kocioł na gaz płynny w układzie hybrydowym z pompą ciepła
Post on 13-Aug-2015
151 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Kocioł na gaz płynny w układzie hybrydowym
z pompą ciepła
Koszty ogrzewania domu gazem płynnym
Możliwości zmniejszenia kosztów eksploatacji dzięki układowi hybrydowemu
Dobór pompy ciepła powietrze/woda jako drugiego źródła ciepła w domu
Wydanie 1/2015
28.07.2015
www.eko-blog.pl www.vaillant.pl
2
Ogrzewanie domu gazem płynnym
Według danych [1] można
szacować, że w Polsce około 70.000
domów jest ogrzewanych gazem
płynnym. Dotyczy to w szczególności
budynków, gdzie brak jest dostępu
do sieci gazociągowej i gdy dostęp
do niej jest przewidywany
w przyszłości.
Często ten sam kocioł gazowy
(jak np. Vaillant ecoTEC) pozwala na
łatwe przezbrojenie palnika i zmianę
zasilania z gazu płynnego na ziemny.
Źródło: [1] „Efektywność energetyczna w Polsce. Przegląd 2013.” Instytut Ekonomii Środowiska, 2014
3
Koszty ogrzewania domu gazem płynnym
- od czego zależą?
Ogrzewanie gazem płynnym w porównaniu do innych paliw stanowi stosunkowo
kosztowne rozwiązanie, a ceny gazu płynnego ulegają wahaniom zależnie od cen
hurtowych paliw oraz od okresu roku (m.in. różnice w cenach zakupu w sezonie
grzewczym i poza nim).
Warunki zakupu gazu płynnego mogą się różnić w zależności od indywidualnej
umowy z dostawcą. W znacznej mierze zależą od tego, czy zbiornik gazu jest
własnością prywatną, czy jest dzierżawiony
od dostawcy gazu płynnego.
Dzierżawa zbiornika jest zwykle korzystna
gdy przewidywane jest w bliskiej przyszłości
podłączenie budynku do sieci gazociągowej.
Własny zbiornik podnosi koszty inwestycji
o kilkanaście tysięcy zł, ale daje większą
niezależności w zamawianiu gazu
i niższą cenę jego zakupu. Utrzymanie
zbiornika należy wówczas do użytkownika
(np. przeglądy techniczne, ok. 150 zł/rok).
4
Koszty ogrzewania domu gazem płynnym
- porównanie kosztów dla domu 200 m2
Przykład porównania kosztów:
Dom 200 m2, standard energetyczny
dla lat 90-tych poddawany modernizacji
Maksymalne potrzeby ciepła: 12 kW
Woda użytkowa (4 os.): 240 l/dzień
Ceny paliw i energii 07.2015:
- gaz płynny:
2,84 zł/dm3 (zbiornik dzierżawiony)
- energia elektryczna:
0,58 zł/kWh w taryfie G11
Sprawności: założone jako
średnioroczne dla trybów CO/CWU
Sprawność w trybie ogrzewania CO
określona dla instalacji ogrzewania
grzejnikowego (55/45oC)
zł/rok brutto
5
Jak obniżyć koszty ogrzewania domu
z kotłem na gaz płynny?
Efektywnym rozwiązaniem jest układ hybrydowy, czyli zastosowanie pompy
ciepła typu powietrze/woda współpracującej z istniejącym w budynku kotłem
zasilanym gazem płynnym. 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.
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 -7 oC (punkt biwalencyjny „B1”),
a równolegle z kotłem do np. -15 oC (punkt biwalencyjny „B2”).
Temperatura zewnętrzna (oC)
Moc g
rzew
cza (
kW
)
Zapotr
zebow
anie
cie
pła
(kW
)
B1
Pompa ciepła
+ Kocioł Kocioł
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 Kocioł
B2
Pompa
ciepła
Średnia temperatura zewnętrzna
pomiędzy -7 oC, a -15 oC występuje
np. w Warszawie przez około 2%
czasu trwania sezonu grzewczego
(ok. 115 godzin)
Średnia temperatura zewnętrzna
pomiędzy -15 oC, a -20 oC
występuje np. w Warszawie jedynie
sporadycznie
±0% sezonu grzewczego ~2% sezonu grzewczego
Średnia temperatura zewnętrzna
wyższa niż -7 oC występuje np.
w Katowicach przez około 98%
czasu trwania sezonu grzewczego
(ok. 6660 godzin)
~98% sezonu grzewczego
Sezon grzewczy dla Warszawy
i temperatury granicznej zewnętrznej
-15 oC trwa ok. 6670 godzin
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 12 kW
pokrywać zapotrzebowanie ciepła pracując samodzielnie
przez ok. 98% sezonu grzewczego, do temperatury -7 oC.
Praca równoległa pompy ciepła i kotła
grzewczego na gaz płynny będzie
wymagana poniżej temperatury
zewnętrznej -7 oC przez około 2%
sezonu grzewczego
Samodzielna praca kotła grzewczego
może następować dopiero poniżej
-15 oC - sporadycznie w sezonie
grzewczym
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 gazu
2,84 zł/litr aktualnej na koniec 07.2015 r. (wybrany dystrybutor chemline.pl),
koszt wytworzenia ciepła 0,486 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) 0,486 zł/kWh: gaz płynny (dla 2,84 zł/litr, sprawność 102%)
(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 6.780 zł
to jest mniej o 54% w porównaniu do samodzielnego kotła na gaz płynny.
- 6.780 zł/rok
- 54%
Na pompę ciepła przypada około 90% całkowitych rocznych kosztów
eksploatacji (4.650 zł/rok), na kocioł grzewczy około 10% (1.270 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
Wyznaczanie temperatury biwalencyjnej
- funkcja triVAI®
Funkcja triVAI® regulatora pracy układu hybrydowego Vaillant CalorMATIC 470
pozwala zdefiniować ceny paliw, również w podziale na taryfy czasowe
w przypadku taryfy 2-strefowej dla energii elektrycznej.
W ten sposób regulator wybiera do pracy to źródło ciepła, które w określonych
warunkach zapewni najniższe koszty eksploatacyjne.
13
Przykład rozwiązania 1. Układ hybrydowy
z gazowym kotłem kondensacyjnym
Pompa ciepła (Vaillant aroTHERM VWL) zasila system grzewczy poprzez
sprzęgło hydrauliczne i zarazem zbiornik buforowy (40 litrów). Może również
podgrzewać ciepłą wodę użytkową w przez dolną wężownicę podgrzewacza
2-wężownicowego . Kocioł wiszący (na gaz płynny lub ziemny) może zasilać
system grzewczy poprzez sprzęgło hydrauliczne oraz podgrzewać wodę
użytkową przez górną wężownicę podgrzewacza . Takie rozwiązanie wymaga
zastosowania podgrzewacza 2-wężownicowego (jak dla instalacji solarnej), ale
pozwala na podgrzewanie wody użytkowej przez obydwa źródła ciepła.
14
Przykład rozwiązania 2. Układ hybrydowy
z gazowym kotłem kondensacyjnym
Pompa ciepła (Vaillant aroTHERM VWL) zasila system grzewczy poprzez
sprzęgło hydrauliczne i zarazem zbiornik buforowy (40 litrów). Nie jest
przewidziana do podgrzewania ciepłej wody użytkowej . Kocioł wiszący
jednofunkcyjny (na gaz płynny lub ziemny) może zasilać system grzewczy
poprzez sprzęgło hydrauliczne oraz podgrzewać wodę użytkową
w podgrzewaczu . Takie rozwiązanie jest częściej spotykane w praktyce, ze
względu na częstsze stosowanie standardowych podgrzewaczy wody z jedną
wężownicą grzejną. Podgrzewanie wody użytkowej realizowane jest wyłącznie
przez kocioł. Pompa ciepła pracuje wyłącznie dla zasilania systemu grzewczego.
15
Wybór hybrydowego systemu grzewczego
- podsumowanie
Zastosowanie powietrznej pompy ciepła będzie tym bardziej opłacalne im
większe potrzeby cieplne będą wymagane dla budynku i im wyższa będzie cena
zakupu gazu płynnego. Należy odpowiednio do potrzeb dobrać wielkość pompy
ciepła i tym samym jej udział w bilansie cieplnym budynku.
Układ hybrydowy daje dodatkowe korzyści – zwiększenie niezależności od
jednego rodzaju paliwa/energii, zwiększenie poziomu bezpieczeństwa (np. przy
awarii jednego ze źródeł ciepła), a także możliwość wykorzystania pompy ciepła
do chłodzenia pomieszczeń, zamiast dodatkowego układu klimatyzacji.
Chłodzenie
Ogrzewanie
Energia odnawialna
Kotły gazowe
Kotły olejowe
Pompy ciepła
Kolektory słoneczne
Systemy wentylacji
www.eko-blog.pl www.vaillant.pl
top related