Ile prądu zużywa pompa ciepła i dlaczego?

Ilość zużycia prądu przez pompy ciepła w ostatnim czasie stało się bardzo powszechnym problem i powodem, dla którego sprzedaż pomp ciepła spadła. Ilość wyszukiwanych informacji na ten temat stał się również dla nas inspiracją do tego, by przybliżyć jak najbardziej obiektywnie wszystkie zagadnienia z tym związane.

Od czego zależy zużycie prądu w pompie ciepła?

W tym miejscu uwzględnijmy wszystkie elementy, które wpływają na zużycie energii elektrycznej przez pompę ciepła oraz omówimy wszystkie te zagadnienia.

• SCOP pompy ciepła;
• klasa energetyczna pompy ciepła;
• rozwiązania techniczne pompy ciepła;
• region w którym mieszkasz;
• docieplenie budynku;
• stolarka okienna i drzwiowa;
• rodzaj i rozwiązania instalacji c.o. oraz izolacja;
• rodzaj i rozwiązania instalacji c.w.u. oraz izolacja;
• ilość osób w budynku;
• rodzaj wentylacji;
• temperatura wewnętrzna i zewnętrzna;
• regulacja i automatyka;
• taryfa energetyczna i cena prądu.

SCOP pompy ciepła a zużycie prądu

SCOP to sezonowa efektywność pompy ciepła i powinna być przez producenta podana dla dwóch wartości. SCOP W35 – odpowiednia dla ogrzewania podłogowego i SCOP W55 odpowiednia dla ogrzewania grzejnikowego i produkcji c.w.u. Porównując pompy ciepła zawsze zwracaj na to uwagę. Dlaczego?

Przyjmijmy, że nasz budynek ma 100 m² i jest zgodny z Warunkami Technicznymi 2017 (niebieskie obramowanie na wykresie) oraz wskaźnik potrzeb energii użytkowej odczytany z wykresu wynosi 68 kWh/m² × rok. 

SCOP W35 dla ogrzewania podłogowego przeważnie jest powyżej 4,0. Na poniższym przykładzie porównamy pompy ciepła o SCOP=4,5 oraz SCOP=4,0.

Jeżeli teraz spojrzymy na wykres, to wynika z niego, że dla SCOP=4,5 zużycie energii elektrycznej wyniesie ok. 15 kWh/m² × rok, czyli rocznie 100 m² × 15 kWh = 1500 kWh. Całkowity koszt wyniesie 1500 kWh × 1,15 zł/kWh = 1.725 zł.

Dla SCOP=4,0 zużycie energii elektrycznej wyniesie 17 kWh/m² × rok czyli rocznie 100 m² × 17 kWh = 1700 kWh, a całkowity roczny koszt wyniesie:
1.700 kWh × 1,15 zł/kWh = 1.955 zł.

A jak to będzie wyglądało przy ogrzewaniu grzejnikowym dla SCOP W55? SCOP w tym przypadku wynosi poniżej 4,0. Na poniższym przykładzie porównamy pompy ciepła o SCOP = 3,5 i SCOP=3,0.

Dla SCOP=3,5 zużycie energii elektrycznej wyniesie ok. 20 kWh/m² × rok, czyli rocznie 100 m² × 20 kWh = 2.000 kWh, a całkowity roczny koszt to 2.000 kWh × 1,15 zł/kWh = 2.300 zł.

Dla SCOP=3,0 roczny koszt wyniesie 23 kWh/m² rok × 100 m² × 1,15 zł/kWh = 2.645 zł.

Obliczenia dotyczą tylko ogrzewania.

Jak widać z powyższego przykładu, różnice w SCOP mają bardzo duży wpływ na ostateczny koszt użytkowania pompy ciepła. Zawsze kierujmy się możliwie jak najwyższym SCOP i zwracajmy uwagę na to by współczynnik ten posiadał swoje potwierdzenie w certyfikatach.

Klasa energetyczna a zużycie prądu

Klasa energetyczna jest bezpośrednio związana z wielkością SCOP dla W35 i W55. Wyodrębniłem ten punkt osobno, by kupujący zrozumiał, że dwie pompy ciepła o takiej samej klasie energetycznej, np. A+++ (czyli najwyższej) nie zawsze zużywają taką samą ilość energii elektrycznej.

Wynika to z faktu, iż klasy energetyczne zawierają się w przedziałach sprawności
od – do. Dlatego zawsze trzeba wrócić do SCOP, którego wartość już jest dokładniejsza. Dla przypomnienia dodam, że klasa energetyczna powinna być podawana w dwóch punktach A+++ (dla W35) oraz A++ (dla W55).

Czasem producenci czy dystrybutorzy unikają podawania klasy energetycznej dla W55 bo, np. wynosi tylko A lub A+. Jeżeli nie ma takiego oznaczenia to po prostu nie kupujmy takiego urządzenia, bo na 100% nasze rachunki za energię elektryczną wzrosną.

Rozwiązania techniczne pompy ciepła a zużycie prądu

Tutaj ciężko będzie wszystko opisać, gdyż poszczególni producenci takimi rozwiązaniami nie zawsze chętnie się dzielą i nie zawsze każdy inwestor będzie miał dostęp do takich informacji. Jest jednak w pompie ciepła kilka elementów, które mają wpływ na zużycie energii elektrycznej.

Pierwszym z nich jest sposób wykonywania przez pompę ciepła odszraniania, czyli tzw. defrostu.

Proces ten został szczegółowo opisany w zakładce “Defrost czyli odszranianie pompy ciepła”.

Tu wspomnę tylko, że defrost pochłania od 2 do 5% całkowitej energii elektrycznej, jaką zużywa pompa ciepła w sezonie grzewczym. Czyli biorąc pod uwagę wcześniejsze obliczenia jest to od 34,50 zł do aż 132,25 zł. Wybierając pompę ciepła kierujmy się tym, by defrost był przeprowadzany w zależności od oszronienia parownika, a nie cyklicznie w stałych odstępach czasu.

Drugim jest zamontowana lub nie pompa obiegowa. Jej brak jest wybiegiem producenta, by podwyższyć sprawność pompy ciepła, a zarazem obniżyć koszt pompy ciepła.

Trzeci to zastosowanie tzw. ekonomizerów lub technologii bezpośredniego wtrysku EVI. Są to rozwiązania wykorzystujące czynnik chłodniczy, który został już skroplony, ale nie został jeszcze rozprężony. Zastosowanie takich rozwiązań poprawia efektywność pompy ciepła zwłaszcza w niskich temperaturach powietrza zewnętrznego i wysokich temperaturach zasilania instalacji c.o. 

Czwarty to powierzchnia wymiany ciepła parownika i skraplacza. Im większe są te powierzchnie tym większa efektywność pompy ciepła.

Piąty to ilość powietrza przepływającego przez parownik. Większa ilość powietrza niesie ze sobą większą ilość energii do przekazania pompie ciepła. Jednak to rozwiązanie musi być wyważone, bowiem zastosowanie wentylatora o większej wydajności może nieść ze sobą większe zużycie energii elektrycznej i większy hałas.

Jeżeli ma się dostęp do tych wszystkich danych to warto je sprawdzić. 

Zużycie prądu a region w którym mieszkasz

Lokalizacja budynku jest bardzo ważna, gdyż może to powodować różnice w stratach ciepła wynoszące od 4 do 19%.

Zima w każdej z tych stref przebiega inaczej i może mieć realny, i bardzo duży wpływ na koszty ogrzania domu. Tak więc koszt ogrzewania naszego modelowego domu 100 m² może w strefie I-szej wynieść 2.300 zł ale już w strefie V będzie to ok. 2 737 zł, mimo iż mają tą samą powierzchnię, docieplenie, instalację i liczbę osób w nim mieszkającą.

Zużycie prądu a docieplenie i stolarka okienna

Sposób, rodzaj i grubość docieplenia odpowiadają za straty ciepła na poziomie od 35 do 65%. Przeliczając to na pieniądze, w naszym modelowym domu będzie to kwota sięgająca 1.720 zł. 

Tutaj mamy więc największe pole do popisu, by zminimalizować koszty ogrzewania do minimum. Każdy jeden dodatkowy centymetr ocieplenia poprawi efektywność ogrzewania. Wybierając źródło ciepła, zastanówmy się po prostu, co możemy zrobić sami by zmniejszyć koszty.

Przykład:

Mamy budynek zlokalizowany pod Warszawą o powierzchni 100m² (10×10 m) murowany z cegły pełnej, w którym brak jest izolacji podłogi i ścian zewnętrznych. Stropodach docieplony warstwą trocin. Wentylacja grawitacyjna i okna (PCV ale montowane przed 1997 rokiem) o łącznej powierzchni 6 m². Budynek zamieszkiwany przez 2 osoby, instalacja grzejnikowa.

Straty ciepła wynoszą:

• ściany zewnętrzne – 7.056 W;
• podłoga na gruncie – 1.082 W;
• strop – 3.190 W;
• okna zewnętrzne – 504 W;
• drzwi zewnętrzne – 208 W;
• wentylacja grawitacyjna – 1.736 W;
• c.w.u. dla 2 osób – 517 W.

Łącznie – 14.293 W
Wymagana pompa ciepła – (przykładowo) Kaisai split 16 kW
Roczne koszty użytkowania pompy ciepła – 9.489 zł

Sprawdźmy zatem ile możemy zaoszczędzić, jeśli wykonamy pełną termomodernizację by spełnić WT 2021.

Wykonujemy pełną termomodernizację i docieplamy ściany zewnętrzne 15 cm styropianu, dach 25 cm wełny mineralnej, podłogę 10 cm styropianu, wymieniamy okna na nowe o współczynniku Uₒ=0,9 W/m²×K, wentylację na mechaniczną z odzyskiem ciepła na poziomie 70%.

Straty ciepła po termomodernizacji:

• ściany zewnętrzne – 1.008 W;
• podłoga na gruncie – 541 W;
• stropodach – 660 W;
• okna zewnętrzne – 264 W;
• drzwi zewnętrzne – 128 W;
• wentylacja mechaniczna 70% – 579 W;
• c.w.u. dla 2 osób – 517 W.

Łącznie – 3.696 W
Wymagana moc pompy ciepła – (przykładowo) Kaisai split 6 kW
Roczne koszty użytkowania pompy ciepła – 2.849 zł

W powyższym przykładzie widzimy, gdzie leżą oszczędności i skąd mogą się wziąć tzw. “rachunki grozy”.

Zużycie prądu a instalacja c.o. i izolacja

Rozwiązania w naszym systemie grzewczym to kolejne miejsca, które mają bezpośredni wpływ na to, ile prądu zużywa pompa ciepła. Nie każda też instalacja c.o. nadaje się do współpracy z pompą ciepła, ale o tym można przeczytać w artykule “Jak dobrać pompę ciepła”. Tu rozważymy koszty wynikające z rodzaju instalacji grzewczej.

Wracając do budynku, który w poprzednim punkcie zmodernizowaliśmy, zauważymy, że wykorzystanie w tym budynku instalacji grzejnikowej będzie nas kosztowało 2.849 zł. Taki koszt może być już akceptowalny, ale nadal istnieją możliwości, by ten koszt obniżyć. Gdyby ten sam budynek był ogrzewany poprzez tzw. “podłogówkę” to koszt wyniósłby już tylko 2.323 zł. Tak więc na samym rodzaju instalacji grzewczej mamy prawie 20% oszczędności.

Gdzie jeszcze w instalacji c.o. może nam zwiększać się koszt użytkowania pompy ciepła?

• prowadzenie rur w nieizolowanych posadzkach, które leżą na gruncie;
• prowadzenie rur na nieizolowanych poddaszach;
• prowadzenie rur bez izolacji lub zbyt izolacja zbyt cienka.

W każdym z tych przypadków, ciepło zamiast trafić do grzejnika i oddać ciepło do pomieszczenia mieszkalnego, trafia do ziemi czy nieogrzewanych pomieszczeń. W efekcie podnoszą się nam koszty ogrzewania, bo pompa ciepła próbuje uzupełnić straty.

Brak izolacji rur powoduje, że temperatura w grzejniku jest o ok. 2°C niższa niż w buforze tuż za pompą ciepła, a dodatkowo brak izolacji rur powoduje zwiększenie zapotrzebowania na ciepło.

Zużycie prądu a instalacja c.w.u. i izolacja

Podobnie jak przy c.o. jest w przypadku c.w.u. Prowadzenie rur jak opisano wyżej pogłębia tylko straty. Dodatkowo często instalacja c.w.u. jest wyposażona w tzw. cyrkulację, która zapewnia nam komfort użytkowania z ciepłej wody tuż po odkręceniu kranu. 

Cyrkulacja z jednej strony może wpływać na zmniejszenie zużycia wody w domu, ale z drugiej strony przyczynia się do zwiększonych strat ciepła w zasobniku c.w.u., które uzupełnia pompa ciepła.

Przybliżony roczny koszt cyrkulacji c.w.u. w domu jednorodzinnym to ok. 60 zł przy pełnej cyrkulacji (24/h) i pod warunkiem, że pompa cyrkulacyjna zużywa nie więcej niż 20 W/h. Również i tu można ograniczyć te straty, wprowadzając sterowanie pompy cyrkulacyjnej poprzez zegar czasowy, by cyrkulacja była tylko w godzinach 5-9; 12-16; 19-23.

To tylko przykład, ale w taki sposób ograniczamy zużycie ciepła na cyrkulację c.w.u. o 50%, a koszt takiego zegara zaczyna się już od 15 zł.

Zużycie prądu a liczba osób i przyborów sanitarnych

Liczba osób to koszt stały i teoretycznie niezmienny związany głównie ze zużyciem c.w.u. i z własnymi przyzwyczajeniami do komfortu. Jednak i tu można pomyśleć o oszczędnościach związanych z c.w.u. i kąpielach. 

Nierzadko używanie kotłów węglowych powodowało, że temperatura c.w.u. w zasobniku sięgała często 60°C, ale tak naprawdę wystarczająca temperatura c.w.u. do kąpieli czy natrysku zawiera się w granicach 38-42°C. Tak więc nie jest konieczne przygotowywanie wody w zasobniku c.w.u. o temperaturze wyższej niż 47°C. Im wyższa temperatura tym wyższe koszty użytkowania pompy ciepła.

Innym sposobem na ograniczenie kosztów to zamiana wanny na natrysk. Podczas kąpieli w wannie zużywamy około 70-80 litrów c.w.u., a gdy kąpiel pod natryskiem to 35-40 litrów. W tym przypadku znów mamy koszt obniżony minimum o 50%, gdyż zmniejsza nam się dodatkowo zużycie wody.

Kolejnymi miejscami są wszystkie krany, na których można założyć tzw. perlatory ograniczające zużycie wody w tych miejscach o prawie 30% do nawet 70% w zależności od klasy perlatora. Najtańsze perlatory można kupić nawet za 6 zł. Tak więc dobrze przemyślana instalacja c.w.u. jak i jej sposób użytkowania pozwoli nam zaoszczędzić na kosztach z tym związanych nawet 60-70%. 

Rodzaj wentylacji a zużycie prądu

W budynkach jednorodzinnych przeważnie możemy się spotkać z wentylacją grawitacyjną lub wentylacją mechaniczną z odzyskiem ciepła (rekuperacja).

W punkcie gdzie opisywana była modernizacja budynku wentylacja grawitacyjna konsumowała nam 1736 W, a w budynku z rekuperacją już tylko 517 W. Co oznacza, że obniżyliśmy 3,5 razy koszty związane ze startami na wentylację.

Zaletą rekuperacji jest to, że wydajność wentylacji może być stała w ciągu całego roku, natomiast wentylacja grawitacyjna wykazuje największą swą aktywność właśnie w okresie zimowym. Związane jest to z tym, że grawitacja pracuje z większą efektywnością, gdy mamy większą różnicę temperatur, a tak właśnie jest w okresie zimowym gdy w domu mamy 20°C a na dworze -10°C i różnica temperatur wynosi 30°C, podczas gdy latem różnica ta jest znikoma.

Z kolei zatykanie lub niedrożność otworów wentylacyjnych zimą może prowadzić do powstawania grzyba lub pleśni. Oczywiście są różne rekuperatory i różne sprawności, ale tu staramy się pokazać gdzie są główne straty ciepła w budynku i na co tak naprawdę idą te kilowaty energii elektrycznej w pompie ciepła.

Temperatura zewnętrzna i wewnętrzna a zużycie prądu

I jedna, i druga temperatura mają główny wpływ na to, ile nasza pompa ciepła zużyje energii elektrycznej. 

Temperatura zewnętrzna została częściowo opisana przy punkcie “Region w którym mieszkasz”. Temperatury zewnętrzne bezpośrednio są odpowiedzialne za ilość poboru energii elektrycznej i na to nie mamy bezpośredniego wpływu, chyba że mamy w planach przeprowadzkę z Podhala na Pomorze. 

Możemy na to wszystko zareagować w inny sposób. Korzystając z pieców węglowych dochodziło do przegrzewania pomieszczeń i temperatura przekraczała nierzadko 24°C. Przyzwyczailiśmy się do chodzenia zimą w krótkich rękawkach, spodenkach, nie zważając na zużycie energii cieplnej jak i nasze zdrowie. 

Właśnie zmiana przyzwyczajeń i sposobu bytowania może być kluczem do oszczędności i niższego zużycia energii. Obniżenie temperatury w pomieszczeniach TYLKO o 1°C może prowadzić do oszczędności rzędu 5-8% w zależności od wielkości budynku i jego izolacji. 

Poza tym obniżenie temperatury wpłynie na mniejsze wysuszanie powietrza co tylko pozytywnie wpłynie na mikroklimat i nasze zdrowie. 

Regulacja i automatyka a zużycie prądu

Te dwa elementy całego systemu odpowiadają za dystrybucję ciepła w naszym budynku. Ich brak lub złe ustawienie będą na pewno powodować większe zużycie energii lub niedogrzanie pomieszczeń.

Regulację pracy instalacji c.o. realizuje się poprzez montaż zaworów termostatycznych z głowicami termostatycznymi. Regulując nastawę zaworu termostatycznego ustawiamy przepływ, natomiast regulując nastawę głowicy termostatycznej ustawiamy maksymalną temperaturę. 

Regulację nastaw powinien przeprowadzić hydraulik, ale w uproszczonym skrócie można powiedzieć, że im bardziej grzejnik oddalony od źródła ciepła tym większa nastawa. Pamiętać przy tym należy, że większy grzejnik będzie potrzebował większego przepływu, a więc i większej nastawy.

Inaczej sytuacja wygląda w przypadku głowic termostatycznych, których regulację przeprowadzamy sami, gdyż jest to już uzależnione od naszych indywidualnych preferencji i strefy komfortu.

Oznaczenia na głowicy odpowiadają za wysokość utrzymującej się temperatury w pomieszczeniu i wygląda to następująco:

• * – temperatura przeciwzamrożeniowa – 8°C;
• 1 – temperatura 12°C – pomieszczenia gospodarcze , spiżarnie, klatki schodowe;
• 2 – temperatura 16°C – wiatrołapy, siłownie, pomieszczenia rekreacyjne, sypialnie;
• 3 – temperatura 20°C – pokoje, salony, sypialnie;
• 4 – temperatura 24°C – łazienki;
• 5 – temperatura 28°C – baseny.

Zastosowanie zaworów termostatycznych z głowicami i prawidłowe ich nastawy spowodują obniżenie rocznych rachunków za ogrzewanie o 5-8% jeżeli TYLKO obniżymy temperaturę o 1°C.

Dla jeszcze większej efektywności pracy instalacji c.o. możemy pokusić się o montaż, coraz bardziej popularnych elektronicznych głowic termostatycznych, które również zadbają o obniżenie temperatury w czasie gdy nie ma nas w domu lub gdy śpimy.

Producenci chwalą się, że głowice te mogą się przyczynić do obniżenia rachunków nawet o 30%. Jednak realnym poziomem jest zakres do 20% co i tak jest bardzo dobrym efektem. Jeżeli jednak nie decydujemy się na głowice elektroniczne to możemy to rozwiązać poprzez automatykę obiegu grzewczego w kotłowni, który znajduje się tuż za buforem.

Doposażając taki obieg w zawór mieszający z siłownikiem oraz w układ sterujący z czujnikiem temperatury w naszym reprezentacyjnym pomieszczeniu (np. salon), jesteśmy w stanie regulować temperaturą zarówno w dzień, w nocy, w weekendy, w dni robocze czy urlop, poprzez jednorazowe wprowadzenie parametrów pracy całej instalacji.

Oba rozwiązania powinny się zmieścić w cenie 1.000 – 1.500 zł. Jednak dla pompy ciepła lepszym rozwiązaniem jest rozbudowana automatyka obiegu grzewczego, gdyż przeprowadza ona płynną regulację temperatury i zabezpiecza przed taktowaniem pompy ciepła. 

Taryfa energetyczna i cena prądu – czy mają wpływ na zużycie prądu?

To już ostatni punkt w moim opracowaniu i znów można powiedzieć jakże istotny.

Tylko, że tu faktycznie nie mamy wpływu na zmiany cen energii elektrycznej. Szacowana stawka za 1 kWh na rok 2024 wyniesie 1,15 zł wraz ze wszystkimi opłatami, a aktualne regulacje nie są korzystne dla użytkowników pomp ciepła i póki nie pojawią się specjalne taryfy dla nich, to zawsze będzie dylemat jakie źródło ciepła wybrać.

Aby zminimalizować koszty możemy się ratować poprzez:

• wprowadzeniu jak najwięcej zmian i usprawnień opisanych wcześniej;
• montaż fotowoltaiki;
• zmiana taryfy energetycznej.

Montaż fotowoltaiki da nam na pewno praktycznie darmową ciepłą wodę użytkową w okresie od maja do października, a w okresie zimowym zmniejszy koszt użytkowania pompy ciepła o ok. 50% biorąc pod uwagę to, co wyprodukowaliśmy w okresie wiosna – jesień. W momencie gdy była jeszcze możliwość produkowania energii elektrycznej latem i odbierania zimą te oszczędności wynosiły nawet 80%.

Jeżeli chodzi o taryfy energetyczne to mamy tu do wyboru trzy opcje. Taryfa: G11, G12, G12w. 

Najciekawszym rozwiązaniem jest taryfa G12w gdzie obniżone stawki obowiązują między godziną 13-15; 22-6 oraz we wszystkie święta i weekendy.

Jest to bardzo dobre rozwiązanie dla osób, które mają pompę ciepła i fotowoltaikę bowiem w ciągu dnia nawet gdy jest zima możemy liczyć na uzysk energii elektrycznej z fotowoltaiki do 20%, co częściowo kompensuje wyższą stawkę energii elektrycznej. Z kolei w okresie nocnym, gdy pompa ciepła pobiera najwięcej energii elektrycznej ta stawka jest już niższa. 

Zmiana taryfy może nam zapewnić oszczędności na poziomie do 7% pod warunkiem, że dostosujemy nasz sposób bycia do nowych wymogów.

Ile prądu zużywa pompa ciepła – podsumowanie

Jak widać na podstawie tych wszystkich punktów, nie zawsze pompa ciepła jest taka zła. Jest bardzo dużo do zrobienia poza pompą ciepła i zależy to wszystko od nas samych, od naszych przyzwyczajeń, sposobu bycia i warunków w jakich mieszkamy.

Wybierając pompę ciepła nie zawsze dobre jest sugerowanie się opinią sąsiada czy filmikiem na YouTube. 

Pompa ciepła, mimo iż jest świetnym urządzeniem, to nie jest też czarodziejską różdżką, która wszystko załatwi za Ciebie. A przed montażem pompy ciepła masz wiele do zweryfikowania w swoim domu… Powodzenia.