÚ p.c. z instalacjÈ z kotïem olejowym, to przy rocznych oszczÚdnoĂciach
ok. 7000 zï, nawet wiÚksze o 30–40 000 zï
koszty inwestycyjne zwrócÈ siÚ w 5 lat.
Rys. 2. Porównanie rocznych kosztów ogrzewania i c.w.u. dla domu 150 m2 zamieszkaïego przez 4 osoby
Czym jest pompa ciepïa? To urzÈdzenie dziaïajÈce identycznie jak lodówka, tyle ĝe ciepïo odebrane z tzw. dolnego ěródïa (grunt,
woda, powietrze) jest wykorzystywane do
ogrzewania pomieszczeñ i ciepïej wody uĝytkowej. ½ródïo ciepïa (czyli tzw. dolne ěródïo) ma temperaturÚ niĝszÈ (np. woda gruntowa ma temperaturÚ ok. 10°C) niĝ wynosi
temperatura górnego ěródïa (np. temperatura wody w instalacji podïogowej – ok. 30°C).
Zatem transport ciepïa odbywa siÚ w kierunku sprzecznym z naturalnym biegiem rzeczy
– od ciaïa zimniejszego do cieplejszego. Ten
transport ciepïa „pod górkÚ” (rys. 3) wykonuje pompa ciepïa, a wïaĂciwie agregat sprÚĝarkowy stanowiÈcy jej serce (rys. 4).
ZuĝywajÈc 1 kWh energii elektrycznej p.c.
„przepompowuje” z dolnego ěródïa do pomieszczeñ 2–4 kWh energii cieplnej, a wiÚc
efektywnie dostarcza 3–5 kWh energii cieplnej. Moĝna wiÚc przyjÈÊ, ĝe ¾ ciepïa ogrzewajÈcego dom pochodzi z energii sïonecznej (skumulowanej w ziemi, wodzie lub
powietrzu), a tylko ¼ z elektrowni. Inaczej
165
DOM Z POMPk CIEP’A
Rys. 3. Istota dziaïania pompy ciepïa
Rys. 4. Schemat dziaïania pompy ciepïa
• Powietrze – powietrze
(klimatyzatory z grzaniem p.c.)
(p.c. z klimakonwektorami)
• Powietrze – woda
• Bezporednie odparowanie –
bezporednie skraplanie
• Bezporednie odparowanie – woda
• Woda – woda
• Solanka – woda
kolektor poziomy
• Solanka – woda
kolektor pionowy
Rys. 5. Koszt inwestycji w zaleĝnoĂci od rodzaju systemu p.c.
166
10.000 z
70.000 z
mówiÈc, jeĂli ogrzewamy dom prÈdem, to
zastosowanie p.c. pozwala czterokrotnie obniĝyÊ rachunki za prÈd. Przy obecnych cenach oleju i gazu jest to równieĝ ogrzewanie ponad 4 razy tañsze niĝ olejem i ponad
2 razy tañsze niĝ gazem ziemnym. Jest to
obecnie najtañsze ogrzewanie w Polsce, tañsze nawet niĝ ogrzewanie wÚglem.
Po tych podstawowych informacjach moĝemy scharakteryzowaÊ podstawowe systemy instalacji grzewczych z p.c. Gïównym
wyróĝnikiem podziaïu jest rodzaj ěródïa
dolnego, z którego jest pobierane ciepïo.
Podstawowe znaczenie majÈ systemy grunt
– woda, które czerpiÈ ciepïo z gruntu i oddajÈ je do instalacji wodnej c.o. w pomieszczeniach (podïogowej lub grzejnikowej). Na
gïÚbokoĂci wiÚkszej niĝ 1,5 m temperatura
gruntu wynosi 8–12°C, zarówno w lecie jak
i w zimie. Ciepïo z gruntu moĝe byÊ pobierane na trzy sposoby:
„ solanka – woda (kolektor pionowy). Do
kilku gïÚbokich otworów (30–150 m) wïoĝona jest rura, w której pïynie wodny roztwór
glikolu (tzw. solanka), nagrzewajÈcy siÚ do
temperatury gruntu i oddajÈcy ciepïo w wymienniku agregatu sprÚĝarkowego.
„ solanka – woda (kolektor poziomy). Na
gïÚbokoĂci ok. 1,5 m pod powierzchniÈ ziemi zakopane sÈ pÚtle rur (ïÈcznie kilkaset
metrów rury), w których krÈĝy solanka, nagrzewajÈca siÚ do temperatury gruntu i oddajÈca ciepïo w wymienniku agregatu sprÚĝarkowego.
„ woda– woda. Jest to tzw. system dwóch
studni. Ze studni czerpnej jest pobierana woda gruntowa (jej temperatura wynosi
8–12°C), która przepïywajÈc przez wymiennik agregatu sprÚĝarkowego oddaje czÚĂÊ
ciepïa i schïodzona spïywa do studni chïonnej (zrzutowej).
We wszystkich tych trzech systemach ciepïo pobierane z gruntu jest oddawane przez
wymiennik do obiegu termodynamicznego agregatu sprÚĝarkowego, skÈd przez drugi
wymiennik przekazywane jest do instalacji
wodnej c.o. w ogrzewanych pomieszczeniach.
„ Moĝliwe jest zrezygnowanie z wymiennika po stronie ěródïa dolnego, czyli wydïuĝenie obiegu termodynamicznego o kolektor poziomy, w którym krÈĝy i odparowuje
czynnik chïodzÈcy. Taki system ma nazwÚ
bezpoĂrednie odparowanie – woda.
„ Moĝna to samo uczyniÊ teĝ po stronie ěródïa górnego, t.j. zrezygnowaÊ z wymiennika i przedïuĝyÊ obieg czynnika chïodzÈcego
Dlaczego pompa ciepïa
Rys. 6. Rozwój rynku pomp ciepïa w Europie
o pÚtle rur instalacji podïogowej, w których
czynnik chïodzÈcy krÈĝy i skraplajÈc siÚ, oddaje ciepïo do wylewki podïogowej. Taki system nosi nazwÚ bezpoĂrednie odparowanie
– bezpoĂrednie skraplanie.
„ Dolnym ěródïem moĝe teĝ byÊ powietrze
zewnÚtrzne lub wewnÚtrzne. JeĂli ciepïo odbierane z powietrza jest oddawane do instalacji wodnej ogrzewania podïogowego, to
mówimy o systemie powietrze – woda.
„ Pomieszczenia mogÈ teĝ byÊ ogrzewane
nadmuchiwanym powietrzem, ogrzewanym
przez p.c. czerpiÈcÈ ciepïo z powietrza. Jest
to system powietrze – powietrze. Poniewaĝ
taki system dziaïa zwykle odwracalnie, t.j.
w zimie grzeje, a w lecie chïodzi, to w krajach poïudniowych (gdzie przewaĝa funkcja
chïodzenia) nie jest zaliczany do p.c. tylko
do klimatyzatorów. Koszt inwestycji (rys. 5),
w zaleĝnoĂci od rodzaju systemu, moĝe wynosiÊ od ok. 10 000 zï do ok. 70 000 zï.
Europa
Rys. 7. Krzywa rozwoju rynku pomp ciepïa w wybranych krajach EU
Rys. 8. Sprzedaĝ wszystkich rodzajów pomp ciepïa (do ogrzewania jak i do c.w.u) w Polsce w latach
2000-2009
Po grudniowym szczycie UE juĝ chyba nikt
nie wÈtpi, jak wielkÈ wagÚ przykïada siÚ
w Europie do redukcji emisji CO2. Poniewaĝ
budynki mieszkalne konsumujÈ ok. 40%
caïoĂci zuĝywanej energii (prawie równo
po 30% przypada na przemysï i transport),
przy czym ¾ zuĝywanej przez mieszkalnictwo energii sïuĝy do ogrzewania/chïodzenia i c.w.u., to sektor mieszkaniowy ma swój
wielki udziaï w emisji CO2. Obliczono dla
domów mieszkalnych w caïej UE, ĝe w najbliĝszych 10 latach, zastÚpujÈc kotïy olejowe i gazowe pompami ciepïa moĝna zmniejszyÊ emisjÚ CO2 nawet o 90 milionów ton
rocznie. Dlatego do rozwoju zastosowañ p.c.
przykïada siÚ olbrzymiÈ wagÚ, na równi
z rozwojem produkcji energii elektrycznej
ze ěródeï odnawialnych. Rezultaty tej polityki widaÊ na rys. 6, 7, które cytujemy na
podstawie ěródïowych materiaïów EHPA.
Europa w szybkim tempie przestawia siÚ
na ogrzewanie domów pompami ciepïa.
W roku 2007 sprzedano w Europie 500 000
p.c. W Szwecji 95% nowo budowanych domów ma p.c. W Szwajcarii ten wskaěnik wynosi 75%. W Austrii, Niemczech,
Finlandii i Norwegii w co trzecim budowanym domu instaluje siÚ p.c. Do podobnego
wskaěnika zbliĝa siÚ Francja. Równieĝ
w starych domach wymienia siÚ instalacje kotïowe na p.c. W przodujÈcej pod
tym wzglÚdem Szwecji juĝ niemal poïowÚ
(700 000) wszystkich domów wyposaĝono
w p.c.
167
DOM Z POMPk CIEP’A
Polska
Rys. 9. Podziaï polskiego rynku pomp ciepïa na kategorie (rok 2007)
Aby zebraÊ aktualne dane o polskim rynku p.c. zwróciïem siÚ do firm z proĂbÈ o wypeïnienie ankiety, która zawieraïa pytanie
o liczbÚ sprzedanych p.c. w poszczególnych grupach rodzajowych oraz poprosiïem
o oszacowanie przez firmÚ, na podstawie
jej wiedzy lub wyczucia, caïkowitej liczby p.c. sprzedawanych rocznie w Polsce.
Zapewniïem przy tym, ĝe dane dotyczÈce
sprzedaĝy firmy nie bÚdÚ rozpowszechniaï,
a wykorzystam je tylko do oszacowania caïkowitego rynku krajowego. Zdecydowana
wiÚkszoĂÊ firm odpowiedziaïa na ankietÚ. Jest interesujÈce, ĝe wszystkie oszacowania krajowego rynku w roku 2008 mieĂciïy
siÚ w przedziale 2000–4000 szt., najczÚĂciej
podawano liczby ok. 3000. Moje oszacowanie, na podstawie róĝnych danych i przesïanek (suma danych z poszczególnych firm
oraz dynamika przyrostu rocznego przy
znanej mi liczbie 3200 szt. za rok 2007) wynosi 4.800 szt. Jest to nieco wiÚcej niĝ w najbardziej nawet optymistycznych oszacowaniach firm. Mam nadziejÚ, ĝe ja mam
racjÚ, ale pewnoĂci nie mam, bo nie udaïo
mi siÚ uzyskaÊ danych ze wszystkich firm.
Skorzystaïem teĝ z danych BGR Consult za
rok 2007. Ostatecznie na rys. 8 przedstawiam rozwój krajowego rynku p.c. w latach
2000–2009. W ostatnich latach obserwujemy imponujÈce ok. 50% przyrosty roczne.
Oby tak dalej. Rozkïad krajowego rynku p.c.
w roku 2007 przy podziale na poszczególne kategorie przedstawia rys. 9. Informacje
na poziomie firm zawierajÈ rys. 10 i tab. 1.
Zestawienie w tabeli 1 powstaïo na podstawie rankingu znajomoĂci marek/firm,
przeprowadzonego na zbiorze kilku tysiÚcy Czytelników BD (czïonków Klubu
BudujÈcych Dom). To zestawienie daje pewien obraz, które firmy grajÈ gïówne role na
rynku. Obraz ten moĝna sobie uzupeïniÊ dokïadnymi danymi na rys. 10, okreĂlajÈcymi
dla poszczególnych firm liczbÚ sprzedanych
p.c. i ich udziaï procentowy w rynku.
Wnioski
Rys. 10. Udziaï najwaĝniejszych firm w polskim rynku p.c. w 2007 roku. Liczba sztuk sprzedanych p.c.
i udziaï procentowy
168
Zainteresowanie inwestorów pompami
ciepïa jest w Polsce bardzo duĝe, ale zniechÚcajÈ doĂÊ wysokie koszty instalacji p.c.
W krajach europejskich starajÈ siÚ tÚ przeszkodÚ zniwelowaÊ wïadze pañstwowe lub/i
lokalne samorzÈdy. We Francji od podatku
osobistego moĝna odpisaÊ 50% kosztów zakupu p.c. W Szwecji, Niemczech, Szwajcarii
i wielu innych krajach europejskich sÈ róĝ-
Dlaczego pompa ciepïa
norodne systemy ulg i zachÚt finansowych,
zmniejszajÈcych o kilkadziesiÈt procent
koszty inwestycyjne, a niekiedy równieĝ
koszty eksploatacyjne (specjalne ulgowe taryfy na energiÚ elektrycznÈ dla p.c.).
Dlaczego w Polsce nie ma takich programów
pomocy inwestorom decydujÈcym siÚ na zastosowanie p.c.?
To fakt, ĝe w Polsce przejĂcie na ogrzewanie p.c. oznacza w istocie ogrzewanie
wÚglem, gdyĝ elektrownie mamy wÚglowe, a wiÚc korzyĂci ekologiczne w sensie
zmniejszenia emisji CO2 sÈ problematyczne. GdybyĂmy jednak w tysiÈcach domów
ogrzewanych bezpoĂrednio wÚglem, wymienili piece i kotïy wÚglowe na p.c., to przynajmniej w maïych miejscowoĂciach (np.
w kurortach górskich) daïoby siÚ w zimie
oddychaÊ.
Nie maïe znaczenie ma teĝ fakt, ĝe wymiana kotïów olejowych i gazowych na p.c.
to krok w kierunku zmniejszenia naszej
strategicznej zaleĝnoĂci od Rosji. ‡
DOM Z POMPk CIEP’A
c.d. rocznego cyklu poradnikowego
W kolejnych tegorocznych wydaniach Budujemy Dom opublikujemy nastÚpujÈce artykuïy:
BD3/09
½ródïo dolne – jakie warto wybraÊ?
BD4/09
½ródlo górne – jakie wybraÊ?
BD5/09
Wybieramy pompÚ ciepïa – przeglÈd oferty rynkowej
BD6/09
Ciepïa woda (c.w.u.) w systemie z pompÈ ciepïa
BD7–8/09
Pompa ciepïa w klimatyzacji. Chïodzenie i rekuperacja
BD9/09
Pompa ciepïa a technologia domu
BD10/09
Ekspoloatacja i konserwacja systemu z pompÈ ciepïa
BD11–12/09 Wymiana kotïa c.o. na pompÚ ciepïa – modernizacja
ogrzewania
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
BezpoĂrednie
parowanie
Kolektor
pionowy
Viessmann
Junkers (Grupa Bosch)
Vaillant
Danfoss
Ecotherm
Nibe-Biawar
Clima Komfort
Stiebel Eltron
Daikin
Wasser Mann
Hibernatus
Hydro-tech
Aspol
Fonko
Vatra
ThermoGolv
Dorsystem
Ochsner
Ecoinstal
Hoval
Sun Energy
Optima Inwest
Euronom
Solis
Aland
Ekontech
Nateo
Hennlich
Energo-Optymal
Rotal
Engorem
Begom
Kolektor
poziomy
Firma
Woda – woda
System
Solanka – woda
Powietrze – woda
Powietrze –
powietrze
Tabela 1. Firmy i oferowane systemy. KolejnoĂÊ firm nie jest przypadkowa – wyznacza jÈ wynik w rankingu rozpoznawalnoĂci marki/firmy
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Wyniki w rankingu rozpoznawalnoĂci marki firmy
81%
61%
58.7%
57.5%
37.5%
32.7%
24.4%
21.9%
16.5%
16.5%
13.7%
11.7%
11.4%
11.4%
11.1%
11.1%
9.5%
7.3%
6.3%
6%
6%
5.4%
5.4%
5.1%
4.8%
4.8%
4.4%
4.4%
3.8%
3.8%
2.2%
2.2%
Ranking zestawiono na podstawie badañ ankietowych wykonanych w koñcu 2008 roku
169