Fot. Viessmann

Fot. Viessmann

Nowe wyzwania przed pompami ciepła

O monoblokach w natarciu, zmianach w czynnikach roboczych i rynku modernizacji

Analizując od wielu lat rynek pomp ciepła w Polsce, mamy do czynienia z dynamicznym wzrostem, jakiego nie obserwowaliśmy w przypadku żadnego innego produktu z branży grzewczej. Wszystko wskazuje też na to, że ten ekspres nie ma zamiaru zwalniać, ba nawet jeszcze przyspieszy.

Rynek pomp ciepła – krótko

Rok 2021 pomimo dalszego zawirowania z pandemią i wprowadzonymi ograniczeniami zakończył się wzrostem sprzedaży pomp ciepła do centralnego ogrzewania o 80% w stosunku do roku poprzedniego. Główna w tym zasługa pomp ciepła typu powietrze/woda do centralnego ogrzewania, których sprzedano blisko 79 000 sztuk. Wciąż jeszcze nie dogoniliśmy takich krajów, jak Niemcy, czy Francja w sprzedaży bezwzględnej pomp ciepła, ale według PORT PC szacując sprzedaż tych urządzeń na jednego mieszkańca to i owszem. Sprzedaż pomp ciepła w Polsce na jednego mieszkańca jest nawet o 30% wyższa niż w tym samym roku u naszych zachodnich sąsiadów. A jak inne typy pomp ciepła? Pompy bazujące na cieple ziemi, a więc modele glikol/woda (solanka/woda) nieznacznie zyskały i można się spodziewać, że będzie jeszcze lepiej, ponieważ większe wsparcie finansowe w ramach programu Moje Ciepło niweluje różnicę w kosztach inwestycyjnych w stosunku do modeli powietrze/woda. Niestety nieco spada zainteresowanie pompami ciepła tylko do przygotowania ciepłej wody użytkowej. Przyczyną jest przeniesienie ciężaru zainteresowania na modele zapewniające nie tylko wspomaganie ogrzewania wody użytkowej, lecz także ogrzewania centralnego i tu raczej nie można się spodziewać zmiany trendu.

Pompy ciepła powietrze/woda

Jesteśmy coraz bliżej sytuacji, w której pompy ciepła powietrze/woda typu monoblok zdetronizują rozwiązanie typu split. Dotychczas to właśnie rozwiązanie oparte o jednostki dzielone był motorem napędowym.

Pojawiło się wiele nowych firm oferujących splity w konkurencyjnych cenach, głównie z Azji od producentów z doświadczeniem w chłodnictwie i klimatyzacji. Instalacja tych maszyn wymaga jednak od pracownika odpowiednich uprawnień (certyfikat f-gazowy dla personelu) i zestawu narzędzi. Dodatkowo od właściciela firmy (również w przypadku samozatrudnienia) wymaga się uprawnień f-gazowych dla przedsiębiorcy.
To wszystko związane jest ze sporymi kosztami. Ta grupa ludzi może być jednak spokojna o pracę, ponieważ coraz większa liczba pomp ciepła na rynku oznacza coraz więcej konserwacji/serwisów do wykonania, a także koniecznych napraw.

Liczba instalatorów, którzy posiadają dzisiaj kwalifikacje f-gazowe wynosi blisko 32 000. Od 5 lat, każdego roku przybywa około 1500 nowych wykwalifikowanych instalatorów. W tym tempie w ciągu najbliższych czterech lat baza instalatorów z uprawnieniami f-gazowymi zwiększy się o zaledwie 20%. Jeżeli w tym samym czasie rynek pomp ciepła zwiększy się o 300%, to musi zostać położony zdecydowanie większy nacisk na pompy ciepła, które w procesie instalowania nie wymagają ingerencji w układ chłodniczy, czyli na rozwiązania typu monoblok. Sprzedaż i montaż pomp ciepła typu monoblok nie wymaga żadnych uprawnień. Naturalnie w przypadku konieczności przeprowadzenia naprawy układu chłodniczego, musi to zrobić osoba z odpowiednimi kwalifikacjami.

Czynniki robocze – temat wiecznie żywy

Ciekawa sprawa z tymi czynnikami roboczymi… Obecnie mamy na rynku chłodnicze czynniki robocze 3. generacji – są to HFC = wodorofluorowęglowodory jak np. R32, R410A, R134a i HFO = hydrofluoro-olefiny jak np. R1234ze, R1234yf. Obie grupy to tzw. fluorowane gazy cieplarniane potoczne nazywane „f-gazami”, które po uwolnieniu do atmosfery przyczyniają się do wzmożenia efektu cieplarnianego. Siłę oddziaływania określa współczynnik globalnego ocieplenia GWP i jest wskaźnikiem porównującym siłę oddziaływania f-gazów na ocieplenie klimatu do siły oddziaływania CO2. Systematycznie w siedmiu etapach, począwszy od roku 2016 ogranicza się możliwość wprowadzania tych czynników do obrotu (to ważne słowo „ogranicza”, a nie „zakazuje”). Poszczególnym producentom i importerom przydzielone są tzw. kontyngenty i wraz z kolejnym etapem ogranicza się ich ilość. Nie ogranicza się jednak wprost ilości czynnika, lecz ogranicza się ekwiwalent wpływu na efekt cieplarniany. Innymi słowy im większy jest wskaźnik GWP danego czynnika, tym mniej można go na rynek wprowadzić. Mechanizm ten, w naturalny sposób eliminuje z rynku czynniki o wysokim wskaźniku GWP, zmuszając producentów do poszukiwania alternatywnych czynników o mniejszym wpływie na środowisko. Należy dodać, że w załączniku III do Rozporządzenia (EU) 517/2014 określono również pewne daty graniczne, które całkowicie eliminują z rynku czynniki o wysokim wskaźniku GWP. Przykładem jest punkt 15, informujący że od 1 stycznia 2025 roku zakazuje się stosowania pojedynczych dzielonych układów klimatyzacyjnych zawierających mniej niż 3 kg fluorowanych gazów cieplarnianych o GWP równym 750 lub większym (dotyczy również czynników będących składnikiem mieszanin). Często ten punkt jest interpretowany mylnie jako zakaz stosowania R410A. Czynniki z grupy HFC charakteryzują się średnim i dużym wpływem na efekt cieplarniany (R32=675, R410A=2088), natomiast te z grupy HFO niskim lub znikomym (R1234ze=7). Pomimo tego „olefiny” jednak nie są idealnym rozwiązaniem, ponieważ, jak się okazuje, należą one do substancji długo rozkładających się w atmosferze, są trwałe, wykazują też zdolność do bioakumulacji i są toksyczne – charakter ten określa wskaźnik PBT wg rozporządzenia WE 1907/2006 tzw. rozporządzenie REACH.

Oprócz czynników syntetycznych HFC i HFO powracają czynniki naturalne, węglowodory jak np. R290 propan. Czynnik staje się niemal celebrytą na tle innych. Faktycznie jest świetny termodynamicznie i względnie tani, ale jest również wybuchowy, co mocno go wyróżnia. Wprawdzie R32 czy R1234ze również należą do czynników palnych, ale jest to grupa 2L o niskim stopniu palności. Czynnik R1234ze w transporcie traktowany jest nawet jako niepalny (dla temperatury 20°C). Propan należy do czynników grupy 3 i w związku z tym podlega większym ograniczeniom w stosowaniu w pomieszczeniach zamkniętych, a to z kolei ogranicza możliwość zastosowania pomp ciepła większych mocy napełnionych tym czynnikiem. Nie ma natomiast ograniczeń co do napełnienia w jednostkach montowanych poza budynkiem – dlatego też spotkamy go coraz częściej w pompach ciepła powietrze/woda typu monoblok do montażu zewnętrznego.

Mało kto bierze jednak pod uwagę możliwość przedostania się propanu do instalacji wodnej i w rezultacie do wnętrza budynku, stwarzając zagrożenie. Jedynie dwie firmy obecne na polskim rynku podeszły do tego tematu na poważnie i zastosowały rozwiązania eliminujące to ryzyko. Ta sytuacja powinna ulec zmianie i producenci pomp ciepła napełnionych propanem powinni większą uwagę przywiązać do kwestii bezpieczeństwa eksploatacji.

Musi być szybciej, łatwiej i pewniej

Czas montażu kotła gazowego trwa zwykle jeden dzień, natomiast pompy ciepła nawet trzy. To oznacza, że ta sama ekipa instalatorów musi poświęcić trzykrotnie więcej czasu pompie ciepła. Model pompy ciepła w rozwiązaniu split wymaga uruchomienia przez wykwalifikowanego instalatora z uprawnieniami f-gazowymi, zazwyczaj wskazanego przez producenta pompy ciepła, co wiąże się niekiedy z dłuższym czasem oczekiwania. Dodatkowo, może okazać się, że temat nie zakończy się na jednej wizycie, ponieważ pompa ciepła wciąż jest wymagającym urządzeniem, szczególnie od strony hydraulicznej. Konieczne jest zachowanie parametrów dotyczących przepływu wody i pojemności instalacji grzewczej. Dobór zbiornika ciepłej wody użytkowej ważny jest nie tylko ze względu na pojemność dla zapewnienia komfortu, ale również ze względu na możliwość przeniesienia mocy grzewczej generowanej przez pompę ciepła. Na koniec warto dodać, że również od strony zasilania elektrycznego mamy do czynienia z zupełnie innym urządzeniem niż kocioł gazowy. Każdy element w instalacji split ma swoje własne zasilanie i zabezpieczenie nadprądowe, a wartości pobieranych prądów są naprawdę o dużej wartości. Wymaga to od instalatora rozpoznania instalacji domowej i wyboru właściwego rozwiązania.
Wymienione powyżej punkty wpływają na wydłużony czas montażu pompy ciepła i większe koszty z tym związanie. Jeżeli rynek pomp ciepła ma się w najbliższym czasie potroić, konieczne jest opracowanie produktu, który będzie mniej wymagający od strony chłodniczej i hydraulicznej. Pierwszy z punktów można dość szybko załatwić, przenosząc ciężar z pomp ciepła konstrukcji split na monoblok. Co można zrobić z uproszczeniem od strony hydraulicznej? Rozwiązaniem stosowanym przez instalatorów jest montaż buforów pomiędzy pompą ciepła a instalacją grzewczą. Zapewnia się bardzo dobre warunki pracy pompy ciepła bez specjalnego rozpoznawania instalacji dystrybucji ciepła w budynku. Jest to rozwiązanie pewne dla budynków nowych i modernizowanych, niemniej jednak kosztowne w inwestycji i eksploatacji. Na dodatkowe koszty składa się zakup bufora wody grzewczej, czujnika temperatury oraz pompy obiegowej za buforem, która dodatkowo pracując w ciągu sezonu grzewczego generuje dodatkowe koszty energii elektrycznej (np. 220 dni sezonu grzewczego x 24 h x 40 W = +211 kWh → +150 zł).
Na rynku pojawiają się też konstrukcje pomp ciepła, które samodzielnie adoptują się do instalacji grzewczej w budynku, niezależnie od typu.
Nie ma potrzeby stosowania bufora wody grzewczej i pompy obiegowej za buforem. Zintegrowane komponenty zapewniają minimalny przepływ wody grzewczej przez pompę ciepła oraz minimalną pojemność wodną dla przeprowadzenia procesu odmrażania parownika. Instalator nie musi sprawdzać, czy istnieją warunki do stosowania zbiornika buforowego, a montaż wewnątrz budynku wygląda podobnie jak montaż kotła gazowego. Różnicą jest jedynie dodatkowa praca związana z montażem jednostki zewnętrznej pompy ciepła.

Pompy ciepła w obiektach modernizowanych coraz popularniejsze….

W roku 2021 po raz pierwszy pompy ciepła częściej znajdowały zastosowanie w sektorze modernizacji niż w nowych budynkach. Oczywiście w przypadku nowych budynków, dzięki pracy z niskimi parametrami pompy ciepła mogą pokazać swoją mocną stronę, jaką jest wysoka efektywność pracy i niskie koszty ogrzewania. Na tym obszarze konkurują głównie z kotłem gazowym lub biomasowym, przy czym to ten pierwszy jest bliższy kulturze i parametrom pracy pompy ciepła. Warto przy okazji dodać, że efekt zamiany decyzji z kotła gazowego na pompę ciepła w nowym budynku z punktu widzenia wpływu na ograniczenie obciążenia środowiska jest znikomy. Większy efekt uzyskamy, przeprowadzając modernizację kotłowni np. opartej o paliwa stałe w kierunku pompy ciepła. Ostatnie wysokie ceny węgla dodatkowo motywują do przeprowadzenia takiej modernizacji. Modernizacja jest obecnie objęta wsparciem finansowym i mam nadzieję, że jeszcze długo tak pozostanie. Transformacja energetyczna na poziomie gospodarstw domowych musi przyspieszyć, szczególnie w obliczu ostatnich sytuacji geopolitycznych, a kierunkiem tej zmiany muszą być odnawialne źródła energii.

Bezpłatna prenumerata