Odzysk ciepła w pompach ciepła na potrzeby przygotowania c.w.u.

W związku z planowanym wycofywaniem kotłów na paliwa kopalne, przewidzianym w nowej europejskiej dyrektywie w sprawie charakterystyki energetycznej budynków (EPBD 2024), firma KEYTER zwiększa swoje zaangażowanie w rozwój pomp ciepła jako jednego z filarów zrównoważonych systemów HVAC. Hiszpański producent opracował rozwiązania umożliwiające wykorzystanie ciepła odpadowego do przygotowania ciepłej wody użytkowej (c.w.u.) bez dodatkowych kosztów energii. Stanowią one efektywną, zgodną z przepisami i przyjazną dla środowiska alternatywę, spełniającą wymagania europejskie.

Warto przytoczyć dokładne brzmienie dyrektywy EPBD 2024 (dyrektywy w sprawie charakterystyki energetycznej budynków):

„Dwie trzecie energii zużywanej do ogrzewania i chłodzenia budynków nadal pochodzi z paliw kopalnych. Aby zdekarbonizować sektor budowlany, szczególnie ważne jest stopniowe wycofywanie paliw kopalnych z ogrzewania i chłodzenia. W związku z tym w krajowych planach renowacji budynków państwa członkowskie powinny wskazać swoje krajowe polityki i środki mające na celu stopniowe wycofywanie paliw kopalnych z ogrzewania i chłodzenia. Państwa członkowskie powinny dążyć do stopniowego wycofywania indywidualnych kotłów zasilanych paliwami kopalnymi, przy czym w pierwszej kolejności powinny one zaprzestać od 2025 r. udzielania zachęt finansowych w przypadku instalacji indywidualnych kotłów zasilanych paliwami kopalnymi, z wyjątkiem tych, które zostały wybrane do inwestycji przed 2025 r. w ramach Instrumentu na rzecz Odbudowy i Zwiększania Odporności...”

Czy oznacza to całkowite zniknięcie kotłów na paliwa kopalne? Przytoczmy kolejny fragment:

„Państwa członkowskie dążą do wymiany indywidualnych kotłów zasilanych paliwami kopalnymi w istniejących budynkach, zgodnie z krajowymi planami stopniowego wycofywania kotłów zasilanych paliwami kopalnymi".

Z kolei we wzorze krajowych planów renowacji budynków jest zapis:

„Dekarbonizacja ogrzewania i chłodzenia, w tym poprzez systemy ciepłownicze i chłodnicze, oraz stopniowe wycofywanie paliw kopalnych z ogrzewania i chłodzenia w celu całkowitego wycofania kotłów zasilanych paliwami kopalnymi najpóźniej do 2040 r.”

Wynika z tego, że przygotowanie c.w.u. w budynkach będzie docelowo realizowane przez pompy ciepła, co potwierdza zawarta w dyrektywie definicja systemu technicznego budynku „... oznacza urządzenia techniczne budynku lub modułu budynku do ogrzewania pomieszczeń, chłodzenia pomieszczeń, wentylacji, ciepłej wody użytkowej, wbudowanego oświetlenia, automatyki i sterowania w budynku, wytwarzania energii ze źródeł odnawialnych na miejscu i magazynowania energii lub kombinację takich systemów, w tym systemy wykorzystujące energię ze źródeł odnawialnych.”

Spośród ośmiu systemów wskazanych w EPBD 2024 pompa ciepła może obsługiwać cztery z pięciu systemów zużywających energię. W tym kontekście KEYTER, jako hiszpański producent rozwiązań HVAC(R), skoncentrował swoje działania na rozwoju technologii opartych na pompach ciepła, które mogą skutecznie zastąpić kotły na paliwa kopalne w zastosowaniach przemysłowych, usługowych i mieszkaniowych, wyprzedzając cele określone w dyrektywie europejskiej. Czy jednak to wystarczy, aby pompa ciepła stała się głównym źródłem c.w.u.? Nie powinniśmy tu zapominać o innych instalacjach wykorzystujących energię odnawialną - do których zaliczamy pompy ciepła - takich jak kolektory słoneczne. Zdecydowanie nie. Sama rola głównego źródła nie wystarcza. Pompa ciepła może zapewnić istotną dodatkową korzyść: c.w.u. jest przygotowywana praktycznie za darmo, bez dodatkowych kosztów energii i przy zerowej emisji.

Odzysk ciepła do przygotowania c.w.u. bez dodatkowych kosztów energii

Każdy, kto zna zasadę działania pompy ciepła, wie, że w trybie chłodzenia uwalnia ona do otoczenia więcej energii niż wytwarza na potrzeby klimatyzacji. Z kolei w trybie ogrzewania pompy pracujące w klimacie umiarkowanym lub ciepłym są przewymiarowane, ponieważ decydującym kryterium przy doborze urządzenia jest zazwyczaj wielkość zapotrzebowania na chłód. W rezultacie znaczna ilość energii jest bezużytecznie rozpraszana do atmosfery.

W ramach strategii dekarbonizacji i dążenia do projektowania rozwiązań o wysokiej efektywności, pompy ciepła KEYTER są wyposażone w układy odzysku ciepła, których zadaniem jest maksymalne wykorzystanie energii i redukcja śladu węglowego instalacji.
W firmie KEYTER kładziemy szczególny nacisk na to zagadnienie. W naszych liniach produktów powietrze-woda oraz powietrze-powietrze oferujemy system odzysku energii odpadowej z gorących gazów (Hot Gas Waste Energy Recovery) jako wartość dodaną. W zależności od trybu pracy system ten wykorzystuje część lub nawet 100% ciepła skraplania do przygotowania c.w.u. bez dodatkowego zużycia energii.
Gorące pary czynnika chłodniczego na króćcu tłocznym sprężarki doskonale nadają się do podgrzewania c.w.u.: mają bardzo wysoką temperaturę, wymiana ciepła z wodą wodociągową przebiega wyjątkowo efektywnie… i są dostępne za darmo.
Mówimy, że są darmowe, ponieważ są wytwarzane przy użyciu energii, którą urządzenie pochłania podczas pracy w trybie chłodzenia – jej odzysk jest w 100% bezkosztowy. Natomiast jeśli ciepło jest odzyskiwane podczas pracy w trybie ogrzewania, sezonowa efektywność w odniesieniu do energii pierwotnej zapewnia sprawność rzędu 200%, co odpowiada szacunkowej wartości wskaźnika SCOP równej około 4. Na tym polega „magia” pompy ciepła: dostarcza ona użyteczną energię przy bardzo niskim zużyciu energii elektrycznej.
Warunkiem koniecznym jest jednak prawidłowe wdrożenie na poziomie regulacyjnym, normatywnym i technicznym, z uwzględnieniem możliwości hybrydyzacji technologii.
Do najczęściej stosowanych metod przygotowania c.w.u. należą:

• Pompy ciepła: pobierają energię z powietrza zewnętrznego i wykorzystują ją do wysoce efektywnego podgrzewania wody.
• Kotły gazowe: podgrzewają wodę poprzez spalanie gazu ziemnego lub gazu płynnego (LPG).
• Kolektory słoneczne: wykorzystują promieniowanie słoneczne do podgrzewania wody, redukując zużycie energii konwencjonalnej.
• Podgrzewacze elektryczne: grzałki elektryczne podgrzewają wodę w zasobnikach lub przepływowych ogrzewaczach wody.

W obszarze przepisów podstawowe znaczenie mają bez wątpienia rozporządzenie w sprawie warunków technicznych dla instalacji HVAC oraz kodeks budowlany, natomiast najważniejszym odniesieniem normalizacyjnym jest norma PN-EN 12831-3.

Norma PN-EN 12831-3

Norma PN-EN 12831-3 dotyczy obliczania obciążenia cieplnego związanego z przygotowaniem ciepłej wody użytkowej. Określa metody szacowania zużycia oraz kryteria soboru wielkości instalacji. Norma obejmuje następujące kluczowe zagadnienia:

• Określanie zapotrzebowania na c.w.u.: na podstawie liczby użytkowników, ich nawyków związanych ze zużyciem wody oraz wymaganych temperatur wody.
• Obliczanie obciążenia cieplnego: z uwzględnieniem takich czynników jak jednoczesność poboru, straty ciepła i sprawność instalacji.
• Dobór wielkości instalacji do magazynowania i dystrybucji: obejmuje kryteria dotyczące pojemności zasobników, izolacji termicznej i przepływów wody zasilającej.
• Moduły M8-2 i M8-3: dotyczą charakterystyki zapotrzebowania oraz obciążenia cieplnego w instalacjach c.w.u.

Norma ma zastosowanie zarówno do nowych budynków, jak i modernizacji istniejących instalacji, umożliwiając efektywne projektowanie zgodne z rzeczywistymi potrzebami użytkowników. W porównaniu z innymi podobnymi normami wyróżnia się ona swoim podejściem i zakresem zastosowania:

• PN-EN 12831-3 a PN-EN 15316-3-1: norma PN-EN 12831-3 zastępuje PN-EN 15316-3-1, udoskonalając metodologię obliczeniową i dostosowując ją do aktualnych wymagań dotyczących efektywności energetycznej.
• PN-EN 12831-3 a Prawo budowlane: norma UNE-EN 12831-3 przedstawia szczegółową metodę obliczania obciążenia cieplnego, natomiast Prawo budowlane określa ogólne wymagania dotyczące efektywności energetycznej oraz zapotrzebowania na c.w.u. w budynkach.
• PN-EN 12831-3 a rozporządzenie w sprawie instalacji HVAC w budynkach: rozporządzenie wskazuje normę PN-EN 12831-3 jako dokument referencyjny przy doborze instalacji c.w.u., zapewniając zgodność projektów HVAC z obowiązującymi wymaganiami.

Podsumowując, PN-EN 12831-3 jest szczegółową normą techniczną uzupełniającą szersze przepisy, takie jak Prawo budowlane czy rozporządzenie w sprawie instalacji HVAC w budynkach. Dostarcza ona precyzyjnych narzędzi umożliwiających efektywne projektowanie instalacji c.w.u. Zarówno norma PN-EN 12831-3 jak i dyrektywa w sprawie charakterystyki energetycznej budynków (EPBD) odnoszą się do efektywności energetycznej budynków, lecz mają odmienny zakres.

Norma PN-EN 12831-3 uzupełnia dyrektywę EPBD, dostarczając narzędzi technicznych do precyzyjnego obliczania zapotrzebowania cieplnego na potrzeby c.w.u. w ramach wymagań dotyczących efektywności energetycznej określonych w dyrektywie europejskiej. Urządzenia i systemy sterowania KEYTER są projektowane zgodnie z zasadami doboru wielkości i efektywności określonymi w tej normie, co gwarantuje optymalną pracę każdej instalacja c.w.u. odpowiednio do rzeczywistych warunków eksploatacji.

Połączenie zaawansowanych technologii i zrównoważonego rozwoju

Zaangażowanie firmy KEYTER na rzecz zrównoważonego rozwoju i zwiększania efektywności energetycznej znajduje odzwierciedlenie w ofercie pomp ciepła do przygotowania c.w.u. Te zaawansowane rozwiązania, wykorzystujące propan jako czynnik chłodniczy, nie tylko spełniają aktualne, rygorystyczne regulacje, takie jak rozporządzenie w sprawie instalacji HVAC w budynkach, lecz również znacznie ograniczają wpływ na środowisko dzięki zastosowaniu czynników o niskim współczynniku GWP.

Efektywność energetyczna dzięki zastosowaniu propanu

Pompy ciepła KEYTER wykorzystujące naturalny czynnik chłodniczy R290 (propan) stanowią istotny krok w rozwoju zrównoważonych technologii przygotowania c.w.u., łącząc zaawansowane rozwiązania techniczne z odpowiedzialnym podejściem do środowiska. Wysoka efektywność energetyczna i niskie zużycie energii umożliwiają bardziej ekonomiczne wykorzystanie zasobów, co przekłada się na znaczną redukcję emisji CO2 oraz wymierne oszczędności dla użytkowników.

Elastyczne rozwiązania dostosowane do różnych zastosowań

Urządzenia zaprojektowano z myślą o różnych rodzajach instalacji. Doskonale sprawdzają się w budynkach mieszkalnych, obiektach komercyjnych i przemysłowych, zapewniając efektywne i zrównoważone przygotowanie ciepłej wody użytkowej. Możliwość integracji z innymi technologiami odnawialnymi - na przykład z kolektorami słonecznymi - pozwala stworzyć optymalny układ hybrydowy, zwiększający efektywność całego systemu i maksymalizujący oszczędności energii.

Zgodność z regulacjami i postęp technologiczny

Urządzenia KEYTER nie tylko spełniają wymagania normy PN-EN 12831-3 oraz rozporządzenia w sprawie instalacji HVAC w budynkach, lecz także wnoszą realną wartość do projektów dekarbonizacyjnych. Nasze pompy ciepła z czynnikiem R290 osiągają najwyższą efektywność w wytwarzaniu c.w.u., zapewniając stabilną i niezawodną pracę przez cały okres eksploatacji.

Krok w stronę zrównoważonej przyszłości

KEYTER konsekwentnie realizuje działania na rzecz bardziej ekologicznej i energooszczędnej przyszłości. Zastosowanie naszych pomp ciepła z propanem w instalacjach ciepłej wody użytkowej pokazuje, jak nowoczesne rozwiązania technologiczne mogą zmieniać branżę HVAC&R, skutecznie wspierając dekarbonizację i ograniczając wpływ na środowisko. Dzięki rozwiązaniom w całości projektowanym i produkowanym w Hiszpanii KEYTER umacnia swoją pozycję lidera transformacji w kierunku czystszych, bardziej efektywnych i odpowiedzialnych środowiskowo systemów HVAC.

Oryginalna treść została przygotowana przez KEYTER Academy. Niniejszy artykuł jest polskim tłumaczeniem oryginalnej treści opublikowanej przez KEYTER Academy. Oryginalną wersję można przeczytać tutaj.

KEYTER jest europejskim producentem specjalizującym się w projektowaniu, opracowywaniu i produkcji zaawansowanych urządzeń oraz rozwiązań HVAC(R). Dzięki ponad 35-letniemu doświadczeniu KEYTER rozwija niezawodne, energooszczędne i zrównoważone technologie dla zastosowań komercyjnych, przemysłowych i procesowych.

W Polsce produkty KEYTER są dystrybuowane i objęte wsparciem przez firmę Schiessl Polska - zaufanego lokalnego partnera w zakresie sprzedaży, doradztwa technicznego i obsługi klienta.