Porównanie powietrznych pomp ciepła (09.2017)

Porównanie efektywności pomp ciepła typu powietrze/woda wg listy BAFA

Statystyka stosowanych rozwiązań technicznych

Tendencje zmian w efektywności powietrznych pomp ciepła

Wydanie 1/2017

10.08.2017

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

2

Porównanie efektywności pomp ciepła

typu powietrze/woda

Aktualizowaną bazę powietrznych pomp ciepła, które posiadają potwierdzoną

wartość współczynnika COP zawiera lista BAFA, popularna na największym

europejskim rynku pomp ciepła – w Niemczech.

3

Czym jest BAFA?

BAFA czyli Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle to Federalny Urząd

ds. Gospodarki i Nadzoru nad Eksportem (www.bafa.de). BAFA jest jednostką

administracyjną podległą niemieckiemu Ministerstwu Gospodarki i Technologii

(Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie).

BAFA odpowiada m.in. za wdrażanie i nadzór funkcjonowania programów

dofinansowania inwestycji z urządzeniami energetyki odnawialnej, sporządzanie

raportów, nadzór nad jakością paliw, nadzór nad eksportem branży przemysłowej,

w tym także tym wydawanie zezwoleń sprzedaży dla przemysłu zbrojeniowego.

W przypadku pomp ciepła, kotłów na biomasę,

a także kolektorów słonecznych, BAFA określa m.in.

które z nich spełniają wymagania dla przyznawania

im dofinansowania.

Lista BAFA stanowi istotną pomoc dla osób zainteresowanych

zakupem pompy ciepła, ze względu także na możliwość uzyskania

dofinansowania inwestycji. Lista BAFA może posłużyć do wykonania statystyki

porównującej efektywność poszczególnych typów powietrznych pomp ciepła.

Można także prześledzić trendy biorąc pod uwagę listy BAFA z lat poprzednich.

4

Zakres urządzeń na liście BAFA

Lista BAFA aktualna na dzień 01.09.2017 zawiera w przypadku pomp ciepła typu

powietrze/woda, dane dla 1347 urządzeń o mocy grzewczej do 61 kW, pochodzących

od 106 producentów.

5

Ranking powietrznych pomp ciepła

Jak wygląda rozwój oferty pomp ciepła powietrze/woda

na tle innych pomp ciepła w ostatnich latach?

Jakie moce pomp ciepła powietrze/woda są oferowane?

Jak zmieniała się efektywność COP pomp ciepła

powietrze/woda?

Jakie efektywności uzyskują pompy ciepła w zależności

od rodzaju sprężarek i rodzaju regulacji mocy?

Jak popularyzuje się funkcja Smart Grid?

Porównanie pomp ciepła powietrze/woda

odpowiada m.in. na następujące pytania:

6

Popularyzacja pomp ciepła typu

powietrze/woda w ostatnich 5 latach

Ilość oferowanych pomp ciepła

typu powietrze/woda wzrosła 2 razy

w porównaniu roku 2017 do 2012.

Stanowią one obecnie blisko 50%

rynku pomp ciepła (wg listy BAFA).

Udział rynkowy pomp ciepła typu

solanka/woda pozostał na niemal

identycznym poziomie jak 5 lat

wcześniej (2017: 31,7%). Sama ilość

oferowanych gruntowych pomp wzrosła

o około 65% w stosunku do 2012 roku.

Widoczna jest stabilna sytuacja po stronie

pomp ciepła z bezpośrednim odparowaniem

(typ DW) i pomp ciepła typu woda/woda.

Ilości oferowanych pomp nie zmieniły się

praktycznie, ale tym samym spadły ich

udziały rynkowe.

09.2017

02.2012

7

Trendy 2012-2017 – dostępne moce grzewcze

pomp ciepła powietrze/woda (A2/W35)

Na przestrzeni lat 2012-2017 widoczna jest popularyzacja powietrznych pomp ciepła

o coraz mniejszej mocy grzewczej. Jest to skutkiem rozwoju technologii szczególnie

w zakresie sprężarek, ale także potrzebami rynku wobec coraz wyższego standardu

energetycznego nowych budynków. Obecnie pompy ciepła o mocy grzewczej nie większej

niż 7 kW stanowią 33% rynku (wg listy BAFA), podczas gdy w 2012 stanowiły jedynie 14%.

Udziały rynkowe pomp ciepła typu

powietrze/woda wg mocy (w pkt. A2/W35)

8

Efektywność COP zależnie od rodzaju pompy

ciepła powietrze/woda, w latach 2012-2017

Efektywność COP (w punkcie A2/W35 wg normy EN 14511) pomp ciepła o regulowanej

mocy (inwerter) wzrosła średnio w stosunku do roku 2016 (3,59 wobec 3,54). Samo

zastosowanie sprężarki inwerterowej nie gwarantuje uzyskiwania wysokich efektywności

COP. Wpływ na nią odgrywa cały szereg innych szczegółów konstrukcyjnych.

Średnia efektywność COP inwerterowych pomp ciepła jest nieco niższa niż pomp ciepła

o stałej mocy (ze sprężarką typu ON-OFF). Jednak to pompy ciepła ze sprężarką

inwerterową uzyskują najwyższe wartości efektywności COP, sięgające 4,57. Widoczny jest

znaczny postęp w stosunku do roku 2012, gdy pompy ciepła powietrze/woda uzyskiwały

średnio efektywność COP = 3,45 (a więc mniej o ponad 4%).

Efektywność COP (A2/W35 wg EN 14511)

9

Zestawienie współczynników COP

dla 1347 powietrznych pomp ciepła W

spó

łczynn

ik C

OP

(A

2/W

35

)

śr. COP = 3,61

maks. COP = 4,57

flexoTHERM exclusive VWF 57/4

+ aroCOLLECT VWL 11/4 SA COP = 4,22

10

Pompa ciepła ze sprężarką typu Scroll EVI

(A2/W35) na tle 1347 urządzeń. W

spółc

zynnik

CO

P (

A2/W

35)

flexoTHERM exclusive VWF 57/4

+ aroCOLLECT VWL 11/4 SA COP = 4,22

6% COP > 4,20

Pompy ciepła typoszeregu flexoTHERM i flexoCOMPACT należą do najbardziej

efektywnych na rynku. Z efektywnością COP = 4,22 (A2/W35) należą do grupy 6% ogółu

pomp ciepła typu powietrze/woda publikowanych na liście BAFA z 01.09.2017 (6% = 81

spośród 1347 pomp ciepła), które posiadają COP większe niż 4,20 (w punkcie A2/W35).

Jest to zasługą szeregu zastosowanych rozwiązań technicznych w budowie urządzenia.

Dodatkowo pompy te mogą jako jedne z niewielu pracować samodzielnie do temperatury

na zasilaniu 65 oC, co pozwala na stosowanie ich w instalacjach grzejnikowych. Jest to m.in.

zasługą zastosowania specjalnej konstrukcji sprężarki typu Scroll EVI.

11

Stabilność pracy pomp ciepła – zmiana

efektywności COP zależnie od warunków pracy

Za podstawową wartość efektywności COP uznaje się wartość określaną dla warunków

pracy A2/W35. Przy niższej temperaturze zewnętrznej (A-7/W35) efektywność COP pomp

ciepła obniża się średnio o 17,4÷18,2 %. Przy wzroście temperatury (A10/W35) efektywność

COP wzrasta średnio o 24,8÷36,4 %. Zastosowanie sprężarki inwerterowej ułatwia

osiąganie wysokiej efektywności COP w szerokim zakresie pracy, ale też jej nie gwarantuje.

Tak jak wspomniano wcześniej szereg innych czynników wpływa na efektywność pracy

pompy ciepła. Pompa ciepła ze sprężarką typu „ON-OFF” czy też z dwoma sprężarkami,

może cechować się wyższą stabilnością pracy od pompy ciepła ze sprężarką inwerterową.

Spadek COP Wzrost COP

Sprężarka

inwerterowa (n = 708)

Sprężarka

ON-OFF (n = 488)

Sprężarka

podwójna (n = 51)

-8,3% -18,2% -32,8%

-43,1% -17,6% -1,6%

-6,3% -17,4% -27,0%

+44,7% +26,2% +11,4%

+7,3% +36,4% +63,7%

+35,9% +24,8% +9,7%

A2/W35 A-7/W35 A10/W35

12

Funkcja Smart-Grid

Coraz więcej pomp ciepła przystosowanych jest do współpracy w ramach tzw.

inteligentnych sieci elektroenergetycznych Smart Grid. Pozwala to operatorowi

sieci (OSD) zdalnie blokować, a także wymuszać pracę pompy ciepła. Tym

samym operator sieci może blokować pracę pompy ciepła w godzinach

szczytowego obciążenia sieci oraz wymuszać pracę, aby zagospodarować

nadwyżki energii. Oczywiście użytkownik korzysta z niższych cen energii, a także

innych bonusów ze strony operatora.

W 2017 roku już 58% pomp ciepła typu

powietrze/woda posiadało etykietę

SG-Ready. Dla porównania rok wcześniej

w 2016 roku - 53%. Etykieta SG-Ready

nadawana jest pompom ciepła od 2012

roku z inicjatywy stowarzyszenia BWP (Bundesverbandes Wärmepumpe e.V., tłum.

Niemieckie Stowarzyszenie na rzecz Pomp

Ciepła)

13

Cechy konstrukcji wysokoefektywnej pompy

ciepła powietrze/woda

W praktyce jeszcze istotniejszą informacją dla inwestora niż wartość COP, stanowi wartość

SCOP, czyli średnioroczna efektywność pompy ciepła. Wpływ wielu z elementów konstrukcji

pomp ciepła będzie wyraźnie widoczny w trakcie zmiennych warunków pracy jakie

występują w sezonie grzewczym i są uwzględniane w określaniu efektywności SCOP.

Pompy ciepła flexoTHERM/flexoCOMPACT posiadają m.in. takie rozwiązania jak:

Sprężarka Scroll EVI zapewniająca wysoką

efektywność i podwyższone temperatury pracy (65 oC)

Płynna regulacja wydajności pompy obiegowej

po stronie wody grzewczej

Ograniczenie pracy pompy obiegowej w trakcie

postoju sprężarki

Brak strat ciepła z jednostki zewnętrznej dzięki

zastosowaniu glikolu zamiast czynnika chłodniczego

Brak dodatkowych potrzeb energii dla jednostki

zewnętrznej w trybie postoju (sprężarka znajduje się w

jednostce wewnętrznej – w budynku)

Możliwe pasywne rozmrażanie wymiennika ciepła

powietrze/glikol (w jednostce zewnętrznej)

Powietrzny wymiennik ciepła o dużej powierzchni

wymiany ciepła ze specjalną powłoką

14

Podsumowanie

Pompy ciepła o potwierdzonej niezależnymi badaniami współczynnikach

efektywności COP, stanowią większą część rynku europejskiego. Muszą one

cechować się minimalną wartością COP równą 3,10 (dla A2/W35 wg PN-EN 14511)

również w warunkach polskich (np. dla programów dotacji NFOŚiGW).

Rozwój technologiczny jest wyraźnie widoczny w grupie pomp ciepła

powietrze/woda, które w odniesieniu do gruntowych pomp ciepła są łatwiejsze

w zastosowaniu (brak prac ziemnych). Oferta tych pomp znacznie się zwiększyła

w ostatnich latach. Dostępne są także pompy ciepła małej mocy rzędu nawet

2÷3 kW. Duża różnorodność występuje także w zakresie sprężarek –

popularnością cieszą się sprężarki rotacyjne inwerterowe, ale znaczącą część

zajmują także pompy ciepła ze sprężarkami jednostopniowymi, w tym

zaawansowanymi typu Scroll. Nawet w małych mocach pomp ciepła dostępne

są wersje z dwoma sprężarkami.

15

Chłodzenie

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

Ogrzewanie

Energia odnawialna

Kotły gazowe

Kotły olejowe

Pompy ciepła

Kolektory słoneczne

Systemy wentylacji