Analiza techniczno-ekonomiczna zastosowania gruntowej i powietrznej pompy ciepła w budynku jednorodzinnym – studium przypadku

• Autorzy: Obstawski P. , Chaberski M.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2016.280

Warianty tytułu

EN

Technical and economic analysis using ground and air heat pump in residential building - case analysis

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule dokonano analizy techniczno-ekonomicznej zastosowania gruntowej i powietrznej pompy ciepła pokrywających zapotrzebowanie na ciepło budynku jednorodzinnego. Obciążenie cieplne budynku związane ze stratami ciepła przez przegrody zewnętrzne oraz wentylację grawitacyjną obliczono zgodnie z normą PN-EN 12831. W budynku zastosowano niskotemperaturowe ogrzewanie płaszczyznowe w postaci ogrzewania podłogowego, którego rozmiary obliczono zgodnie z normą PN-EN 1264. Kierując się zapotrzebowaniem na ciepło budynku dobrano gruntową pompą ciepła o katalogowej nominalnej mocy grzewczej wynoszącej 13,9 kW, oraz powietrzną pompę ciepła o katalogowej mocy nominalnej wynoszącej 9,4 kW. Założono, że gruntowa pompa ciepła będzie eksploatowana w trybie monowalentnym, natomiast powietrzna pompa ciepła w trybie monoenergetycznym biwalentnym. Praca powietrznej pompy ciepła poniżej temperatury biwalentnej wspomagana będzie grzałką elektryczną o mocy nominalnej równej 6 kW umieszczonej w zasobniku buforowym. W obu przypadkach założono sterowanie instalacji w funkcji temperatury otoczenia (sterowanie pogodowe). Założono, że praca powietrzną pompy ciepła poniżej temperatury otoczenia <-7⁰C (temperatury biwalentnej) wspomagać będzie grzałka elektryczna. Dokonano analiz: kosztów inwestycji, uzyskanych efektów energetycznych oraz kosztów eksploatacyjnych obu rozwiązań. Analizując koszty inwestycji obu rozwiązań, ze względu na koszt wymiennika gruntowego instalacja gruntowej pompy ciepła w porównaniu z powietrzną jest droższa. Zarówno gruntowa jak i powietrzna pompa ciepła wspomagana grzałką elektryczną załączana poniżej temperatury biwalentnej pokrywa zapotrzebowanie na ciepło budynku. Z dokonanych analiz wynika, że koszt eksploatacji gruntowej pompy ciepła jest niższy niż pompy powietrznej. Jednakże analizując koszty inwestycyjne i eksploatacji obu instalacji w okresie 20 lat okazuje się, że bardziej ekonomiczne jest zainstalowanie powietrznej pompy ciepła.

EN

In paper was presented technical and economic analysis used ground heat pump and airwater heat pump covering the heat demand of residential building. Heat demand of residential building with included heat losses by wall and ventilation was calculated according to norm PNEN 12831. In the analyzed building uses underfloor heating. In the analyzed building uses underfloor heating with size calculated according norm PN-EN 1264. knowing heat demand of residential building selected model of ground heat pump which nominal heating power is 13,9 kW, and air heat pump which nominal power heating is 9,4 kW. Assume that the ground heat pump will be exploitation in the mono energetic mode while the air heat pump will be exploitation in mono energetic bivalent mode. Air heat pump below bivalent ambient temperature will assisted by electrical heater about nominal power 6 kW. Electrical heater was installed in buffer tank. in both cases assumed that control of work of installation will be realized in function of ambient temperature. Assumed that work of air heat pump below ambient temperature <-7⁰C (bivalent temperature) will assisted by electrical heater. Analysis of investment cost, energetic effects and exploitation cost has been made. Analysing of investments cost of both conceptions because of the cost of ground heat exchanger, installation of ground heat pump is more expensive than air heat pump. Heat demand of residential building is covered by a ground heat pump and air heat pump assisted by electric heater which is working below bivalent ambient temperature too. Result of economic analisys is that exploatation cost of ground heat pump is lower than air heat pump, but analisying investments cost and exploatation cost of both systems in twenty years, more economical is instalation air heat pump than ground heat pump.

Słowa kluczowe

PL

wymiennik gruntowy; centralne ogrzewanie; ciepła woda użytkowa

EN

ground heat exchanger; central heating; hot domestic water

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2016
• Tom: z. 63, nr 4
• Strony: 355--363
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., wykr.

Twórcy

autor

Obstawski P.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Zakład Gospodarki Energetycznej, ul. Nowoursynowska 164, 02-787 Warszawa; tel. [phone]

autor

Chaberski M.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Zakład Gospodarki Energetycznej, ul. Nowoursynowska 164, 02-787 Warszawa; tel. [phone]

Bibliografia

• [1] Pompy ciepła - Biuletyn OZE. Biuletyn pomp ciepła – Eurobserv’er – 2015.
• [2] Sobieraj M.: Sprężarkowa pompa ciepła systemu powietrze/woda. Konstrukcja i badania. Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja, 7/2015 str. 269-276.
• [3] PN-EN 12831:2006 Instalacje grzewcze w budynkach. Metoda obliczania projektowego obciążenia cieplnego.
• [4] PN-EN 1264 - Wbudowane płaszczyznowe wodne systemy ogrzewania i chłodzenia - Część 2: Ogrzewanie podłogowe: Obliczeniowa i badawcza metoda określania mocy cieplnej.
• [5] Dimplex Heat_Pump ver_1.110815: Program do analizy zapotrzebowania energetycznego budynku i doboru pomp ciepła.
• [6] Chaberski M.: Pompa ciepła powietrzna czy gruntowa? Analiza technicznoekonomiczna dla wybranego obiektu. Praca inżynierska SGGW, Warszawa 2016.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017)