Projekt laboratorium do przeprowadzania badań efektywności pomp ciepła
Pompy ciepła działają na zasadzie przenoszenia ciepła z miejsca o wyższych temperach do miejsca o temperaturach niższych. Zimą mogą wykorzystywać dodatkową energię, zwykle energię elektryczną, do przekształcania zimnego powietrza pochodzącego z zewnątrz w ciepło rozchodzące się po pomieszczeniach. Z kolei latem mogą pobierać ciepło z pomieszczeń i wyprowadzać je na zewnątrz. To sprawia, że pompy ciepła są wydajne: jedna jednostka energii to mniej więcej cztery jednostki ciepła lub chłodzenia, a pozostała energia pochodzi ze źródeł znajdujących się w otoczeniu, takich jak ziemia. Energia zużywana w tych procesach może pochodzić z odnawialnych źródeł, jak na przykład panele fotowoltaiczne, co przyczynia się do obniżenia emisji CO2. Ponadto pompy ciepła można łączyć z sieciami elektroenergetycznymi, a fakt, że mogą magazynować energię, może zapewnić stabilność sieci. „Mimo to konsumenci potrzebują dalszych zachęt, aby przekonać się do ich wartości”, mówi Mustafa Araz, badacz w projekcie LAB2SHAPE. Większość osób zakłada błędnie, że pompy ciepła nie działają w zimnym klimacie, chociaż są rozwiązaniem powszechnie stosowanym w Skandynawii. Ponadto często są one uważane za kosztowne, mimo że wiele europejskich krajów wdrożyło specjalne programy dofinansowania. Jednak najważniejszym czynnikiem może być zbyt mała liczba firm na rynku wyspecjalizowanych w instalacji tych urządzeń. „W ciągu najbliższych dziesięcioleci nieunikniona będzie wymiana wszystkich kotłów gazowych na pompy ciepła. Ale żeby pobudzić popyt na nie, osiągi pomp powinny być zmierzone i dowiedzione w dużo bardziej przekonujący sposób”, zaznacza Araz. Projekt LAB2SHAPE został zrealizowany w Peutz Netherlands, organizacji będącej gospodarzem projektu. Jego zespół opracował projekt laboratorium do testowania wydajności, oferując klientom możliwość zapoznania się z niezależną oceną i certyfikatami dotyczącymi wydajności pomp ciepła, a także uzyskania specjalistycznych porad.
Projekt laboratorium
Model komputerowy dla laboratorium testowego powstał na bazie publicznie dostępnych zbiorów danych na temat pomp ciepła, biorąc pod uwagę różne typy tych urządzeń, różne wartości mocy i efektywności, a także tryby odszraniania. Laboratorium zostało przystosowane do testowania elektrycznie zasilanych pomp ciepła instalowanych w budynkach mieszkalnych, których maksymalna moc ogrzewania/chłodzenia wynosi 20 kW. Obecnie roczna efektywność energetyczna jest określana na podstawie testów określonych w unijnych rozporządzeniach dotyczących ekoprojektu i etykietowania energetycznego oraz w europejskich normach (EN 14511, EN 14825 i EN 16147). Obliczenia tej wartości dokonuje się poprzez połączenie wyników czterech z sześciu punktów testowych, uwzględniając trzy różne scenariusze warunków klimatycznych. „Moc jest również stałą wartością ustawianą przez producenta, więc podczas testów urządzenie nie działa w oparciu o termostat, tak jak to ma miejsce w rzeczywistych warunkach”, dodaje Araz. „Rodzi to więc pewne wątpliwości odnośnie faktycznych poziomów efektywności”. Projekt laboratorium został przez zespół opracowany w taki sposób, aby możliwe było testowanie efektywności powietrznych pomp ciepła i klimatyzatorów, pomp ciepła typu powietrze–woda, wodnych (solankowych) pomp ciepła, pomp ciepła typu woda (solanka)–powietrze oraz domowych pomp ciepła podgrzewających wodę. Aby dostosować laboratorium do norm unijnych, testy obejmowały też kryteria znaków jakości takich jak EHPA i KEYMARK. „Jeśli chodzi o ośrodki badań, w których wykonywane są testy powietrznych pomp ciepła i klimatyzatorów, według naszych informacji w Niderlandach nie ma żadnego, w Europie jest ich kilka, a spośród nich prawie żaden nie ma w ofercie testów komercyjnych. A biorąc pod uwagę rozwój rynku, popyt prawdopodobnie poszybuje w górę”, podkreśla Araz.
Pomoc w opracowaniu norm
W Unii Europejskiej budynki odpowiadają za około 40 % zużycia energii i za 36 % emisji CO2, a obecnie większość systemów grzewczych w domach mieszkalnych zasilana jest paliwami kopalnymi. Jednak dzięki wielu unijnym inicjatywom, takim jak dyrektywa w sprawie charakterystyki energetycznej budynków, dyrektywa w sprawie efektywności energetycznej czy Zielony Ład, pompy ciepła są uważane za rozwiązanie istotne dla zielonej transformacji. W ostatnim czasie Komisja Europejska ogłosiła, że jej celem jest dążenie do niezależności energetycznej, a chce go realizować między innymi dzięki podwojeniu liczby pomp ciepła zainstalowanych w ciągu następnych pięciu lat. Zespół projektu aktualnie skupia się na szukaniu możliwości współpracy, by móc zbudować swoje laboratorium do przeprowadzania oceny i procesu certyfikacji. „Nasze laboratorium może też łączyć analizy danych dotyczących wydajności z dynamicznymi symulacjami pozwalającymi na ocenę konkretnych typów pomp ciepła przystosowanych do szerokiego zakresu budynków, warunków klimatycznych, a nawet innych systemów energetycznych, w tym wykorzystujących fotowoltaikę”, podsumowuje Araz.
Słowa kluczowe
LAB2SHAPE, pompa ciepła, paliwo kopalne, energia, mieszkalne, budynki, ogrzewanie, chłodzenie, laboratorium
