Wpływ błędów w doborze instalacji z pompą ciepła na wartość SPF

Poniższy przykład pokazuje, jak istotne jest staranne zaprojektowanie instalacji z pompą ciepła i jak duży jest jego wpływ na wartość SPF.
Korzystając z komputerowego programu symulacyjnego WP-OPT do doboru instalacji grzewczej z pompami ciepła (rys. 1), otrzymano wynik symulacji dla przykładu z następującymi założeniami: pompa ciepła typu solanka/woda o mocy 10,3 kW i wartości COP równej 4,3 (wg PN EN 14511 dla B0W35).
• Budynek o zapotrzebowaniu ciepła na c.o. = 14 000 kWh/sezon
• Zapotrzebowanie ciepła na c.w.u. 3700 kWh/sezon
• Moc projektowa 9,5 kW (projektowe straty ciepła budynku wg PN EN 12831)
• Temperatura graniczna grzania 14^oC
• Lokalizacja: Kraków (III strefa, temperatura projektowa –20^oC)
• Wewnętrzne i solarne zyski ciepła 9500 kWh
• Projektowa temp. zasilania/powrotu 35/28^oC
• Projektowa temperatura pomieszczeń 20^oC
• Zapotrzebowanie c.w.u. 200 l/dobę
• Temperatura c.w.u. 50^oC
• Brak obiegu cyrkulacji c.w.u.
• 2 pionowe wymienniki ciepła po 108 m głębokości (średnia lambda gruntu 2,15 W/m.K)
• Chłodzenie pasywne (3000 kWh energii/sezon)

1. Ekran z wynikami symulacji SPF z programu komputerowego WP-OPT

Otrzymany wynik symulacji pracy instalacji z pompą ciepła wynosi odpowiednio; wartość systemowego SPF = 4,45 (w zużyciu energii elektrycznej uwzględniono sprężarkę, pompę dolnego źródła, grzałkę, regulator) oraz roczne łączne koszty zużycia energii elektrycznej G12 wynoszące 1988 zł/sezon (uwzględnione wszystkie od6biorniki elektryczne w tzw. mieszanej taryfie elektrycznej, koszt energii z 08.2010).
Na wykresie 2 pokazano kolejne wyniki symulacji wartości SPF i rocznych kosztów dla przypadków, w których zmienione są warunki doboru instalacji z pompą ciepła.
Przypadek A – krótsze wymienniki ciepła 2×80 m (zamiast 2×108 m)
Przypadek B – temperatura pomieszczeń 23^oC (zamiast 20^oC)
Przypadek C – zużycie ciepłej wody 300 litrów/dobę (zamiast 200 litrów/dobę)
Przypadek D – temperatura ciepłej wody w zasobniku 65^oC (zamiast 50^oC)
Przypadek E – cyrkulacja c.w.u. pracująca przez całą dobę (zamiast braku cyrkulacji)
Przypadek F – instalacja grzejnikowa z temperaturą projektową zasilania 55^oC (zamiast instalacji ogrzewania podłogowego z temp. 35^oC).

2. Wyniki symulacji SPF i rocznych kosztów energii dla różnych wariantów doboru

Na wykresie pokazano również narastające skutki popełniania błędów (punkty na ciągłych liniach) zarówno dla SPF i rocznych kosztów energii elektrycznej.
Jak widać, skutki błędów nie sumują się, lecz potęgują. Są o wiele większe niż zwykła suma odchyłek dla poszczególnych przypadków. Jest to związane z tym, że poszczególne elementy systemu z pompą ciepła oddziaływają wzajemnie na siebie.

Po nałożeniu się wszystkich błędów (A–F), koszty roczne przekraczają prawie 2-krotnie koszty dla pierwszej kolumny (oznaczona jako poprawny dobór), a wartość współczynnika SPF wynosi tylko 2,93 (spadek z 4,45) i jest to wartość nieznacznie powyżej wartości SPF_min wynikającej z Dyrektywy OZE (wartość min. SPF w 2010 r. wynosi 2,62).