Pompa ciepła w termomodernizacji budynku biurowego

Przeprowadzane w okresie ostatnich lat termomodernizacje budynków użyteczności publicznej w wielu przypadkach są tzw termomodernizacjami głębokimi. W praktycznym ujęciu oznacza to objęcie pracami modernizacyjnymi wszystkie przegrody powodujące straty energii cieplnej na zewnątrz obiektu oraz instalacje ogrzewcze i wentylacyjne.

Inwestycje te charakteryzują się zastosowaniem najnowszych dostępnych technologii, wśród których coraz częściej pojawiają się te wykorzystujące odnawialne źródła energii. Wśród aktualnie dostępnych największą dyskusję wywołuje zastosowanie pomp ciepła w systemach ogrzewania, klimatyzacji i wentylacji. Są to rozwiązania relatywnie droższe niż np. kotły gazowe, wiele obaw budzi również realna efektywność tych urządzeń mająca wpływ na czas zwrotu nakładów inwestycyjnych. Czas zwrotu nakładów inwestycyjnych jest wymaganym parametrem dla inwestycji które są finansowane ze źródeł zewnętrznych w postaci dotacji – pomijając większość programów adresowanych do budynków jednorodzinnych gdzie jest to częstokroć pomijane.

Warto w tym miejscu przypomnieć że większość pomp ciepła jest urządzeniami wielofunkcyjnymi i poza wytwarzaniem energii cieplnej mogą być źródłem chłodzenia. Jest to cecha nie do przecenienia w sytuacji znaczących zmian klimatu w wyniku których obniżanie temperatury w pomieszczeniach stało się tak samo ważne jak ich ogrzanie. Realizowanie tych funkcji przez jedno urządzenia jest kontestowane przez część osób. Nie podzielam tych opinii. Prawidłowo dobrane urządzenie renomowanego producenta wyposażone w odpowiedni układ sterowania w połączeniu z dobrze zaprojektowanymi i wykonanymi instalacjami dostarczy do budynku zarówno ciepło jak i chłód.

Przejdźmy zatem do przykładu budynku przy opracowaniu koncepcji termomodernizacji a następnie dokumentacji technicznej pracowaliśmy.

Stan istniejący:

Budynek o powierzchni 640 m2 i kubaturze 3 500 m3 powstał w latach 60 ubiegłego wieku. Poza wymianą okien kilkanaście lat temu przegrody zewnętrzne nie były termo modernizowane. Instalację ogrzewania stanowiła instalacja składająca się z żeliwnych grzejników zasilanych z kotła węglowego. Instalacja bez regulacji miejscowej i centralnej. Obiekt zajmowany przez administrację publiczną. Ze względu na charakter świadczonych usług problem stanowiła również mało wydajna wentylacja naturalna.

Co do nośników energii, budynek posiadał jedynie przyłącze energii elektrycznej. Lokalne sieci:  ciepłownicza oraz gazowa oddalone o blisko 200 mb od budynku.

Założenia modernizacji:

  • Termomodernizacja przegród zewnętrznych – ścian, stropodachu, oraz wymianę stolarki otworowej mające na celu osiągnięcie przez nie wartości współczynnika U poniżej wymagań WT 2021.
  • Usprawnienie systemu wentylacji poprzez montaż wentylacji mechanicznej nawiewno wywiewnej z odzyskiem ciepła.

W wyniku przeprowadzenia wyżej opisanych usprawnień budynek charakteryzuje się obniżonym zapotrzebowanie na moc oraz energię cieplną.

  • Zapewnienie cwu postanowiono zrealizować poprzez montaż w trzech łazienkach elektrycznych pojemnościowych ogrzewaczy wody.
  • System c.o – gruntowna i rzetelna analiza wykluczyła ze względu na koszty wykonania i eksploatacji system oparty o ciepło sieciowe. Ograniczenia czasowe wykluczyły doprowadzenie instalacji gazu ziemnego ( opcjonalnie montażu zbiorników na gaz płynny). W związku z czym postanowiono wykorzystać elektryczne sprężarkowe pompy ciepła. Dodatkową zaletą tego rozwiązania jest wykorzystanie możliwości wytwarzania wody chłodniczej. Uwzględniono zatem wykorzystanie instalacji wentylacji mechanicznej do schładzania pomieszczeń w okresie wysokich temperatur zewnętrznych. Ograniczono w ten sposób konieczność instalowania w przyszłości dodatkowych systemów dedykowanych wyłącznie do chłodzenia pomieszczeń, co wymagałoby poniesienia dodatkowych kosztów inwestycyjnych oraz związanych z ich utrzymaniem.

Wybór pompy ciepła

Wstępna analiza wskazała na konieczność zastosowania  pompy typu powietrze/ woda. Wydawać by się mogło że w czasie szalejących wzrostów sprzedaży pomp ciepła, rosnącej liczby producentów tych urządzeń, jej wybór nie powinien nastręczyć problemów. Nic bardziej mylnego – znalezienie odpowiedniego urządzania a w zasadzie jego producenta okazało się zadaniem nie łatwym. Główny problem po stronie producentów stanowiły:

  • Średnie temperatury czynnika grzewczego na zasilaniu – brak możliwości montażu ogrzewania podłogowego i ograniczenia wymiarów grzejników płytowych spowodowały konieczność zaprojektowania jego wartości na poziomie 55 st. C – głusi na tę konieczność przedstawiciele większości producentów jak mantrę powtarzali konieczność zaprojektowania instalacji dla temperatury zasilania rzędu 40 – 45 st. C
  • Brak dostępu do wiarygodnych danych technicznych związanych z mocą urządzenia pracującego w określonych temperaturach powietrza zewnętrznego  – folderowe hasła pt. urządzenie pracuje do – 20 st C nie są wystarczające w sytuacji kiedy zarówno audytor energetyczny jak i inwestor jest rozliczany z realnie uzyskanych efektów energetycznych,
  • Mętne tłumaczenia co do faktycznego wykorzystania funkcji chłodzenia, opcjonalnie uzależnienie jej działania od zakupu dodatkowego osprzętu o wartości przekraczającej wartość całej inwestycji,
  • Trudności w określeniu ceny zakupu urządzenia wraz z niezbędnym osprzętem – w sytuacji ubiegania się o wsparcie zewnętrzne w dokumentach aplikacyjnych należy określić ten koszt w miarę precyzyjnie, nie ma możliwości jego podwyższenia już po przyznaniu dotacji.

W końcu się udało…. odpowiedzi na powyższe pytania i potrzeby udzielił praktycznie jeden producent stąd wybór padł na pompę OCHSNER AIR 80 C22A

Otrzymaliśmy wszystkie niezbędne informacje pozwalające na:

  • Zapoznanie się z parametrami pracy urządzenia w określonych warunkach klimatycznych oraz tych charakteryzujących instalację ogrzewczą w budynku. Pozwoliło to na wykonanie obliczeń efektywności pracy instalacji, kosztów eksploatacji oraz czasu zwrotu nakładów inwestycyjnych – przypomnę iż określenie tych  parametrów jest obowiązkowe  przy ubieganiu się o dotacje dla tego typu obiektów pochodzących ze środków RPO –  podobne zasady obowiązują dla wsparcia udzielanego przez WFOŚiGW, NFOŚiGW jak również fundusz termomodernizacji i remontów.
  • Wykonanie projektów branżowych.

Przeprowadzenie wyżej opisanych prac modernizacyjny dotyczących przegród budynku, systemu wentylacji w połączeniu z wymianą instalacji oraz montażem pompy ciepła przyniosły efekt w postaci znaczącego obniżenia zapotrzebowania budynku na energię końcową.

Sprężarkowe elektryczne pompy ciepła są urządzeniami które z powodzeniem można stosować przy modernizacjach budynków o różnym przeznaczeniu. Ich efektywność pozwala na uzyskanie dobrych efektów energetycznych (zapewnienie wymaganych ilości ciepła/chłodu), połączonych z efektami ekonomicznymi ( obniżenie kosztów eksploatacji), oraz czasem zwrotu nakładów inwestycyjnych w cyklu życia urządzenia. Podstawową kwestią jest poprawne wykonanie wszystkich analiz i obliczeń w oparciu o rzetelnie przedstawione dane techniczne, a następnie przeniesienie ich na etap wykonania poszczególnych prac.

W natłoku wielu ofert  należy wybierać tych producentów którzy posiadają odpowiednie doświadczenie w dostarczaniu określonego typu urządzeń, oraz nie reglamentują dostępu do niezbędnych inżynierom zajmujących się projektowaniem informacji o swoich produktach.

Powyższy materiał objęty jest prawem autorskim. Powielanie, kopiowanie oraz wykorzystywanie tylko i wyłącznie za zgodą autora

Opracowanie EBDN Project Maciej Waszczuk