Klimatyzacja a ogrzewanie

Warunki wykorzystania klimatyzacji do ogrzewania

Czy występuje u Ciebie któraś z następujących sytuacji?

(1) Masz zainstalowany klimatyzator na potrzeby klimatyzacji, ale nie używasz jego trybu ogrzewania?

LUB

(2) Korzystasz z ogrzewania elektrycznego?

LUB

(3) Ogrzewasz dom drogimi paliwami (olej opałowy, propan)?

Bardzo możliwe, że wykorzystanie klimatyzatorów w trybie pompy ciepła jest opłacalnym rozwiązaniem.

W przypadku (1) wykorzystanie już zainstalowanego klimatyzatora w funkcji ogrzewania jest działaniem bezinwestycyjnym. Zużycie energii elektrycznej w przypadku wykorzystania klimatyzatorów w trybie pompy ciepła jest na tyle niskie, że może być dobrą alternatywą nawet dla niskokosztowego ogrzewania gazowego.

W przypadkach (2) ogrzewania elektrycznego i (3) drogich w użytkowaniu systemów grzewczych, wykorzystanie klimatyzatora w trybie pompy ciepła w porównaniu z ogrzewaniem elektrycznym, niesie ze sobą ok. 3-4 razy niższe koszty energii. Inwestycja w pompę ciepła (lub klimatyzator z funkcją ogrzewania) może być opłacalna ze względu na obniżenie kosztów paliwa/energii. A co najważniejsze, zainstalowanie klimatyzatorów NIE INGERUJE w takim przypadku na istniejący system grzewczy. Klimatyzatory można zatem użytkować w warunkach temperaturowych (temperatury powietrza na zewnątrz) oraz w warunkach cenowych (ceny energii elektrycznej i używanych paliw) w dowolnie wybranych przez użytkownika okresach.

Warunki temperaturowe wykorzystania pomp ciepła

Zastrzec należy, że efektywność energetyczna klimatyzatorów/pomp ciepła zależy mocno od temperatury powietrza zewnętrznego, a jest to zależność, której nie można pomijać przy analizach opłacalności wykorzystania tych urządzeń.

Dlatego opisane powyżej przypadki (1), (2) i (3) ogólnie mówiąc opłacalne są dla temperatury zewnętrznej powyżej ok. 7 st.C. Pracę klimatyzatorów w trybie pompy ciepła poniżej temperatury należy przeanalizować pod kątem opłacalności zastosowania. Może się na przykład zdarzyć, że poniżej temperatury 7 st.C bardziej opłacalne będzie ogrzewanie gazowe, a powyżej ogrzewanie pompą ciepła. Należy to przeanalizować z uwzględnieniem cen gazu, cen energii elektrycznej, wskaźników efektywności danego urządzenia.

Może się także okazać, że praca klimatyzatora w trybie pompy ciepła poniżej temperatury zewnętrznej np. -15 st.C w ogóle nie jest możliwa (zależy od modelu urządzenia).

Jak zużycie energii elektrycznej pomp ciepła/klimatyzatorów w funkcji grzania zależy od temperatur?

Efektywność grzewcza urządzeń klimatyzacyjnych (w trybie pomp ciepła) zależy od temperatury zewnętrznej (powietrza zewnętrznego lub gruntu) i wewnętrznej (powietrza wewnątrz pomieszczeń lub ogrzewanej ciepłej wody użytkowej cwu.), i powiązane z nimi temperatury medium pośredniczącego (wody lub glikolu), jeżeli jest taka instalacja wodna/glikolowa w danym systemie.

Im większa jest różnica temperatur pomiędzy temperaturą wewnątrz pomieszczeń i ciepłej wody użytkowej a temperaturą powietrza lub gruntu na zewnątrz, tym:

• większe jest zużycie energii elektrycznej pompy ciepła (klimatyzatora w funkcji ogrzewania),
• moc grzewcza maksymalna, jaką może oddać pompa ciepła/klimatyzator, jest mniejsza.

Przykładowo dla warunków: {temperatura wewnątrz pomieszczeń 22 st.C i temperatura powietrza na zewnątrz 5 st.C}, zużycie energii elektrycznej do wytworzenia 1 kW ciepła jest dużo większe, niż dla przypadku: {temperatura wewnątrz pomieszczeń 20 st.C i temperatura powietrza na zewnątrz 10 st.C}.

Jakie są temperatury, dla których producenci wyznaczają nominalne współczynniki efektywności grzewczej COP, SCOP?

Jeżeli mowa o urządzeniach powietrze-powietrze, to nominalne wartości współczynnika efektywności grzewczej COP (coefficient of performance) podaje się dla następujących parametrów:
Temperatura wewnętrzna: 20°C (termometr suchy), temperatura zewnętrzna: 7°C (termometr suchy), 6°C (termometr mokry) – co daje wilgotność powietrza ok. 90% RH; długość zastępcza rurociągów: 5 m, różnica poziomów: 0 m.

Jeżeli mowa o urządzeniach powietrze-woda, woda-woda, woda-powietrze (gdzie woda jest w znaczeniu cieczy – może to być glikol), to podaje się w miejsce temperatur wewnętrznych i zewnętrznych powietrza – temperatury cieczy, najczęściej przy grzaniu ciecz kierowana do odbiorników ciepła (zasilanie/powrót): 30/35 st.C; 40/45 st.C; 47/55 st.C; ale tu jest dużo kombinacji, więc warunki zawsze muszą być podane. Jeżeli warunki te nie są podawane np. w broszurze lub karcie produktu, to można to traktować jako próbę dezinformacji (oszustwa) – poważni producenci tak nie robią.

Dlaczego temperatury są ważne dla pomp ciepła?

Jak napisaliśmy wyżej najkorzystniejszymi warunkami dla pracy urządzeń klimatyzacyjnych w trybie ogrzewania (czyli jako pompy ciepła) jest jak najmniejsza różnica pomiędzy temperaturą wewnętrzną a zewnętrzną. Jeżeli ta różnica jest taka, dla jakiej podaje się nominalne wartości parametru COP, to urządzenie powinno w idealnych warunkach osiągać te wartości rzeczywistej efektywności grzewczej.

Jeżeli rozpiętość pomiędzy temperaturą wewnętrzną i zewnętrzną jest mniejsza od nominalnej (np. temperatura wewnątrz 18 st.C a temperatura zewnętrzna 12 st.C – dla urządzeń powietrze-powietrze), to pompa ciepła może uzyskać rzeczywistą efektywność energetyczną nawet wyższą, niż wynika z nominalnej wartości współczynnika COP. To czy można uzyskać polepszoną wydajność grzewczą przy korzystniejszych warunkach temperaturowych zależy od wyposażenia urządzenia. Jeżeli pompa ciepła/klimatyzator jest wyposażony przez producenta w urządzenia pozwalające na odpowiednią regulację obiegu czynnika chłodniczego niskowrzącego, który jest medium w obiegu sprężarkowej pompy ciepła (płynem krążącym w rurkach wewnątrz pompy ciepła), to możliwe jest uzyskiwanie oszczędności energii elektrycznej, np. wtedy gdy urządzenie wyposażone jest w inwerter.

Z pomocą przychodzą wskaźniki sezonowej efektywności grzewczej SCOP (seasonal coefficient of performance), które pokazują jak urządzenie potrafi uzyskać zwiększoną efektywności w typowych zimowych warunkach temperaturowych. Jeżeli np. wskaźnik SCOP równy jest 7 przy wartości COP=3, to znaczy że urządzenie ma duże zdolności do adaptacji do temperatury zewnętrznej. Jeżeli zaś SCOP=4 przy COP=3, to zdolność ta jest nikła.

Jeżeli rozpiętość pomiędzy temperaturą wewnętrzną i zewnętrzną jest większa od nominalnej, to pompa ciepła pracuje z obniżoną efektywnością, a jego praca może być wspomagana zwykłą grzałką elektryczną lub może w ogóle nie być możliwa (np. dana pompa ciepła może nie pracować poniżej temperatury zewnętrznej -15 st.C).