Letno grelno število toplotne črpalke na radiatorjih

Predstavljamo rezultate obratovanja toplotne črpalke zrak-voda skozi dvanajstmesečno obdobje v povprečno izolirani hiši v osrednji Sloveniji, ogrevani z radiatorji. Uporabnik je sam dosledno vsakodnevno beležil stanje vseh števcev in pridobil merodajne rezultate delovanja na letni ravni. Predstavljamo vam letno grelno število toplotne črpalke za ogrevanje z radiatorji, rezultate, kot jih prikažejo le redki ponudniki.

Opis objekta

Obravnavan objekt je povprečna enodružinska hiša v bližini Sevnice z delno podkletenim pritličjem, nadstropjem in bivalno mansardo. Izolacijo objekta predstavljajo 7,5 cm kombi plošče na fasadi, prvotna termopan okna z dvojno zasteklitvijo in 15 cm kamene volne  v mansardi. Pred vgradnjo so za ogrevanje 200 m2 prostorov porabili 1.900 – 2.100 litrov kurilnega olja, izven ogrevalne sezone pa so sanitarno vodo ogrevali sprejemniki sončne energije.

Hiša v bližini Sevnice s toplotno črpalko Thermia Atec 13

Opis sistema

Sistem ogrevanja s kurilnim oljem je nadomestila toplotna črpalka zrak-voda, Thermia Atec 13. Poleg toplotne črpalke so vgrajeni notranja enota Plus z integriranimi hidravličnimi komponentami, grelnik sanitarne vode  prostornine 300 litrov in hranilnik toplote prostornine 200 litrov. Grelnik sanitarne vode ima možnost priklopa sprejemnikov sončne energije, a se je investitor tik pred vgradnjo odločil dotrajane sprejemnike odstraniti, tako je toplotna črpalka edini vir ogrevanja. Oljni kotel je ostal vgrajen, a ni v uporabi, niti ni krmiljen s strani toplotne črpalke.

Merilna oprema

Sistem je opremljen s števci za merjenje porabljene in pridobljene energije:

• odštevalni števec električne energije za celoten sistem s toplotno črpalko, vključno s črpalkami in grelci (Countis E20),

• kalorimeter  za merjenje pridobljene toplote za ogrevanje in pripravo tople sanitarne vode s funkcijo merjenja energije za odtajanje zunanje enote (Enerkon CF Echo II Klima),

• števec porabe tople sanitarne vode,

• števec ur delovanja posameznih komponent (v toplotni črpalki),

• daljnski nadzor toplotne črpalke Thermia Online.

Beleženje podatkov za letno grelno število toplotne črpalke na radiatorjih

Uporabnik je sam in s sodelovanjem družinskih članov od oktobra do oktobra, vseh dvanajst mesecev vsakodnevno beležil meritve šestnajstih pozicij. Zbrani podatki dajejo povsem realno sliko delovanja sistema v vseh pogojih delovanja, za vsak dan v letu posebej. Zahvaljujoč skrbnosti in vztrajnosti uporabnika smo imeli na voljo kakovostne in realne podatke, na osnovi katerih smo naredili analizo in povzetek, ki ga predstavljamo v nadaljevanju.

Levo: Kalorimeter (pridobljena toplota), desno zgoraj: števec ur delovanja toplotne črpalke, desno spodaj: električni števec (porabljena energija)

Nastavitve ogrevanja

Ogrevanje objekta je nastavljeno zelo komfortno – neprekinjeno 24-urno ogrevanje po vremensko vodeni krivulji in priprava tople sanitarne vode na 55-58°C. Krivulja ogrevanja je nastavljena na minimalno temperaturo dovoda v radiatorje 30°C pri +17°C zunanje temperature, 40°C pri ničli in 55°C dovoda pri -20°C zunanje temperature. Temperatura dnevne sobe se giblje med 22 in 23°C v zimskem času, brez nočnega zniževanja temperature. Hiša pred vgradnjo toplotne črpalke ni bila tako ogreta, kar je v nadaljevanju razvidno tudi iz podatkov o porabljeni toploti.

Notranja enota Atec Plus, 200-litrski hranilnik in 300-litrski grelnik sanitarne vode

Topla sanitarna voda

Topla sanitarna voda se ogreva v namenskem grelniku prostornine 300 litrov. Grelnik sicer omogoča priklop solarnega sistema, a se je uporabnik tik pred vgradnjo toplotne črpalke odločil dotrajan solarni sistem odstraniti, tako je toplotna črpalka priklopljena na oba izmenjevalnika zaporedno, skupne površine 4,4 m2. Na vstopu hladne vode v grelnik je nameščen vodomer za kontrolo porabe tople vode v gospodinjstvu. Nastavitev ogrevanja vode je omejena na minimalno temperaturo 40°C in se ogreva do temperature 55-58°C ali več. Družina porabi dnevno v povprečju 200 litrov vroče vode, ogrevanje sanitarne vode se vklopi povprečno 1-krat dnevno. Za ogrevanje sanitarne vode toplotna črpalka proizvede približno 4.000 kWh/leto, za kar porabi približno 1.200 kWh električne energije na leto.

Pridobljena toplota in porabljena elektrika

Toplotna črpalka Thermia je proizvedla skupaj 20.335 kWh toplote za ogrevanje in pripravo tople sanitarne vode, električni grelec v notranji enoti še dodatnih 75 kWh (ni prikazano na kalorimetru, vgrajenem pred notranjo enoto). Skupna poraba toplote je bistveno višja, kot je bila kadar koli pred vgradnjo toplotne črpalke. Iz 1.900 do 2.100  litrov olja, kolikor je bila poraba pred vgradnjo toplotne črpalke, in ob upoštevanem slabšem izkoristku obstoječega kotla je moč proizvesti približno 15.000 kWh toplote, poleg tega je solarni sistem proizvedel maksimalno 3.000 kWh za toplo sanitarno vodo, skupno torej približno 18.000 kWh toplote.  Če bi z istim kotlom na olje želeli ustvariti toliko toplote, kot so jo porabili v preteklem letu, bi porabili vsaj 2.600 litrov olja. Ob upoštevanju, da je bila zima v obravnavanem obdobju relativno mila, lahko sklepamo, da se s toploto ni varčevalo. Skupna poraba elektrike za ogrevanje in pripravo tople vode je znašala 6.135 kWh ali 669 EUR po ceni elektrike, kot jo plačuje uporabnik.

Energija za odtajanje zunanje enote

Pri izračunu letnega grelnega števila smo upoštevali tudi energijo, porabljeno za odtajanje zunanje enote. V celem letu je bilo te energije za 140 kWh, temperature bile velik del zime okoli ničle, kar naj bi bili posebej neugodni pogoji za delovanje toplotnih črpalk zrak-voda. V tem primeru to ne drži, saj je energije, porabljene za odtajanje, manj kot 1% skupne toplote, proizvedene v mesecih, ko je bilo odtajanje prisotno, t.j. od decembra do marca.

Letno grelno število sistema

Za izračun letnega grelnega števila uporabimo podatke o skupni pridobljeni toploti, 20.410 kWh, zmanjšani za energijo odtajanja, 140 kWh, deljeno s skupno porabo elektrike 6.135 kWh. Povprečno letno grelno število za 12-mesečno obdobje je v obravnavanem primeru 3,30. Pri izračunu letnega grelnega števila smo upoštevali vso energijo za radiatorsko ogrevanje prostorov, pripravo tople sanitarne vode, obtočno črpalko za ogrevanje, pomožno ogrevanje z električnim grelcem in energijo, porabljeno za odtajanje zunanje enote v zimskih mesecih.

Poraba energije po mesecih in COP po mesecih

Pomen prikaza SPF za potencialnega kupca toplotne črpalke

Letno grelno število toplotne črpalke na radiatorjih, podatek izračunan po metodi, opisani v tem članku, prikaže potencialnemu kupcu realno sliko, kaj lahko pričakuje po vgradnji toplotne črpalke zrak-voda. V tem primeru gre za vgradnjo sistema Thermia Atec v radiatorsko ogrevano, povprečno izolirano hišo v srednji Sloveniji. Pred nakupom toplotne črpalke bi moral kupec od svojih ponudnikov pridobiti podatke o letnem grelnem številu v praksi, na slovenskih tleh, v objektih, podobnim njegovemu. Žal se kupec toplotne črpalke še vedno (pre)pogosto zadovolji z zavajajočimi podatki o visokih izkoristkih (COP), kar je žal še vedno marketinška praksa večine ponudnikov toplotnih črpalk na slovenskem trgu.

Podrobni podatki, ki so osnova za izračune so na voljo pri avtorju prispevka. Sistem zasnoval in prispevek pripravil: Yasin Jodeh, Atlas Trading d.o.o.