Pompa ciepła w instalacji hybrydowej – szanse i ograniczenia

Czym jest instalacja hybrydowa? Najprościej rzecz ujmując jest to połączenie ogrzewania za pomocą odnawialnego źródła energii, którym jest pompa ciepła z systemem tradycyjnym, czyli przykładowo kotłem gazowym. Jest to więc tzw. układ biwalentny, ponieważ pompa i kocioł używają innego nośnika energii. Hybrydowy system z pompą ciepła przełącza się między źródłami w zależności od tego, które z nich jest najbardziej wydajne w danym momencie. Najczęściej w takich rozwiązaniach wykorzystuje się już istniejący kocioł, jednak coraz częściej występują urządzenia, w których dwa agregaty grzewcze stanowią jedno urządzenie. 

Dodatkowo, na rynku można wyróżnić urządzenia, gdzie to pompa ciepła posiada większą moc grzewczą w porównaniu do niewielkiego mocowo kotła grzewczego, jak i takie rozwiązania, gdzie pompa jest dodatkiem do urządzenia o dużej mocy grzewczej. 

Pompa ciepła w układach hybrydowych - dlaczego?

Można wyróżnić trzy powody, dla których warto rozważyć instalację systemu hybrydowego. 

Pierwszym z nich może być duże zapotrzebowanie na energię grzewczą dla danego budynku. W takim wypadku powietrzna pompa ciepła nie jest w stanie zapewnić odpowiedniej mocy grzewczej, aby zachować komfortową temperaturę w pomieszczeniach. Taka sytuacja jest rzadko spotykana w domach jednorodzinnych, gdzie dobrze dobrana pompa ciepła zazwyczaj jest w stanie pokryć całe zapotrzebowanie sama lub jedynie przy niewielkiej pomocy grzałek elektrycznych. Problem może pojawić się przy większej kubaturze budynku – w takim wypadku moc grzewcza pompy ciepła może okazać się niewystarczająca. 

Drugim z powodów jest aspekt ekonomiczny. Jako że efektywność pompy ciepła typu powietrze/woda jest zależna od warunków zewnętrznych, przy niektórych temperaturach bardziej opłacalne może być ogrzewanie np. kotłem gazowym. Nowoczesny kocioł gazowy może dostarczać ciepło po niższych kosztach, jednak jedynie w wypadku, gdy ceny gazu są niskie. Właściwa konfiguracja instalacji hybrydowej powinna polegać na włączeniu się kotła tylko wtedy, gdy będzie tańszy w eksploatacji od pompy ciepła. 

Kolejnym argumentem przemawiającym za wykorzystaniem systemu hybrydowego jest aspekt ekologiczny. W porównaniu do kotła gazowego pompa ciepła przyczynia się pozytywnie do redukcji emisji CO_2,, jeżeli jej SCOP jest przynajmniej równe 3 (przy założeniu, że energia elektryczna nie pochodzi np. z instalacji fotowoltaicznej). 

Niestety wraz ze spadkiem temperatury zewnętrznej, maleje również efektywność pompy ciepła. Tak więc poniżej pewnej temperatury to właśnie kocioł gazowy może powodować mniejszą emisję dwutlenku węgla niż z reguły bardziej ekologiczna pompa ciepła. Temperatury graniczne, poniżej których bardziej ekologiczne jest ogrzewanie systemem tradycyjnym będą się zmieniały wraz ze zwiększeniem udziału OZE w produkcji energii elektrycznej. Tak więc z czasem granica opłacalności ekologicznej pomp ciepła będzie się przesuwać. 

• Zobacz również: Taktowanie pompy ciepła – czym jest i jak mu przeciwdziałać?

Szanse i ograniczenia układów hybrydowych

Biorąc pod uwagę przewidywany wzrost opłacalności ekologicznej pomp ciepła w przyszłości oraz prawdopodobne wzrosty cen paliw kopalnych i ich coraz gorszą dostępność można rozważyć zasadność instalowania systemów hybrydowych. 

Ogrzewanie hybrydowe zapewnia większą niezależność od cen paliw i energii, a także zapewnia stałe pokrycie zapotrzebowania na ciepło w wypadku awarii jednego z urządzeń grzewczych. Producenci często zwracają również uwagę na fakt, że powietrzna pompa ciepła może pełnić podwójną funkcję – ogrzewania oraz chłodzenia budynku. Powoduje to, że jej zainstalowanie w układzie hybrydowym pozwoli wykorzystać inne jej funkcję, których kotły konwencjonalne nie są w stanie spełnić. Jednak należy zaznaczyć, że opcja chłodzenia nie jest cechą zarezerwowaną dla instalacji hybrydowych – to samodzielne modele pomp ciepła posiadają taką możliwość. Niemniej posiadanie dwóch źródeł ciepła zwiększa bezpieczeństwo energetyczne - jest to bezsprzecznie jedną z największych zalet takich układów.

Zasadność stosowania pomp ciepła w układach hybrydowych jest jednak kwestionowana zarówno pod względem ekonomicznym, jak i ekologicznym. Jak już wspomniano, jako że przewiduje się wzrost udziału odnawialnych źródeł energii w produkcji energii elektrycznej, bilans ekologiczny samodzielnych pomp ciepła będzie systematycznie wzrastał. Jednocześnie, według prognoz ceny gazu oraz innych paliw będą się zwiększały. Tym samym pompa ciepła zaprogramowana tak, aby przełączać się na najbardziej opłacalny tryb pracy w danym momencie będzie uruchamiała kocioł coraz rzadziej. Do tego dochodzi fakt, że pompy ciepła w budynkach jednorodzinnych w przytłaczającej większości przypadków (gdy istnieje taka potrzeba) są w stanie pokryć zapotrzebowanie na c.o. jedynie przy pomocy grzałek elektrycznych, a nie całego kotła, który generuje dodatkowe koszty. 

Źródło: PORT PC.

Materiał został przygotowany przez Koło Naukowe Odnawialnych Źródeł Energii “Grzała”
Katarzyna Dubiel