Jaka instalacja fotowoltaiczna do pompy ciepła?

W dobie ciągłych wzrostów rachunków za energię elektryczną oraz ogrzewanie coraz więcej osób poszukuje tańszych, alternatywnych rozwiązań. Jednym z nich jest połączenie pompy ciepła z instalacją fotowoltaiczną. W tym artykule postaramy się przybliżyć tematykę związaną z połączeniem tych dwóch systemów. W szczególności skupimy się na problemie doboru odpowiedniej mocy instalacji fotowoltaicznej oraz pompy ciepła dla budynków o różnym metrażu i zapotrzebowaniu na ciepło. Omówimy także korzyści płynące z takiego rozwiązania oraz koszty i czas zwrotu z inwestycji. Zapraszamy do lektury!

1. Co to jest i jak działa pompa ciepła?

Pompa ciepła to zaawansowane urządzenie grzewcze, które wykorzystuje energię z otoczenia, zawartą w powietrzu, glebie czy wodzie, aby dostarczyć ciepło do budynku lub wykorzystać ją do chłodzenia. Pompa ciepła działa na zasadzie dostarczenia ciepła z niższej temperatury do wyższej. Wykorzystuje obieg czynnika chłodniczego. Parownik pobiera ciepło ze źródła o niższej temperaturze. Następnie za pomocą sprężarki, temperatura czynnika wzrasta i zgromadzone ciepło zostaje przekazane do docelowego obszaru o wyższej temperaturze. Proces ten powtarza się cyklicznie, umożliwiając efektywne przenoszenie ciepła. Pompy ciepła są efektywnym i ekologicznym rozwiązaniem, które pozwala oszczędzać energię elektryczną i redukować emisję CO₂ w porównaniu do tradycyjnych systemów grzewczych opartych na paliwach kopalnych. Więcej o zasadzie działania i pompach ciepła przeczytasz tutaj.

pompa ciepła daikin — Rys. 1. Pompa ciepła renomowanej firmy Daikin.

2. Korzyści z połączenia fotowoltaiki z pompą ciepła

Połączenie instalacji fotowoltaicznej z pompą ciepła może przynieść wiele korzyści. Oprócz dostarczania energii elektrycznej do pomp ciepła, fotowoltaika może również wspomagać inne systemy domowe. Poniżej przedstawiamy trzy główne korzyści wynikające z takiego połączenia.

2.1. Niższe rachunki za energię elektryczną

Moduły fotowoltaiczne generują energię elektryczną z darmowego i nieograniczonego źródła – słońca. Tak wyprodukowana energia może być wykorzystana do zasilania pompy ciepła, co pozwoli obniżyć koszty eksploatacji systemu grzewczego. Dzięki temu połączeniu można zredukować zużycie energii z sieci, co przekłada się na niższe rachunki za prąd.

2.2. Ekologiczność i redukcja emisji CO₂

Połączenie fotowoltaiki z pompą ciepła to również korzystne rozwiązanie z punktu widzenia ochrony środowiska. Fotowoltaika jest odnawialnym źródłem energii, co oznacza, że produkcja energii elektrycznej nie wiąże się z emisją szkodliwych substancji ani gazów cieplarnianych. Połączenie z pompą ciepła jeszcze bardziej wzmacnia ten efekt, ponieważ pompa ciepła jest efektywnym systemem grzewczym, który wykorzystuje energię odnawialną do ogrzewania (lub chłodzenia) budynku.

2.3. Samowystarczalność energetyczna

Połączenie pompy ciepła z fotowoltaiką może prowadzić do osiągnięcia samowystarczalności energetycznej. Oznacza to, że budynek jest w stanie wytwarzać wystarczającą ilość energii elektrycznej dzięki panelom słonecznym, aby zasilić zarówno pompę ciepła, jak i inne urządzenia elektryczne w budynku. Samowystarczalność energetyczna daje niezależność od tradycyjnych dostawców energii, a także chroni przed wzrostem cen energii elektrycznej.

3. Wybór odpowiedniej mocy pompy ciepła

Wybór odpowiedniej mocy pompy ciepła jest jednym z kluczowych czynników decydujących o efektywnym i skutecznym funkcjonowaniu systemu grzewczego. Poprawne dobranie mocy pompy ciepła pozwala zapewnić optymalne warunki cieplne w budynku, minimalizując jednocześnie koszty eksploatacyjne i zapewniając efektywność energetyczną. W tym rozdziale omówimy czynniki, które należy uwzględnić podczas wyboru odpowiedniej mocy pompy ciepła.

3.1. Powierzchnia do ogrzewania/chłodzenia

Powierzchnia budynku jest jednym z kluczowych czynników determinujących zapotrzebowanie na energię cieplną. Im większa powierzchnia do ogrzewania/chłodzenia, tym większa moc pompy ciepła będzie potrzebna. Przedstawia się również różne metody obliczania powierzchni, takie jak metoda pomiarowa lub metoda obliczeniowa na podstawie wymiarów budynku.

3.2. Izolacja budynku

Dobrze izolowany budynek ma mniejsze straty ciepła i jest bardziej energooszczędny. Dobierając moc pompy ciepła należy wziąć pod uwagę jakość izolacji ścian, dachu, podłogi oraz okien i drzwi.

3.3. Efektywność energetyczna

Efektywność pompy ciepła jest określana przez współczynnik wydajności sezonowej (COP) lub współczynnik efektywności energetycznej (EER) dla chłodzenia. Im wyższa wartość COP lub EER, tym bardziej efektywna jest pompa ciepła. Przedstawia się również różne klasy efektywności energetycznej pomp ciepła oraz ich wpływ na zużycie energii i koszty eksploatacji.

pompy ciepła daikin min — Rys 2. Pompa ciepła Daikin – montaż na ścianie budynku.

4. Jaka moc instalacji fotowoltaicznej do pompy ciepła?

Przy doborze mocy instalacji fotowoltaicznej niezwykle istotne jest właściwe uwzględnienie zapotrzebowania na energię przez pompę ciepła.

4.1. Wpływ pompy ciepła na zapotrzebowanie energii

Zapotrzebowanie na energię przez pompę ciepła zależy od kilku czynników, takich jak temperatura oczekiwana wewnątrz budynku, izolacja cieplna budynku oraz wydajność samej pompy ciepła. W chłodniejszych okresach roku, kiedy różnica temperatur między wnętrzem budynku a otoczeniem jest większa, zapotrzebowanie na energię przez pompę ciepła będzie większe.

4.2. Sposoby określenia mocy instalacji fotowoltaicznej

Dobór odpowiedniej mocy instalacji fotowoltaicznej do pompy ciepła może być dokonany na kilka sposobów. Jednym z nich jest oszacowanie zapotrzebowania na energię elektryczną przez pompę ciepła w różnych okresach, na podstawie danych producenta oraz charakterystyki pracy pompy. Następnie można obliczyć średnie dzienne zużycie energii i na tej podstawie dobrać moc instalacji fotowoltaicznej.

Kolejnym sposobem jest skorzystanie z monitoringu zużycia energii przez pompę ciepła przez pewien okres czasu. Dzięki temu można uzyskać dokładne dane na temat faktycznego zużycia energii i na tej podstawie dokonać właściwego doboru mocy instalacji fotowoltaicznej.

Warto również wspomnieć o dostępnych narzędziach i kalkulatorach online, które mogą pomóc w oszacowaniu mocy instalacji fotowoltaicznej dla pompy ciepła. Te narzędzia uwzględniają parametry pompy ciepła, lokalizację geograficzną oraz inne czynniki, aby zapewnić optymalną moc instalacji fotowoltaicznej.

5. Cena instalacji fotowoltaicznej i zwrot z inwestycji

Przy wyborze odpowiedniej instalacji fotowoltaicznej do pompy ciepła, istotnym czynnikiem jest ocena kosztów związanych z zakupem i montażem systemu. Koszt instalacji fotowoltaicznej może różnić się w zależności od wielu czynników, takich jak wielkość instalacji, rodzaj paneli, technologia montażu oraz dodatkowe elementy takie jak optymalizatory.

Ważne jest uwzględnienie wszystkich składowych kosztów, w tym kosztu paneli fotowoltaicznych, konstrukcji montażowej, instalacji elektrycznej, montażu oraz ewentualnych kosztów projektowych i pozwoleń. Warto również zwrócić uwagę na jakość i wydajność paneli, ponieważ może to mieć wpływ na całkowity koszt inwestycji.

5.1. Potencjalne oszczędności

Poza kosztami inwestycji, ważne jest również uwzględnienie potencjalnych oszczędności, jakie można osiągnąć poprzez połączenie instalacji fotowoltaicznej z pompą ciepła. System fotowoltaiczny dostarcza darmową energię elektryczną do zasilania pompy ciepła, co znacznie redukuje koszty eksploatacji w porównaniu do tradycyjnych systemów grzewczych.

Dzięki temu połączeniu można zredukować lub całkowicie wyeliminować koszty zakupu energii elektrycznej z sieci energetycznej. Oszczędności te mogą być szczególnie widoczne w okresach, gdy system fotowoltaiczny generuje więcej energii niż jest potrzebne do zasilania pompy ciepła oraz urządzeń energochłonnych, a nadwyżka jest oddawana do sieci.

5.2. Czas zwrotu z inwestycji

W przypadku instalacji fotowoltaicznej z pompą ciepła, czas zwrotu z inwestycji może być relatywnie krótki, szczególnie jeśli cena energii elektrycznej jest wysoka, a dostępne są korzystne dofinansowania z programów rządowych. Czas zwrotu z inwestycji może wynosić od kilku do kilkunastu lat, w zależności od indywidualnych warunków i parametrów systemu.

Przy podejmowaniu decyzji inwestycyjnej warto skonsultować się ze specjalistą, który dokładnie oceni indywidualne warunki, koszty, potencjalne oszczędności i czas zwrotu z inwestycji. Ważne jest uwzględnienie aktualnych stawek cen energii elektrycznej oraz ewentualnych zmian w przepisach i programach wsparcia dla odnawialnych źródeł energii.

Źródła