Wyzwania rynku pomp ciepła, czyli… kilka pytań o realia

Plan został nakreślony… 3 mln pomp ciepła w Europie do 2025 roku. Czy damy radę zamontować te wszystkie pompy ciepła? …co potem? Kto je będzie konserwował i naprawiał? Jak właściwie się do tego przygotować?

Jak dzisiaj wygląda rynek pomp ciepła w Polsce?

Rok 2021 zamknięty został 93 000 sztukami nowych pomp ciepła, co wg najnowszych danych statystycznych (https://www.gunb.gov.pl/strona/statystyki) miałoby stanowić około 42% wszystkich pomp ciepła zainstalowanych w Polsce. Dane statystyczne nie są prawdopodobnie kompletne i rzeczywista liczba pracujących w Polsce pomp ciepła jest znacznie wyższa. Niemniej jednak faktem jest, że w ostatnich kilku latach zainteresowanie „zatrudnieniem” pomp ciepła do pracy na rzecz ogrzewania pomieszczeń i przygotowania ciepłej wody w naszych domach dynamicznie rośnie.
Z całą pewnością wielu użytkowników klimatyzatorów nie zdaje sobie sprawy, że również eksploatuje pompę ciepła z tymże: typu powietrze/powietrze. Swoją drogą nie docenia się tych urządzeń w świetle obniżenia kosztów eksploatacyjnych na cele grzewcze. Pompa ciepła powietrze/powietrze, czyli inaczej klimatyzator może pracować z niezłą efektywnością roczną – wg kart produktu sezonowa efektywność ogrzewania pomieszczeń dla klimatu zimnego wynosi nawet 3,2. Jasne, nie dysponujemy zazwyczaj wystarczającą mocą do stabilnego ogrzewania domu, nie przygotujemy ciepłej wody użytkowej, a ogrzewanie pomieszczeń nie zapewnia takiego komfortu jak ogrzewanie wodne, ale w okresie przejściowym, pod kątem szybkości dostarczania ciepła do pomieszczeń nie ma sobie równych.

Wyzwania w aspekcie wykonawstwa: czas montażu

Montaż pompy ciepła powietrze/woda trwa dzisiaj od 1 do 3 dni, a więc średnio 2,5x dłużej niż kotła gazowego, a w przypadku modelu solanka/woda…. dłużej – żaden to konkret, ale biorąc pod uwagę dodatkowe prace związane z przygotowaniem projektu, zgłoszeniem i wykonaniem dolnego źródła rozmawiamy o tygodniach. Oczywiście nie należy się zrażać czasem oczekiwania na model czerpiący ciepło z gruntu, bo w przypadku dobrze wykonanej instalacji w efekcie końcowym otrzymujemy urządzenie grzewcze o stabilnej pracy i przewidywalnych kosztach eksploatacyjnych.
Wracając do tematu… 3 mln pomp ciepła w Europie z czego blisko 590 000 tylko w Polsce do końca 2024 roku. Licząc wprost 590 000 sztuk x 2,5 dłuższy czas montażu (średnio), to ile więcej rąk do pracy jest potrzebne? W dużej mierze liczby te przedstawiają instalacje modernizowane (dane wskazują rok 2021 jako przełomowy w tym zakresie), w których zastępujemy istniejące źródło ciepła, a są to z reguły instalacje wymagające od instalatora szerokiej wiedzy z zakresu hydrauliki, bezpieczeństwa montażu, jak i specyficznych wymagań, typowych dla pomp ciepła.

Potrzebna rzetelna wiedza instalatorów

Wiedza hydrauliczna potrzebna jest do oceny sytuacji wyjściowej – czy wystarczy wymienić źródło ciepła, czy konieczna jest modernizacja instalacji dystrybucji ciepła? Czy dotychczasowy sposób przygotowania wody użytkowej jest właściwy do współpracy z pompą ciepła? Czy mogę zostawić istniejące źródło ciepła i „dostawić” pompę ciepła? To pytanie jest istotne nie tylko z punktu widzenia właściwego podłączenia hydraulicznego, ale także z punktu widzenia bezpieczeństwa. Czynniki chłodnicze stosowane z pompach ciepła są niekiedy palne i nie wolno ich stosować w pomieszczeniach, gdzie mamy do czynienia z otwartym ogniem, musi być zachowana minimalna kubatura, a niekiedy także i minimalna powierzchnia. Ktoś słusznie zauważy, że w przypadku pomp ciepła typu monoblok, montowanych na zewnętrz budynku nie trzeba tych wymienionych punktów brać pod uwagę – zgadza się, ale to pokazuje jak ważna jest szeroka znajomość tematyki pomp ciepła.
Instalacje poddawane modernizacji muszą przynieść efekt w postaci niższych kosztów eksploatacyjnych, mniejszego zanieczyszczenia środowiska w otoczeniu, poprawy komfortu korzystania z budynku lub po prostu każdego po trochę. Pompa ciepła, mimo iż dzisiaj potrafi osiągać bardzo wysokie wartości temperatury zasilania pozwalające na skuteczne ogrzewanie nawet starszych instalacji grzewczych nie oznacza, że jest urządzeniem uniwersalnym i należy ją zawsze zastosować. Instalacja grzewcza oparta o kocioł gazowy mogła charakteryzować się niewielkim przepływem i zmiennym w czasie. W przypadku pompy ciepła odwrotnie, przepływ musi być stały i o wartości nie mniejszej niż zdefiniowana przez producenta. Bardzo często stosuje się zbiorniki buforowe, separujące instalację grzewczą od pompy ciepła, co ściąga z instalatora konieczność oceny instalacji grzewczej pod kątem hydraulicznym i zapewnia pompie ciepła właściwe warunki pracy. Czy jednak analiza ekonomiczna pracy pompy ciepła zakładała obecność zbiornika buforowego? Jego obecność w instalacji grzewczej obniża sezonową efektywność pracy o 1% do 6% – tym silniej, im wyższa jest temperatura obliczeniowa instalacji grzewczej.

Dobór pompy ciepła, czyli jakie parametry?

Na rynku nie ma dużo profesjonalnych programów doborowych dla pomp ciepła. Gdy królowały modele solanka/woda było ich zdecydowanie więcej – można odnieść wrażenie, że mimo wszystko łatwiej było przewidzieć efekt końcowy niż w przypadku modeli powietrze/woda. To nie wynika z naszego braku wiedzy o działaniu tych układów czy też z braku możliwości dokładnego przewidywania zmian temperatury zewnętrznej, co niewątpliwie bardzo wpływa na pracę tych urządzeń.
Przyczyną może być niezły bałagan w danych technicznych dystrybuowanych przez producentów i eksporterów. Moc grzewcza i efektywność pracy określona dla jednego, dwóch czy trzech punktów temperaturowych nie może być przecież decydująca o wyborze danego modelu. Czy efektywność pracy COP określona została dla mocy znamionowej czy też mocy maksymalnej?
Jak zmienia się moc grzewcza urządzenia od temperatury zewnętrznej, a także, jak zmienia się od temperatury zasilania instalacji grzewczej? Koperta pracy sprężarki a temperaturowy zakres pracy wg danych technicznych? Magia stałej mocy grzewczej dla różnych temperatur po stronie dolnego źródła? To samo dotyczy również parametrów generowanego hałasu. Obecnie jest obowiązek informowania o mocy akustycznej dla warunków określonych w Rozporządzeniach Komisji (UE) 811/2013 i 812/2013… dla warunków znamionowych znormalizowanych. Wartość maksymalna mocy akustycznej może być i często jest wyższa. Niekiedy można odszukać w danych technicznych danego modelu i powinno się ją przyjąć jako podstawę do obliczenia minimalnej odległości urządzenia od granicy posesji. Wyjątek stanowi sytuacja, gdy dysponujemy urządzeniem z funkcją obniżenia hałasu w zdefiniowanym okresie czasu (zazwyczaj w nocy) i producent poinformował nas o wartości mocy akustycznej w tych warunkach pracy. Pewnym krokiem ku ujednoliceniu danych były już wspomniane powyżej Rozporządzenia Komisji (UE), jednak pozostawiają one tak dużą swobodę, że w efekcie ciężko dzisiaj porównać ze sobą dwa urządzenia pracujące przecież wg tego samego schematu. Warto opracować na nowo warunki, które w większym stopniu trzymałyby w ryzach urządzenia wyposażone w falownik (inwerter). To pozwoli na większą przejrzystość danych i łatwiejszy a może nawet, co ważniejsze, bardziej świadomy wybór.

„Pożądana” pompa ciepła, czyli jaka? …split czy monoblok?

Czyli… za niecałe 3 lata w Polsce powinno już być blisko 1 mln pomp ciepła, które będą wymagały konserwacji, przeglądów i także napraw. Obserwując liczbę wydanych i aktywnych certyfikatów F-gazowych personalnych (~34 000 w 2022 i ~30 000 w 2021) można odnieść wrażenie, że osoby te z całą pewnością nie będą narzekały na brak pracy. Z punktu widzenia inwestora, jak i instalatora warto zdecydować się na produkty firm mających doświadczenie w branży i gwarantujące w przyszłości dostępność części zamiennych i wykwalifikowanych serwisantów. To jednak pokazuje też coś innego: czyżby dominacja splitów, których instalowanie wymaga posiadania uprawnień personalnych, miała wkrótce się skończyć na rzecz monobloków? Te drugie podczas montażu nie wymagają ingerencji w układ chłodniczy, a więc i nie wymagają uprawnień F-gazowych. Dotyczy to również zakupu urządzenia przez instalatora, a z punktu widzenia inwestora w większości przypadku nie trzeba rejestrować urządzenia w bazie CRO (Centralny Rejestr Operatorów). Z pewnością modele monoblok dogonią i przegonią modele split, jednak nokautu nie będzie – mamy duży rynek pomp ciepła split typu powietrze/powietrze, a dla osób posiadających kwalifikacje F-gazowe model split stanowi już teraz dobrą okazję do wyróżnienia się wśród ofert monoblokowych. Dość powiedzieć, że tylko w tym roku, z rynku polskiego skierowano do Państwa Środka ponad 300 zapytań o zakup pompy ciepła monoblok do wykorzystania pod własną marką – wkrótce posiadanie w ofercie pompy ciepła typu split będzie więc cenione.
Z punktu widzenia producenta taki rozwój rynku to oczywiście świetna wiadomość. Co jednak zrobić, aby na tym rynku się wyróżnić i aby to ten produkt był częściej wybierany od innych. Nie będę tutaj oryginalny, ponieważ po prostu zacytuję to, co bardzo jasno przedstawił Marek Miara (Instytutu Fraunhofera ISE) podczas niedawnej konferencji PORT PC: „pożądana” pompa ciepła powinna być łatwa i szybka w instalacji, modułowa i do różnych zastosowań, samoregulująca i samooptymalizująca się, ekologiczna i ekonomiczna, oraz kompatybilna z przyszłym systemem energetycznym.
Co się kryje pod tymi hasłami? Pierwsze trzy cechy związane są z pracą instalatora. Urządzenie nie powinno wymagać skomplikowanej wiedzy i specjalistycznych narzędzi, co jest ważnym warunkiem rozpowszechnienia ich stosowania. Poza tym produkty powinny umożliwiać poprawną pracę w warunkach, przede wszystkim temperaturowych, typowych dla instalacji grzewczych stosowanych obecnie i projektowanych w niedalekiej przeszłości – ukłon w kierunku pomp ciepła pracujących na czynnikach naturalnych, jak R290 pozwalających na pracę z wyjątkowo wysoką jak na pompy ciepła temperaturą zasilania. Urządzenia powinny mieć możliwość adaptacji do różnych warunków pracy pod kątem hydraulicznym. Wymóg minimalnego przepływu czy pojemności wodnej nie powinny już decydować o zastosowanym rozwiązaniu przyłączenia pompy ciepła do instalacji grzewczej – rozwiązanie stosowane już dzisiaj w modelach np. Vitocal x5x-A.
Prosty, a jakże ważny, punkt mówiący o ekonomii i ekologii kryje w sobie wiele kwestii. Urządzenia muszą charakteryzować się wysoką sezonową efektywnością pracy, a ich praca i zastosowane rozwiązania powinny być przyjazne środowisku – to można interpretować ponownie jako ukłon do czynników naturalnych, których wpływ na efekt cieplarniany określany jest jako znikomy lub zerowy. Ostatnia cecha jest ważna z punktu widzenia rozwoju nowoczesnych i neutralnych pod względem emisji CO2 obszarów samodzielnych energetycznie, w których zapotrzebowanie na energię dopasowywane będzie do dostępnych zasobów ze źródeł odnawialnych, a więc odwrotnie niż dzieje się to obecnie.