Przedmiotem opracowania jest analiza opłacalności stosowania pomp ciepła do ogrzewania budynków jednorodzinnych. Jako przykład do obliczeń posłużył dom autora niniejszego opracowania.

Dom jest zlokalizowany w podwarszawskiej miejscowości Wiktorów i posiada powierzchnię użytkową 180,6 m². Powierzchnia o regulowanej temperaturze wynosi 159,7 m² (powierzchnia użytkowa pomniejszona o nieogrzewany garaż).
Dom jest zbudowany z poryzowanych pustaków ceramicznych i dodatkowo ocieplony od zewnątrz wełną mineralną o grubości 5 cm. Dzięki temu uzyskano średni współczynnik przenikania Uśr = 0,25 W/m²K. Dom należy zatem zaliczyć do ciepłych, co poświadcza także Świadectwo charakterystyki energetycznej wykonane przez uprawnionego audytora w lutym 2010 r.
Zgodnie z planem dom miał być ogrzewany gazem ziemnym. Zakład gazowniczy jednak – wbrew zapewnieniom – nie doprowadził gazu, tłumacząc się małym przekrojem rur tranzytowych, uniemożliwiającym podłączenie nowych odbiorców.
W tej sytuacji większość właścicieli okolicznych nowych domów zdecydowała się na ogrzewanie z zastosowaniem przydomowych instalacji gazowych na propan-butan ze zbiornikami o pojemności 2700 litrów ukrytymi pod ziemią. Tylko dwie osoby na liczącym 10 domów osiedlu, w tym autor opracowania, postanowiły zastosować do ogrzewania pompy ciepła.
W 2003 roku na działce wykonane zostały odwierty pod sondy pionowe i wykonane dolne źródło ciepła. Na początku 2005 r. w budynku położono instalację grzewczą, zaś w kwietniu 2005 r. zainstalowano i uruchomiono pompę ciepła o mocy 10 kW. COP (współczynnik efektywności energetycznej liczony jako stosunek mocy użytecznej do mocy elektrycznej) = 4,68 przy 0/35 ^oC.
Parametry pompy:

• koszt wykonania dolnego źródła: 10 000 zł,
• koszt zakupu i zainstalowania pompy: 31 000 + 7% VAT = 33 170 zł.

W celu określenia rocznych kosztów ogrzewania i wyprodukowania c.w.u. zastosowany został tzw. podlicznik, który rejestrował ilość zużytej przez pompę energii elektrycznej. W pierwszym roku rejestrowane było zużycie energii elektrycznej w odstępach tygodniowych, zawsze co środę o godzinie 20.00.
W kolejnych latach obserwacje podlicznika prowadzone były mniej regularnie, lecz w taki sposób, aby można było określić roczne zużycie przez pompę energii elektrycznej.
W ciągu 5 lat zużycie prądu wyniosło 28 614 kWh. Średnioroczne zużycie – 5722 kWh.


Tabela 1. Zuzycie energii elektrycznej przez pompę ciepła.


Koszty inwestycji w pompę ciepła w porównaniu z kosztami inwestycji w ogrzewanie gazem ziemnym

Gdyby dom był ogrzewany gazem ziemnym (choć to w rzeczywistości nie było możliwe i nadal nie jest możliwe), średnioroczne zużycie wyniosłoby 2200 m³. Taką wartość podaje Janusz Tomasik w artykule zamieszczonym w „Polskim Instalatorze” ¹. Przy tej wielkości zużycia cena 1 m³ gazu ziemnego na Mazowszu w 2009 r. kosztowała 1,90 zł brutto. Na podstawie wyrywkowej analizy faktur za ogrzewanie domów jednorodzinnych, które autor pracy uzyskał od znajomych, cena ta w 2009 r. była w rzeczywistości niższa i wynosiła 1,80 zł brutto za m³ gazu.
Pozostałe wartości brutto cen gazu w latach 2005-2010 zostały zaczerpnięte z powyższych faktur.

Do przeprowadzenia obliczeń potrzebny był koszt zakupu kotła gazowego. Dobry piec kondensacyjny, gazowy to wydatek rzędu 8000 zł i taką wartość przyjęto.
W latach 2011-2025 średnioroczny wzrost cen nośników energii został określony na 10%. Podstawione wartości w arkuszu kalkulacyjnym pozwoliły wyznaczyć przepływy finansowe CF dla pompy ciepła i gazu ziemnego, a następnie obliczyć przepływy różnicowe, czyli różnicę między kosztami ogrzewania domu pompą ciepła a gazem ziemnym.
W następnej kolejności obliczone zostały przepływy skumulowane, uwzględniające koszty inwestycyjne (43 170 zł dla pompy i 8000 zł dla kotła gazowego). Dzięki temu można było określić prosty okres zwrotu PBP zainwestowanych pieniędzy.
Dla obliczenia NPV konieczne było wyliczenie w poszczególnych latach zdyskontowanych przepływów. Dla gospodarstw domowych dyskonto wynosi 6%. Taka wartość jest najczęściej stosowana i tyle właśnie przyjął autor pracy. Suma zdyskontowanych przepływów to właśnie NPV.


Tabela 2. Porównanie kosztów całkowitych 1m³ gazu ziemnego w domach różnej wielkości.

Uzyskana wartość NPV – 15 818 wskazuje na nieopłacalność inwestycji w pompę ciepła, jeśli ma się do dyspozycji możliwość podłączenia się do sieci gazowniczej i ogrzewania domu gazem ziemnym. Prosty okres zwrotu dla inwestycji w pompę ciepła wynosi ok. 19 lat. IRR natomiast nie udało się obliczyć, to znaczy nie ma takiej wartości stopy dyskontowej k, aby NPV = 0.

Opłacalność inwestycji w ogrzewanie gazem propan-butan ze zbiornika przydomowego

Tam gdzie nie ma sieci gazowniczej, z powodzeniem działają firmy oferujące ogrzewanie domów i przygotowywanie c.w.u. mieszaniną propan-butan. Na terenie Warszawy i miejscowości podwarszawskich najbardziej prężny jest GASPOL. Firma ta stosuje liczne promocje typu „instalacja za złotówkę”, które przyciągają klientów. Rzeczywiście, za złotówkę potrafią załatwić wszystkie pozwolenia na budowę, dostarczyć i zakopać na działce zbiornik z gazem, potem jednak poniesione koszty wyrównują sobie poprzez wyłączność na dostarczanie gazu po cenach wyższych niż rynkowe. Każą także płacić co miesiąc czynsz za użyczenie zbiornika. A umowę trzeba podpisać na 5-7-10 lat.
Mieszanina propan-butan ma wadę polegającą na tym, że w niskich, ujemnych temperaturach butan jako gaz ciężki, posiadający wysokie ciepło parowania, nie jest w stanie przejść z fazy ciekłej w gazową. Dlatego, gdy przychodzi zima, mieszanka ta składa się praktycznie w całości z propanu, który jest droższy od butanu, ale nie ma wad tego ostatniego. Z kolei latem można stosować w mieszance tańszy butan. Jednak cena gazu jest stała w ciągu roku, praktycznie trzykrotnie wyższa za m3 niż powszechnie dostępna na stacjach LPG ta sama mieszanka używana do pojazdów samochodowych.
Autor pracy poprosił swojego sąsiada, który zdecydował się na ogrzewanie swojego domu o pow. 160 m² gazem propan-butan, o wypożyczenie rachunków z ostatnich 5 lat. Na tej podstawie zostały wyliczone rzeczywiste, jednostkowe koszty ogrzewania gazem z przydomowej butli w latach 2005-2010. W kolejnych latach przyjęto także średnioroczny wzrost ceny tego nośnika energii o 10% rocznie.
W identyczny sposób, jak przy gazie ziemnym, porównane zostały w arkuszu kalkulacyjnym roczne koszty ogrzewania domu przy użyciu pompy ciepła i mieszanki propan-butan. Następnie wyliczone zostały przepływy skumulowane i zdyskontowane, by móc obliczyć podstawowe wskaźniki.
NPV dla inwestycji w pompę ciepła wyniosło 57 659, co sugeruje wysoką opłacalność. Także okres zwrotu jest akceptowalny – 9 lat.

Efektywność ogrzewania prądem elektrycznym

Panuje opinia, iż jest to najdroższy, obok oleju, sposób ogrzewania domów oraz mieszkań. Przyjmując, że pompa ciepła ma współczynnik COP = 4,68 (przy 0/35°C), bardzo łatwo przeliczyć, jakie byłyby koszty ogrzewania elektrycznego. Wystarczyło przemnożyć tym współczynnikiem koszty ogrzewania za pomocą pompy ciepła. Ilość ciepła wytworzonego za pomocą pompy i ogrzewania elektrycznego jest taka sama.
Pewien problem stanowi to, czy instalacja składałaby się z zatopionych w posadzce oporowych przewodów grzejnych, olejowych grzejników naściennych, konwektorów czy pieców akumulacyjnych. Koszt każdego z tych rozwiązań jest inny. Według oceny autora najbardziej opłacalne jest zamontowanie w posadzce grzejnych przewodów oporowych. Koszt tego typu inwestycji dla domu jednorodzinnego powinien zamknąć się w kwocie do 10 tys. PLN.
Zestawione w arkuszu kalkulacyjnym dane pozwoliły wyznaczyć NPV, który wyniósł 185 115. Tak więc inwestycja w pompę ciepła jest bardzo efektywna. Okres zwrotu poniesionych nakładów wyniósł tylko 4 lata. IRR = 34%.
Obliczenia udowodniły więc, że pompa ciepła jest dla tego ogrzewania alternatywą w pełni ekonomicznie uzasadnioną, mimo wysokich kosztów początkowych. Gdyby stosować tzw. drugą taryfę – wskaźniki byłyby tylko minimalnie lepsze. Korzystanie z energii elektrycznej w dwóch taryfach jest opłacalne tylko wówczas, gdy około połowa zużycia przypadnie na godziny 22.00-6.00 rano i 13.30-15.30 w południe. Poza tymi godzinami kilowatogodzina jest droższa niż w typowej taryfie.

Wnioski końcowe

1. Stosowanie pomp ciepła nie jest ekonomicznie uzasadnione, gdy mamy do wyboru ogrzewanie za pomocą gazu ziemnego.
2. Gdy niemożliwe jest doprowadzenie gazu ziemnego, pompa ciepła jest bardzo dobrym, ekologicznym źródłem ciepła.
3. Wysokie koszty inwestycji w pompę ciepła zwracają się już po 9 latach, gdy porównamy koszty z instalacją propan-butan.
4. Jeszcze szybciej, bo już po 4 latach, zwracają się koszty instalacji pompy ciepła w stosunku do zastosowania ogrzewania prądem elektrycznym.
5. W tej sytuacji Państwo powinno promować za pomocą częściowo umarzanych, tanich kredytów i dotacji inwestycje w pompy ciepła. Jest to bowiem ekologiczne, odnawialne i wydajne źródło ciepła.
Z doświadczeń autora pracy wynika, że instalowanie takich pomp oferuje bardzo wiele firm w Polsce, ale tych, które mają autentyczne doświadczenie w tym zakresie, jest niewiele. Żadne z przedsiębiorstw nie przedstawia danych, które mówiłyby, jak bardzo opłacalne jest stosowanie pomp ciepła w stosunku do innych nośników. Tę lukę wypełnia niniejsze opracowanie.

Krzysztof Szcześniak