Ogrzewanie hybrydowe łączy odnawialne źródła energii z paliwami kopalnymi. Ze względu na pozytywny bilans ekologiczny państwo wspiera zarówno systemy solarne, jak i pompy ciepła. Jakie inne zalety ma ogrzewanie hybrydowe?
Ogrzewanie hybrydowe: najważniejsze rzeczy w skrócie
- Hybrydowy system grzewczy łączy system grzewczy z odnawialnych źródeł energii z systemem ogrzewania zasilanym paliwem. Pompa ciepła lub solarny system grzewczy współpracują z drugą, wspomagając w razie potrzeby system grzewczy, tak aby wystarczająca ilość ciepła była dostępna nawet w zimie.
- Ogrzewanie gazem, olejem lub drewnem, elektrociepłownia lub ogrzewanie miejskie są możliwe jako ogrzewanie wspomagające.
- Zarówno ciepło z instalacji solarnej / pompy ciepła, jak i z instalacji grzewczej zasilanej paliwem, wykorzystują wymiennik ciepła do podgrzewania wody grzewczej w buforze buforowym. W ten sposób energia nie jest tracona, jeśli nie jest natychmiast potrzebna.
- W przypadku systemu solarnego potrzebna jest wystarczająco duża i idealnie skierowana na południe powierzchnia dachu. Z drugiej strony dla opłacalności pompy ciepła decydujące znaczenie ma niska temperatura zasilania ogrzewania.
- Finansowanie: W ramach pakietu klimatycznego 2020 państwo dofinansowuje zakup hybrydowych systemów grzewczych.
Co to jest grzejnik hybrydowy?
Ogrzewanie hybrydowe łączy w sobie konwencjonalną, zasilaną paliwem technologię grzewczą z fotowoltaiką lub pompą ciepła. Zasilany paliwem częściowy system ogrzewania hybrydowego zapewnia wystarczającą moc, szczególnie w późnych miesiącach zimowych. Stosuje się systemy ogrzewania olejowego, systemy ogrzewania gazowego, piece kominkowe lub systemy grzewcze na pellet.
Ogrzewanie hybrydowe może zatem opierać się na kilku systemach grzewczych i wykorzystuje zalety obu systemów. Najbardziej zrównoważony system, czyli system zasilany energią słoneczną lub pompa ciepła, ma zawsze pierwszeństwo. Jeśli regeneracyjny system grzewczy nie działa już optymalnie, przejmuje ogrzewanie na paliwo. W zależności od konstrukcji układy dostarczają ciepło do zasobnika buforowego równolegle lub działają tylko oddzielnie od siebie.
Zbiorniki buforowe można łączyć z systemami solarnymi, pompami ciepła i ogrzewaniem na paliwo.
Oprócz przedstawionych tutaj opcji możliwe są również inne kombinacje, w tym do trzech rodzajów ogrzewania. Na przykład, możesz obsługiwać pompę ciepła z energią elektryczną z instalacji fotowoltaicznej, a także mieć gotowy podgrzewacz gazowy jako wsparcie.
Tak zwane systemy typu power-to-heat, które zamieniają nadwyżkę energii elektrycznej z systemu fotowoltaicznego na ciepło, nie są jeszcze bardzo rozpowszechnione w Niemczech. Ze względu na obecną debatę klimatyczną prawdopodobnie odegrają większą rolę w przyszłości.
Przykłady ogrzewania hybrydowego
Poniższa tabela przedstawia opcje dostępne dla ogrzewania hybrydowego. W kolejnych sekcjach znajdziesz opis odpowiednich technologii.
|
Regeneracyjny system ogrzewania |
Wspomagający system ogrzewania |
|---|---|
|
Energia słoneczna |
Ogrzewanie gazowe |
|
Pompa ciepła |
Ogrzewanie olejowe |
|
Kominek |
|
|
Ogrzewanie na pellet |
|
|
Elektrociepłownia blokowa |
|
|
Ogrzewanie miejskie |
Regeneracyjny system ogrzewania: solarny
Dzięki słonecznej energii cieplnej energia słoneczna jest wykorzystywana do podgrzewania wody. System solarny składa się z następujących elementów:
- Kolektory słoneczne Kolektory
słoneczne składają się z kolektorów płaskich lub rurowych z warstwą absorbera, która szczególnie efektywnie pochłania energię słoneczną. Kolektory płaskie to kwadratowe panele z ochronną warstwą szkła. Natomiast w kolektorach rurowych między absorberem a szkłem występuje podciśnienie. W obu przypadkach pod warstwą absorbera znajdują się rury. Zawierają mieszankę wody i płynu niezamarzającego. Ciepło słońca podgrzewa tę ciecz do 95 stopni Celsjusza. - Wymienniki ciepła
Przenoszą ciepło z płynu solarnego do wody grzewczej lub użytkowej. W zależności od systemu są to rury w kształcie spirali zintegrowane z zasobnikiem (wewnętrzne wymienniki ciepła) lub płytowe wymienniki ciepła, które znajdują się na zewnątrz (zewnętrzne wymienniki ciepła). - Magazynowanie
Zbiornik buforowy jest integralną częścią każdego systemu solarnego, a średnia woda magazynuje dostarczone ciepło przez kilka dni i udostępnia je w razie potrzeby. W domu jednorodzinnym zbiornik magazynowy zawiera zwykle od 400 do 1000 litrów wody. - Pompa obiegowa Pompa obiegowa z
napędem mechanicznym przesuwa płyn solarny wzdłuż obwodu. Jeśli zasobnik jest pełny lub nie ma dostępnego ciepła, nie będzie działać.
Tak działa energia słoneczna.
Regeneracyjny system ogrzewania: pompy ciepła
Pompa ciepła to maszyna termodynamiczna. Wykorzystuje właściwości niektórych gazów do parowania nawet w niskich temperaturach. Tak zwany czynnik chłodniczy pobiera ciepło z otoczenia (zbiornik) i oddaje je na wyższym poziomie wewnątrz domu. Proces składa się z czterech kroków:
- Sprężarka spręża czynnik chłodniczy do wysokiego ciśnienia. Czynnik chłodniczy nagrzewa się, ale pozostaje w stanie gazowym.
- Czynnik chłodniczy przekazuje swoje ciepło do wymiennika ciepła i skrapla się. Z kolei wymiennik ciepła ogrzewa medium. W zależności od konstrukcji pompy ciepła jest to powietrze lub woda.
- Zawór rozprężny przywraca czynnik chłodniczy do pierwotnego ciśnienia i ponownie odparowuje.
- Parowy, zimny czynnik chłodniczy pochłania ciepło z otoczenia za pomocą drugiego wymiennika ciepła.
Czy wiedziałeś? Lodówki działają na tej samej zasadzie co pompy ciepła. Czynnik chłodniczy odparowuje i usuwa ciepło z wnętrza lodówki. Drugi wymiennik ciepła oddaje ciepło do otaczającego powietrza.
Im mniejsza różnica temperatur pomiędzy zbiornikiem a wnętrzem, tym wydajniej pracuje pompa ciepła.
W zależności od źródła ciepła i medium, pompy ciepła dzielą się na następujące kategorie:
- Pompa ciepła powietrze / woda
Ten system wykorzystuje ciepło otoczenia do podgrzania wody użytkowej w systemie grzewczym. Dzięki temu można go podłączyć do istniejącego systemu grzewczego i jest tańszy niż inne warianty. Jednak wydajność znacznie spada przy niskich temperaturach zewnętrznych. - Pompy ciepła typu solanka / woda
Geotermalna pompa ciepła jest najbardziej wydajna, ponieważ wykorzystuje zawsze dostępną energię geotermalną. Do tego potrzebne są sondy gruntowe o głębokości 100 metrów lub kolektory gruntowe. Wysoki poziom wydajności jest równoważony złożonym planowaniem, niezbędnymi pozwoleniami na sondy i wysokimi kosztami. - Pompa ciepła typu woda / woda W
tym przypadku pompa ciepła pobiera ciepło ze zbiornika wody. Oddzielna pompa studzienna wypycha wodę z głębokości do 20 metrów na powierzchnię. - Pompa ciepła powietrze-powietrze
Taki system grzewczy wymaga systemu wentylacji. Pompa ciepła wykorzystuje płytowy wymiennik ciepła do przenoszenia napływającego powietrza (powietrza nawiewanego) do ciepła z powietrza wypływającego (powietrze wywiewane). Dlatego pompa ciepła powietrze-powietrze nie jest maszyną termodynamiczną sensu stricto, ponieważ działa bez czynnika chłodniczego. Szczególnie nadaje się do domów pasywnych.
Odwracalna pompa ciepła z technologią inwerterową może być również używana do chłodzenia latem.
Historia i dystrybucja w Niemczech
Kolektory słoneczne nie są nowym wynalazkiem. Nawet starożytni Grecy próbowali skupiać promienie słoneczne i używać ich do ogrzewania obiektów. W XVIII wieku przyrodnik Horace-Benedict de Saussure zbudował pierwszy kolektor słoneczny. Wraz z rewolucją przemysłową i pojawieniem się paliw kopalnych, wykorzystanie energii słonecznej było początkowo nieciekawe. Dopiero po kryzysie naftowym w latach 70. naukowcy zaczęli zmagać się z koncepcją słonecznej energii cieplnej.
Z drugiej strony, pompa ciepła została wynaleziona dopiero około 100 lat temu. W latach dwudziestych XX wieku w USA pojawiły się pierwsze systemy chłodzące, które zimą służyły również jako pompy ciepła. Szwajcaria była pionierem w Europie. Już pod koniec lat trzydziestych XX wieku pompy ciepła lub systemy hybrydowe ogrzewały tam przestrzenie publiczne.
Odkąd oszczędzanie dwutlenku węgla znalazło się w centrum zainteresowania polityki, dzięki dotacjom rządowym w tym kraju rozpowszechniły się również systemy ogrzewania hybrydowego. Na przykład w 2000 r. Mniej niż jeden procent nowych budynków w Niemczech posiadał pompę ciepła. W 2018 roku było to już 41 proc. Niemcy, wraz ze Szwecją, Danią i Austrią, prowadzą w statystykach dotyczących mocy zainstalowanych pomp ciepła.
Wymagania dotyczące instalacji ogrzewania hybrydowego
W zależności od technologii i konfiguracji ogrzewania hybrydowego należy wziąć pod uwagę niezbędne wymagania.
Wymagania dotyczące pompy ciepła
Aby połączyć ogrzewanie hybrydowe z pompą ciepła typu woda / woda, potrzebujesz dobrej jakości wody gruntowej na głębokości nie większej niż 20 metrów. Jeśli woda jest zbyt silnie zanieczyszczona ciałami stałymi lub żelazem, żywotność pompy ciepła może ulec obniżeniu. Jeśli zbiornik wodny jest zbyt głęboki, wiercenie jest zbyt kosztowne. Ponadto przed rozpoczęciem wiercenia należy przedstawić zezwolenie Dolnego Urzędu Wodnego.
Podobne wymagania stawia pompa ciepła typu solanka-woda. W przypadku wariantu z sondami geotermalnymi, jeśli podczas wiercenia można było natknąć się na wody gruntowe, potrzebne jest zezwolenie lokalnego urzędu górniczego i niższego organu wodnego. Pozwolenie nie jest dozwolone na obszarach ochrony wody pitnej. Jeśli zdecydujesz się na kolektory geotermalne, instalacja jest mniej biurokratyczna, ale potrzebujesz dużo miejsca. Z reguły przestrzeń życiową należy pomniejszyć o dwa.
Pompa ciepła powietrze-powietrze to rodzaj systemu klimatyzacji, który zapewnia świeżość latem i ciepło zimą. Jednak zasada działa tylko w szczelnych budynkach, takich jak domy niskoenergetyczne. W starych budynkach straty ciepła przez przegrodę zewnętrzną budynku są zbyt duże, więc eksploatacja nie jest opłacalna.
Niezależnie od technologii pompa ciepła jest ekonomiczna tylko wtedy, gdy temperatura zasilania systemu grzewczego jest niższa niż 45 stopni Celsjusza. Im większa różnica temperatur pomiędzy powietrzem zewnętrznym lub zbiornikiem a wodą grzewczą, tym gorsza jest jej sprawność. Ogrzewanie podłogowe i inne systemy ogrzewania płaszczyznowego są idealne do pracy z pompą ciepła.
Wymagania dotyczące słonecznej energii cieplnej
Do ogrzewania hybrydowego z systemem solarnym potrzebna jest przede wszystkim odpowiednia powierzchnia na dachu od strony południowej, południowo-wschodniej lub południowo-zachodniej. Jeśli do ogrzewania wykorzystujesz ciepło słoneczne, to dla domu jednorodzinnego z czterema osobami należy obliczyć około 16 metrów kwadratowych. Jednak dokładna wymagana przestrzeń zależy również od innych czynników, takich jak straty ciepła w domu i instalacji grzewczej. Mini systemy fotowoltaiczne nadają się również do mniejszych dachów lub do ustawienia na balkonach i tarasach.
Wytwarzanie energii elektrycznej za pomocą energii słonecznej za pośrednictwem układu słonecznego - dla siebie i dla innych - jest w 100% ekologiczne.
Wspomagający system ogrzewania
Wybór optymalnego systemu grzewczego zasilanego paliwem w połączeniu z pompą ciepła lub systemem solarnym do ogrzewania hybrydowego zależy również od kilku kryteriów. Na przykład w przypadku systemu ogrzewania na pelety potrzebujesz pomieszczenia do przechowywania peletów. Gazowe ogrzewanie kondensacyjne zajmuje mniej miejsca, ale podobnie jak ogrzewanie miejskie musi być możliwe podłączenie do sieci lokalnej. Do ogrzewania olejowego wymagany jest zbiornik.
Wskazówka: na pierwszy rzut oka porównaj wydajność, wymagania i koszty ogrzewania hybrydowego z innymi rodzajami ogrzewania.
Efektywność i korzyści ogrzewania hybrydowego
Ogrzewanie hybrydowe działa niezwykle wydajnie i ekonomicznie. Ogrzewanie na paliwo jest używane tylko wtedy, gdy system solarny lub pompa ciepła nie zapewniają wystarczającej ilości ciepła. Dzięki dobrze zaplanowanemu systemowi ogrzewania hybrydowego możesz zaoszczędzić do 40 procent kosztów ogrzewania.
Innym powodem ogrzewania hybrydowego jest większa niezależność od paliw kopalnych Prawdą jest, że w naszej strefie klimatycznej nie można całkowicie zrezygnować z ogrzewania na paliwo. Możesz jednak pokryć część swoich potrzeb grzewczych energią odnawialną i jesteś mniej podatny na wahania cen na rynku energii. Ostatecznie hybrydowy system grzewczy ogranicza emisję CO 2 . Z tego powodu państwo wynagradza zmianę.
Sprawność pompy ciepła
Producenci pomp ciepła podają sprawność systemów w rocznych współczynnikach wydajności (JAZ). Mówiąc prościej, roczny współczynnik wydajności wyraża zależność między energią zużytą do pracy sprężarki (elektryczność) a dostarczonym ciepłem użytkowym. Roczny współczynnik wydajności równy 4 oznacza, że 100 kilowatogodzin energii elektrycznej wytwarza 400 kilowatogodzin ciepła.
Roczny współczynnik mocy jest zatem miarą sprawności pompy ciepła. Najlepiej sprawdzają się tutaj pompy ciepła woda / woda o średnim rocznym współczynniku wydajności 5. Pompy ciepła solanka / woda z sondami geotermalnymi są bliskie na 4 do 4,5. Z drugiej strony pompy ciepła powietrze-woda mają zwykle roczny współczynnik wydajności 3,5.
Efektywność ogrzewania drewnem
Nowoczesne systemy ogrzewania drewnem stanowią ekologiczną opcję uzupełnienia systemu solarnego lub pompy ciepła. Oprócz klasycznych pieców opalanych drewnem dostępne są również gazyfikatory, systemy grzewcze na pellet lub zrębki drzewne.
Ten klasyczny piec na pellet ma tylko 80 cm wysokości i ma już wylot dymu.
Efektywność ogrzewania słonecznego
Średnio system solarny dostarcza od 30 do 35 procent wymaganej energii cieplnej. Najskuteczniej działa wiosną i jesienią, kiedy jest jeszcze wiele godzin słonecznych.
Parametry, takie jak nachylenie i orientacja dachu, a także położenie geograficzne, wpływają na wydajność ogrzewania słonecznego. Decydująca jest również technologia systemu. W przypadku wykorzystania systemu solarnego do celów grzewczych warto więc zainwestować w droższe, ale wydajniejsze kolektory próżniowe.
Efektywność ogrzewania oleju i gazu
Dzięki technologii kondensacyjnej nowoczesne systemy ogrzewania olejowego i gazowego są szczególnie energooszczędne i osiągają sprawność 90 procent i więcej. W przeciwieństwie do kotłów konwencjonalnych, kotły kondensacyjne wykorzystują ciepło kondensujących się spalin, które w przeciwnym razie wydostaje się przez komin. W szczególności gaz ziemny jest uważany za paliwo o niskiej emisji CO 2 w połączeniu z kotłem kondensacyjnym .
Systemy ogrzewania olejowego z technologią kondensacyjną można jeszcze instalować do końca 2025 roku. Jednak wszystkie dotacje państwowe zakończyły się 31 grudnia 2019 r. Nowoczesne systemy mogą nadal być opłacalne jako część ogrzewania hybrydowego.
Koszty ogrzewania hybrydowego
Cena zakupu i koszty instalacji nagrzewnicy hybrydowej zależą od wybranego wariantu i wymagań dotyczących ogrzewania. Poniższa tabela zawiera przegląd średnich kosztów zakupu, rozwoju i utrzymania systemu w domu jednorodzinnym. Oprócz tych wydatków należy również wziąć pod uwagę wydatki na paliwo (olej, gaz lub drewno) lub korzystanie z centralnego ogrzewania.
|
Rodzaj ogrzewania |
Koszt nabycia |
Koszty rozwoju |
Średnie |
|---|---|---|---|
|
System solarny |
około 6000 euro |
1500 do 3000 euro |
150 do 250 euro |
|
|
5000 do 10 000 euro |
2000 do 6000 euro |
50 do 100 euro |
|
|
4000 do 10000 euro |
500 do 2000 euro |
50 do 100 euro |
|
|
6000 do 12000 euro |
Od 4000 euro |
50 do 100 euro |
|
|
8 000 do 12 000 euro |
Od 7000 euro |
50 do 100 euro |
|
|
8 000 do 12 000 euro |
Od 3500 euro |
50 do 100 euro |
|
Olejowe ogrzewanie kondensacyjne |
6000 do 9000 euro |
1000 do 2500 euro |
150 do 250 euro |
|
Gazowe ogrzewanie kondensacyjne |
3000 do 6000 euro |
1000 do 2500 euro |
100 do 250 euro |
|
Ogrzewanie na pellet |
10 000 do 15 000 euro |
1000 do 2500 euro |
150 do 250 euro |
|
Elektrociepłownia blokowa |
Od 15 000 euro |
Od 5000 euro |
350 do 500 euro |
Regulacje prawne i dotacje
Od 1 stycznia 2020 roku Federalne Biuro Ekonomii i Kontroli Eksportu (BAFA) w ramach pakietu klimatycznego 2020 promuje słoneczne systemy grzewcze zarówno w nowych, jak i istniejących budynkach, do 30 procent kosztów zakupu. Warunkiem jest obliczona wydajność co najmniej 525 kilowatogodzin na metr kwadratowy rocznie, wystarczająca powierzchnia kolektora i zbiornik buforowy o wystarczającej pojemności.
Jeśli zainstalujesz hybrydowy system grzewczy z kombinacją pompy ciepła i gazu, otrzymasz również dotację w wysokości do 30% ceny zakupu, w tym koszty instalacji i uruchomienia. Jeśli wymienisz podgrzewacz oleju na grzejnik hybrydowy, premia BAFA wzrośnie nawet do 40 procent poniesionych kosztów.