Ogrzewanie powietrzną pompą ciepła a roczne koszty eksploatacyjne
Zastanawiasz się, ile będzie kosztowało ogrzewanie domu pompą ciepła? Zobacz dokładną analizę kosztów rocznego użytkowania pompy ciepła i kotła peletowego na przykładzie 240m2 domu.
Analizując rynek sprzedaży urządzeń grzewczych w Polsce wyraźnie widać, że sprzedaż pomp ciepła (szczególnie typu powietrze-woda) generuje wysokie wzrosty rok do roku. Wpływ na to ma wiele czynników, m.in.:
- propagowanie urządzeń OZE (Odnawialne Źródła Energii) przez UE, różne organizacje społeczne np. Polski Alarm Smogowy,
- wzrost dofinansowań dla urządzeń OZE,
- poszukiwanie przez użytkowników urządzeń komfortowych i bezobsługowych.
Oprócz aspektów przedstawionych powyżej, przyszli użytkownicy zastosowanych źródeł ciepła zwracają uwagę na potencjalne koszty eksploatacji zainstalowanego urządzenia. Należy podkreślić, iż koszty eksploatacji będą różne nie tylko w zależności od rodzaju źródła ciepła ale także typu analizowanego budynku. Przy nowobudowanym budynku istotną kwestią jest spełnienie wymagań zawartych w standardzie WT 2021. Więcej informacji o nowych standardach WT 2021 można znaleźć na stronie SAS.
Wybierając kocioł na biomasę inwestor ma pewność, że urządzenie zmieści się w wymaganym limicie EP w kontekście wymagań WT 2021. Kotły peletowe to idealne rozwiązanie dla osób, które są przekonane do tradycyjnych systemów grzewczych na paliwa stałe. Jak to możliwe, że właśnie kotły na biomasę, a nie kotły gazowe o wyższej sprawności mają szansę sprostać WT 2021? Współczynnik EP powiązany jest bezpośrednio z emisją dwutlenku węgla. W związku z tym pelety jako biomasa w nieznacznym stopniu obciążają środowisko czyli mają niski współczynnik nakładu energii nieodnawialnej, ponieważ dwutlenek węgla, który emitowany jest w trakcie spalania już wcześniej został pobrany z atmosfery.
Obecnie kotły takie są niemal bezobsługowe, wyposażone w zaawansowaną automatykę oraz sterowniki z wbudowanym modułem internetowym pozwalającym na zdalną kontrolę pracy urządzenia.
Analiza kosztów użytkowania pompy ciepła i kotła peletowego
Poniżej przedstawiono analizę kosztów użytkowania pompy ciepła oraz kotła peletowego dla budynku nowo powstającego spełniającego wymagania WT 2021 oraz budynku wybudowanego na przełomie XX/XXI wieku, w którym ma nastąpić wymiana tzw. „kopciucha” na nowoczesne urządzenie grzewcze. Koszty będą liczone dla przypadku uwzględniającego, że Polska leży w strefie klimatu zimnego, tzn. że występujące temperatury otoczenia mogą być mniejsze niż 20°C. Porównanie również wykonane zostanie dla strefy klimatu umiarkowanego, w przypadku którego najniższa temperatura jest nie niższa niż -10°C zgodnie z Rozporządzeniem Komisji (UE) nr 813/2013 z dnia 2 sierpnia 2013.
Norma PN-EN 14825 definiuje dla Europy trzy typy klimatu – zimny, umiarkowany i ciepły.
Każda ze stref cechuje się, poza różnymi temperaturami obliczeniowymi, odmiennym czasem trwania sezonu grzewczego oraz liczbą godzin występowania danej temperatury zewnętrznej. Polskę przypisano do regionu zimnego. Jednak dane meteorologiczne Ministerstwa Infrastruktury i Budownictwa niejednokrotnie wskazują, iż klimat w naszym kraju jest łagodniejszy. Nawet najzimniejsza statystycznie miejscowość, Suwałki, ma przebieg krzywej klimatycznej poniżej przebiegu krzywej dla strefy zimnej. Dobierając pompy ciepła jako urządzenia grzewcze, uwzględnić należy ich charakterystyczną cechę, jaką jest zależność mocy grzewczej i współczynnika efektywności energetycznej od temperatury zewnętrznej. Producenci pomp ciepła obligatoryjnie zobowiązani są do wyznaczenia klasy energetycznej każdej pompy ciepła wprowadzanej do sprzedaży w Europie w oparciu o dane klimatyczne dla klimatu umiarkowanego. Dlatego też nasze wyliczenia przedstawimy zarówno dla klimatu zimnego jak i umiarkowanego.
Przeanalizujemy dwa typy domów o powierzchni użytkowej 240 m2 każdy
1. Budynek nowy według standardu WT 2021 (nazywany Budynek I), system grzewczy niskotemperaturowy 30°C lub grzejnikowy 55°C. Aktualne zapotrzebowanie cieplne nie większe niż 70 kWh/m2/rok. Przygotowanie wody użytkowej dla 4 osób (średnio roczne zapotrzebowanie 850 kWh).
2. Budynek aktualnie użytkowany (nazywany Budynek II), system grzewczy grzejnikowy średniotemperaturowy 55°C lub niskotemperaturowy 30°C. W przypadku tego typu budynków należy zakładać zapotrzebowanie cieplne na poziomie 135 kWh/m2/rok. Dodatkowo należy doliczyć zapotrzebowanie na wodę użytkową dla 4 osób. Ze względu na zróżnicowanie klimatyczne w Polsce dobór mocy pompy ciepła (uwzględniające drugie źródło ciepła) lub innego źródła ciepła powinien (według WT 2021 - kotła na paliwo stałe opalanego biomasą drzewną) powinno być dla temperatur skrajnych, np. -20°C.K
System niskotemperaturowy, klimat umiarkowany, min temperatura -10°C:
Budynek 1. Roczne zapotrzebowanie na ciepło: 240 x 70 = 16 800 kWh/rok. SCOP pompy ciepła 4.0. Zapotrzebowanie na energię elektryczną: 16 800 / 4.0 = 4 200kWh. Plus woda użytkowa: 4 x 850 = 3 400 kW. Dla wody użytkowej SCOP przyjęto 3.0: 3 400 / 3.0 = 1 133 kWh. Ostatecznie zapotrzebowanie na energię elektryczną: 5 333kWh. Koszt eksploatacji pompy ciepła: 5 333 x 0,65 = 3 466 zł/rok.
Koszt użytkowania kotła na paliwo stałe: 16 800 + 3 400 = 20 200kW. Z jednego kilograma pelletu można uzyskać około 4,3kWh: 20 200 / 4.3 = 4.7 t, przy uwzględnieniu sprawności 85% ostatecznie: 5.5t. Przy koszcie zakupu około 900zł/tona, koszt eksploatacji kotła wyniesie: 4 950 zł/rok.
Budynek 2. Roczne zapotrzebowanie na ciepło: 240 x 135 = 32 400 kWh/rok. SCOP pompy ciepła 4.0. Zapotrzebowanie na energię elektryczną: 32 400 / 4.0 = 8 100kWh. Plus woda użytkowa: 4 x 850 = 3 400kW. Dla wody użytkowej SCOP przyjęto 3.0: 3 400 / 3.0 = 1 133 kWh. Ostatecznie zapotrzebowanie na energię elektryczną: 9 233 kWh. Koszt eksploatacji: 9 233 x 0,65 = 6 001 zł/rok. Koszt użytkowania kotła na paliwo stałe: 32 400 + 3 400 = 35 800kW. Z jednego kilograma pelletu można uzyskać około 4,3kWh: 35 800 / 4.3 = 8.3 t, przy uwzględnieniu sprawności 85% ostatecznie: 9.8t. Przy koszcie zakupu około 900zł/tona, koszt eksploatacji: 8 820 zł/rok.
System średniotemperaturowy, klimat umiarkowany, min temperatura -10°C:
Budynek 1. Roczne zapotrzebowanie na ciepło: 240 x 70 = 16 800 kWh/rok.
SCOP pompy ciepła 3.0. Zapotrzebowanie na energię elektryczną: 16 800 / 3.0 = 5 600 kWh. Plus woda użytkowa: 4 x 850 = 3 400kW. Dla wody użytkowej SCOP przyjęto 3.0: 3 400 / 3.0 = 1 133 kWh. Ostatecznie zapotrzebowanie na energię elektryczną: 6 733kWh. Koszt eksploatacji pompy ciepła: 6 733 x 0,65 = 4 375 zł/rok. Koszt użytkowania kotła na paliwo stałe: 4 950 zł/rok.
Budynek 2. Roczne zapotrzebowanie na ciepło: 240 x 135 = 32 400 kWh/rok.
SCOP pompy ciepła 3.0.
Zapotrzebowanie na energię elektryczną: 32 400 / 3.0 = 10 800 kWh.
Plus woda użytkowa: 4 x 850 = 3 400kW.
Dla wody użytkowej SCOP przyjęto 3.0: 3 400 / 3.0 = 1 133 kWh.
Ostatecznie zapotrzebowanie na energię elektryczną: 11 933 kWh.
Koszt eksploatacji pompy ciepła: 11 933 x 0,65 = 7 750 zł/rok. Koszt użytkowania kotła na paliwo stałe: 8 820 zł/rok.
System niskotemperaturowy, klimat chłodny, min temperatury -22°C
Budynek 1.
Roczne zapotrzebowanie na ciepło: 240 x 70 = 16 800 kWh/rok. SCOP pompy ciepła 2.8. Zapotrzebowanie na energię elektryczną: 16 800 / 2.8 = 6 000kWh. Plus woda użytkowa: 4 x 850 = 3 400kW. Dla wody użytkowej SCOP przyjęto 3.0: 3 400 / 3.0 = 1 133 kWh. Ostatecznie zapotrzebowanie na energię elektryczną: 7 133kWh. Koszt eksploatacji pompy ciepła: 7 133 x 0,65 = 4 630 zł/rok. Koszt użytkowania kotła na paliwo stałe: 4 950 zł/rok.
Budynek 2.
Roczne zapotrzebowanie na ciepło: 240 x 135 = 32 400 kWh/rok.
SCOP pompy ciepła 4.0.
Zapotrzebowanie na energię elektryczną: 32 400 / 2.8 = 11 571kWh.
Plus woda użytkowa: 4 x 850 = 3 400kW. Dla wody użytkowej SCOP przyjęto 3.0: 3 400 / 3.0 = 1 133 kWh. Ostatecznie zapotrzebowanie na energię elektryczną: 12 704 kWh. Koszt eksploatacji pompy ciepła: 12 704 x 0,65 = 8 250 zł/rok. Koszt użytkowania kotła na paliwo stałe: 8 820 zł/rok.
System średniotemperaturowy, klimat chłodny, min temperatury -22°C
Budynek 1. Roczne zapotrzebowanie na ciepło: 240 x 70 = 16 800 kWh/rok. SCOP pompy ciepła 1.4. Zapotrzebowanie na energię elektryczną: 16 800 / 1.4 = 12000 kWh. Plus woda użytkowa: 4 x 850 = 3 400kW. Dla wody użytkowej SCOP przyjęto 3.0: 3 400 / 3.0 = 1 133 kWh. Ostatecznie zapotrzebowanie na energię elektryczną: 6 733kWh. Koszt eksploatacji: 6 733 x 0,65 = 4 375 zł/rok.
Koszt użytkowania kotła na paliwo stałe:4 950 zł/rok.
Budynek 2. Roczne zapotrzebowanie na ciepło: 240 x 135 = 32 400 kWh/rok. SCOP pompy ciepła 1.4. Zapotrzebowanie na energię elektryczną: 32 400 / 3.0 = 23 140kWh. Plus woda użytkowa: 4 x 850 = 3 400kW. Dla wody użytkowej SCOP przyjęto 3.0: 3 400 / 3.0 = 1 133 kWh. Ostatecznie zapotrzebowanie na energię elektryczną: 24 275 kWh. Koszt eksploatacji: 24 275 x 0,65 = 15 770 zł/rok. Koszt użytkowania kotła na paliwo stałe: 8 820 zł/rok.
Podsumowanie
Powyższa analiza kosztów ma na celu zwrócenie uwagi na możliwe koszty eksploatacji zastosowanych źródeł ciepła w budynku, który spełnia wymagania techniczne WT 2021,
w porównaniu z przełomu wieku XX/XXI, w którym ma nastąpić wymiana źródła ciepła. Kalkulacja ta nie uwzględnia wielu parametrów/zmiennych, które mają wpływ na ewentualne zapotrzebowanie cieplne budynku, m.in. średnio roczne temperatury zewnętrzne, wilgotność, nasłonecznienie, temperatury utrzymywane w pomieszczeniach. Z tego powodu, że przedstawione wartości są tylko wartościami szacunkowymi nie powinny być punktem odniesienia dla potencjalnego inwestora, a jedynie mają zwrócić uwagę, że niezależnie od zastosowanego źródła ciepła w budynku zawsze są koszty eksploatacji. Jak można zauważyć, w artykule nie ma doboru mocy urządzenia dla proponowanych budynków. Wyraźnie widać jaki wpływ na koszty ma standard budynku. Dobór mocy jednostki podstawowej też będzie miał wpływ na koszty eksploatacji jak również wykonanie instalacji PV (fotowoltaicznej) współpracującej z pompą ciepła, która zapewni dodatkowe oszczędności finansowe. W przypadku doboru urządzenia do budynku, zawsze należy zapoznać się z budynkiem, wykonać wizję lokalną lub uzyskać odpowiednie informację od użytkownika. W oparciu o pełne dane instalator powinien dobrać urządzenie i przedstawić inwestorowi potencjalne koszty eksploatacji odpowiednich źródeł ciepła.
