Za pomocą pompy ciepła można bezpośrednio czerpać energię geotermalną lub energię z wód gruntowych i powietrza. W przyszłości pompa ciepła mogłaby całkowicie zastąpić konwencjonalne ogrzewanie. Ale jak działa technologia pompy ciepła? Wyjaśniamy to.
W rzeczywistości pompy ciepła działają jak odwrócona lodówka: podczas gdy lodówka przewodzi ciepło z wnętrza na zewnątrz, pompa ciepła zasysa energię z powietrza, gruntu lub wody, doprowadza ją do poziomu energii użytkowej i przekazuje do obiegu grzewczego.
W przypadku systemów grzewczych z pompą ciepła 75 procent energii pochodzi ze środowiska. Tylko napęd wymaga zasilania elektrycznego. Dzięki wykorzystaniu darmowego ciepła z otoczenia i niskiemu poborowi mocy pompy ciepła zwracają się już po kilku latach. Ponadto pompa ciepła ma bardzo pozytywną ocenę ekologiczną ze względu na wysoki udział odnawialnego ciepła otoczenia.
Sprawność pomp ciepła
Dobre 75 procent zużywanej energii pochodzi ze środowiska, pozostała jedna czwarta energii napędowej jest pozyskiwana przez pompę ciepła z sieci energetycznej. To, ile faktycznie potrzebuje energii elektrycznej, zależy od różnicy temperatur między źródłem ciepła a wodą grzewczą i użytkową. Im mniejsza różnica, tym wydajniejsza pompa. Szczególnie dobrze sprawdza się w połączeniu z systemami ogrzewania płaszczyznowego pracującymi na niskim poziomie temperatury.
Decydujący wpływ na sprawność pompy ciepła ma roczny współczynnik wydajności (JAZ). Wskazuje związek między dostarczonym ciepłem a ilością zużytej energii elektrycznej. Aby wyższe koszty zakupu pomp ciepła w porównaniu z kotłami kondensacyjnymi w ogóle się opłacały, JAZ pompy ciepła powinien być większy niż 2,6. Im wyższa liczba, tym lepiej: pompy o JAZ równym 3,5 są ekologiczne. Oznacza to, że jedna kilowatogodzina (kWh) energii elektrycznej i 2,5 kWh ciepła z otoczenia wytwarza 3,5 kWh ciepła do ogrzewania i wody użytkowej. Roczne dane dotyczące wyników między 2,3 a 3,9 są realistyczne. Podczas montażu pompy ciepła należy zainstalować licznik ciepła, aby można było samodzielnie obliczyć roczny współczynnik wydajności. Monowalentne pompy ciepła zasilają samodzielnie Your-Best-Home.net.Jeśli jest drugi generator ciepła lub elektryczny pręt grzejny, który podtrzymuje pompę podczas ślubów, mówimy o systemach biwalentnych.
Miejsce użytkowania wpływa na rodzaj pompy ciepła
Pompa ciepła może pobierać energię z ziemi, powietrza i wody. W przypadku magazynu lodu wszystkie trzy źródła ciepła są nawet wykorzystywane do wytwarzania energii.
Pompa ciepła powietrze / woda jest najtańsza w porównaniu z innymi pompami ciepła, ale ma również inne zalety: jest szybka w montażu, zajmuje niewiele miejsca i może być zainstalowana w dowolnym momencie bez oficjalnej zgody.
Pompa ciepła typu solanka-woda działa bardzo wydajnie dzięki wysokim temperaturom wyjściowym, które są stale rozprowadzane przez cały rok i generuje większe kwoty finansowania. Energię można tu pozyskać na dwa sposoby - poprzez sondy gruntowe lub kolektory gruntowe. Wytwarzanie energii za pomocą sond ma tę przewagę nad kolektorami, że nie zajmują dużo miejsca i mogą służyć do chłodzenia latem. Z kolei kolektory geotermalne układane są pod górną warstwą, prawie jak ogrzewanie podłogowe, przez co wymagają więcej miejsca. Idealne są tu domy z ogrodem. Nieco więcej miejsca należy zaplanować również na magazyn lodu, ponieważ składa się on z cysterny znajdującej się około czterech metrów pod powierzchnią. Zaletą magazynu lodu jest to, że nawet zamarznięta woda nadal dostarcza energii.
W przypadku systemów grzewczych z pompą ciepła 75 procent energii pochodzi ze środowiska.
Energia z lodu
Podgrzewacz lodu może pobierać darmową energię z ziemi, powietrza i wody. Najważniejszy jest jednak lodowy brzeg. Na montaż nie jest wymagane pozwolenie. Lodowiec składa się z betonowej cysterny wypełnionej wodą, która jest zakopana w ziemi. W zbiorniku znajdują się duże spirale wykonane z rur. Układane są w taki sposób, aby woda mogła zamarzać na lewą stronę i dzielą się na ekstrakcyjne wymienniki ciepła i regeneracyjne wymienniki ciepła. Ekstrakcyjne wymienniki ciepła pobierają energię z wody i kierują ją do pompy ciepła. Tutaj energia jest kompresowana, a następnie wprowadzana do obiegu grzewczego. Dzięki energii oddawanej przez wodę stopniowo zamarza. Teraz na scenę wkraczają regeneracyjne wymienniki ciepła. Ponownie dostarczają ciepło do cysterny i woda ponownie topi się.Cysterna wykorzystuje również inne funkcje do szybszego rozmrażania: wykorzystuje ciepło otaczającej ziemi. Gdy woda w cysternie ponownie się skropli, cały proces można rozpocząć od nowa.
Osobliwością magazynu lodu jest nie tylko powtarzalność pochłaniania i oddawania energii, ale także wykorzystanie tzw. Energii krystalizacji. Kiedy zmienia się stan fizyczny - woda w stanie ciekłym w lód - uwalniane jest tyle energii, ile potrzeba do podgrzania jednego litra wody do 80 stopni Celsjusza.
Energia geotermalna z sond geotermalnych
Prawdopodobnie największą zaletą sond geotermalnych jest ich bardzo mała powierzchnia. Sonda ma średnicę niewiele większą niż CD. Musisz tylko zaplanować miejsce na wiercenie, ponieważ duże pojazdy wiertnicze są używane do wiercenia na głębokość dziesięciu metrów w celu uzyskania energii. Po znalezieniu energii w wywiercone otwory wprowadza się podwójne U-rurki z tworzywa sztucznego i uszczelnia je specjalnym betonem. W rurach tych za pomocą pompy cyrkulacyjnej krąży ciecz mrozoodporna, zwana solanką. Solanka pochłania energię zgromadzoną w ziemi i przekazuje ją do pompy geotermalnej. Stan skupienia zmienia się na gazowy za pomocą parownika. W procesie sprężania gaz jest teraz sprężany tak długo, jakaż do osiągnięcia temperatury wymaganej do działania systemu grzewczego. Teraz gaz ponownie skrapla się i jest uwalniany do obiegu grzewczego. Sonda dostarcza średnio od 30 do 50 watów na metr głębokości.
Koszty rozwoju: około 7000 euro
pompy ciepła: średnio 8000
euro koszty energii elektrycznej rocznie: 400 euro
JAZ: 3,82
Energia geotermalna przez kolektory geotermalne
Kolektory gruntowe są dobrym zamiennikiem sond gruntowych, ponieważ nie wymagają oficjalnego zatwierdzenia. Są również trwałe i można je łączyć z energią słoneczną. Kolektory geotermalne to płaskie systemy wykorzystania energii geotermalnej, które są układane pod powierzchnią ziemi na głębokości od jednego do dwóch metrów - w zależności od regionu i linii zamarzania. Istnieją kolektory spiralne, kolektory powierzchniowe, kolektory kanałowe i kosze geotermalne. Składają się z rur z tworzywa sztucznego o grubości od dwóch do czterech centymetrów, w zależności od rodzaju gleby, głębokości ułożenia i zapotrzebowania na ogrzewanie. Solanka krąży również w kolektorach geotermalnych, które absorbują energię z ziemi i przekazują ją do pompy ciepła w celu sprężenia. Kolektor geotermalny dostarcza od 10 do 25 watów na metr kwadratowy.
Koszty rozwoju: około 3000 euro (w przypadku samodzielnych robót ziemnych)
Pompa ciepła: średnio 8000 euro
kosztów energii elektrycznej rocznie: 450 euro
JAZ: 3,82
Energia z wody
Woda gruntowa ma przez cały rok temperaturę dziesięciu stopni Celsjusza z głębokości dziesięciu metrów i dlatego może być wykorzystywana jako źródło energii dla pompy ciepła. Niestety, nie wszędzie można wykorzystać to źródło energii, ponieważ wody gruntowe nie zawsze są dostępne w odpowiedniej jakości - za dużo żelaza lub manganu - iw obfitości. Informacje na ten temat można uzyskać od właściwego organu ds. Gospodarki wodnej, dostawcy energii elektrycznej lub poprzez analizę wody. Do działania pompy ciepła potrzebne są dwie studnie. Tak zwana studnia tłocząca, która transportuje wodę w górę oraz studnia absorpcyjna, która przywraca wodę z powrotem. Te studnie powinny być wykopane w odległości dziesięciu metrów i, według władz, na tej samej głębokości.Pompa ciepła obsługiwana przez studnię dostarcza dziesięć kilowatów energii elektrycznej przy dwóch metrach sześciennych wody.
Koszty rozwoju: około 5000 euro
Pompa ciepła: około 8000
euro
Roczny koszt energii elektrycznej: 360 euro Roczny współczynnik wydajności (JAZ): 4,25
Energia z powietrza
Zaletą powietrza jest to, że jest zawsze dostępne i wolne. Koszty zakupu pompy ciepła powietrze / woda są niskie i nie jest wymagane pozwolenie. Uzysk energii jest niższy niż w przypadku alternatyw. Aby wytworzyć dziesięć kilowatów energii elektrycznej, potrzeba 4000 metrów sześciennych powietrza na godzinę. Możesz użyć pompy ciepła powietrze / woda do chłodzenia domu latem. Potrzebny jest jednak drugi system grzewczy, aby zagwarantować dostawę ciepła nawet przy niskiej temperaturze zewnętrznej. Podczas pracy wentylator zasysa powietrze z otoczenia i przekazuje je do parownika. Tutaj jest sprężany, aż do osiągnięcia wymaganej temperatury do ogrzewania lub podgrzewania wody.
Koszty rozwoju: około 250 euro
Pompa ciepła: średnio 10 000 euro
Roczny koszt energii elektrycznej: 600 euro
JAZ: 3.32
Wody gruntowe mają przez cały rok temperaturę dziesięciu stopni Celsjusza z głębokości dziesięciu metrów.
„Gorące powietrze” to obce słowo
Ze wszystkich pomp ciepła powietrzne pompy ciepła są najtańsze. Urządzenia są dojrzałe technicznie, łatwe w instalacji i dlatego cieszą się zainteresowaniem coraz większej liczby właścicieli domów. Powietrzne pompy ciepła zyskują na popularności jako systemy grzewcze i do przygotowania ciepłej wody w domach jednorodzinnych. I to zarówno przy budowie nowych domów, jak i przy modernizacji systemów grzewczych. Powietrzna pompa ciepła jest obecnie najlepiej sprzedającym się systemem pomp ciepła w Niemczech. Ale jaki jest sekret sukcesu powietrznych pomp ciepła? Co potrafią te urządzenia? Ile kosztują Jakie wskazówki mają właściciele domów przy zakupie powietrznej pompy ciepła? Chcemy odpowiedzieć na te podstawowe pytania poniżej.
Potencjał powietrznych pomp ciepła
Powietrzne pompy ciepła są dostępne w różnych wersjach. W tzw. Konstrukcji monoblokowej urządzenia można rozstawić zarówno na zewnątrz w ogrodzie, jak i wewnątrz piwnicy w narożniku domu. Alternatywnie istnieją powietrzne pompy ciepła w konstrukcji typu split (pompy ciepła typu split), w których część urządzenia znajduje się w piwnicy lub pomieszczeniu gospodarczym, a druga na zewnątrz, zwykle bezpośrednio na ścianie domu. Urządzenia te są znacznie tańsze niż monobloki, co może tłumaczyć ich dużą popularność i silny wzrost w ostatnich latach.
Po trzecie, pompy ciepła do wody użytkowej należą do kategorii powietrznych pomp ciepła. Jednak urządzeń tych nie można używać do prawidłowego ogrzewania, a jedynie podgrzewać wodę do kuchni i łazienki. Do ogrzewania nadal wykorzystuje się tradycyjne centralne ogrzewanie, takie jak gaz lub olej. Niewykorzystane ciepło odpadowe z tych kotłów i innych elektrycznych urządzeń gospodarstwa domowego, takich jak pralki lub zamrażarki, jest wychwytywane przez pompę ciepła do c.w.u. poprzez powietrze wywiewane, ogrzewając w ten sposób wodę pitną. Znajduje swoje miejsce w kotłowni lub pomieszczeniu gospodarczym i jest praktycznym przykładem tego, jak można zwiększyć efektywność energetyczną w domu.
Cechą wspólną wszystkich trzech urządzeń jest to, że pobierają ciepło z otaczającego powietrza i oddają je do wody, która jest przechowywana w zbiorniku wody pitnej, buforze lub zbiorniku łączonym do ogrzewania i wody pitnej. Jednostki typu monoblock i split pobierają ciepło z powietrza zewnętrznego, podczas gdy jednostki do c.w.u. pobierają ciepło z powietrza w pomieszczeniu. Dlatego pompy ciepła powietrze / woda nazywane są pompami ciepła powietrze / woda (źródło ciepła / nośnik ciepła). Alternatywnie istnieją również pompy ciepła powietrze-powietrze, które emitują energię zawartą w powietrzu zewnętrznym bezpośrednio do powietrza w pomieszczeniu. Urządzenia te są stosowane w domach niskoenergetycznych i pasywnych, ale nie zostały jeszcze uwzględnione w statystykach Federalnego Stowarzyszenia.
Moc grzewcza powietrznych pomp ciepła
Jeśli powietrzna pompa ciepła pobiera ciepło z powietrza zewnętrznego do ogrzewania, pojawia się pytanie, w jaki sposób lodowate powietrze można wykorzystać do ogrzewania przy ujemnych temperaturach. Wynika to z faktu, że z fizycznego punktu widzenia nie ma czegoś takiego jak „zimno”, a jedynie różnice temperatur oparte na zera absolutnym (-273,15 ° C / 0 Kelwinów). Za pomocą energii z otaczającego powietrza pompa ciepła na powietrze odparowuje czynnik chłodniczy, którego temperatura wrzenia jest poniżej -10 ° C. Dlatego nawet ujemne temperatury wystarczą, aby odparować ten czynnik chłodniczy i ogrzać go zimą powietrzną pompą ciepła. Jeżeli temperatura zewnętrzna spadnie poniżej punktu wrzenia, włącza się grzałka elektryczna.
Gazowy czynnik chłodniczy jest następnie sprężany za pomocą sprężarki i doprowadzany do wyższego poziomu temperatury (pompowany). Wymaga to energii elektrycznej, która będzie odgrywać kluczową rolę w dalszej części. Uzyskane ciepło jest przekazywane do wody za pośrednictwem wymiennika ciepła. Gaz ponownie skrapla się, rozluźnia się i cykl zaczyna się od nowa.
Dzięki tej zasadzie powietrzne pompy ciepła osiągają moc grzewczą do 20 kW (szczyt do około 50 kW) i temperatury zasilania do około 60 ° C, co jest wystarczające dla domu jednorodzinnego. Z reguły mówi się, że powietrzna pompa ciepła musi cyrkulować około 400 metrów sześciennych powietrza na godzinę przez 1 kW. Moc grzewcza powietrznej pompy ciepła zależy od tego, jak „zimne” jest źródło ciepła (powietrze zewnętrzne) i jak „ciepłe” powinno być medium przenoszące ciepło (woda do ogrzewania, kuchni i łazienki). I tu pojawia się wspomniany nurt. Im większa różnica temperatur (skok), tym więcej energii elektrycznej zużywa sprężarka powietrznej pompy ciepła, aby skompresować ciepło pozyskane z otoczenia do żądanego poziomu temperatury.Dlatego moc grzewczą powietrznych pomp ciepła jest określana zgodnie z normą EN 14511 jako stosunek temperatury powietrza 2 ° C do temperatury zasilania 35 ° C.
Tak zwana wartość COP (współczynnik wydajności) pokazuje, ile energii elektrycznej zużywa pompa ciepła. Dla właścicieli domów jest to bardzo dobra wartość porównawcza wydajności różnych urządzeń i producentów. Dla różnych producentów i urządzeń wynosi ona w przybliżeniu między 3,0 a 4,4 i jest również podawana w stosunku temperatur 2 ° C temperatury powietrza do 35 ° C temperatury zasilania. Im wyższa wartość COP, tym wydajniejsza powietrzna pompa ciepła. Wartość COP 3,7 przy mocy cieplnej 9,5 kW oznacza, że powietrzna pompa ciepła z 1 części energii elektrycznej (2,56 kW) i 2,7 części energii środowiskowej (6,94 kW) 3,7 części mocy cieplnej (9, 50kW).
Wartość COP mierzona jest w warunkach laboratoryjnych i odzwierciedla jedynie wydajność jednostki pompy ciepła. W praktyce powietrzne pompy ciepła osiągają nieco niższe wartości. Rzeczywista sprawność w codziennej eksploatacji jest zatem podawana jako roczny współczynnik wydajności (JAZ). Długoterminowy test przeprowadzony przez Fraunhofer ISE wykazał, że powietrzne pompy ciepła osiągają JAZ na poziomie 2,9 w nowych budynkach i JAZ na poziomie 2,6 w istniejących budynkach.
Dla właścicieli domów ta gra liczbowa stanowi wyzwanie polegające na utrzymaniu jak najniższej temperatury przepływu w domu. Oszczędność energii umożliwia np. Zastosowanie grzejników niskotemperaturowych, ogrzewania podłogowego czy grzejników wielkopowierzchniowych oraz dobrą izolację termiczną domu.
Właściciele domów mogą nieco złagodzić koszty zakupu powietrznej pompy ciepła dzięki funduszom z Federalnego Urzędu Gospodarki i Kontroli Eksportu (BAFA).
Koszt powietrznych pomp ciepła
Rozpiętość cen powietrznych pomp ciepła jest ogromna, w zależności od konstrukcji i mocy grzewczej urządzenia oraz sposobu ustawienia urządzenia na miejscu. Dla Twojej pierwszej orientacji zestawiliśmy ceny urządzeń dwóch głównych niemieckich producentów powietrznych pomp ciepła na podstawie ich aktualnych cenników.
- Domowe pompy ciepła do wody użytkowej: od 2500 do 3100 euro
- Pompy ciepła typu Split od 3 kW do 13 kW: 4000 - 9000 EUR
- Pompy ciepła powietrze / woda do
instalacji wewnętrznej: - do
12 kW: 8500 € - 11 000 € - 12 kW do 18 kW: 12 000 € - 16 000 € - Pompy ciepła powietrze / woda do
instalacji zewnętrznej: - do 10kW: 7000 € do 11000 €
- kompletny pakiet do 10kW wraz z ciepłą wodą i zasobnikiem buforowym: 12000 € -
16000 € - - 10 do 18 kW: 12 000 EUR - 25 000 EUR
Ostatecznie wiążącą ofertę wraz z kosztami instalacji i wszystkimi akcesoriami może złożyć tylko specjalistyczna firma po inspekcji na miejscu, ale można również skorzystać z poniższych kalkulatorów pompy ciepła do szybkiego porównania. Na przykład, same linie czynnika chłodniczego dla pomp ciepła typu split kosztują około 500 euro za 25 metrów. Właściciele domów mogą zawierać specjalne taryfy na energię elektryczną od lokalnego podstawowego dostawcy.
Kalkulator pompy ciepła
Dopłaty do powietrznej pompy ciepła
Właściciele domów mogą nieco złagodzić koszty zakupu powietrznej pompy ciepła dzięki funduszom z Federalnego Urzędu Gospodarki i Kontroli Eksportu (BAFA). Stypendium podstawowe wynosi co najmniej 1500 euro. Od 1 stycznia 2018 r. O dofinansowanie należy ubiegać się przed wdrożeniem środka, a nie po jego zakończeniu. Warunkiem jest jednak to, aby powietrzna pompa ciepła była używana do ogrzewania i przygotowania ciepłej wody, a nie tylko do przygotowania wody. Pompy ciepła powietrze / powietrze są również wyłączone z finansowania. BAFA przygotowała listę wszystkich powietrznych pomp ciepła kwalifikujących się do finansowania na swojej stronie internetowej.
Rząd federalny dofinansowuje instalację wydajnych pomp ciepła. W przypadku systemów w nowych budynkach klient otrzymuje dziesięć euro za każdy ogrzewany metr kwadratowy powierzchni mieszkalnej do górnej granicy 2000 euro. Na przebudowę starych systemów grzewczych na pompy ciepła przeznacza się nawet 20 euro za metr kwadratowy powierzchni mieszkalnej, maksymalnie 3000 euro.
Znak atestu dla powietrznych pomp ciepła
Na koniec konstruktorzy powinni trzymać się dwóch atestów, jeśli są zainteresowani powietrzną pompą ciepła: Znak zatwierdzenia EHPA europejskiego stowarzyszenia pomp ciepła określa jednolite standardy jakości dla producentów pomp ciepła. Certyfikat EUCERT wystawiony przez to samo stowarzyszenie identyfikuje instalatorów pomp ciepła z certyfikatem UE.