Przewodnik inwestora – kolektory słoneczne czy powietrzna pompa ciepła?

Zalety stosowania kolektorów słonecznych lub powietrznej pompy ciepła do ogrzewania c.w.u. Korzyści z wyboru bezobsługowych rozwiązań zasilanych energią odnawialną. Porównanie z ogrzewaniem elektrycznym. Realne koszty i oszczędności. Wszystko to w wywiadzie, który „Ekspert Ogrzewnictwa” przeprowadził z Krajowym Doradcą ds. Pomp Ciepła Galmet - Julią Sobaszek. Sprawdź ile możesz zyskać wybierając rozwiązania OZE.

W kolejnych częściach „Przewodnika Inwestora” szczegółowo i praktycznie wyjaśniamy zalety i wady różnych sposobów ogrzewania domów oraz realnie wyliczamy ich opłacalność. W tym wydaniu sprawdzimy, który z dwóch ekologicznych systemów ogrzewania ciepłej wody użytkowej – za pomocą zestawu solarnego, czy powietrznej pompy ciepła – jest najbardziej odpowiedni dla 4 osobowej rodziny w perspektywie kilkunastu lat użytkowania instalacji. Na pytania redakcji odpowiada Julia Sobaszek, specjalista z Krajowego Centrum Doradztwa Techniki Grzewczej.

Ekspert Ogrzewnictwa: Co jest bardziej opłacalne – zestaw solarny, czy powietrzna pompa ciepła? Chyba każda osoba budująca lub modernizująca dom zastanawiała się, które z tych rozwiązań jest lepsze. Można odpowiedzieć jednoznacznie na to pytanie?

Julia Sobaszek: Nie jest to takie proste, ponieważ oba wymienione sposoby pozyskiwania c.w.u. są bardzo dobre. Szybkie, skuteczne, niezwykle tanie i co najważniejsze ekologiczne, gdyż ciepło pozyskujemy z odnawialnych źródeł. Ponadto zarówno systemy oparte na kolektorach słonecznych, jak i powietrznych pompach ciepła, są właściwie bezobsługowe dla użytkowników. Trudno byłoby wskazać bardziej nowoczesne i przyjazne dla środowiska sposoby ogrzewania wody.

To może łatwiej określić wady wymienionych sposobów ogrzewania c.w.u., które pomogłyby inwestorom podjąć decyzję na zasadzie selekcji negatywnej?

Żaden z wymienionych systemów nie ma dyskwalifikujących cech, ani wad. Każdy z nich można polecić bez żadnych zastrzeżeń. Zestawy, które analizujemy w dalszej części są dopracowane, działają na bazie sprawdzonych technologii, a ich wykonanie jest najwyższej jakości. Można wskazywać jedynie na różnice w technologii i specyfice użytkowania oraz kosztach instalacji i tempie zwrotu inwestycji. Wszystkie te kwestie wyjaśnimy dokładnie na konkretnych przykładach.

Podobnie jak w poprzednich częściach przewodnika dla precyzji porównania systemów musimy przyjąć identyczne założenia projektowe dla instalacji…

Tak. Zakładamy, że zestawy będą spełniały parametry:

• zaspokoją przygotowanie c.w.u. dla 4-osobowej rodziny - zużycie ok. 200 l/dobę;
• temperatura c.w.u.: 50°C;
• urządzenia – pompa ciepła/zestaw solarny - będą pracowały głównie w okresie letnim i przejściowym;
• w czasie kiedy temperatury zewnętrzne będą poza zakresem pracy pompy ciepła i przy warunkach uniemożliwiających korzystanie z energii solarnej woda będzie ogrzewana przez grzałkę.

Do obliczeń przyjmujemy, że cena energii elektrycznej jest stała i wynosi 0,6 zł/kWh.

Jakie konkretne urządzenia porównamy?

W instalacjach, które poddamy analizie zastosowano powietrzną pompę ciepła Basic 200 oraz system solarny Premium Standard z dwoma kolektorami miedzianymi, zestawem montażowym i zbiornikiem Tower Biwal 200 z grzałką. Obie instalacje mają zbliżoną moc grzewczą, a grzałki identyczną moc elektryczną. Obliczenia wykonaliśmy dla typowych parametrów i warunków pracy tych układów.

Podajmy szczegółową specyfikację tych zestawów.

Zestaw solarny Premium Standard tworzą:

• 2 kolektory miedziane KSG 21 Premium GT,
• wymiennik biwalentny Tower Biwal 200 l,
• elektroniczna, dwudrogowa grupa pompowa z separatorem powietrza,
• moduł sterujący STDC, w opcji dodatkowej: sterownik MTDC,
• komplet przyłączeniowy kolektorów,
• glikol dedykowany do kolektorów miedzianych - 20 l,
• naczynie wyrównawcze o pojemności 18 l,
• zestaw podłączeniowy naczynia wyrównawczego,
• zestaw do montażu na dachu skośnym, płaskim lub na elewacji.

Podstawowe źródło zasilania stanowi czysta energia słoneczna. Konstrukcja zastosowanego w tym układzie pionowego wymiennika stojącego Tower Biwal 200 z dwiema wężownicami spiralnymi, umożliwiającymi korzystanie z kilku źródeł ciepła jednocześnie, pozwala na korzystanie z OZE przez cały rok, chociaż główne uzyski przypadają na okres letni. Ciepło pozyskane przez kolektory słoneczne przekazywane jest do wody użytkowej poprzez dedykowaną do kolektorów słonecznych wężownicę spiralną. Umieszczenie jej w dolnej części zbiornika zapewnia najwyższą wydajność wymiennika. Pracę dolnej wężownicy może wspierać umieszczona nad nią wężownica zasilana np. przez ekologiczny kocioł centralnego ogrzewania. Skraca to czas ogrzewania wody, szczególnie przy dużym zapotrzebowaniu na c.w.u. Dodatkowym źródłem zasilania jest zamontowany w wymienniku izolowany elektryczny komplet grzejny GE. Alternatywnie można zastosować zestaw grzałek na flanszy, instalowany w otworze rewizyjnym.

Oczywiście w tym porównaniu bierzemy pod uwagę tylko najbardziej popularny zestaw dwóch kolektorów słonecznych i wymiennika c.w.u. z grzałką, ale warto podkreślić, że można znacznie zwiększyć jego możliwości poprzez rozbudowę zestawu.

Jakość tych kolektorów potwierdzają  wyniki z badań

Badanie kolektora KSG Premium GT

Badanie kolektora KSG Premium GT - tłumaczenie

Podobnie jak system z powietrzną pompą ciepła…

Oczywiście. Każdy system grzewczy Galmet charakteryzuje się dużą elastycznością konfiguracji i zawsze można zwiększyć jego możliwości i wydajność poprzez rozbudowę układu. W przypadku instalacji z powietrzną pompą ciepła pracującą na potrzeby c.w.u. do wyboru mamy przynajmniej trzy podstawowe zestawy - pierwsze dwa przeznaczone dla standardowej 4-osobowej rodziny, która posiada dodatkowe źródło c.o., a trzeci, najlepszy dla instalacji, gdzie zapotrzebowanie na ciepłą wodę jest większe, albo wymagana jest całoroczna praca pompy ciepła na potrzeby c.w.u.:

• Pompa ciepła zintegrowana ze zbiornikiem np. Basic 200, współpracująca z kotłem c.o. Pompa ciepła stanowi wtedy źródło c.w.u., poza okresem grzewczym. W okresie zimowym pompa ciepła pełni funkcję zbiornika/wymiennika c.w.u., jest wyłączona z eksploatacji, za ogrzewanie wody użytkowej odpowiada kocioł. Jest to optymalny wybór dla klienta, który nie posiada jeszcze zbiornika lub zachodzi potrzeba jego wymiany. Zakres pracy urządzenia: od +7°C lub -7°C w zależności od modelu - pompa ciepła nie jest dedykowana do pracy całorocznej na powietrzu zewnętrznym, dlatego wymaga uzupełnienia np. kotłem c.o. Podłączenie kotła c.o. do pompy ciepła umożliwia wężownica, znajdująca się w każdym zbiorniku pomp ciepła Basic i Spectra. Jeżeli w instalacji nie będzie kotła, to wodę w okresie zimowym może także podgrzewać grzałka, stanowiąca dodatkowe źródło ciepła. Wszystkie tego typu urządzenia Galmet posiadają grzałkę zamontowaną w standardzie.
• Pompa ciepła Small - to urządzenie, które możemy podłączyć do posiadanego już zbiornika o pojemności do 200 l Podłączenie może być wykonane bezpośrednio do wody użytkowej lub przez wężownicę o odpowiedniej powierzchni wymiany ciepła. Podobnie jak w przypadku pomp Spectra oraz Basic rozwiązanie takie najlepiej sprawdza się poza sezonem grzewczym i wymaga zazwyczaj uzupełnienia instalacji np. kotłem c.o.
• Pompa ciepła Airmax² do c.o. i c.w.u., ale pracująca w danej instalacji tylko na potrzeby c.w.u. połączona z jednym lub kilkoma zbiornikami MAXI większej pojemności. Jest to rozwiązanie idealne dla budynków o dużym zapotrzebowaniu na ciepłą wodę użytkową np. dla pensjonatu, szpitala lub wspólnoty mieszkaniowej. Zakres pracy pompy ciepła Airmax² sięga -20°C, a większa moc grzewcza w stosunku do pompy Basic (standardowo przeznaczonej do zapotrzebowania 200 l/dobę), pozwala tworzyć układy ze zbiornikami większej pojemności (np. 1500 l zużycia na dobę).

W tej części przewodnika do porównania wykorzystujemy tylko pierwszą z opisanych wyżej opcji, czyli system z pompą ciepła Basic 200.

Jakie będą koszty wybranych systemów grzewczych?

Według cen katalogowych netto:

• Basic 200 kosztuje: 6 439 zł;
• Zestaw solarny Premium Standard + zestaw montażowy + grzałka: 7 149 zł + 389 zł + 152,90 zł = 7 690,90 zł,
• Wymiennik SGW(S) Tower 200 + grzałka:
• 1 759 zł + 152,90 zł = 1 911,90 zł. (koszty montażu i eksploatacji instalacji z pompą ciepła i kolektorami słonecznymi będą zestawione w porównaniu ze standardowym ogrzewaczem c.w.u. z grzałką elektryczną).

Ceny rynkowe mogą się różnić od katalogowych, ponieważ hurtownie i bezpośredni dystrybutorzy często proponują własne rabaty, premie, czy korzyści w programach lojalnościowych. Średnie ceny rynkowe wymienionych urządzeń razem z montażem wynoszą:

• Basic 200 - ok. 8 000 zł brutto,
• Zestaw solarny Premium Standard – ok. 11 200 zł brutto,
• Wymiennik SGW(S) Tower 200 z grzałką - ok. 2 700 zł brutto.

W jaki sposób porównamy koszty ogrzania ciepłej wody przez powietrzną pompę ciepła, zestaw solarny i ogrzewacz elektryczny? W ciągu roku koszty te zmieniają się przecież w zależności od warunków pogodowych (przynajmniej w przypadku technologii OZE)…

Dla porównania kosztów ogrzewania c.w.u. przyjmujemy, że przez część roku energia na potrzeby ogrzewania c.w.u. dostarczana jest z OZE (pompy ciepła lub kolektorów słonecznych). Przez pozostałą część roku, głównie w okresie zimowym, praca urządzeń OZE będzie wspierana grzałką elektryczną zamontowaną w zbiornikach.

Koszty pracy tych urządzeń porównujemy z kosztami ogrzewania c.w.u. w systemie zasilanym wyłącznie energią elektryczną czyli za pomocą grzałki w wymienniku Tower Biwal, który stanowi swego rodzaju punkt odniesienia dla analizowanych systemów zasilanych odnawialnymi źródłami energii.

Jaki okres użytkowania poszczególnych instalacji obejmują wyliczenia?

Do porównania kosztów eksploatacyjnych ogrzewania wody użytkowej przyjęliśmy 15-letni czas eksploatacji każdego z systemów, co pozwala na wykazanie różnic pomiędzy nimi i wskazanie tempa zwrotu inwestycji w powietrzna pompę ciepła oraz w zestaw solarny.

Jakie założenia przyjmujemy dla instalacji?

Parametry są następujące:

• zaspokojenie potrzeb 4-osobowej rodziny,
• zużycie ok. 200 l/dobę – co odpowiada rocznemu zapotrzebowaniu na energię cieplną: 3 407 kWh,
• zestaw solarny składający się z dwóch kolektorów - roczne uzyski solarne 1 940 kWh,
• pompa ciepła zapewnia 50% potrzebnej energii na c.w.u. w ciągu roku – 1 703,5 kWh,
• średnie COP pompy ciepła w okresie jej pracy: 3.

Wszystkie wartości ujęliśmy w tabeli poniżej:

Już wiemy, które rozwiązanie jest najtańsze w eksploatacji, a które najdroższe. Teraz musimy to zestawić z całościowymi kosztami inwestycji i odnieść do założonego okresu użytkowania…

Skumulowane koszty inwestycji i eksploatacji każdego z rozwiązań ujętych w powyższej tabeli najlepiej przedstawić w formie czytelnego wykresu:

Jak widać ogrzewacz z grzałką elektryczną to rozwiązanie najtańsze w zakupie, ale zakładając 15 lat eksploatacji - najmniej ekonomiczne. Ciekawsze jest porównanie wyników dla technologii OZE: pompa ciepła ma niższe koszty inwestycyjne, ale wg przyjętych wyżej założeń ponosimy nieco wyższe koszty eksploatacyjne. Zestaw solarny natomiast jest najdroższym rozwiązaniem w inwestycji, jednak w analizowanym okresie czasu najtańszym w inwestycji.

W pewnym sensie wyniki zestawów zasilanych OZE mają wspólną cechę – wiążą się z wyższymi kosztami inwestycyjnymi w stosunku do ogrzewacza elektrycznego, ale generują przy tym niższe koszty eksploatacyjne…

Ogrzewacz z grzałką elektryczną to rozwiązanie o najniższym koszcie inwestycyjnym, lecz najwyższym eksploatacyjnym. Co do technologii OZE... pompa ciepła w porównaniu z zestawem solarnym jest rozwiązaniem tańszym inwestycyjnie, ale przynosi wg przyjętych wyżej założeń nieco wyższe koszty eksploatacyjne. Zestaw solarny jest najdroższy jeśli chodzi o inwestycję, jednak po 15 latach najtańszy analizując skumulowane koszty inwestycyjne i eksploatacyjne. Myślę zatem, że bardziej wpływ na decyzję klienta będą miały cechy poszczególnych rozwiązań i każdy klient wybierze to urządzenie, które będzie bardziej spełniało jego indywidualne potrzeby.

Zatem zarówno zestaw solarny jak i pompa ciepła znajdą swoich zwolenników…

Pompa ciepła to urządzenie elastyczne, przygotowujące c.w.u. tylko wtedy, gdy jej potrzebujemy, do tego tańsze i łatwiejsze w montażu. Zestaw solarny jest droższy w zakupie, ale zapewnia najniższe koszty eksploatacji, w związku z czym jest dobrym wyborem dla osób korzystających z c.w.u. w większych ilościach. Rozwiązanie to jest raczej niekorzystne dla osób często wyjeżdżających z domu, zwłaszcza w okresie letnim, gdyż pojawia się wtedy potrzeba chłodzenia nagrzanego zbiornika, by nie doszło do uszkodzenia instalacji. Użytkowanie instalacji solarnej nie jest tak elastyczne jak pompy ciepła, nie możemy jej wyłączyć z eksploatacji.

Dla łatwiejszego porównania cech każdego z opisanych systemów grzewczych zestawiliśmy je w tabeli.

Podsumujmy - jak wybrać najlepsze rozwiązanie dla konkretnej inwestycji?

Możemy przedstawić ogólne zalecenia w tej kwestii:

• przy niewielkim zapotrzebowaniu na ciepłą wodę korzystniejsza będzie pompa ciepła,
• w budynku użytkowanym nierównomiernie w ciągu roku również lepiej sprawdzi się pompa ciepła,
• zakładając nieobecność użytkowników budynku w okresie letnim także zalecamy pompę ciepła,
• przy większym zapotrzebowaniu na ciepłą wodę w ciągu roku bardziej praktyczny będzie zestaw solarny,
• przy dużym zapotrzebowaniu na ciepłą wodę głównie latem, np. w obiektach z odkrytym basenem, pensjonatach nadmorskich zdecydowanie lepsze będą kolektory słoneczne.

A może połączenie obu źródeł w ramach jednego systemu da jeszcze lepsze efekty?

Oczywiście możliwe jest połączenie pompy ciepła i kolektorów słonecznych dla osiągnięcia maksimum korzyści z energii odnawialnej. Jeżeli pompa ciepła pracowałaby na powietrzu obiegowym z pomieszczenia przez cały rok, a kolektory zapewniałyby dodatkową energię latem, to uzyskalibyśmy Hybrydowy System Grzewczy zapewniający maksymalne zyski z OZE. Bardziej szczegółowe zalecenia możemy przedstawić po dokładnej analizie konkretnego obiektu, w którym zamontowany zostanie system grzewczy oraz sposobu eksploatacji tego systemu.

Kto może skorzystać z pomocy specjalistów Krajowego Centrum Doradztwa Techniki Grzewczej?

Każdy bez wyjątku. Nie ma żadnych ograniczeń w korzystaniu z wiedzy i doświadczenia naszych ekspertów. Wystarczy zatelefonować lub skontaktować się mailowo – lista kontaktów podana jest na stronie internetowej www.galmet.com.pl. Bezpłatnie i kompleksowo doradzamy w zakresie doboru urządzeń, konfiguracji systemów i uzyskania dofinansowania. W Krajowym Centrum Doradztwa Techniki Grzewczej staramy się pomagać już na etapie planowania i projektowania inwestycji, a także później – w trakcie realizacji również jesteśmy do dyspozycji klienta. Doradca Krajowego Centrum Doradztwa Techniki Grzewczej ds. dofinansowań pomaga natomiast w wyszukiwaniu programów finansowania funkcjonujących w poszczególnych regionach i miastach. Na bieżąco monitorujemy, gdzie i jakiej wysokości dotację może otrzymać klient zainteresowany zakupem nowoczesnych ekologicznych urządzeń grzewczych lub modernizacją istniejącej instalacji. Do naszych zadań należy dobór urządzeń optymalnych do każdej inwestycji, kalkulacja oszczędności, dokładne określenie korzyści wynikających z wyboru konkretnych produktów. Wystarczy przedstawić doradcy najważniejsze parametry swojego domu, aby otrzymać konkretne, najlepsze dostępne rozwiązanie.

mgr inż. Julia Sobaszek
Krajowy doradca ds. pomp ciepła
kom. +48 784 941 146
j.sobaszek@galmet.com.pl