Zastosowanie pompy ciepła w zimnym klimacie

Praca pompy ciepła w niskich temperaturach zewnętrznych

Przykład zastosowania pompy ciepła za kołem podbiegunowym

Wysokoefektywne pompy ciepła dla zastosowania w zimnym klimacie

Wydanie 1/2017

30.10.2017

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

2

Efektywność pompy ciepła

na etykietach energetycznych

Pompy ciepła oferowane są często przez tego

samego producenta w wielu krajach leżących

w różnych strefach klimatycznych. Urządzenie

cechujące się wysoką efektywnością pracy

oferowane np. w krajach Europy południowej,

niekoniecznie zachowa korzystne parametry

przy jego zastosowaniu w zimniejszym klimacie.

Klasa efektywności energetycznej

pompy ciepła przedstawiana na jej

etykiecie, jest zawsze podawana dla

warunków klimatu umiarkowanego.

Moc pompy ciepła jest już z kolei

podawana dla 3 rodzajów klimatu

3

Strefy klimatyczne dla określania efektywności

energetycznej pomp ciepła

W Europie wyróżniono 3 strefy klimatyczne dla określania

efektywności energetycznej pomp ciepła. Obszar Polski

przypisano w całości do strefy zimnej, chociaż w praktyce

takie cechy wykazuje raczej północno-wschodnia część

kraju, a większa część wykazuje cechy klimatu

umiarkowanego.

Dla opisu cech danego klimatu skorzystano

z warunków notowanych dla wybranych miast

(temperatura obliczeniowa):

Strefa umiarkowana (Strasburg)

Strefa zimna (Helsinki)

Strefa gorąca (Ateny)

-22 oC

-10 oC

+2 oC

4

Punkty pomiarowe dla efektywności pomp

ciepła (tzw. wysokotemperaturowych)

Efektywność pompy ciepła podaje się dla 6 punktów pracy różniących się temperaturą

powietrza zewnętrznego (A, air) i wody na zasilaniu z pompy ciepła (W, water). Klasę

efektywności na etykiecie podaje się dla klimatu umiarkowanego (-10 oC) i dwóch

temperatur zasilania (55 oC i 35 oC)

Źródło: „ErP/ELD Pompy ciepła”, Paweł Lachman, PORT PC, 2015

Temperatura zewnętrzna (oC)

Te

mp

era

tura

za

sila

nia

(oC

)

strefa zimna: A-22/W55 i A-22/W35

strefa umiarkowana: A-10/W55 i A-10/W35

strefa ciepła: A+2/W55 i A+2/W35

A-10/W55

A-10/W35

-22 oC -10 oC +2 oC

5

Pompa ciepła w klimacie subpolarnym

6

Jedyny mieszkaniec osady w Laponii

Na dalekiej północy Szwecji mieszka 80-letni Åke Siikavupois. W małej osadzie o nazwie

Naimakka znajduje się jedynie kilka drewnianych budynków, a Åke mieszka w niej od

urodzenia. Jest obecnie jedynym mieszkańcem osady. Przejął po rodzicach opiekę nad

małą stacją meteorologiczną. Przez dłuższą część roku Åke jest zdany tylko na siebie, stąd

hoduje zwierzęta, poluje na dzikie zwierzęta i odpowiednio wcześniej przygotowuje do

długiej ostrej zimy. Przez większą cześć czasu dojazd do osady jest utrudniony, a zimą

można się do niej dostać zamarzniętą rzeką, na skuterach śnieżnych lub saniach

ciągniętych przez renifery.

Do Naimakka dociera bardzo mało

turystów, tym bardziej, że dotrzeć do

niej można jedynie od strony sąsiedniej

Finlandii.

7

200 zimowych dni w ciągu roku

Mała osada Naimakka leży w Laponii najzimniejszym miejscu Szwecji 235 km za kołem

podbiegunowym. Zima jest tu długa, a niskie temperatury występują ponad 200 dni w ciągu

roku. Panuje tutaj klimat subpolarny. Zimą dni są bardzo krótkie, np. w styczniu trwają

niecałe 3 godziny, za to w środku lata Słońce nie zachodzi i dzień może trwać całą dobę.

Latem temperatura jedynie czasem przekracza 10 oC.

8

Naimakka – klimat północnej Szwecji

Naimakka leży już za kołem

podbiegunowym, ponad 1800 km

od Warszawy.

Najniższe temperatury mogą

przekraczać nawet -40 oC.

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

Średnia temperatura (oC)

-11 -13 -9 -5 3 9 13 11 5 -2 -7 -9

Najniższa rekordowa temperatura (oC)

-40 -41 -35 -28 -21 -3 1 -5 -11 -23 -32 -35

Długość dnia (h)

2,5 8,8 12,8 17,3 23 24 23 20 14,2 10,1 6 2,5

dane: weatherbase.com

Naimakka

Warszawa

1800 km

9

Pompa ciepła w projekcie badawczo-

rozwojowym

W 2016 roku Åke Siikavupois stał się właścicielem pompy ciepła Vaillant flexoTHERM

exclusive i jednocześnie uczestnikiem projektu badawczo-rozwojowego mającego na celu

sprawdzenie funkcjonowania urządzenia w tak ekstremalnych warunkach.

10

Pompa ciepła została przewidziana dla ogrzewania pomieszczenia stacji meteorologicznej

dla której zbudowano pewnego rodzaju namiot w kształcie igloo. Duże przeszklenia w ciągu

dnia dostarczają energii ze Słońca, a w nocy oświetlają otoczenie budynku.

Pompa ciepła dla ogrzewania stacji

meteorologicznej

11

Pompa ciepła powietrze/woda

w klimacie subpolarnym

Nawet w powietrzu o niskiej temperaturze

zawarte jest ciepło, możliwe do wykorzystania

przez pompę ciepła. Jednostka zewnętrzna

aroCOLLECT odbierająca

ciepło z powietrza

12

Funkcjonalne sterowanie pracą pompy ciepła

ze zdalnym wsparciem technicznym

Sterownik pompy ciepła flexoTHERM exclusive jest intuicyjny w obsłudze nawet dla osoby

nie stykającej się na co dzień z nowinkami technicznymi. Rozpowszechniony w Szwecji

dostęp do szerokopasmowego Internetu pozwolił na dodatkowe zastosowanie systemu

profiDIALOG. Dzięki temu centrum serwisowe Vaillant stale monitoruje pracę pompy ciepła,

może optymalizować zdalnie nastawy sterownika, odpowiednio wcześniej zareagować

w razie ewentualnej usterki i służyć bieżącą pomocą właścicielowi pompy ciepła. W tym

przypadku daje to Åke Siikavupois nieocenione poczucie bezpieczeństwa i komfortu.

13

Kampania informacyjna związana z zastosowaniem pompy ciepła w najchłodniejszym

miejscu Szwecji została szeroko nagłośniona w mediach społecznościowych i reportażach.

Åke Siikavupois z przekonaniem poleca zastosowanie wysokoefektywnych pomp ciepła nie

tylko dla celów grzewczych (flexoTHERM, flexoCOMPACT) ale także dla podgrzewania

ciepłej wody użytkowej (aroSTOR VWL).

Åke Siikavupois i jego pompa ciepła

w kampanii informacyjnej

www.alterschwede.net

14

Obawy o skutki globalnego ocieplenia

Czego obawia się Åke Siikavupois? Przystosował się całkowicie do życia w ekstremalnych

dla większości ludzi warunkach. Żyje w zgodzie z przyrodą i dzięki przyrodzie, racjonalnie

korzystając z jej bogactw. Na co dzień nie spotyka ludzi, chętnie przyjmuje do siebie gości,

ale zarazem największe obawy budzi u niego ludzkość ignorująca potrzebę ochrony

środowiska. Przede wszystkim widzi skutki globalnego ocieplenia, które największe zmiany

przynosi właśnie w zimnym północnym klimacie. Namawia wobec tego do zmiany nawyków

w codziennym życiu, a także rzecz jasna do korzystania z czystej energii.

15

Głośność w strefie ciszy

Głośność pracy pompy ciepła jest szczególnie ważna w takim odosobnionym miejscu,

gdzie z dala od cywilizacji może być słyszalny każdy szelest liści. Jednostka zewnętrzna

pompy ciepła aroCOLLECT cechuje się minimalnym poziomem hałasu 43-53 dB(A).

Jednostka wewnętrzna pracuje jeszcze ciszej bo na poziomie 40-48 dB(A). Dla porównania

lodówka powoduje hałas ok. 40 dB(A), a ekspres do kawy ok. 50 dB(A). Jedna z anegdot

mówi, że Åke zadzwonił do centrum serwisowego zaniepokojony ciszą, myśląc, że pompa

ciepła uległa awarii. Wykluczono to widząc zdalnie pracę urządzenia w profiDIALOG.

Naimakka nocą…

16

Czy pompa ciepła w Naimakka to jedyna taka

pompa ciepła w zimnym klimacie?

Takich obiektów jest znacznie więcej, tym bardziej, że zimny klimat obejmuje znaczą część

Europy. Ciekawe wydarzenia miały miejsce w 2014 roku, gdy znany maratończyk Friedhelm

Weidemann przygotowywał się do maratonu na Antarktydzie. Wcześniej w centrum

badawczym Vaillant w komorze chłodniczej przygotowywał się do tego ekstremalnego

wyczynu. Temperatury rzędu -20 oC zapewniała pompa ciepła pracując w trybie chłodzenia.

17

Cechy pomp ciepła zdolnych do pracy

także w zimnym klimacie

18

Pompa ciepła ze sprężarką Scroll EVI

Vaillant

flexoCOMPACT exclusiv

5,3 do 11,2 kW (B0/W35)

lub 6,2 do 11,5 kW (A2/W35)

Vaillant

flexoTHERM exclusiv

5,3 do 19,7 kW (B0/W35)

lub 6,2 do 19,8 kW (A2/W35)

Sprężarka z technologią Scroll EVI została zastosowana w typoszeregu pomp ciepła

flexoTHERM oraz flexoCOMPACT (z podgrzewaczem wody użytkowej 185 litrów).

19

Pompa ciepła ze sprężarką Scroll EVI Te

mp

era

tura

za

sila

nia

insta

lacji

grz

ew

cze

j (o

C)

Temperatura zewnętrzna (oC)

maks. 65 oC

maks. 55 oC Pompa ciepła ze sprężarką

standardową

Pompa ciepła ze sprężarką

z technologią Scroll EVI

Maksymalna temperatura wody grzewczej dla pompy ciepła ze sprężarką korzystającą

z technologii Scroll EVI wynosi 65 oC, podczas gdy dla „standardowych” pomp ciepła jest to

zwykle nie więcej niż 55 oC. Wyższa temperatura zasilania pozwala na stosowanie pomp

ciepła także w zimnym klimacie i w budynkach modernizowanych. Sprężarki w pompach

ciepła flexoTHERM/flexoCOMPACT są obejmowane dodatkowo 10-letnią gwarancją.

20

Wysoka efektywność w szerokim

zakresie pracy

Pompy ciepła typoszeregu flexoTHERM/flexoCOMPACT osiągają wysoką efektywność

energetyczną. Także w wariancie powietrze/woda posiadają klasę efektywności A++,

a w połączeniu z zaawansowanym regulatorem multiMATIC, nawet najwyższą klasę A+++

(w zależności od wydajności grzewczej).

21

Uniwersalność rozwiązania – wybór

dolnego źródła ciepła

Cechą szczególną pomp ciepła flexoTHERM oraz flexoCOMPACT jest możliwość

współpracy z dowolnie wybranym dolnym źródłem ciepła. Konstrukcyjnie jest to ta sama

pompa ciepła, która może współpracować z wymiennikiem ciepła typu powietrze/glikol

(aroCOLLECT) lub wymiennikiem ciepła woda/woda (fluoCOLLECT).

Powietrze/woda Solanka/woda

(kolektor poziomy)

Solanka/woda

(sondy pionowe)

Woda/woda

(studnie)

22

Ograniczenie strat ciepła w obiegu

chłodniczym

Czynnik chłodniczy

(np. R410A)

Woda

grzewcza

Czynnik chłodniczy

(np. R410A)

Woda

grzewcza

Brak strat ciepła na zewnątrz budynku

z jednostki zewnętrznej pompy ciepła

Glikol

Jednostka zewnętrzna pomp ciepła

flexoTHERM/flexoCOMPACT nie jest

połączona jak w tradycyjnych pompach

ciepła typu Split przewodami z czynnikiem

chłodniczym (np. R410A). Pomiędzy

jednostkami krąży glikol (nazywany

potocznie solanką). Cała praca obiegu

pompy ciepła odbywa się w jednostce

wewnętrznej umieszczonej w budynku.

Standard Split flexoTHERM

flexoCOMPACT

23

Etykieta Green iQ

Urządzenia Green iQ łączą najwyższy poziom efektywności (nawet A+++) i ochrony

środowiska. Rygorystyczne normy jakości gwarantują niezawodność i trwałość instalacji.

To także inteligentna współpraca z sieciami elektroenergetycznymi typu Smart Grid

i możliwość zdalnego nadzoru pracy przez Internet. Ponadczasowe wzornictwo to

wizualne cechy pomp typoszeregu flexoTHERM exclusive i flexoCOMPACT exclusive.

Chłodzenie

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

Ogrzewanie

Energia odnawialna

Kotły gazowe

Kotły olejowe

Pompy ciepła

Kolektory słoneczne

Systemy wentylacji