Koszty ogrzewania domu pompą ciepła

w latach 2012-2016

Koszty eksploatacyjne gruntowej pompy ciepła o mocy grzewczej 10 kW

Porównanie zużycia energii elektrycznej i kosztów eksploatacji: 2012-2016

Wpływ warunków eksploatacji na zużycie energii elektrycznej

Wydanie 1/2016

31.12.2016

www.eko-blog.pl www.vaillant.pl

2

Charakterystyka domu jednorodzinnego

z gruntową pompą ciepła

Pompę ciepła typu solanka/woda zastosowano w budynku jednorodzinnym

Dolne źródło ciepła stanowią sondy gruntowe o łącznej długości 220 metrów.

Charakterystyka budynku

Rok budowy: 2011

Powierzchnia ogrzewana: 210 m2

Strefa klimatyczna: III (-20 oC)

Liczba mieszkańców: 4 os.

Przeszklenie: okna 3-szybowe

Izolacja cieplna ścian: styropian 20 cm

Izolacja cieplna stropodachu: wełna 30 cm

Dla budynku dokonano podsumowania kosztów eksploatacyjnych związanych z zakupem

energii elektrycznej w latach 2012-2016. Budynek korzysta wyłącznie z energii elektrycznej.

Sezon grzewczy zakończył się 10.05.2016 i rozpoczął 20.09.2016

3

System grzewczo-wentylacyjny – ogólny opis

i tryb eksploatacji w domu jednorodzinnym

System Opis

Zasilanie energią

budynku

Energia elektryczna 100% dla całego budynku (brak gazu ziemnego)

Kominek: użytkowany sporadyczne (nie wliczane w bilans)

Źródło ciepła

Pompa ciepła solanka/woda o mocy grzewczej 10 kW pracująca w trybie

monowalentnym (bez grzałki elektrycznej)

Sondy pionowe o długości łącznej 220 mb (grunt piaszczysty/skalisty)

System grzewczy

Ogrzewanie podłogowe 100% (brak grzejników)

Temperatury robocze maksymalne na zasilaniu (przy -20 oC): 32÷33 oC

Średnia temperatura wewnętrzna w sezonie grzewczym: 21÷22 oC

Tryb obniżony w nocy i podczas nieobecności mieszkańców: - 1 K

Ciepła woda

użytkowa

Podgrzewacz pojemnościowy: 300 litrów

Instalacja solarna: 2 kolektory płaskie o łącznej powierzchni brutto: 5 m2

Nastawa temperatury wody użytkowej (dla pompy ciepła): 4850oC

Cyrkulacja ciepłej wody użytkowej: praca taktowana łącznie ok. 5 h/dzień

Wentylacja

i chłodzenie

Wentylacja mechaniczna z rekuperacją ciepła, centrala 600 m3/h, wentylatory

z silnikami prądu stałego. Przeciętna wydajność: lato 60÷80%, zima 40÷50%

Chłodzenie pasywne poprzez chłodnicę na powietrzu nawiewanym

(pompa obiegowa w obiegu solanki przez sondy gruntowe). Wykorzystanie

w ciągu roku (2016): ok. 40 dni (2015: ok. 60 dni)

4

Dane źródłowe dla określenia zużycia

energii elektrycznej w roku 2016

Bilans zużycia energii elektrycznej został dokonany na podstawie danych:

o rachunki miesięczne za zakup energii elektrycznej: 10361 kWh w roku 2016

o czas pracy sprężarki w poszczególnych miesiącach: dane z regulatora pompy ciepła

o czas pracy instalacji solarnej w poszczególnych miesiącach: dane z regulatora

o czas pracy centrali wentylacyjnej: dane z rzeczywistej nastawy pracy

o czas pracy chłodzenia naturalnego: dane z rzeczywistej nastawy pracy

Pozostałą część bilansu zużycia energii elektrycznej stanowi zużycie przez wyposażenie

domu (AGD, RTV, oświetlenie, żaluzje i bramy, inne wyposażenie)

5

Bilans zużycia energii elektrycznej 2016

Miesiąc Ogrzewanie Wentylacja Chłodzenie Woda użytkowa Wyposażenie Suma 2016

I 524 60 0 138 574 1296

II 350 55 0 122 460 987

III 313 80 0 130 571 1094

IV 108 80 0 106 565 859

V 51 105 0 85 409 650

VI 0 130 20 25 350 525

VII 0 110 40 10 271 431

VIII 0 130 25 23 441 619

IX 40 90 0 69 410 609

X 244 90 0 120 477 930

XI 373 60 0 113 462 1007

XII 538 60 0 145 611 1354

Suma

2016

2540 1050 85 1085 5601 10361

24,5% 10,1% 0,8% 10,5% 54,1% 100%

W okresie całego roku 2016 zużycie energii elektrycznej wyniosło 10361 kWh

Zużycie energii elektrycznej ze względu na rodzaj odbiorników (kWh/m-ąc):

6

Wykres struktury zużycia energii

elektrycznej w roku 2016

Zestawienie zużycia energii elektrycznej w domu jednorodzinnym:

Zu

życie

en

erg

ii

ele

ktr

yczn

ej, k

Wh

/m-ą

c

Suma 2016:

10361 kWh/rok Wyposażenie domu (54,1%)

Ciepła woda użytkowa (10,5%)

Chłodzenie pasywne (0,8%)

Wentylacja mechaniczna (10,1%)

Ogrzewanie budynku (24,5%)

Rok 2016

7

Trendy zużycia energii elektrycznej

w ciągu roku 2016

Rok 2016

Zużycie energii elektrycznej przez wyposażenie domu stanowi 54% całkowitego rocznego

zużycia energii. Na pozostałą część (ogrzewanie domu, zasilanie centrali wentylacyjnej,

podgrzewanie wody użytkowej oraz chłodzenie pasywne) przypada 46% rocznego zużycia

energii w domu – najwięcej bo 24,5% całości przypada na ogrzewanie budynku.

Zu

życie

en

erg

ii e

lektr

yczn

ej, k

Wh

/m-ą

c

Wyposażenie domu

Ciepła woda użytkowa

Chłodzenie pasywne

Wentylacja mechaniczna

Ogrzewanie budynku

Suma 2016:

10361 kWh/rok

54,1%

24,5%

10,5%

10,1% 0,8%

8

Zestawienie zużycia energii elektrycznej

w domu jednorodzinnym 2012-2016

Rok 2012 Rok 2013 Rok 2014 Rok 2015 Rok 2016

kW

h/m

-ąc

2012 2013 2014 2015 2016

Wyposażenie domu 4449 4239 4687 4621 5601

Ciepła woda użytkowa 523 598 667 817 1085

Chłodzenie pasywne 147 130 90 140 85

Wentylacja mechaniczna 1125 1135 1025 1085 1050

Ogrzewanie budynku 3461 3358 3055 2438 2540

SUMA (kWh/rok) 9705 9460 9524 9101 10361

9

Wykres zużycia energii elektrycznej w latach

2012-2016 według rodzajów systemów

Systematycznie obniża się udział energii elektrycznej potrzebnej

dla ogrzewania budynku, z kolei rośnie udział energii zużywanej

na potrzeby podgrzewania ciepłej wody użytkowej. Niższy udział

ogrzewania wynika z wysuszenia budynku, a także optymalizacji

nastaw krzywej grzewczej. Z kolei wzrost udziału wody użytkowej

jest powodem zmian w użytkowaniu (wiek dzieci, wyższe potrzeby

komfortu, podwyższenie wymaganej temperatury wody)

Ciepła woda użytkowa

Chłodzenie pasywne

Wentylacja mechaniczna

Ogrzewanie budynku Wyposażenie domu

10

W 2016 roku wyraźnie wzrosło zużycie energii elektrycznej dla wyposażenia budynku

oraz dla podgrzewania ciepłej wody użytkowej. Było to związane z wyższym zużyciem wody

(goście), a także zastosowaniem nowych urządzeń AGD jak np. odkurzacza centralnego.

Porównanie zużycia energii elektrycznej

w latach 2012-2016

kWh/rok

+4,2%

-39,3%

Suma 2015:

9101 kWh/rok

Suma 2016:

10361 kWh/rok

+32,8%

+13,8%

-3,2%

2016

2015

2014

2013

2012

+21,2%

11

Największy udział w kosztach eksploatacji (54%) leży po stronie wyposażenia domu

(AGD, w tym gotowanie, pranie, prasowanie, itd.), RTV, oświetlenie, bramy, rolety, itd.).

Drugie w kolejności – ogrzewanie budynku (25%).

Koszty eksploatacji w roku 2016 i 2015

zł/rok

udział

2016

2015

5.900 zł/rok

5.382 zł/rok

12

Porównanie całkowitych kosztów miesięcznych zakupu energii elektrycznej

Porównanie miesięcznych kosztów

eksploatacji – w latach 2012-2016

2012: 6.159,- 2013: 5.927,- 2015: 5.382,-

Największe różnice w kosztach eksploatacyjnych występują dla miesięcy II, III, XI, XII.

Jest to związane ze zróżnicowaniem pogody w tych miesiącach dla poszczególnych lat.

W 2016 wyższe niż w 2015 roku koszty zanotowano szczególnie w 01.2016 (niższe

temperatury zewnętrzne w porównaniu do 01.2015) oraz w 05.2016 (goście). Najniższe

koszty w 07.2016, także ze względu na 2-tygodniowy urlop i nieobecność w domu.

2014: 5.610,- 2016: 5.900,-

13

Zużycie energii końcowej

Wskaźnik zużycia energii końcowej Ek w roku 2016

(dla potrzeb ogrzewania, wentylacji, chłodzenia i wody użytkowej):

ze świadectwa charakterystyki energetycznej budynku: 26,6 kWh/m2rok

22,7 (2015: 23,0)

kWh/m2rok

Wskaźnik zużycia energii jest charakterystyczny dla domów niskoenergetycznych

i poniżej standardu dla tzw. domów 3-litrowych (zużycie 3 litrów oleju opałowego

lub 3 m3 gazu ziemnego = 30 kWh/m2rok)

14

Całkowite koszty zakupu energii elektrycznej

w roku 2016 wyniosły 5900 zł brutto, a więc

o 5,2% więcej niż w 2015 roku (5610 zł brutto)

Całkowity koszt jednostkowy zakupu energii

elektrycznej w 2016 roku w taryfie G11 wyniósł

0,569 zł/kWh, to jest o -3,7% mniej niż w 2015

roku (0,591 zł/kWh).

Obniżenie kosztu zakupu 1 kWh energii

elektrycznej w 2016 roku wynikało z jej

większego zużycia (przez co obniża się udział

opłat stałych w całkowitym koszcie energii)

Koszt jednostkowy zakupu energii elektrycznej

(PLN/kWh) w latach 2012-2016

Koszt zakupu

energii elektrycznej

PLN/kWh brutto

-3,7%

15

Parametry charakterystyczne pracy

pompy ciepła

Średni czas pracy sprężarki w jednym cyklu załączenia wynosi przeciętnie 53 minuty.

W miesiącach sezonu grzewczego średni czas pracy sprężarki sięga 120 minut. W sezonie

letnim przy konieczności dogrzania wody, średni czas pracy sprężarki skraca się do minimum

(nawet 5 minut).

Całkowity czas pracy sprężarki

w pierwszych latach użytkowania pompy

ciepła w nowym domu, przekraczał

1700 godzin rocznie. Średni czas

z ostatnich 3 lat wynosi 1535 godzin

rocznie. Jest to wartość znacznie

niższa niż zakres, jaki stosuje się

zwykle w wytycznych projektowych:

18002400 h/rok.

Jest to korzystne z wieli względów

m.in. stwarza korzystne warunki

dla regeneracji cieplnej dolnego źródła

ciepła.

go

dzin

y/r

ok

Roczny czas pracy sprężarki pompy ciepła

16

Podsumowanie i dodatkowe uwagi do sposobu

eksploatacji budynku jednorodzinnego

Pompa ciepła pracowała w 2016 roku 1576 godzin (2015: 1412 godzin) to jest blisko 12%

dłużej (+164 godz.). Wynikało to przede wszystkim z wyższych potrzeb energii dla potrzeb

podgrzewania ciepłej wody użytkowej.

Odciążenie od pracy poza sezonem grzewczym zapewnia instalacji solarna pracująca

dla potrzeb ciepłej wody użytkowej, przy czym sezon letni 2016, był mniej korzystny od lat

poprzednich. Instalacja solarna pokrywała ok. 40% zapotrzebowania ciepła dla wody

użytkowej, jednocześnie zapewniając korzystne warunki dla regeneracji dolnego źródła

ciepła poza sezonem grzewczym.

Współczynnik efektywności SCOP, (wartość średnioroczna COP) dla pompy ciepła

wynosi 4,5 w roku 2016 (dane z regulatora pompy ciepła)

Układ chłodzenia pasywnego był wykorzystany przez ok. 30 dni w okresie 2 miesięcy

06-07.2016. Zdecydowane zmniejszenie zysków od nasłonecznienia i zapotrzebowanie

chłodu, zapewniły żaluzje zewnętrzne oraz rolety nad oknami dachowymi. Temperatura

wewnątrz budynku przy najwyższych temperaturach zewnętrznych nie przekraczała

2526 oC, co zapewnia właściwy poziom komfortu cieplnego przy minimalnych kosztach

eksploatacyjnych (~48 PLN/rok). Na koszty składa się praca pompy obiegowej glikolu oraz

zwiększenie wydajności centrali wentylacyjnej pracującej w trybie chłodzenia.

17

Przykład rozwiązania systemowego

dla rozpatrywanego budynku

Połączenie w jednym układzie pompy ciepła oraz

instalacji solarnej nie jest praktykowane przy

zastosowaniu typowego 2-wężownicowego solarnego

podgrzewacza ciepłej wody. Nie zapewnia od

odpowiednich warunków pracy dla pompy ciepła

(zbyt mała powierzchnia górnej wężownicy dla

podłączenia pompy ciepła)

Alternatywą może być zastosowanie uniwersalnego

podgrzewacza typu allSTOR (), z którym pompa

ciepła () współpracuje przez stację wymiennikową

ciepłą o odpowiedniej wydajności.

Możliwe jest przyłączenie większej liczby kolektorów

słonecznych (), które będą służyć do podgrzewania

wody użytkowej i dodatkowo do wspomagania

ogrzewania budynku.

Rekuperator recoVAIR () będzie stanowił

niezbędne uzupełnienie systemu grzewczo-

wentylacyjnego dla budynku niskoenergetycznego.

Chłodzenie

Ogrzewanie

Energia odnawialna

Kotły gazowe

Kotły olejowe

Pompy ciepła

Kolektory słoneczne

Systemy wentylacji

www.eko-blog.pl www.vaillant.pl