Pompy ciepła zarówno gruntowe jak i powietrzne zdobywają w ostatnich latach coraz większą popularność. Zalety pomp ciepła są coraz częściej dostrzegane przez potencjalnych inwestorów, m.in. ze względu na ich bezobsługowość, ekologię czy koszty eksploatacyjne. Pompy ciepła są użytkowane od wielu lat. Technologia ich działania jest znana, a technika produkcji sprawdzona. Równocześnie, coraz więcej osób decyduje się na instalacje fotowoltaiczne. Czy te dwa systemy da się połączyć? Jak i po co to robić?

Instalacja fotowoltaiczna i pompa ciepła – po co je łączyć?

Po pierwsze – zwiększenie bieżącej konsumpcji energii

Podstawowym celem i korzyścią łączenia urządzenia grzewczego z instalacją fotowoltaiczną jest wykorzystanie na własne potrzeby energii elektrycznej, jaka została wyprodukowana przez moduły fotowoltaiczne. Pompa ciepła pozwala zwiększyć bieżące wykorzystanie energii elektrycznej z instalacji fotowoltaicznej. Jest to korzystniejsze z punktu widzenia inwestora, niż proponowany system opustów czy – w przypadku przedsiębiorstw – sprzedawanie nadmiaru produkowanej energii elektrycznej po cenach rynkowych.

Po drugie – możliwość montażu większej instalacji fotowoltaicznej

W przypadku inwestora indywidualnego, energia produkowana przez instalację fotowoltaiczną musi być wykorzystana na potrzeby własne. Jeżeli inwestorowi zostanie naddatek niewykorzystanej energii, to po okresie rozliczeniowym ma rok czasu na odebranie tego naddatku, który wyprodukował. Jeżeli tego nie zrobi, to energia ta przepada. Zamontowanie zbyt dużej instalacji fotowoltaicznej skutkuje tym, że inwestor nie będzie w stanie wykorzystać jej potencjału. Dokładając do systemu urządzenie zasilane energią elektryczną (np. urządzenie grzewcze typu pompa ciepła), sprawiamy, że konsumpcja energii zostaje zwiększona. W tym przypadku użytkownik może pozwolić sobie na większą instalację i wyższą konsumpcję energii, co w długiej perspektywie czasu może przynieść większe realne oszczędności.

Po trzecie – możliwość efektywniejszego wykorzystania energii elektrycznej z PV

W przypadku, gdy energia elektryczna jest produkowana w nadmiarze, to posiadając dodatkowy licznik energii, można wymusić pracę pompy ciepła. W oparciu o ten licznik istnieje możliwość uruchomienia pompy ciepła w sytuacji, gdy do jej dyspozycji jest odpowiednia ilość energii, np. 1 kW.

Vitocal 300-A posiada możliwość współpracy z PV(fot. Viessmann)

Pompy ciepła Viessmann mogą zagospodarować tę nadwyżkę produkowanej energii elektrycznej na cztery różne sposoby. Mogą podnosić temperaturę w pomieszczeniu w okresie sezonu grzewczego, mogą pracować na rzecz podniesienia wody w buforze oraz mogą ją wykorzystać na rzecz przygotowania ciepłej wody użytkowej na dwa sposoby. Ciepła woda użytkowa może zostać podgrzana do dodatkowej, wyższej niż zwykle, temperatury lub o określoną liczbę stopni. Przykładowo, jeśli standardowo pompa ciepła podgrzewa c.w.u. do temperatury 45°C, to gdy instalacja fotowoltaiczna produkuje nadmiar mocy elektrycznej względem zapotrzebowania budynku o wartości 1 kW, może otrzymać sygnał do podgrzania wody o dodatkowe 5° lub do temperatury 50°C.

Po czwarte – możliwe jest chłodzenie budynku za pomocą instalacji grzewczej

Wybierając pompę ciepła do nowych budynków, oczywistym i logicznym wyborem jest połączenie jej z instalacją ogrzewania podłogowego i wykorzystanie funkcji chłodzenia. Im cieplej na zewnątrz, tym budynek bardziej się nagrzewa, a fotowoltaika produkuje więcej energii. Dość oczywiste wydaje się skojarzenie instalacji fotowoltaicznej z układami klimatyzacyjnymi, ale nie każdy klient chce lub może sobie pozwolić na takie połączenie. Natomiast pompa ciepła daje nam możliwość chłodzenia budynku – warto to rozważyć już na etapie wyboru urządzenia, gdyż nie każdy model pompy ciepła może realizować się w trybie chłodzenia. bieżącego wykorzystania energii elektrycznej z instalacji PV, ale taka instalacja w mniejszym stopniu jest w stanie pokryć zapotrzebowanie na energię elektryczną budynku.

Pompa ciepła + fotowoltaika – jak to zrobić?

Aby podłączyć pompę ciepła do instalacji fotowoltaicznej, należy pamiętać o tym, że pompa ciepła powinna być ostatnim odbiornikiem energii elektrycznej w budynku. Powinna być zatem wpięta tuż przed licznikiem głównym. Ważne jest to, aby energia była zużywana najpierw przez wszystkie inne odbiorniki, a dopiero w ostateczności przez urządzenie grzewcze typu pompa ciepła. Pompa ciepła musi mieć możliwość wymuszenia pracy w oparciu o ilość energii oddawanej do sieci energetycznej. Niewiele pomp ciepła ma taką funkcję.

Ponadto ważną kwestią jest czas pracy sprężarki. Pompa ciepła powinna załączać się na możliwie długi czas, gdyż krótkie czasy pracy sprężarki powodują jej szybsze zużywanie. Automatyka pomp ciepła firmy Viessmann gwarantuje jednak zachowanie minimalnych czasów pracy sprężarki, nawet gdy warunki atmosferyczne są zmienne. Chłodzenie pompą ciepła nie przynosi takich efektów jak klimatyzacja, jest to jednak na pewno dużo lepsze rozwiązanie od braku jakiegokolwiek chłodzenia. Z tego typu rozwiązań korzysta się przede wszystkim przy ogrzewaniu podłogowym, natomiast zdecydowanie wydajniejszym rozwiązaniem jest wykorzystanie do chłodzenia klimakonwektorów.

Pompa ciepła i fotowoltaika w budynku jednorodzinnym

Budynek jednorodzinny, w którym zamieszkują 4 osoby (model 2+2) standardowo zużywa około 3 500 kWh energii elektrycznej rocznie.

Gdy dołożymy do takiego budynku pompę ciepła dla c.w.u., zużycie energii elektrycznej w budynku wzrośnie o 1 000 kWh energii rocznie. Jeżeli natomiast zastosujemy pompę ciepła do c.o. i c.w.u. zużycie energii elektrycznej wzrośnie o dodatkowe 4 500 kWh. Dobierając do domu jednorodzinnego instalację fotowoltaiczną, należy mieć na uwadze zależność: im mniejsza instalacja fotowoltaiczna, tym większe zużycie energii z PV na potrzeby własne i tym mniejsze pokrycie przez nią zapotrzebowania budynku na energię elektryczną.

W przypadku pompy ciepła do podgrzewu c.w.u. Vitocal 060-A, urządzenie kontroluje, czy jest naddatek z fotowoltaiki i załącza się na 20 min, następnie po tym czasie sprawdza ponownie, czy ten naddatek cały czas występuje.

pompa ciepła vitocal 060 A

Vitocal 060-A (Źródło: Viessmann)

Gdy jest wystarczająca ilość energii, pracuje dalej, a gdy nie – wyłącza się.
Współpraca pompy ciepła z instalacją fotowoltaiczną jest więc jak najbardziej bezpieczna, pod warunkiem, że połączenie jest wykonane z zachowaniem zasad sztuki budowlanej. Biorąc pod uwagę, że wymagania dla budynków w kwestii zapotrzebowania na energię pierwotną będą sukcesywnie zaostrzane, a układy łączące fotowoltaikę z pompą ciepła pozwalają na znaczące obniżenie tego współczynnika, takie rozwiązania będą z pewnością coraz częściej występowały w nowo powstających obiektach.

Opracowanie: Szymon Lenartowicz Dział Wsparcia Technicznego i Szkoleń Viessmann

Viessmann Polska

Producent systemów grzewczych, przemysłowych i chłodniczych