POLSKIE STOWARZYSZENIE POMP CIEPŁA www.pspc.pl

1. FORUM CZYSTEJ ENERGII – XII EDYCJA POMPY CIEPŁA ….CIĄGLE U NAS NIE DOCENIANE 2002 - 2012 POLSKIE STOWARZYSZENIEPOMP CIEPŁAwww.pspc.pl CZŁONEKEUROPEJSKIEGO STOWARZYSZENIA POMP CIEPŁAwww.ehpa.org

2. Pompy ciepła a efektywność energetyczna budynków w praktyce mgr inż. Tomasz Mania – PSPC / NEXUM / V-prezes P.S.P.C. doktorant Politechniki Gdańskiej / IMP PAN dr hab. inż. Brunon J. Grochal, prof. IMP PAN / prof. WSG ,Prezes P.S.P.C. Instytut Maszyn Przepływowych PAN FORUM CZYSTEJ ENERGII – XII EDYCJA 20-22 LISTOPAD 2012 ROKU

3. Wstęp • Krótko o budownictwie …..efektywnym energetycznie • Pompa ciepła w budynku • Studium przypadku dla budynków z pompami ciepła • 5. Podsumowanie FORUM CZYSTEJ ENERGII – XII EDYCJA 20-22 LISTOPAD 2012 ROKU

4. Motto będące myślą przewodnią EFEKTYWNOŚCI ENERGETYCZNEJ ,,Ogrzewanie przez spalanie jest równie stare jak ludzkość. W najbliższych latach prawdopodobnie zacznie być traktowane jak relikt przeszłości. Paliwa pierwotne są zbyt cenne, żeby używać ich do spalania tylko po to, aby ogrzać pomieszczenie do 200 C,, dr R. Jacobs, koordynator European Heat Pumps Summit EFEKTYWNOŚĆ ENERGETYCZNĄ definiuje się jako stosunek uzyskanej wielkości efektu użytkowego danego obiektu, urządzenia technicznego lub instalacji, w typowych warunkach ich użytkowania lub eksploatacji, do ilości zużycia energii przez ten obiekt, urządzenie techniczne lub instalację, niezbędnej do uzyskania tego efektu. FORUM CZYSTEJ ENERGII – XII EDYCJA 20-22 LISTOPAD 2012 ROKU

5. Efektywność energetyczna jest to zespół różnego rodzaju czynników - działań, zachowań, warunków, itp. - mających wpływ na taki sposób użytkowania i wykorzystywania energii, któremu towarzyszą możliwie najmniejsze straty energii. Zjawisko efektywność energetyczna jest jednym z najważniejszych elementów nowoczesnej gospodarki i jest czynnikiem prorozwojowym dla każdego kraju. Do 2020 roku wszystkie kraje Unii Europejskiej muszą razem spełnić cele 3 x 20 uzgodnione na szczycie Rady Europejskiej w marcu 2007 r. Cele te to: - zmniejszenie emisji CO2 o 20%, - zwiększenie udziału energii ze źródeł odnawialnych do 20%, - zwiększenie efektywności energetycznej o 20% do 2020 roku. FORUM CZYSTEJ ENERGII – XII EDYCJA 20-22 LISTOPAD 2012 ROKU

6. Wpływ rozwoju technologii na zmiany efektywnych ekonomicznie standardów energetycznych w budynkach – trend, szacunek własny [kWh/m2/a] Ten obszar praktycznie nie istnieje bez systemów opartych o pompy ciepła oraz magazynowaniu energii http://www.nfosigw.gov.pl/gfx/nfosigw/userfiles/files/aktualnosci/2011/11/5.pdf FORUM CZYSTEJ ENERGII – XII EDYCJA 20-22 LISTOPAD 2012 ROKU

7. Najważniejsze parametry (wydajności) efektywności energetycznej pompy ciepła FORUM CZYSTEJ ENERGII – XII EDYCJA 20-22 LISTOPAD 2012 ROKU

8. Pompy ciepła zasilanie energią elektryczną lub gazową EHP , GAHP, GHP -wymienniki ciepła -pompy obiegowe -izolacja przewodów -systemy pomiarowe • - odpowiednie materiały izolacyjne, • - stolarka okienna i drzwiowa • - systemy wentylacji z rekuperacją • systemy solarne • magazynowanie energii ??? Pompa ciepła jak żadne inne urządzenie pozwala na drodze transformowania energii uzyskać wysoką efektywność ogrzewanych obiektów. FORUM CZYSTEJ ENERGII – XII EDYCJA 20-22 LISTOPAD 2012 ROKU

9. Struktura strat ciepła domu tradycyjnym i pasywnym http://www.ekooszczedni.pl/artykuly/wentylacja-i-odzysk-ciepla-w-domu-pasywnym#.UJ6mC-ScP5M FORUM CZYSTEJ ENERGII – XII EDYCJA 20-22 LISTOPAD 2012 ROKU

10. Jednocześnie zapotrzebowanie na energię grzewczą dla domu pasywnego jest znacznie mniejsze, ilość niezbędnej do pracy pompy ciepła energii elektrycznej również jest znacznie mniejsza, a co za tym idzie również niższe są koszty jej eksploatacji. Zestawienie wszystkich porównywanych danych przedstawiono w tabeli : http://instalreporter.pl/ogolna/ograniczona-wymowa-wspolczynnika-spf/ FORUM CZYSTEJ ENERGII – XII EDYCJA 20-22 LISTOPAD 2012 ROKU

11. Studium przypadku • Zastosowanie pomp ciepła celu zwiększenia efektywności energetycznej budynków • Stadion – Niemcy • Molo Sopot – budynek kubaturowy – Polska • 3. Budynek centrum handlowego - Niemcy • 4. Spa Hotel w SennrütiDegersheim - Szwajcaria • Pasywna Szkoła Podstawowa w Budzowie - Polska FORUM CZYSTEJ ENERGII – XII EDYCJA 20-22 LISTOPAD 2012 ROKU

12. Heat pumps and renewables ensure carbon-free football Pierwszy stadion na świecie o zerowej emisji CO2 (Lechwerke, Niemcy) Stadion piłkarski drugiej ligi klubu piłkarskiego FC Augsburg, otwartego w 2009 roku. Jeśli chodzi o ochronę klimatu: energie odnawialne i energię napędowa pochodzi wyłącznie z biogazu do ogrzewania i chłodzenia. Dlatego około 750t CO2 jest zaoszczędzone co roku. Dla porównania na przy tradycyjnym ogrzewaniu np.: olejem zużyto by około 10.000 litrów ropy FORUM CZYSTEJ ENERGII – XII EDYCJA 20-22 LISTOPAD 2012 ROKU

13. Powtarzalny hybrydowy schemat zasilania stadionu - Lechwerke, Niemcy FORUM CZYSTEJ ENERGII – XII EDYCJA 20-22 LISTOPAD 2012 ROKU

14. Wynik budowy : Koszty operacyjne dla wybudowanego stadionu zostały znacznie ograniczone dzięki opracowaniu wstępnej koncepcji energetycznej. Sukces osiągnięto dzięki połączeniu elektrycznej pompy ciepła w systemie woda/woda, przy współpracy z kotłem gazowego zasilanego biogazem i wykorzystanie dodatkowych zbiorników jako magazynów energii ciepła i chłodu co umożliwia utrzymanie stadionu na bardzo wysokim poziomie efektywności energetycznej i ogranicza praktycznie do zera efekt emisji CO2. FORUM CZYSTEJ ENERGII – XII EDYCJA 20-22 LISTOPAD 2012 ROKU

15. Gdańsk Warszawa Koszty utrzymania stadionów 55 mln zł rocznie !!! ; Zasilanie zdalaczynne(sieć) - 60 MW Efektywność energetyczna Polskich Stadionów = 0 ! Brak pomp ciepła, kolektorów słoneczne, ogniwa PV, systemów magazynowania energii aktywnej lub pasywnej - Nie tędy droga Poznań Wrocław FORUM CZYSTEJ ENERGII – XII EDYCJA 20-22 LISTOPAD 2012 ROKU

16. tajwański Solar Stadion Panele mogą generować do 1,1 mln kWh energii elektrycznej rocznie (średnie zużycie energii elektrycznej dla gospodarstwa domowego – 11000 kWh rocznie). Ich zastosowanie pozwoliło obniżyć emisję CO2 do atmosfery o 660 ton w ciągu roku. Ponieważ zyski energetyczne znacznie przekraczają zapotrzebowanie spoczynkowe, nadmiar energii jest na co dzień odprowadzany do sieci publicznej. Podczas imprez potrzebna energia jest odkupywana. Wodę deszczową – spływającą z rynien na dachu zbiera się do podziemnych cystern, z których następnie pobiera się ją do nawadniania murawy boiska. Aby odpowiednio doświetlić murawę (5,5 godziny bezpośredniego nasłonecznienia dziennie) podłużną oś budynku odchylono od kierunku NS o 15o na zachód. Dzięki takiej orientacji również energia wiatru się nie marnuje – przeważające wiatry mające dostęp do wnętrza obiektu poprzez przełamanie w części południowej naturalnie wentylują i schładzają przestrzeń pod dachem. Aby uniknąć niespodzianek podczas wydarzeń sportowych – na przykład podwiewania piłki podczas meczu – pole gry zagłębiono w stosunku do otaczającego terenu. FORUM CZYSTEJ ENERGII – XII EDYCJA 20-22 LISTOPAD 2012 ROKU

17. Kolejnym pozytywnym przykładem efektywności energetycznej jest m.in. szwajcarski Stade de Suisse zbudowany z 7930 paneli słonecznych i generujący 1,346.774 kWp rocznie, co jest odpowiednikiem 350 czteroosobowych gospodarstw domowych. FORUM CZYSTEJ ENERGII – XII EDYCJA 20-22 LISTOPAD 2012 ROKU

18. Instalacja pompy ciepła z wodą morską jako dolnym źródłem w układzie z pośrednim wymiennikiem ciepła wraz z kolektorami słonecznymi. Moc grzewcza pompy ciepła: 60 kW Kolektory słoneczne: 5 szt., płaskie Dolne źródło: woda morska Odległość od lądu około 550 m Bardzo niekorzystne warunki termiczne FORUM CZYSTEJ ENERGII – XII EDYCJA 20-22 LISTOPAD 2012 ROKU

19. Uzyskana roczna oszczędność energii, dzięki pokryciu zapotrzebowania na ciepło przez pompę ciepła waz z kolektorami energii słonecznej (o powierzchni 9,135 m2) wynosi:18 971,6 kWh/rok, natomiast uniknięta emisja CO2 wynosi : 17 ton CO2 w skali roku, co wynika z obliczenia przedstawionego poniżej: - przy ogrzewaniu pompą ciepła, wraz z kolektorami energii słonecznej, zużywana jest ilość energii elektrycznej (do napędu pompy ciepła i urządzeń pomocniczych) : 87,22 (kWh/(m2rok)) x 276,69 m2 x (1/SPF) = 24 132,90 (kWh/rok) x (1/4,68) = 5 155,4 kWh/rok - przy ogrzewaniu elektrycznym zużywano by energii elektrycznej 87,22 (kWh/(m2rok)) x 276,69 m2 = 24 127,0 kWh/rok Oszczędność energii elektrycznej w wyniku zastąpienia ogrzewania bezpośredniego (elektrycznego) ogrzewaniem pompą ciepła wynosi więc: (24 127 – 5 155,4) kWh/rok = 18 971,6 kWh/rok W polskich warunkach emisja CO2 wynosi około 900 g/kWh energii elektrycznej, wobec tego uniknięta emisja wynosi: 0,9 (kg/kWh) x 18 971,6 (kWh/rok) = 17 074 kg CO2 w skali roku. FORUM CZYSTEJ ENERGII – XII EDYCJA 20-22 LISTOPAD 2012 ROKU

20. Nazwa projektu: Atrio Shopping Center Lokalizacja: Villach, Austria Program: Centrum handlowe (około 82 sklepów i 2000 miejsc parkingowych) Powierzchnia: Powierzchnia działki: 52.346 m2 Realizacja: Początek planowania: 2003 • rozpoczęcie budowy: 09/2004 • Otwarcie faza 1: 11/2005 • Zakończenie: 03/2007 Więcej szczegółów: Kubatura : 400.000 m3 • Powierzchnia sprzedaży: 38.700 m2 • Liczba sklepów: ok. 82 • Łączna liczba miejsc parkingowych 2000 • Całkowita wartość inwestycji: ok.. 94 mln € FORUM CZYSTEJ ENERGII – XII EDYCJA 20-22 LISTOPAD 2012 ROKU

21. Konstrukcja Centrum pod względem efektywności energetycznej to wykonanie 652 pali energetycznych. Wewnątrz pali krąży czynnik roboczy w rurach o łączniej długości 162 km ! wykorzystuje stałą temperaturę ziemi dla celów wymiany ciepła. Powstałe różnice temperatur są stosowane do ogrzewania i chłodzenia w centrum zasilanych z pomp ciepła FORUM CZYSTEJ ENERGII – XII EDYCJA 20-22 LISTOPAD 2012 ROKU

22. Spa Hotel w Sennrüti Degersheim (Szwajcaria) Do modyfikacji dawnego Spa Hotel Sennrüti w Degersheim (Szwajcaria), deweloper (Eco-Village Sennrüti Association) dokonał przełomów poprzez wykorzystanie energii słonecznej. Ich projekt zakładał koncepcję wybudowania 30/40 mieszkań, z instalacją centralnego ogrzewania oraz ciepłej wody użytkowej. Wybór systemu padł na układ OSKAR-MAX-SOL ² hybrydowe pompy ciepła o mocy 80 kW (2 szt. x40kW), w połączeniu z 100m ² z kolektorów słonecznych płaskich zamontowanych na dachu i do OSKARA 4000 litrowego zbiornika systemu warstwowej pamięci masowej. FORUM CZYSTEJ ENERGII – XII EDYCJA 20-22 LISTOPAD 2012 ROKU

23. Hybrydowa pompa ciepła OSKAR-MAX-SOL²  FORUM CZYSTEJ ENERGII – XII EDYCJA 20-22 LISTOPAD 2012 ROKU

24. Pasywna Szkoła Podstawowa w Budzowie Koszt budowy : 3,5 mln zł - 15% droższa od tradycyjnego budynku Koszty zwrotu przy stałych cenach 11 lat / przy zmiennych 8 lat Powierzchnia : 836 m2 Koszty ogrzewania roczne : 8000 zł ( 50 000 zł) FORUM CZYSTEJ ENERGII – XII EDYCJA 20-22 LISTOPAD 2012 ROKU

25. Szkoła wyposażona została między innymi w pompy ciepła oraz system wentylacji mechanicznej z rekuperatorami, umożliwiającymi odzyskiwanie ciepła wywiewanego z budynku. Dodatkowo zamontowane okna zostały stworzone w technologii Climatop Lux. Technologia ta pozwala na zatrzymanie ciepła wewnątrz budynku redukując jego przenikanie na zewnątrz. Jednocześnie przepuszcza ona do środka promienie słoneczne zapewniając dodatkowy dopływ ciepła. Na budynku zainstalowane mają zostać jeszcze kolektory słoneczne. FORUM CZYSTEJ ENERGII – XII EDYCJA 20-22 LISTOPAD 2012 ROKU

26. Pompy ciepła ……nowa generacja niezawodnych systemów grzania i chłodzenia o cyklu pracy około 100 lat . Zjawisko Seebecka (1821) polega na generowaniu napięcia w obwodzie składającym się z dwóch różnych przewodników, których końce znajdują się w różnych temperaturach. Zjawisko Peltiera (1834) to zjawisko odwrotne do zjawiska Seebecka i polega na pochłanianiu lub wydzielaniu (zależnie od kierunku prądu) ciepła na granicy dwóch różnych przewodników przy przepływie przez nie prądu elektrycznego. FORUM CZYSTEJ ENERGII – XII EDYCJA 20-22 LISTOPAD 2012 ROKU

27. Wykorzystanie tych zjawisk pozwalają na bezpośrednią konwersję energii cieplnej w energię elektryczną i na odwrót tzn. na „pompowanie” ciepła przy użyciu energii elektrycznej.   Proponowana rozwiązanie thermoelektrycznej pompa ciepła obejmie konstrukcyjne szereg miniaturowych pomp ciepła o bardzo zwartej konstrukcji. Miniaturowe pompy ciepła zaczynają generować energię elektryczną, gdy następuje różnica temperatury.  Miniaturowe pompy ciepła mogą być użyte w celu utworzenia większe także większych jednostek do celów grzewczych lub chłodzenia. Naukowcy norwescy są w trakcie badań aby w optymalny sposób, umieścić tysiące miniaturowych pomp ciepła w różnych miejscach w domu. Nowa pompa ciepła składa się z wielu miniaturowych pomp ciepła tak małych jak jeden milimetr sześcienny. Do ogrzewania domu trzeba kilka tysięcy z nich. Są one połączone w większe jednostki, które mogą być wysokie i cienkie lub krótkie i szerokie. FORUM CZYSTEJ ENERGII – XII EDYCJA 20-22 LISTOPAD 2012 ROKU

28. Przyszłość …..miniaturowe termoelektryczne pompy ciepła Ogrzewają i chłodzą budynek Pompa ciepła z elementu termoelektrycznego (Photo: Jan Kåre Bording, University of Stavanger Przełomem milowym w tej technologii będzie wprowadzenia w okresie 3-5 lat komercyjnego systemu ogrzewania budynków termoelektrycznymi pompami ciepła. Norweskiego Stowarzyszenia Pomp Ciepła, jest mocno zainteresowany rozpowszechnianiem tego typu układów. FORUM CZYSTEJ ENERGII – XII EDYCJA 20-22 LISTOPAD 2012 ROKU

29. Fizycy wiedzą już od dawna, że można używać energii cieplnej do wytwarzania energii elektrycznej przy pomocy termoelektrycznej pompy ciepła. Zjawisko termo-elektryczne jest znana od ponad sto lat. Mimo to, dopiero teraz staramy się, jak możemy żeby wykorzystać to zjawisko do ogrzewania budynków. Źródło: Uniwersytet w Stavanger • Zalety termoelektrycznych pomp ciepła : • niezawodność działania • zwartość konstrukcji • bezobsługowość – brak konserwacji • brak cześć ruchomych • łatwość regulacji temperatur • brak hałasu i drgań • rewersyjność pracy bez zmianę biegunowości urządzenia • niewielkie koszty instalacji • zwiększenie wydajności przez zastosowanie Grafenu FORUM CZYSTEJ ENERGII – XII EDYCJA 20-22 LISTOPAD 2012 ROKU

30. Analiza egzergii może posłużyć jako narzędzie do oceny sprawności energetycznej jak i egzergetycznej wszystkich obiegów cieplnych co pozwoli na optymalizację procesów wytwarzania, dystrybucji oraz konsumpcji energii. 2,5 krotnie większe obciążenie cieplne w stosunku do domu pasywnego 8 krotnie większe straty egzergii na etapie Wywtawrzania ciepła dla c.o. i c.w.u. 6 krotne większe starty egzergii na przesyle czynnika grzewczego 3,5 krotne więsze straty egzergii na przekazywaniu ciepła – grzejnik / powietrze Budynek izolowany (w tle za drzewami budynek nieizolowany) Efektywność energetyczna systemów budowlanych = efektywność energetyczna systemów grzewczych Budynek nieizolowany http://suw.biblos.pk.edu.pl/resources/i1/i5/i8/i8/r1588/WesolowskiM_AnalizaEnergii.pdf FORUM CZYSTEJ ENERGII – XII EDYCJA 20-22 LISTOPAD 2012 ROKU

31. Podsumowanie: • Czynniki destrukcyjne wpływające na rozwój efektywności energetycznej w budownictwie z zastosowaniem pomp ciepła: • Brak wiedzy technicznej i merytorycznej Projektantów Inwestorów oraz • Wykonawców z zakresu OZE i efektywności energetycznej instalacji • destrukcyjne warunki przetargów oraz przepisów UZP !!! • Sektor ZP– trwale i sukcesywnie zwalcza Efektywność Energetyczną • likwidacja barier prawno – administracyjnych w Polsce • zwiększenie świadomości społecznej w sektorze publicznym • zwiększenie ingerencji państwa w promowanie odnawialnych źródeł energii oraz • efektywności energetycznej w Polsce • diametralna zmiana przepisów Prawa Budowlanego oraz wprowadzenie nowej • Ustawy OZE • pozorne początkowe oszczędności inwestycyjne jakościowo to zwiększenie • drastyczne co rocznych kosztów eksploatacyjnych oraz zmniejszenia trwałości • systemów budowlano – instalacyjnych Efektywność energetyczna = Wyższe koszty inwestycyjno-remontowe = Niższe koszty eksploatacyjne Zwiększenie wartości nominalnej budynków FORUM CZYSTEJ ENERGII – XII EDYCJA 20-22 LISTOPAD 2012 ROKU

32. POLSKIE STOWARZYSZENIEPOMP CIEPŁAwww.pompaciepla.org.pl80-231 Gdańsk, ul. Fiszera 14tel. (058) 69 95 130, (058) 346-08-81, 341-12-71 wew. 130,fax (058) 341 61 44 KRS: 0000102044 REGON: 192735008NIP: 957-08-29-326Bank Zachodni WBK S.A. V Oddział Gdańsk Nr rach. 41 1090 1098 0000 0000 0985 4716 PSPC działa już 10 lat, ma na swoim koncie udział w projektach europejskich - NNE5/2002/7 Centre for Clean and Safe Technologies in Power Engineering (CLEANERPAS) jako sub-kontraktor (2002-2006), - CER² Education: Heat Pump Installer Training (2006, w ramach INTERREG 3B CADSES). Od 2006 r. PSPC jest członkiem European Heat Pump Association (EHPA). FORUM CZYSTEJ ENERGII – XII EDYCJA 20-22 LISTOPAD 2012 ROKU

33. Dziękujemy za uwagę FORUM CZYSTEJ ENERGII – XII EDYCJA 20-22 LISTOPAD 2012 ROKU