EGES, januar/februar 2009

Vse pogosteje v javnosti zasledimo mnenje, da je sistem zrak/voda v primerjavi   z glikol/voda zaradi relativno visoke občutljivosti obratovanja in nižjih COP-jev (3–3,9) slaba investicija z visokimi stroški obratovanja. Neodvisno od mnenja, proizvodov, ki jih ponujamo, in eurovent certificiranih podatkov, ki jih nudijo vsi večji proizvajalci, smo se odločili analizirati energetske učinkovitosti obeh sistemov.

Vzorčni objekt je povprečna slovenska novogradnja z bivalno površino 150 m2 in velikostjo parcele 500 m2. Način ogrevanja je nizkotemperaturni, s talnim gretjem režima 35/30 °C. Potrebe po ogrevanju so merjene pri projektantski temperaturi zunanjega zraka –13 °C pri Qn = 20 W/m3, kar določa zadnji Pravilnik o energetski učinkovitosti v zgradbah. Analiza energetske učinkovitosti toplotnih črpalk temelji na izračunu povprečnih mesečnih COP-jev in iz tega izhajajočih stroškov ogrevanja.
Med seboj smo primerjali dve nizkotemperaturni toplotni črpalki, ki 100-odstotno pokrijeta potrebe objekta po ogrevanju. Pri sistemu glikol/voda je to toplotna črpalka z 9,2 kW ogrevalne moči, pri sistemu zrak/voda pa s 13,8 kW moči.
 
Izhodišče za analizo so vremenske razmere, ki določajo temperaturo zraka in zemlje, iz katerih črpamo energijo. V izračunih za energetsko učinkovitost – COP smo upoštevali povprečne temperaturne vrednosti zemlje in zraka.
 
Temperatura v zemlji je bolj konstantna in zato ne niha tako hitro in močno kot v zraku. V analizi sistema zrak/voda nismo posebej upoštevali, da ogrevamo manj zgodaj zjutraj in ponoči, ko so razmere slabše, in več čez dan, ko temperatura mnogokrat preseže povprečne temperature zraka v merjenem obdobju.

Tabela 1: Primerjava COP zrak/voda, glikol/voda*, upoštevamo tudi delo obtočne črpalke za kolektor

Potrdili smo, da je energetska učinkovitost toplotnih črpalk glikol/voda višja. Ob izračunu stroškov obratovanja in v primerjavi z investicijo pa vidimo, da sistem glikol/voda ni tako superioren in da se visoki stroški investicije v zemeljski kolektor ne povrnejo tako hitro. Ogrevanje v vzorčnem objektu s sistemom glikol/voda nas stane 595 EUR/leto, če pa upoštevamo še porabo elektrike v višini 65 evrov/letno za obratovanje obtočne črpalke na primarju (zemeljski kolektor), ugotovimo, da je prihranek v primerjavi s sistemom zrak/voda zelo majhen (dobrih 40 EUR/letno). Za primerjavo, stroški ogrevanja s toplotno črpalko zrak/voda znašajo 701 EUR/leto. Če predpostavimo, da investicija v gradnjo zemeljskega kolektorja stane okoli 2500 EUR, vidimo, da se ta investicija povrne šele po dobrih 60 letih.

Slika 1: Primerjava COP zrak/voda, glikol/voda*, upoštevamo tudi delo obtočne črpalke za kolektor
 
Da bi lahko rezultate prikazali še bolj nazorno, smo pripravili grafično ponazoritev stroškov investicije po sistemih za daljše obdobje. Investicijskim stroškom smo prišteli še strošek obratovanja toplotne črpalke v prihodnjih 15 letih. Za ceno elektrike smo predvidevali, da ostane v vseh 15 letih nespremenjena, saj bi se ob podražitvi proporcionalno povečal strošek obratovanja obeh sistemov in to ne bi vplivalo na razmerje. Izračun pokaže, da po petnajstih letih obratovanja sistem glikol/voda samo na podlagi svojih višjih izkoristkov še vedno ne upraviči višje investicije in da je sistem zrak/voda res najboljši sistem, kadar upoštevamo razmerje med stroški investicije in učinkovitostjo.

Tabela 2: Izračun stroškov ogrevanja s sistemom zrak/zrak
 

Tabela 3: Izračun stroškov ogrevanja s sistemom glikol/voda

Slika 2: Primerjava stroškov sistema s 15-letno prognozo stroškov
 
Če povzamemo: energetska učinkovitost toplotne črpalke ni vedno najbolj verodostojen podatek, ko se odločamo med sistemi obnovljivih virov, s katerimi bomo ogrevali objekt. Vsak sistem skriva neko slabost – nihanje izkoristkov v odvisnosti od zunanje temperature toplotnih črpalk zrak/voda na eni strani ter padanje temperature medija in strošek dela obtočne črpalke na drugi strani. Ne glede na to, kako se bomo odločili, pa bomo mnogo privarčevali v primerjavi s kotli na fosilna goriva ali plin.
 
Tomaž Ramšak, svetovalec za obnovljive vire
 
Gorazd Dobaj, svetovalec za obnovljive vire