Operating costs of air and ground source heat pumps

• Autorzy: Sakowicz Robert Aleksander , Werner-Juszczuk Anna Justyna

Identyfikatory

DOI

10.36119/15.2022.7-8.4

Warianty tytułu

PL

Koszty eksploatacyjne powietrznej i gruntowej pompy ciepła

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This study aims to determine how the variable operating parameters affect the efficiency and operating costs of the heat pump. A single-family house with a design heat load of 4,3 kW located in climate zone IV in Bialystok is analysed. The analysis concerns a brine-to-water heat pump and an air-to-water heat pump. Three values of bivalent temperature are assumed for the air source heat pump: - 10, - 9 and - 8°C. Five values of heating water temperature are considered: 35, 40, 45, 50 and 55°C. The basis for calculating the heat output and electricity consumption of the heat pumps is the outside air temperature determined for each hour of the heating season in the statistical year. The SCOP values are calculated. Electricity consumption and its cost are determined according to three tariffs offered by PGE: G11, G12 and G12w. A ground source heat pump ensures the lowest operating costs and highest SCOP values. In an air source heat pump the lower the bivalent temperature, the lower the operating costs. The most favourable electricity tariff is the weekend tariff G12w. The 24-hour tariff G11 with identical charges during the day and night is not recommended to use for heating purposes.

PL

Celem niniejszego opracowania jest określenie, jak zmienne parametry pracy wpływają na efektywność i koszty eksploatacji pompy ciepła. Obliczenia przeprowadzono dla domu jednorodzinnego położonego w IV strefie klimatycznej w Białymstoku, o projektowym zapotrzebowaniu na ciepło 4,3 kW. Analiza obejmuje pompę gruntową typu solanka-woda oraz pompę typu powietrze-woda. Dla pompy powietrznej przyjęto trzy wartości temperatury biwalentnej: - 10, - 9 i - 8°C. Obliczenia zużycia energii elektrycznej przeprowadzono dla pięciu wartości temperatury górnego źródła: 35, 40, 45, 50 i 55°C. Podstawą do obliczeń mocy cieplnej i zużycia energii elektrycznej przez pompy ciepła była temperatura powietrza zewnętrznego określona dla każdej godziny sezonu grzewczego. Obliczono wartości współczynnika SCOP. Zużycie energii elektrycznej i jej koszt wyznaczono według trzech taryf oferowanych przez PGE: G11, G12 i G12w. Najniższe koszty eksploatacyjne i najwyższe wartości SCOP zapewnia gruntowa pompa ciepła. W pompie powietrznej im niższa temperatura biwalentna, tym niższe koszty eksploatacyjne. Najkorzystniejszą taryfą energii elektrycznej jest taryfa weekendowa G12w. Do ogrzewania budynku nie jest zalecana taryfa całodobowa G11 ze stałymi opłatami w strefie dziennej i nocnej.

Słowa kluczowe

EN

operating cost; seasonal coefficient of performance; upper heat source; ground source heat pump; air source heat pump

PL

koszty eksploatacyjne; współczynnik efektywności sezonowej; źródło ciepła górne; gruntowa; pompa ciepła; powietrzna pompa ciepła

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2022
• Tom: nr 7/8
• Strony: 33--37
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab., wykr., wzory

Twórcy

autor

Sakowicz Robert Aleksander

• Politechnika Białostocka, Wydział Budownictwa i Nauk o Środowisku, Katedra Ciepłownictwa, Ogrzewnictwa i Wentylacji

autor

Werner-Juszczuk Anna Justyna

• Politechnika Białostocka, Wydział Budownictwa i Nauk o Środowisku, Katedra Ciepłownictwa, Ogrzewnictwa i Wentylacji

• https://orcid.org/0000-0002-5460-7874

Bibliografia

• [1] GUS. Energia ze źródeł odnawialnych w 2020 r., stat.gov.pl (access data 20.03.2022).
• [2] Anweiler S., Masiukiewicz M. (2018). Experimental based determination of SCOP coefficient for a ground-water heat pump. E3S Web Conf. Volume 44, 2018 10th Conference on Interdisciplinary Problems in Environmental Protection and Engineering EKO-DOK 2018.
• [3] Dąbrowski J., Hutnik E. (2015). Badania efektywności gruntowej pompy ciepła pracującej na potrzeby centralnego ogrzewania, Instal 11/2015, s. 32-35.
• [4] Plytaria M.T., Tzivanidis Ch., Bellos E., Antonopoulos K.A. (2018). Energetic investigation of solar assisted heat pump underfloor heating systems with and without phase change materials. Energy Conversion and Management 173, s. 626-639.
• [5] Podręcznik architekta, projektanta i instalatora. Pompy ciepła. Viessmann 2013.
• [6] Chudzik P. (2006). Zmiana mocy cieplnej, elektrycznej i współczynnika efektywności energetycznej sprężarkowej pompy grzejnej w zależności od temperatury dolnego źródła ciepła. Instal 7/8/2006, s. 13-20.
• [7] Piotrowska-Woroniak J., Załuska W., Woroniak G. (2015). Analiza pracy poziomego gruntowego wymiennika ciepła współpracującego z pompą ciepła typu solanka-woda. Instal 10/2015, s. 26-32.
• [8] pgedystrybucja.pl (access data 10.05.2022).
• [9] www.gov.pl/web/archiwum-inwestycje-rozwoj/dane-do-obliczen-energetycznych-budynkow (access data 01.05.2022)
• [10] Gajewski A., Gładyszewska-Fiedoruk K., Krawczyk D.A. (2019). Carbon Dioxide Emissions during Air, Ground, or Groundwater Heat Pump Performance in Białystok. Sustainability 11, s. 5087.
• [11] PORT PC. Wytyczne projektowania, doboru, montażu i uruchomienia instalacji z pompami ciepła w budynkach jednorodzinnych i wielorodzinnych, część 7, wyd. 3, 01.2020.
• [12] Piotrowska-Woroniak J. (2016). Badanie rozkładu temperatury w pionowym gruntowym wymienniku ciepła podczas pracy pompy ciepła w północno-wschodniej Polsce. Instal 6/2016, s. 9-18.
• [13] Biernacka B. (2010). Semi-empirical formula for the natural ground temperature distribution in Bialystok city region. Civil Environmental Engineering 1, s. 5-9.
• [14] Dane katalogowe pomp ciepła VITOCAL 333-G firmy Viessman.
• [15] Dane katalogowe pomp ciepła VITOCAL 200A firmy Viessman.

Uwagi

1. The research was carried out within the framework of work no. WZ/WB-IIS/7/2022 in the Department of HVAC Engineering of the Białystok University of Technology and was financed from a research subvention provided by the minister responsible for science.

2. Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023)