Kotłownia hybrydowa

Czym jest?

Kotłownia hybrydowa to połączenie w jednym schemacie hydraulicznym dwóch źródeł ciepła – najczęściej pompy ciepła oraz kotła gazowego. Umożliwia skumulowanie zalet każdego z tych źródeł w jednej kotłowni. W największym skrócie: kotłownia hybrydowa daje niezależność i bezpieczeństwo. Umożliwia pracę systemu ogrzewania nawet w przypadku braku energii elektrycznej bądź gazu. Może realizować o wiele więcej zadań w porównaniu z kotłowniami z pojedynczym źródłem ciepła. Uprzedzając wątpliwości: ogrzewanie pompą ciepła w dzisiejszych warunkach jest o około 20-30% tańsze niż kotłownią gazową. Lecz wahania na rynku nośników energii pozwalają sądzić, że ten procent będzie wciąż wzrastał.

Dla kogo?

Dla obecnych użytkowników kotłów gazowych i fotowoltaiki.

Kotłownia hybrydowa może oczywiście zostać zbudowana na bazie istniejących kotłowni gazowych oraz instalacji fotowoltaicznych, co czyni ją idealnym rozwiązaniem dla osób, które zainwestowały we własny prąd, posiadają nadwyżki w produkcji energii elektrycznej, a nie rozwiązały kwestii modernizacji ogrzewania. Uprzedzam: wszelkie pomysły ogrzewania elektrycznego, inne niż pompy ciepła, sprawdzają się dobrze jedynie na forach internetowych, gdzie nikt nie potrafi przyznać się do błędnej inwestycji. Co sprawia, że pompa ciepła jest bardziej efektywna i oszczędna niż wszelkie inne formy ogrzewania elektrycznego?Najważniejszym parametrem, który decyduje o oszczędności jest współczynnik SCOP. Jest to średnia efektywności pracy pompy ciepła w ciągu roku. Jeżeli SCOP jest równy 5, oznacza to tyle, że z 1kW energii elektrycznej pompa wytwarza 5kW energii cieplnej. Średnio podczas całego roku! Każde inne źródło ciepła, mające za paliwo prąd generuje SCOP = 1, czyli każdy kilowat energii daje 1 kilowat ciepła. Proste?

Modernizacja istniejącej kotłowni jest wbrew pozorom mało skomplikowana – do układu dokładany jest bufor ciepła, do którego podłączany jest kocioł gazowy i pompa ciepła. Bufor odgrywa rolę sprzęgła hydraulicznego, zwiększa zład wody w instalacji (korzystne duże przepływy) oraz łagodzi pracę sprężarki w pompie ciepła (zwiększona żywotność). 

Podobnie modernizacja systemu ogrzewania / przygotowania ciepłej wody użytkowej z wykorzystaniem istniejącej instalacji solarnej nie powoduje nadmiernych komplikacji – wszystkie te instalacje można skłonić do współpracy z pompami ciepła.

Dla obecnych użytkowników kotłów gazowych bez fotowoltaiki

Fotowoltaika to jedynie sposób produkcji energii. Jej posiadanie nie rozwiązuje podstawowego problemu jaki posiada wiele domów jednorodzinnych –  problemu ogrzewania. Oczywiście idealnie jest posiadać pompę ciepła, która pracuje dzięki energii wyprodukowanej we własnym zakresie, jednak nie jest to niezbędnie. Koszty pracy pompy ciepła mogą pozostać na niskim poziomie dzięki wyborze odpowiedniej taryfy u dystrybutora energii elektrycznej. Np taryfa G13, w której określone przedziały czasowe umożliwiają  zakup tańszej energii, może być wykorzystywana na wzmożoną pracę pompy ciepła. Ilość zużywanej energii na pracę ogrzewania najlepiej zbadać w przeciągu 1 roku. Mamy wtedy podstawę do ewentualnego planowania mocy instalacji fotowoltaicznej, która wyposażona w magazyn energii może zapewnić długie godziny pracy układu bez pobierania energii z sieci.

Dla użytkowników dużych obiektów

Hale produkcyjne, magazyny, obiekty handlowe czy biurowe to również docelowi odbiorcy technologii kotłowni hybrydowych. Niskie koszty ogrzewania, których oczekują inwestorzy, można zapewnić dzięki pompom ciepła. Niejednokrotnie natomiast, nieosiągalna wydaje się cena wykonania instalacji, która – gdy oparta jest na samych pompach ciepła – bardzo podnosi koszt inwestycji. Dlatego idąc na kompromis, możemy przyjąć następujące założenie: wykonanie kotłowni hybrydowej, w której powietrzna pompa ciepła jest źródłem niesamodzielnym, co oznacza, że w określonej temperaturze panującej na zewnątrz niezbędne będzie wsparcie ze strony drugiego źródła ciepła – kotła gazowego. Punkt biwalencyjny (temperatura zewnętrzna włączenia się drugiego źródła ciepła) będzie zależał od parametrów pompy ciepła, czyli de facto od różnicy między jej mocą maksymalną a całościowym zapotrzebowaniem budynku. I tak np. w budynku, którego zapotrzebowanie na ciepło wynosi np. 25kW, punkt biwalencyjny pompy ciepła, legitymującej się mocą 16kW przypadnie w okolicach 0 do -5st.C i wystąpienie tej temperatury spowoduje włączenie się kotła gazowego z niewielką mocą.

Większe możliwości

Kotłownia hybrydowa to połączenie zalet ogrzewania gazowego i ogrzewania elektrycznego na bazie pomp ciepła. Kocioł gazowy to dobry wybór, kiedy ogrzewanie wymaga wysokich temperatur dostarczonych w krótkim czasie. Przykładem może być prywatny basen, gdzie nad kosztami ogrzewania przeważa szybkość podgrzewu wody i wysoka wydajność systemu, którą korzystniej zapewnić dzięki wsparciu pompy ciepła przez gaz.

Innym przykładem może być ogrzewanie często spotykanych budynków biurowo – magazynowych, gdzie część biurowa może być zupełnie bez przeszkód ogrzewana, a nawet chłodzona z zastosowaniem pompy ciepła, podczas gdy mogą nastąpić sytuacje, w których część magazynowa lub produkcyjna będzie wymagała wyższych temperatur – nawet 60-70 st.C, z uwagi zastosowanie nagrzewnic – i w tej sytuacji wsparcie kotła gazowego okaże się niezastąpione. 

Kolejnym ważnym odbiorcą technologii kotłowni hybrydowych są obiekty znacznych rozmiarów, w których mimo zastosowania kotłowni w 100% gazowych, koszty ogrzewania są bardzo wysokie. Najczęściej powodem tego stanu rzeczy jest nie tylko sam system ogrzewania, lecz także parametry izolacji budynku. Jednak bardzo często dzięki inwestycji w uzupełnienie kotłowni o pompę ciepła, która otrzyma zadanie częściowego odciążenia istniejącego systemu, udaje się zmniejszyć koszty i dzięki temu spowodować dość szybki zwrot kosztów tego zabiegu.

Podsumowanie

Jak wyżej wspomniałem kotłownia hybrydowa łączy zalety ogrzewania gazowego i elektrycznego. Każde urządzenie posiada mocne strony, które należy odpowiednio wykorzystać. Jednak aby uzyskać pełnię możliwości tak wykonanego systemu można pokusić się o zastosowanie rozwiązania firmy Viessmann w tej mierze. Firma ta posiada w swojej ofercie specjalny regulator Vitotronic 200 z funkcją Hybrid Pro Control. Regulator ten dzięki wprowadzeniu przez użytkownika aktualnych cen gazu i energii elektryczej dobiera najbardziej odpowiednie urządzenie do pracy w aktualnych warunkach, decydując czy uruchomić pompę ciepła czy kocioł gazowy, aby praca kotłowni była jak najbardziej ekonomiczna.

Viessmann posiada także w swej ofercie bardzo ciekawe urządzenie, które stanowi chyba najbardziej kompaktowe połączenie kotła gazowego i pompy ciepła – Viessmann Vitocaldens 222-F.