Efektywny system grzewczy oparty na kaskadzie pomp ciepła

W dzisiejszych czasach coraz większą wagę przykłada się do efektywności energetycznej oraz ekologicznego podejścia do ogrzewania budynków. W przypadku obiektów produkcyjno-magazynowych, gdzie koszty eksploatacyjne i zapewnienie komfortu pracy odgrywają istotną rolę, odpowiednie rozwiązania grzewcze są kluczowe. W tym artykule przedstawimy innowacyjny system grzewczy oparty na kaskadzie pomp ciepła, który pozwala na obniżenie kosztów eksploatacyjnych, zapewnienie bezpieczeństwa energetycznego oraz łatwą obsługę.

W większych obiektach, np. domach wielorodzinnych, pensjonatach, hotelach, obiektach użytkowych czy przemysłowych, występuje większe niż w budownictwie jednorodzinnym zapotrzebowanie na moc grzewczą. Występuje także większa niejednorodność zużycia ciepła dla ogrzewania i ciepłej wody użytkowej. Dobrym rozwiązaniem w takim wypadku jest stosowanie tzw. pomp kaskadowych, a dokładniej układu kaskadowego pomp ciepła.

Kaskadowe pompy ciepła – jak działają i w jaki sposób warto je stosować?

Kaskadowe pompy ciepła to zaawansowane rozwiązanie, które wykorzystuje kilka jednostek pompy ciepła połączonych w kaskadę. Polega to na tym, że dwie lub więcej pomp ciepła są połączone hydraulicznie i sterowane jednym układem regulacji kaskadowej. Uruchamia się on sukcesywnie w zależności od danego zapotrzebowania. Aby zobrazować zasadę działania takiego systemu, poniżej przedstawiony zostanie przykład:

Przykład zastosowania w hotelu:

Typ obiektu: Hotel z różnorodnymi potrzebami cieplnymi, obejmujący ogrzewanie pomieszczeń, podgrzewanie wody basenowej, przygotowanie ciepłej wody użytkowej oraz ewentualne chłodzenie pomieszczeń w sezonie letnim.

Zapotrzebowanie cieplne:

1. Ogrzewanie pomieszczeń: Zima wymaga efektywnego systemu ogrzewczego do utrzymania komfortowej temperatury w pokojach i przestrzeniach wspólnych.
2. Podgrzewanie wody basenowej: Woda w basenie musi być utrzymywana w odpowiedniej temperaturze, aby zapewnić gościom komfort podczas korzystania z basenu.
3. Przygotowanie ciepłej wody użytkowej: Dostarczenie ciepłej wody do łazienek, kuchni i innych punktów zużycia wody.
4. Chłodzenie pomieszczeń: W sezonie letnim może być konieczne chłodzenie niektórych obszarów, takich jak korytarze czy pomieszczenia wspólne.

Zastosowanie kaskadowych pomp ciepła:

1. Jednostka obsługująca ogrzewanie pomieszczeń:

1. • Kaskadowa pompa ciepła z jednostką przystosowaną do obsługi ogrzewania o umiarkowanych temperaturach dostarcza ciepło do pomieszczeń hotelowych i przestrzeni wspólnych.

2. Jednostka obsługująca podgrzewanie wody basenowej:

1. • Inna jednostka kaskadowej pompy ciepła, zoptymalizowana do obsługi podgrzewania wody o niższych temperaturach, dostarcza ciepło do basenu.

3. Jednostka obsługująca przygotowanie ciepłej wody użytkowej:

1. • Kolejna jednostka kaskadowej pompy ciepła, dostosowana do podgrzewania wody użytkowej, zapewnia ciepłą wodę do kranów, pryszniców i innych punktów zużycia.

Korzyści zastosowania kaskadowych pomp ciepła:

1. Uniwersalność zastosowań:

1. • Kaskadowe pompy ciepła umożliwiają jednoczesne dostarczanie ciepła o różnych temperaturach do różnych obszarów hotelu.

2. Oszczędności energetyczne:

1. • Dzięki efektywnemu dostosowywaniu pracy jednostek do konkretnych potrzeb, system może działać bardziej efektywnie, co przekłada się na oszczędności energetyczne.

3. Komfort dla gości:

1. • Stabilne i dostosowane do potrzeb cieplnych środowisko przyczynia się do komfortu gości, zarówno zimą, jak i latem.

4. Zrównoważony rozwój:

1. • Wykorzystanie kaskadowych pomp ciepła w połączeniu z odnawialnymi źródłami energii może przyczynić się do ograniczenia wpływu na środowisko.

W przypadku niewielkiego zapotrzebowania pracuje tylko jedna pompa ciepła. Jeżeli jest lato, działa wyłącznie na potrzeby podgrzewania wody użytkowej oraz basenu. Jeżeli występuje bardzo duże obłożenie w sezonie zimowym, a zapotrzebowanie wzrasta, to wówczas obie pompy pracują z pełną mocą. Korzystnym rozwiązaniem może okazać się również ustawienie, w którym część pomp pompy pracuje na ogrzewanie budynku, a jedna np. wyłącznie na podgrzewanie wody użytkowej w zasobniku.

Zastosowanie kilku urządzeń pracujących w układzie kaskadowym daje elastyczność systemu i pozwala zapewnić dopasowanie do zapotrzebowania budynku i użytkowników.

Połączenie kaskadowe – czym charakteryzują się pompy w takim układzie?

Istotną cechą kaskadowych pomp jest też bezpieczeństwo. W przypadku awarii jednego urządzenia, zostaje rezerwa mocy w postaci pozostałych pomp. Pozwala to na zabezpieczenie budynku w ciepło oraz ciepłą wodę użytkową w przypadku usterki. Właśnie z tego powodu, jeżeli dostępna jest pompa ciepła o wystarczającej mocy dla budynku, inwestorzy decydują się na kaskadę pomp.

Dzięki możliwości dostarczania ciepła o różnych temperaturach, system kaskadowy może działać bardziej efektywnie, co przekłada się na potencjalne oszczędności finansowe w porównaniu z tradycyjnymi systemami grzewczymi.

Wykorzystanie energii elektrycznej z instalacji fotowoltaicznej

Wykorzystanie energii elektrycznej z instalacji fotowoltaicznej w kaskadach pomp ciepła stanowi inteligentne i zrównoważone rozwiązanie, które pozwala na efektywne wykorzystanie odnawialnych źródeł energii do ogrzewania i chłodzenia budynków. Poniżej przedstawiam korzyści i kluczowe aspekty tego rozwiązani.

Korzyści wykorzystania energii fotowoltaicznej w kaskadach pomp ciepła:

1. Zrównoważone źródło energii:
   • Wykorzystanie energii słonecznej do zasilania kaskadowych pomp ciepła przyczynia się do ograniczenia emisji gazów cieplarnianych, co wpisuje się w cele zrównoważonego rozwoju.
2. Oszczędności finansowe:
   • Korzystanie z energii odnawialnej z fotowoltaiki może przynieść oszczędności finansowe, zwłaszcza jeśli produkcja energii słonecznej przewyższa bieżące zapotrzebowanie.
3. Niezależność energetyczna:
   • Zainstalowanie systemu fotowoltaicznego z kaskadą pomp ciepła może zwiększyć niezależność energetyczną budynku, szczególnie w przypadku awarii sieci.
4. Efektywne wykorzystanie energii:
   • Kaskady pomp ciepła są efektywne w przekształcaniu energii elektrycznej na ciepło, co sprawia, że wykorzystanie energii słonecznej staje się bardziej efektywne.
5. Mniejsze koszty eksploatacji:
   • Redukcja kosztów eksploatacji związanych z zakupem energii elektrycznej z sieci.

Wyzwania i rozważania:

1. Wydajność systemu:
   • Warto dokładnie rozważyć, czy ilość wytworzonej energii z paneli fotowoltaicznych jest wystarczająca do zasilenia kaskady pomp ciepła w różnych warunkach pogodowych i porach roku.
2. Zmienność produkcji energii:
   • Produkcja energii słonecznej zależy od warunków pogodowych, co może wpływać na dostępność energii do zasilania pomp ciepła.
3. Inteligentne zarządzanie systemem:
   • Wykorzystanie systemu zarządzania energią, który inteligentnie steruje pracą pomp ciepła w zależności od dostępności energii z paneli fotowoltaicznych.
4. Dokładna analiza potrzeb energetycznych:
   • Dokładna analiza zapotrzebowania na energię w budynku, aby dostosować instalację fotowoltaiczną i kaskadę pomp ciepła do rzeczywistych potrzeb.

Wykorzystanie energii fotowoltaicznej w kaskadach pomp ciepła stanowi efektywne rozwiązanie, które pozwala na ogrzanie budynku oraz wody użytkowej. Przed przystąpieniem do implementacji systemu, zaleca się skonsultowanie się z specjalistami ds. energii odnawialnej, aby dostosować rozwiązanie do konkretnych warunków lokalnych i potrzeb budynku produkcyjno-magazynowego.

Systemy kaskadowe wykonane przez Sollab: