envelope redakcja@polskiinstalator.com.pl home ul. Wąski Jar 9
02-786 Warszawa











4Czy nam się to podoba, czy nie – stoimy u progu rewolucji na rynku technologii grzewczych. Polska branża producentów urządzeń grzewczych może w niej odegrać istotną rolę. Wymaga jednak wsparcia w procesie transformacji. Tak samo jak rozwijający się w Polsce rynek technologii niskoemisyjnych.

Wskazuje na to obszerny raport przygotowany przez ekspertów branżowych na zlecenie Ministerstwa Przedsiębiorczości i Technologii.* Zawarto w nim zalecenia i rekomendacje dotyczące działań i kierunków rozwoju polskiego rynku niskoemisyjnych technologii grzewczych do 2030 r., w szczególności pomp ciepła i urządzeń na biomasę. Sprawdźmy zatem, jakie są potrzeby, możliwości i oczekiwania w odniesieniu do technologii pomp ciepła.

Konstrukcja i instalacja pomp ciepła
Jak podkreślają autorzy raportu, stały, znaczący wzrost zastosowania pomp ciepła w budownictwie i innych obszarach wskazuje, że technologia ta w najbliższych dekadach stanie się podstawowym rozwiązaniem technicznym do produkcji ciepła i chłodu. Powszechne stosowanie pomp ciepła oznacza jednak wykorzystanie bardzo dużej ilości czynników roboczych. Dlatego, aby ograniczyć potencjalne zagrożenie (efekt cieplarniany), należy zwrócić szczególną uwagę na kilka aspektów związanych z konstrukcją i produkcją pomp ciepła. Jednym z nich jest wykorzystanie naturalnych czynników roboczych z możliwie niskim współczynnikiem GWP (Global Warming Potential), a kolejnym – dążenie do zminimalizowania ich masy w odniesieniu do osiąganej przez pompę ciepła mocy grzewczej, przy zapewnieniu jak najwyższej klasy energetycznej. W najbliższej przyszłości te obszary będą kluczowe w rozwoju technologii pomp ciepła. Niezbędne jest także dalsze obniżenie poziomu mocy akustycznej urządzeń, zwłaszcza w perspektywie ich wykorzystania w budynkach w gęstej zabudowie lub wielorodzinnych. Bardzo ważna jest też kontynuacja prac badawczych nad dolnymi źródłami ciepła (DZC), a także współpracą pomp ciepła z innymi elementami infrastruktury budynku. Konieczne są zatem prace nad układami automatyki i sterowania. Jednym z kierunków powinno być także uproszczenie instalacji oraz opracowanie zasad bezpiecznego montażu. Rekomendowane kierunki prac badawczo-rozwojowych, innowacji i działań we wspomnianych zakresach zostały w raporcie dokładnie opisane.

5Opracowanie konstrukcji pomp ciepła ze zmniejszoną ilością czynnika roboczego z grupy A3 i o współczynniku GWP < 304. Czynniki o niskim GWP, jednocześnie charakteryzujące się bardzo dobrymi właściwościami termodynamicznymi, to czynniki węglowodorowe (np. propan R290). Podstawową wadą propanu jest jednak jego łatwopalność (grupa A3). Dlatego, aby zminimalizować zagrożenia związane z wykorzystaniem propanu (lub innych czynników z grupy A3 lub B), proponuje się wdrożenie programu badawczego, który powinien objąć wszystkie etapy związane z zastosowaniem pomp ciepła napełnionych takimi czynnikami: transport, montaż, eksploatację, przeglądy, naprawy i utylizację urządzeń. Niezbędna jest zarówno implementacja odpowiednich systemów zabezpieczeń, jak i minimalizacja zagrożeń wynikających z łatwopalności lub toksyczności nowych czynników. Jeśli chodzi o ograniczenie ilości czynnika roboczego, to proponowane są następujące wartości:

  • ≤ 50 g czynnika roboczego na 1 kW mocy w pompach ciepła do 10 kW;
  • ≤ 100 g czynnika roboczego (na 1 kW) w pompach ciepła do 20 kW;
  • ≤ 150 g czynnika roboczego (na 1 kW) w pompach ciepła powyżej 20 kW.** 

Opracowanie konstrukcji pomp ciepła do budynków istniejących. Pompy ciepła stosowane są obecnie przede wszystkim w budynkach nowo budowanych. Aby osiągnąć cele klimatyczne i niskoemisyjne, urządzenia te powinny być częściej instalowane także w budynkach istniejących. Należy zatem odpowiednio dopasować ich konstrukcję, a w szczególności parametry pracy (takie jak temperaturę i moc grzewczą). Kluczowe jest zapewnienie właściwej (wysokiej) temperatury zasilania przy jednoczesnej wysokiej efektywności działania. Zalecane parametry:

  • minimalna temperatura zasilania to 60°C przy A -15 oraz możliwość pracy przy A -22°C (lub w niższej temperaturze), przy zastosowaniu czynnika roboczego o GWP ≤ 750;
  • klasa energetyczna: A++ (55°C – zastosowanie średniotemperaturowe) oraz A+++ (35°C – zastosowanie niskotemperaturowe). 

Opracowanie konstrukcji pomp ciepła o obniżonej mocy akustycznej. Częstym powodem braku akceptacji pomp ciepła (powietrznych) jest generowany przez nie hałas. Problem dotyczy szczególnie domów wolno stojących w zabudowie zwartej. Aby zapewnić szersze zastosowanie tych urządzeń w budownictwie, również wielorodzinnym, niezbędne jest kontynuowanie prac nad ograniczeniem poziomu generowanego przez nie hałasu. Zalecane parametry:

  • ≤ 50 dB (A) dla pomp ciepła o mocy cieplnej do 10 kW;
  • ≤ 55 dB (A) dla pomp ciepła o mocy cieplnej do 20 kW. 

Kompaktowość urządzeń i uproszczenie instalacji. Uproszczona konstrukcja urządzeń lub daleko idąca integracja podzespołów ograniczy ewentualne błędy podczas instalacji urządzeń. Celowe jest również opracowanie innowacyjnych procesów instalacyjnych wykorzystujących elementy AR (augmented reality – rozszerzona rzeczywistość) oraz integrację zespołów hydraulicznych. Każdy z tych dwóch kierunków może skrócić czas montażu o co najmniej 20%.

Optymalizacja dolnych źródeł ciepła. Zalecane kierunki to m.in.:

  • wdrożenie nowych materiałów i konstrukcji gruntowych wymienników ciepła;
  • wykorzystanie systemów automatycznego regulowania parametrów przepływu DZC;
  • opracowanie i wdrożenie nowych konstrukcji DZC w zbiornikach wodnych. 

Rozwój automatyki i sterowania systemów instalacyjnych. Chodzi przede wszystkim o:

  • wdrażanie samoregulujących się systemów sterowania, gwarantujących obniżenie zużycia energii napędowej o 15% w stosunku do systemów bez tej funkcji;
  • opracowanie systemu automatycznego równoważenia hydraulicznego gwarantującego obniżenie zużycia energii napędowej o 15% w stosunku do systemów bez tej funkcji. 

Integracja pomp ciepła z elementami infrastruktury budynku. W tym zakresie autorzy raportu wskazują na potrzebę współpracy pomp ciepła z systemami wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła, modułami fotowoltaicznymi, modułami PVT, magazynami energii elektrycznej, a także innymi elementami konstrukcji i wyposażenia budynku.

Działania wspierające rozwój rynku technologii niskoemisyjnych
Analizując europejskie rynki, można zauważyć, że rozwój technologii niskoemisyjnych nie zawsze był tam stabilny. Widoczna jest zależność między rozwojem rynku a prowadzeniem szeroko zakrojonych działań służących upowszechnianiu wiedzy i poprawie jakości instalacji z wykorzystaniem technologii niskoemisyjnych. W Polsce takie działania również są niezbędne. Dotychczas, szczególnie w zakresie promowania wzrostu jakości instalacji z pompami ciepła, były one prowadzone przez PORT PC, ale to nie wystarczy. Biorąc pod uwagę zaplanowany, dynamiczny rozwój naszego rynku niskoemisyjnych urządzeń grzewczych, wskazane jest wsparcie prac badawczo-rozwojowych szeroko zakrojonymi działaniami w innych obszarach. Autorzy raportu wskazują na poniższe potrzeby.

Stworzenie i wdrożenie systemu szkoleń. Na wielu rynkach europejskich obserwuje się obecnie niedobór fachowo przygotowanych i wyszkolonych instalatorów, firm wiertniczych czy projektantów. Aby zapewnić harmonijny rozwój polskiego rynku technologii niskoemisyjnych, niezbędne jest wdrożenie szeroko zakrojonego systemu szkoleń, przy uwzględnieniu zarówno polskiej specyfiki technologicznej, jak i rynkowej. Ze względu na dużą bezwładność takich przedsięwzięć oraz czas konieczny na przygotowanie systemu szkoleń, zalecane jest niezwłoczne przystąpienie do realizacji tego zadania.

Stworzenie systemu odbioru instalacji. Konieczne jest wypracowanie odpowiednich narzędzi (np. w formie formularza) pozwalających na standaryzację odbioru instalacji. Kolejnym krokiem powinno być powołanie organu kontrolnego.

Monitoring instalacji z pompami ciepła. Program monitoringowy polegający na badaniach polowych w rzeczywistych warunkach pracy umożliwia dogłębne poznanie zarówno samych urządzeń grzewczych (np. efektywności ich działania), szeroko pojętego rynku (oprócz pomiarów wielkości fizycznych monitorowany jest proces montażu oraz działanie urządzeń), jak i specyficznych warunków, w których działają badane urządzenia (charakterystyka budynku, zachowania mieszkańców itp.). W Europie takie programy były zrealizowane np. w Niemczech, Szwajcarii, Wielkiej Brytanii czy też w ramach europejskiego projektu SEPEMO. W ich efekcie podjęto działania, które wyeliminowały problemy zidentyfikowane na podstawie analizy zebranych danych. Zasadne jest zatem wdrożenie takiego programu również w Polsce i przebadanie w jego ramach co najmniej 100 instalacji pomp ciepła w czasie dwóch sezonów grzewczych.

6Standaryzacja i typizacja instalacji. Przykłady z dojrzałych rynków technologii niskoemisyjnych wskazują na duże znaczenie standaryzacji wykonywanych instalacji z pompami ciepła. Ogranicza to znacząco błędy instalatorskie. Dobrą praktyką, sprawdzoną w wielu krajach, jest stworzenie przez organizację lub jednostkę z odpowiednim mandatem (przy konsultacji z branżą) katalogu minimalnej liczby uniwersalnych schematów hydraulicznych. Warto też rozważyć powiązanie ewentualnych dofinansowań instalacji grzewczych z warunkiem wykonania ich zgodnie z wypracowanymi standardami.

Stworzenie i rozwój akredytowanych laboratoriów do certyfikacji urządzeń. Ze względu na brak odpowiednich centrów badawczo-certyfikujących w Polsce, producenci pomp ciepła zmuszeni są do korzystania z jednostek zagranicznych. Zwiększa to koszty certyfikacji, a zatem i samych produktów, a także wydłuża czas wprowadzania produktów na rynek. Dodatkowo zmniejsza to konkurencyjność polskich producentów. Powstałe polskie jednostki certyfikujące powinny w przyszłości zostać włączone do grupy europejskich jednostek certyfikujących.

Opracowanie map potencjału geotermalnego. Warunkiem niezbędnym do harmonijnego rozwoju technologii gruntowych pomp ciepła jest opracowanie krajowych map potencjału geotermalnego (do 200 m głębokości) z podaniem współczynnika lambda i/lub jednostkowej wydajności cieplnej (W/m). Parametry termiczne i litologia gruntu oraz występowanie wód gruntowych są kluczowe do optymalnego zaprojektowania instalacji dolnego źródła ciepła (pionowych GWC, stanowiących 95% rynku), jak również do optymalizacji kosztów inwestycyjnych oraz eksploatacyjnych gruntowych pomp ciepła. Ważnym aspektem jest również uwzględnienie obszarów konfliktowych, wymagających dodatkowych zgód lub wykluczających odwierty pod pionowe GWC. Aktualnie dostępne mapy potencjału geotermalnego pokrywają znikomą powierzchnię Polski (projekt TransGeoTherm w okolicach Nysy Łużyckiej oraz Geo-Plasma w Wałbrzychu i Krakowie). Mapy geologiczne (dostępne także on-line) mogłyby powstać na podstawie zaleceń projektu GeoPlasma-CE dla minimum 75% powierzchni kraju.

Procedura przekazywania informacji geologicznej i jej archiwizowania po wykonaniu odwiertów pod pionowe GWC. Obecnie w Polsce procedury w tym zakresie nie działają skutecznie. Należy opracować i wdrożyć skuteczne rozwiązanie, tak żeby każdy odwiert pod gruntowe pompy ciepła był zdiagnozowany pod kątem litologii gruntu i potencjału geotermalnego, a wyniki przekazane i zarchiwizowane w centralnej bazie danych. Konieczne jest zatem stworzenie rzetelnej bazy odwiertów i informacji na temat wyników prób TRT (test reakcji termicznej) oraz archiwizowanie (digitalizowanie) tych wyników i automatyczne nanoszenie ich na mapy potencjału geotermalnego w Polsce.

Wnioski i rekomendacje
Biorąc pod uwagę dynamiczny rozwój branży niskoemisyjnych urządzeń grzewczych w Europie i na świecie oraz konieczność realizacji celów klimatycznych 2030 i 2050, a zarazem znaczący potencjał polskich producentów urządzeń grzewczych oraz bariery rynkowe, z którymi się borykają, autorzy raportu postulują wsparcie dla rozwoju niskoemisyjnej techniki grzewczej w Polsce na wielu płaszczyznach, m.in. poprzez:

  • udzielenie wsparcia producentom (i jednostkom naukowym) realizującym w Polsce prace z zakresu B+R, które doprowadzą do powstania polskich rozwiązań dedykowanych niskoemisyjnej technice grzewczej; rekomendowane jest przygotowanie dedykowanego i odrębnego programu dla tego typu urządzeń;
  • udzielenie wsparcia przedsiębiorcom (w formie dopłat) na certyfikację pomp ciepła i kotłów na biomasę w akredytowanych laboratoriach; istotne jest też wsparcie dla polskich instytucji badawczych starających się o uzyskanie statusu akredytowanych jednostek certyfikacyjnych;
  • wdrażanie systemu szkoleń dla branżystów, realizację programów badawczych monitorujących pracę urządzeń w rzeczywistych warunkach, a także prowadzenie szerokich kampanii informacyjnych: o technologiach grzewczych, budynkach plus-energetycznych itp. 

Dedykowane taryfy elektryczne. Według autorów raportu, olbrzymim zagrożeniem dla rozwoju rynku pomp ciepła w Polsce jest brak specjalnej taryfy elektrycznej dla tych urządzeń. Sugerują szybkie jej opracowanie, np. na bazie istniejącej taryfy Tauron G 13. Zwracają przy tym uwagę na nierówne traktowanie źródeł energii, czyli energii elektrycznej i gazu ziemnego. Energia elektryczna potrzebna do napędu sprężarkowej, elektrycznej pompy ciepła jest objęta systemem ETS, natomiast gaz ziemny zużywany w kotłach – nie jest objęty, co oznacza, że nie ma podatku od emisji CO2 (pośredniej i bezpośredniej), a to wpływa na niższą cenę gazu ziemnego. Podobna sytuacja jest w odniesieniu do innych paliw kopalnych używanych do ogrzewania budynków.

Zmiany w otoczeniu prawnym. Konieczne jest również wprowadzenie zmian w prawie budowlanym i w innych działach prawa. Autorzy raportu postulują m.in.:

  • zmniejszenie współczynnika nakładu energii pierwotnej dla energii elektrycznej pobranej z sieci elektrycznej z wartości wi = 3 do wartości wi = 2,5 (podobnie jak w przypadku rozporządzenia o audytach energetycznych). Ułatwi to promocję pomp ciepła oraz układów hybrydowych, np. kotłów na biomasę z powietrznymi pompami ciepła, a jednocześnie pozwoli na ujednolicenie analiz w zakresie certyfikatów i audytów energetycznych, zarówno dla nowych, jak i istniejących budynków mieszkalnych;
  • wprowadzenie obowiązku stosowania niskotemperaturowych instalacji c.o. w nowych budynkach, z projektową temperaturą zasilania nie wyższą niż 55°C. Dzięki temu można będzie uzyskać wyższą efektywność nowoczesnych urządzeń grzewczych, np. gazowych kotłów kondensacyjnych, i przygotować budynki do zastosowania w przyszłości pomp ciepła;
  • wprowadzenie obowiązku równoważenia hydraulicznego instalacji c.o. i c.w.u. oraz chłodzących. Zmniejszy to zużycie ciepła o około 10%, a zarazem zmniejszy emisję zanieczyszczeń. W przygotowaniu są pierwsze polskie branżowe wytyczne równoważenia hydraulicznego, pokazujące wymaganą metodykę pracy i wzorowane na najlepszych europejskich standardach. Planowane jest również wprowadzenie przez branżę grzewczą certyfikacji instalatorów w zakresie optymalizacji pracy instalacji grzewczych;
  • wprowadzenie wskaźnika SRI do polskiego prawa budowlanego. To istotna zmiana w systemie certyfikacji budynków, która może skutecznie promować stosowanie bezemisyjnych rozwiązań, jak instalacje z pompami ciepła i fotowoltaiką, w nowych budynkach jednorodzinnych i wielorodzinnych. Dobry efekt przyniesie także wydłużenie dla prosumentów okresu rozliczeń energii elektrycznej w ramach tzw. systemu upustu: z 2035 r. do 2040 r. 

Współpraca na poziomie międzynarodowym. Dziś ogromne znaczenie dla rozwoju ma bieżąca współpraca i wymiana doświadczeń. Dlatego autorzy raportu rekomendują intensywną współpracę zarówno jednostek naukowych, jak i zakładów przemysłowych na poziomie międzynarodowym. Istotnie zwiększy to szanse na śledzenie nowych trendów i umożliwi skorzystanie z już sprawdzonych rozwiązań. W obszarze pomp ciepła rekomendowane jest przystąpienie Polski do grupy roboczej „IEA Technology Collaboration Programme on Heat Pumping Technologies, (HPT TCP)”. Pełne członkostwo umożliwia branie udziału w tzw. Annexach, będących grupami roboczymi z wybranych krajów (najczęściej od 3 do 10) z zakresu specyficznych zagadnień dotyczących technologii pomp ciepła.

Oprac. red. Joanna Jania

W kolejnych wydaniach „PI”, korzystając z tego samego raportu, przedstawimy zalecenia dotyczące rozwoju polskiego rynku kotłów na biomasę oraz ogrzewaczy pomieszczeń.

* „Mapa drogowa dotycząca przygotowania i wdrażania studiów wykonalności inwestycji badawczo-rozwojowych i innowacyjnych (Business Technology Roadmaps – BTR) dla branży producentów niskoemisyjnych urządzeń grzewczych do 2030 roku”. Opracowanie powstało na zlecenie Ministerstwa Przedsiębiorczości i Technologii, Departamentu Gospodarki Niskoemisyjnej (dostępne na stronie: https://www.gov.pl/ web/rozwoj/wsparcie-dla-branzy-urzadzen-grzewczych). Autorzy: mgr inż. Jarosław Kotyza, AGH, PORT PC; mgr inż. Paweł Lachman, PORT PC; dr inż. Tomasz Mirowski, IGSMiE PAN; dr inż. Marek Miara, Fraunhofer ISE, PORT PC; dr inż. Adolf Mirowski, PORT PC; mgr Jakub Koczorowski, PORT PC; mgr inż. Wojciech Luboń, AGH; mgr inż. Grzegorz Pełka, AGH; mgr inż. Elżbieta Hałaj, AGH; dr inż. Paweł Jastrzębski, AGH; mgr inż. Paulina Smaczna, IZE „Miękinia”. Konsultacje: mgr Tomasz Nowak, PORT PC; dr inż. Krystyna Kubica.


 

pi