Kaskada pomp ciepła do budynków wielorodzinnych - dlaczego warto? Ekspert wyjaśnia

Wkrótce właściciele i zarządcy setek tysięcy budynków w Polsce mogą stanąć przed wyzwaniem zmiany sposobu ogrzewania i przygotowywania ciepłej wody użytkowej. Ta sytuacja związana jest ze zbliżającym się terminem uruchomienia systemu ETS2, który obejmie mniejsze ciepłownie. Wspólnoty mieszkaniowe i spółdzielnie, które z myślą o uniknięciu rosnących kosztów zdecydują się wdrożyć ogrzewanie oparte o pompy ciepła, mogą stanąć przed dylematem: wybrać jedno urządzenie o dużej mocy czy kaskadę mniejszych pomp ciepła. Eksperci wyjaśniają dlaczego postawili na drugie rozwiązanie, wskazując na aspekty techniczne i ekonomiczne, które przemawiają za tym wyborem.

Kaskada pomp ciepła do budynków wielorodzinnych - dlaczego warto? Ekspert wyjaśnia
Stiebel Eltron Polska Pompy ciepła, wentylacja i rekuperacja, ogrzewacze wody, ogrzewacze pomieszczeń
Dane kontaktowe:
22 609 20 30
Działkowa 2 02-234 Warszawa

PokażUkryj szczegółowe informacje o firmie

Od 2027 roku nowe realia ogrzewania powiatowego

Ciepłownie o mocy poniżej 20 MW, zazwyczaj zlokalizowane w miastach powiatowych i mniejszych, od 2027 roku będą ponosić koszty związanych z emisją CO2.

Jak wskazują autorzy Raportu o kosztach ETS2, wzrost kosztów zapewnianego przez nie ogrzewania „będzie proporcjonalny do wzrostów jakie czekają gospodarstwa domowe korzystające z indywidualnych źródeł ciepła i uzależniony od miksu paliwowego danego dostawcy ciepła”.

A wedle szacunków „w przypadku przeciętnej polskiej rodziny skumulowany dodatkowy koszt ogrzewania gazem w latach 2027–2030 wyniesie 6,3 tys. zł, a w latach 2027-2035 ok. 24 tys. zł. Przy wykorzystaniu węgla będzie o odpowiednio 10,3 tys. zł i 39 tys. zł.”

Eksperci wskazują przy tym, że wprowadzenie systemu ETS2 wiązać się będzie z pojawieniem się funduszy, które pozwolą transformować ciepłownictwo.

W 2021 roku w Polsce zarejestrowano ponad 550 tys. budynków wielorodzinnych, a około 60 proc. z nich powstało przed 1990 rokiem. Jak wynika z danych GUS oraz Centralnej Ewidencji Emisyjności Budynków (CEEB) nieco ponad 50 proc. jest ogrzewana ciepłem systemowym.

Ogrzewanie gazowe stanowi około 28 proc. wszystkich źródeł ciepła, kotły na paliwo stałe (np. węgiel, drewno) 25 proc., a ogrzewanie elektryczne około 15 proc.

- Nawet jeśli potraktować te dane jedynie jako ogólny punkt odniesienia i przyjąć, że zasadność zmiany źródła ogrzewania miałaby dotyczyć budynków stosujących kotły na paliwa stałe, to i tak mowa o ponad 130 tys. obiektów. Skala wyzwania jest zatem ogromna. Wciąż mamy czas, by wdrożyć odpowiednie rozwiązania. Warto pamiętać, że już teraz dostępne są instrumenty finansowe pozwalające znacząco obniżyć koszty inwestycji np. program Grant OZE. Korzystając z niego wspólnota mieszkaniowa w Urszulinie, w zaledwie cztery miesiące zmieniła system ogrzewania budynku i przygotowania ciepłej wody użytkowej, przechodząc z węgla na pompy ciepła. Koszty obniżono o kilkadziesiąt procent, a mieszkańcy niezmiennie mają zapewnione komfortowe warunki – mówi Rafał Krasowski, dyrektor sprzedaży dystrybucyjnej StiebelEltron.

Ekspert wskazuje na korzyści z wyboru układu kaskadowego

Wspólnoty mieszkaniowe i spółdzielnie, które przymierzają się do realizacji podobnych inwestycji mogą stanąć przed dylematem - wybrać jedno duże urządzenie czy kaskadę mniejszych pomp ciepła?

Czynnikami decydującymi w tej sytuacji są przede wszystkim koszty inwestycji oraz sprawność całego systemu. A kluczem jest właściwie zaprojektowany układ, dostosowany do indywidualnych potrzeb obiektu.

 Łukasz Goleniewski, z firmy Goleniewski Pompy Ciepła, odpowiedzialny za koncepcję i projekt nowego systemu grzewczego w Urszulinie, nadzorujący jego prawidłowy montaż i zapewniający obsługę serwisową.
 Łukasz Goleniewski, z firmy Goleniewski Pompy Ciepła, odpowiedzialny za koncepcję i projekt nowego systemu grzewczego w Urszulinie, nadzorujący jego prawidłowy montaż i zapewniający obsługę serwisową.

- Generalną zasadą jest, że im większa gabarytowo pompa ciepła tym lepiej, bo duży rozmiar oznacza większy parownik, co wpływa na SCOP. Jednakże wybór kaskady kilku mniejszych pomp ciepła powoduje, że sumarycznie wielkość parowników będzie większa niż w przypadku jednego urządzenia. To przekłada się na sprawność całego układu i koszty jego eksploatacji – wskazuje Łukasz Goleniewski, z firmy Goleniewski Pompy Ciepła.

W budynku w Urszulinie, gdzie uruchomiono kaskadę sześciu powietrznych pomp ciepła StiebelEltron, potrzeby energii elektrycznej dla C.O. i c.w.u. wyliczono na 43971 kWh (dla jednej pompy ciepła ok. 7300 kWh).

Przy przyjętej do wyliczeń stawce 1,5 zł/kWh daje ok. 66 tys. złotych, a z uwzględnieniem umowy serwisowej oznacza łączne koszty na poziomie 72 tys. zł/rok. Dzięki pompom ciepła mieszkańcy za ogrzewanie i ciepłą wodępłacą mniej o 68 proc.

Zapotrzebowanie na energię a możliwości sieci energetycznej

Większe urządzenie, mające niższy współczynnik COP wymaga więcej energii elektrycznej do wytworzenia takiej samej ilości energii cieplnej. Konsekwencją, obok większego poboru energii są również wymogi dotyczące instalacji zasilającej.

- W przypadku kaskady mniejszych pomp ciepła, by układ mógł działać poprawnie w większościwystarcza istniejące standardowe przyłącze elektryczne, którym dysponuje budynek. Duże urządzenia, których COP jest często znacznie mniejsze, szczególnie w skrajnie niskich temperaturach zewnętrznych, wymagają zwiększonej mocy przyłączeniowej (z uwagi na wspomaganie ich pracy grzałkami). To może oznaczać konieczność budowy nowego przyłącza energetycznego, za którą odpowiada już operator. A taki proces trwa. Uwzględniając przygotowanie projektu i wykonanie prac, oczywiście wcześniej poprzedzone przetargami, całość może zająć nawet dwa lata - wskazuje Łukasz Goleniewski.

Modulacja pracy

W przypadku układu kaskadowego, w zależności od warunków zewnętrznych, a tym samym bieżących potrzeb grzewczych, można odpowiednio zarządzać trybem pracy maszynowni.

System może pracować w zakresie od 7 kW (moc pojedynczej pompy ciepła) aż do 70 kW (łączną moc urządzeń tworzących kaskadę).

W przypadku pomp ciepła o dużej mocy zakres modulacji pracy jest mniejszy. Dopasowanie trybu pracy również przekłada się na obniżenie kosztów.

Stałość pracy

Z perspektywy użytkowników kluczowa, zwłaszcza gdy trwa sezon grzewczy. Pompy ciepła rzadko zawodzą, jeśli jednak po upływie lat zdarzy się tak, że odmówią pracy, to w przypadku kaskady wypadnie część systemu, a nie całość.

W Urszulinie, z sześciu zamontowanych pomp ciepła wszystkie odpowiadają za ogrzewanie budynku, a dwie za przygotowanie ciepłej wody użytkowej w trybie priorytetu.

Szanse na jednoczesne zaprzestanie pracy kilku urządzeń są naprawdę znikome, anawet gdy jedno z nich będzie przez pewien wyłączone to cały system pozostanie sprawny, choć przez pewien czas mniej wydajny - wyjaśnia ekspert.

Zasada nr 1: ważna marka producenta i sprawność urządzania w niskich temperaturach

Wybór odpowiedniej pompy ciepła powinien opierać się na porównaniu sprawności urządzenia w niskich temperaturach. Każdy producent udostępnia informacje o tym, jaką moc jego pompa ciepła generuje przy temperaturze zewnętrznej rzędu -20 st. C.

- Porównanie parametru COP przy niskich temperaturach jest kluczowe. Pozwala rzetelnie ocenić urządzania i dobrać takie, które zapewni komfort cieplny i niskie koszty użytkowania. Dobra efektywność w skrajnie niskich temperaturach oznacza jeszcze lepszą w temperaturach wyższych – podsumowuje Rafał Krasowski, ekspert Stiebel Eltron.

Studium przypadku w Urszulinie - dzięki pompom ciepła ogrzewanie i ciepła woda o 68% taniej

Blok w Urszulinie został zbudowany w 2014 roku z uwzględnieniem ocieplenia zalecanego wedle ówczesnych standardów technicznych (styropian 10 cm, okna dwuszybowe). W budynku o powierzchni ok. 1600 m2, na pięciu kondygnacjach znajdują się 32 lokale zamieszkane przez 80 osób oraz piwnica.

Jego potrzeby cieplne (do wyliczeń przyjęto temperaturę -20 st. C.) obliczono na poziomie ok. 60kW. Średnie dobowe zużycie c.w.u., na podstawie danych z wodomierzy, wynosiło ok. 2m3, a w szczytowym momencie dnia było to maks. 800l na godzinę.

By spełnić te potrzeby zainstalowano kaskadę sześciu powietrznych pomp ciepła Stiebel Eltron HPA-O 13 Premium, o mocy 13 kW każda. Dzięki wysokim temperaturom zasilania ten model ogrzewa lokale przez klasyczne grzejniki.

Łączna moc całego układu wyniosła 78kW. Z myślą o zapewnieniu komfortu w obszarze c.w.u., którą zapewniają dwie z pomp ciepła tworzących kaskadę, system wyposażono w trzy zbiorniki na ciepłą wodę o pojemności 500l każdy oraz zbiornik buforowy c.o. 700l.

Inwestycja została zrealizowana w okresie pomiędzy sezonami grzewczymi. W lutym złożono wniosek o dofinansowanie w ramach programu Grant OZE, opracowany samodzielnie przez mieszkańców działających jako wspólnota.

W maju po pozytywnej decyzji ws. dofinansowania 50 proc. kosztów netto rozpoczęto prace, a już w czerwcu system z zastosowanymi pompami ciepła przejął przygotowanie c.w.u. Wraz z nadejściem chłodniejszych dni jesienią także ogrzewanie budynku.

Łączne koszty obsługi nowego systemu to 72 tys. zł/rok, niemal trzykrotnie mniej niż wcześniej, gdy wynikające z obowiązujących stawek koszty dostarczenia niezbędnych ilości C.O. i c.w.u., wynosiły dla tej wspólnoty 224 tys. złotych.

źródło i zdjęcia: Stiebel Eltron