Pompy ciepÅ‚a – ważne aspekty przy projektowaniu i przygotowaniu inwestycji z OZE

Istotnym elementem procesu projektowo-budowlanego jest umiejÄ™tność Å‚Ä…czenia różnych tradycyjnych technologii grzewczych z technologiami odnawialnych źródeÅ‚ energii. W dobie gwaÅ‚townego rozwoju technologii OZE dostrzeżono możliwość wykorzystania „darmowej” energii pochodzÄ…cej ze Å›rodowiska do obniżenia kosztów eksploatacji budynków.

Wprowadzenie
Potrzeby energetyczne ludzkości stale rosną, szczególnie widoczne jest to w branży grzewczej. Postęp cywilizacyjny na przełomie XX i XXI wieku doprowadził do spustoszenia zasobów naturalnych, degradacji środowiska naturalnego oraz zanieczyszczenia atmosfery do tego stopnia, iż w niektórych miastach w Polsce (np. w Krakowie) zakazano całkowitego spalania w obrębie centrum. Można powiedzieć, że jest to ostatni sygnał dla ludzkości, aby sięgnąć po inne alternatywne źródła energii oraz zmodernizować istniejące systemy grzewcze do tego stopnia, aby były jak najmniej uciążliwe dla środowiska. Polityka UE i wprowadzanie restrykcyjnych przepisów odnośnie systemów grzewczych jak i promowanie efektywności energetycznej na wszystkich poziomach gospodarki spowodowało większe zainteresowanie systemami z zastosowaniem pomp ciepła.

Pompy ciepÅ‚a „CiÄ…gle u Nas niedoceniane…” to hasÅ‚o w dobitny sposób oddaje istotÄ™ sprawy, jeżeli chodzi o energetykÄ™ rozproszonÄ… i dywersyfikacjÄ™ źródeÅ‚ ciepÅ‚a, chÅ‚odu oraz prÄ…du. Kierunki rozwoju budownictwa oraz przemysÅ‚u zostaÅ‚y już okreÅ›lone przez wiele paÅ„stw w Europie jak i na Å›wiecie. EfektywnoÅ›ci EkoEnergetycznej nie jesteÅ›my wstanie zbudować bez OZE, ze szczególnym naciskiem na pompy ciepÅ‚a.
Pompa ciepÅ‚a sama w sobie nie jest urzÄ…dzeniem grzewczym, ale transformatorem stanów energetycznych i swojÄ… „wielkość” zawdziÄ™cza możliwoÅ›ciÄ… zagospodarowania różnych rodzajów energii o zróżnicowanych potencjaÅ‚ach egzergetycznych.

Pompy ciepÅ‚a – zasada dziaÅ‚ania i systematyka
Pompa ciepła (ang. heat pump) została zdefiniowana w literaturze technicznej jako maszyna cieplna lub jako urządzenie chłodnicze do przekazywania energii ciepła lub chłodu na drodze procesów termodynamicznych z ośrodków o niższej temperaturze do ośrodków o wyższej temperaturze. Konwersja energii w pompach ciepła może odbywać się na różnych poziomach egzergetycznych.
Najważniejszym parametrem charakteryzującym pompy ciepła jest współczynnik wydajności lub efektywności COP (ang. Coefficient of Performance). Jest to stosunek pomiędzy mocą grzewczą pompy ciepła a niezbędną do napędu sprężarki mocą elektryczną. Zwykle w danych technicznych jest on podawany zgodnie z normą EN 255 dla parametrów 0oC temperatury na wejściu do pompy ciepła z dolnego źródła i 35oC na zasilaniu systemu grzewczego. Im wyższa wartość współczynnika COP pompy ciepła, tym wyższa jest jej efektywność. Zgodnie z nowymi wytycznymi UE wprowadzono współczynnik SCOP (SPF) (ang. Seasonal Coefficient of Performance) czyli sezonowy współczynnik efektywności energetycznej, który oznacza całościowy wskaźnik efektywności urządzenia, reprezentatywny dla całego wyznaczonego sezonu ogrzewczego. Obliczany jest jako stosunek referencyjnego rocznego zapotrzebowania na ciepło do rocznego zużycia energii elektrycznej na potrzeby ogrzewania (rys. 1) [1].

Tomasz Mania, Joanna Kawa, Przewodnik Projektanta, Pompy ciepÅ‚a – ważne aspekty przy projektowaniu i przygotowaniu inwestycji z OZE

Rys. 1. Metoda szacowania współczynnika SCOP – materiaÅ‚y PORT PC [3].


Istotnym aspektem instalacji pompy ciepła jest uzmysłowienie sobie problematyki projektowania tego typu układów.
Prawidłowo zaprojektowany układ obejmuje następujące składowe: instalację dolnego źródła, instalację maszynowni pompy ciepła, instalację górnego źródła oraz najważniejszy element często pomijany przez projektantów, wykonawców i inwestorów to struktura budynku, w którym układ pompy ciepła ma być zamontowany. Kompleksowe podejście do projektowania układów pomp ciepła skutkuje tym, iż mamy prawidłowo wyliczone współczynniki COP lub SCOP, a efektywność energetyczna systemu jest optymalna.

Kolejnym krokiem w prawidłowym doborze pompy ciepła do systemu grzewczego jest wiedza na temat systematyki pomp ciepła. Obecnie możemy rozróżnić kilkanaście rodzajów pomp ciepła z obiegiem parowym, które realizują przemiany fazowe w różnych wariantach termodynamicznych (rys. 2). Systematyka podziału pokazuje możliwości zastosowań pomp ciepła uwzględniając tylko przemiany w obiegu parowym.

Tomasz Mania, Joanna Kawa, Przewodnik Projektanta, Pompy ciepÅ‚a – ważne aspekty przy projektowaniu i przygotowaniu inwestycji z OZE

Rys. 2. Systematyka pomp ciepła [1]



Na schemacie (rys. 3) przedstawiono rodzaje pomp ciepÅ‚a uwzglÄ™dniajÄ…ce wszystkie możliwie warianty dostÄ™pne komercyjne, jak i w wykonaniu specjalnym: z obiegiem gazowym, wykorzystujÄ…ce ciepÅ‚o reakcji chemicznej, efekt Ranque’a, termoelektryczne, magnetyczne, hydrosoniczne, elektrodyfuzyjne [1][2].

 

Tomasz Mania, Joanna Kawa, Przewodnik Projektanta, Pompy ciepÅ‚a – ważne aspekty przy projektowaniu i przygotowaniu inwestycji z OZE

Rys. 3. Rodzaje pomp ciepła ze względu na zasadę działania


Na rynku instalacyjnym możemy spotkać rozwiązania techniczne pozwalające w sposób efektywny wytwarzać ciepło i chłód w układach mono jak i biwalentnych.
Z punktu widzenia asortymentu dostępnego na rynku polskim możemy wyróżnić:
■ pompy ciepÅ‚a sprężarkowe elektryczne w ukÅ‚adzie powietrze-powietrze
■ pompy ciepÅ‚a sprężarkowe elektryczne powietrzne wewnÄ™trzne oraz zewnÄ™trzne
■ pompy ciepÅ‚a sprężarkowe elektryczne gruntowe w ukÅ‚adzie pionowego, jak i poziomego wymiennika ciepÅ‚a
■ pompy ciepÅ‚a sprężarkowe elektryczne gruntowe w ukÅ‚adzie pionowego, jak i poziomego wymiennika ciepÅ‚a na bezpoÅ›rednim odparowaniu
■ pompy ciepÅ‚a sprężarkowe elektryczne powietrzne z parownikiem zewnÄ™trznym.

Zasada działania pompy ciepła z parownikiem zewnętrznym polega na tym, iż czynnik chłodniczy (gaz) w formie cieczy przepływa przez sieć miedzianych rurek otoczonych potężnymi aluminiowymi powierzchniami (radiatorami) ułatwiającymi przyjmowanie energii z zewnątrz. Powierzchnia radiatorów zastępuje około 800 m bieżących rury ułożonej poziomo pod powierzchnią ziemi do pobierania ciepła, w przypadku takiego typu pompy cieplnej.
Gaz przepływając przez magistralę otoczoną radiatorami ulega podgrzaniu pobierając ciepło z zewnątrz. Tu należy przypomnieć, iż ujemna temperatura nie oznacza braku tej energii. To nadal jest energia cieplna. Znaczącym czynnikiem energetycznym jest zawartość pary wodnej w powietrzu (wilgotność powietrza) i wiatr.
Wilgoć zawarta w powietrzu (w postaci gazu lub opadów atmosferycznych), osiadajÄ…c (skraplajÄ…c siÄ™) na powierzchni radiatorów oddaje ciepÅ‚o. Zjawisko jest tak intensywne, iż nastÄ™pnym stanem skupienia jest po prostu szadź lub lód. NastÄ™puje szybki transfer energii do przepÅ‚ywajÄ…cego w rurach czynnika. Wynikiem takiej przemiany fazowej jest jego nagrzanie i przejÅ›cie z cieczy do stanu lotnego. Jako gaz trafia on do kompresora (sprężarki), gdzie podnoszone jest jego ciÅ›nienie–temperatura. W momencie otwarcia zaworu ekspansyjnego sprężony gwaÅ‚townie ogrzewa siÄ™ i gorÄ…cy trafia do wymiennika cieplnego o duże wydajnoÅ›ci. Tam oddaje swojÄ… energiÄ™ (ciepÅ‚o). OgrzewajÄ…c wodÄ™, znów przechodzi w stan ciekÅ‚y. Woda krążąc w systemie centralnego ogrzewania oddaje energiÄ™ cieplnÄ… do budynku. W chwili, gdy ubÄ™dzie jej poniżej zadanej wartoÅ›ci, powyżej opisany proces rozpoczyna siÄ™ od nowa.

Kolejnym rozwiązaniem są pompy ciepła sprężarkowe elektryczne gruntowe w układzie studziennym (studnie wykonywane w układzie dwufunkcyjnym poborowo-zrzutowym). Zmieniając główny czynnik zasilania z energii elektrycznej na gaz wyróżniamy dwa kolejne rozwiązania pomp ciepła:
■ pompy ciepÅ‚a gazowe silnikowo-sprężarkowe powietrzne
■ absorpcyjne gazowe pompy ciepÅ‚a powietrzne oraz gruntowe.

Osiągnięcie optymalnej efektywności energetycznej budynku wiąże się nierozerwalnie z określeniem bilansu zysków i strat dla budynku. Wykres (rys. 4) w sposób wyraźny pokazuje, w którym kierunku zmierza budownictwo i jakie systemy energetyczne będą dominowały w najbliższych latach.

 

Tomasz Mania, Joanna Kawa, Przewodnik Projektanta, Pompy ciepÅ‚a – ważne aspekty przy projektowaniu i przygotowaniu inwestycji z OZE

 

Rys. 4. WpÅ‚yw rozwoju technologii na zmiany efektywnych ekonomicznie standardów energetycznych w budynkach – trend, szacunek wÅ‚asny [kWh/m2/a] [4].


Aktualny poziom technologii dostępnej na rynku pozwala w sposób optymalny wybudować budynek jedno- lub wielorodzinny, biurowiec, halę o niskim zużyciu energii poniżej współczynnika Ep = 50 kWh/m2/rok.
Uzyskanie odpowiedniej efektywności energetycznej w nowych budynkach musi odbywać się na poziomie koncepcyjnym i projektowym. Dlatego inwestorzy stawiają coraz wyższe wymagania, a to generuje całkowicie inne podejście do procesu projektowego. Nowoczesne projektowanie musi odbywać się w interdyscyplinarnych zespołach, w których wymiana informacji oraz zarządzanie zespołem przyniosą pożądany efekt. W polskich warunkach proces ten dopiero jest w stadium początkowym, czyli uczymy się nowych technologii, nowego podejścia do projektowania, a przede wszystkim musimy zmienić myślenie, które przez lata było zakorzenione w polskiej kulturze budowlano-instalacyjnej. Z roku na rok przybywa inwestycji coraz bardziej finezyjnie zaprojektowanych, ale nieefektywnych energetycznie, co w dalszej perspektywie kosztów eksploatacji powoduje drastyczny ich wzrost. Spowodowane jest to zazwyczaj brakiem wiedzy architektów, projektantów oraz zespołów doradczych, które projektują stare sprawdzone systemy oparte o tradycyjne technologie spalania. Przykładem nietypowego rozwiązania jest zastosowanie pomp ciepła do budynku kubaturowego na molo w Sopocie, gdzie dolnym źródłem jest woda morska w układzie bezpośrednim. Dodatkowo zamontowano system kolektorów słonecznych płaskich w celu wspomagania c.w.u.

 

Tomasz Mania, Joanna Kawa, Przewodnik Projektanta, Pompy ciepÅ‚a – ważne aspekty przy projektowaniu i przygotowaniu inwestycji z OZE

Fot. 1. Pompy ciepÅ‚a w budynku na molo w Sopocie, zdjÄ™cie autora PSPC – NEXUM [4]

 

Proces przygotowania inwestycji z instalacjami OZE w formule „zaprojektuj i wybuduj”
Proces inwestycyjny w wersji „zaprojektuj i wybuduj” jest bardzo popularnÄ… formÄ… wÅ›ród inwestorów. Popularność tego typu rozwiÄ…zania ma swoje uzasadnienie pod wzglÄ™dem ekonomicznym. W takim rozwiÄ…zaniu inwestor przerzuca odpowiedzialność pod kÄ…tem koncepcji, projektowania, jak i decyzji administracyjnych na głównego wykonawcÄ™. Odpowiedzialność głównego wykonawcy rozszerza siÄ™ o dodatkowÄ… odpowiedzialność prawnÄ… i technicznÄ… dotyczÄ…cÄ… procesu „zaprojektuj i wybuduj”. Pod kÄ…tem finansowym odciąża to inwestora o staranie siÄ™ o zatwierdzony projekt, wykonany zgodnie z przepisami, a przede wszystkim jest to odciążenie finansowe. Przy dużych inwestycjach poziom kosztów wykonania koncepcji i projektu waha siÄ™ na poziomie 2–5% wartoÅ›ci inwestycji, co może stanowić duży problem dla inwestora pod kÄ…tem posiadania funduszy na realizacjÄ™ takiego zadania. InwestycjÄ™ można rozpocząć lub starać siÄ™ o dofinansowanie z UE lub Funduszy Norweskich [5][6][7].

PrzykÅ‚adem może być inwestycja w formule „zaprojektuj i wybuduj” na poziomie inwestycyjnym: 45 000 000 zÅ‚ netto + 23% VAT, zaÅ› przygotowanie dokumentacji i wykonanie wszystkich potrzebnych dokumentów i pozwoleÅ„ zwiÄ…zanych z projektowaniem tego typu sys­temów wynosi: od 900 000 zÅ‚ netto do 2 250 000 zÅ‚ netto. Rozbieżność kwot jest uzależniona od wielu czynników rynkowych. Najgorszym możliwym scenariuszem dla inwestora jest wysoka kwota za wykonanie projektów i bardzo sÅ‚aba jakość techniczna opracowaÅ„ (projektów zwiÄ…zanych z technologiami OZE) co w dalszej konsekwencji powoduje zwiÄ™kszenie kosztów inwestycyjnych oraz musi nastÄ…pić przeprojektowanie systemów z ostatecznÄ… konsekwencjÄ… przesuniÄ™cia terminów zakoÅ„czenia inwestycji. Jak wobec tego prawidÅ‚owo przeprowadzić proces w formule „zaprojektuj i wybuduj” w warunkach polskich?
To pytanie jest bardzo trudne i mające wiele odpowiedzi w zależności od wielkości inwestycji, zastosowanych technologii, użytych materiałów itp.
W celu usystematyzowania procesu w formule „zaprojektuj i wybuduj” optymalnym rozwiÄ…zaniem dla inwestora instytucjonalnego (publicznego) może być skorzystanie z procedury zielonych zamówieÅ„ publicznych lub formuÅ‚y FIDIC (żółtej lub czerwonej). Proces prowadzenia inwestycji wg. zielonych zamówieÅ„ publicznych zwanych również ekologicznymi wyglÄ…da nastÄ™pujÄ…co:
1. W pierwszej kolejności należy określić, które produkty, usługi lub prace są najbardziej odpowiednie, biorąc pod uwagę ich wpływ na środowisko oraz pozostałe czynniki, takie jak posiadane przez zamawiającego informacje, co obecnie oferuje się na rynku, jakie są dostępne technologie, jakie są koszty oraz rozpoznawalność danej marki.
2. Kolejny krok polega na określeniu potrzeb, a następnie odpowiednim ich wyrażeniu. Należy wybrać hasło ekologiczne w celu poinformowania innych osób o prowadzonej polityce w zakresie zamówień, przy zapewnieniu optymalnej jej przejrzystości dla potencjalnych dostawców lub usługodawców, a także dla obywateli, których firma/organizacja obsługuje.
3. NastÄ™pnie należy opracować jasno i dokÅ‚adnie okreÅ›lone specyfikacje techniczne (specyfikacje istotnych warunków zamówienia – SIWZ), wykorzystujÄ…c czynniki Å›rodowiskowe, tam gdzie jest to możliwe (speÅ‚nia warunki/nie speÅ‚nia warunków), np:
– należy poszukać przykÅ‚adów charakterystyk Å›rodowiskowych w bazach danych/ekoetykietach (znakach zapewniajÄ…cych o tym, iż dany produkt jest przyjazny dla Å›rodowiska)
– należy wykorzystać najlepsze praktyki innych instytucji organizujÄ…cych przetargi; warto utworzyć i wykorzystać wÅ‚asnÄ… sieć kontaktów w celu pozyskania oraz rozpowszechniania informacji
– należy stosować naukowe podejÅ›cie oparte o koszty caÅ‚ego okresu użytkowania cyklu życia produktu (metodyka LCC – Life Cycle Cost); nie należy przy tym przesuwać wpÅ‚ywów na Å›rodowisko z jednego etapu cyklu życia produktu do kolejnego
– należy korzystać ze specyfikacji istotnych warunków zamówienia tworzonych w oparciu o wydajność/sprawność lub funkcjonalność w celu przyciÄ…gniÄ™cia innowacyjnych ofert przyjaznych Å›rodowisku
– należy wziąć pod uwagÄ™ czynniki charakteryzujÄ…ce stopieÅ„ przyjaznoÅ›ci dla Å›rodowiska, takie jak: wykorzystanie surowców, metody produkcji nienaruszajÄ…ce równowagÄ™ ekologicznÄ… (tam, gdzie ma to zastosowanie odnoÅ›nie do produktu koÅ„cowego lub usÅ‚ugi), wydajność energetycznÄ…, wykorzystanie odnawialnych źródeÅ‚ energii, emisja zanieczyszczeÅ„, odpady, możliwoÅ›ci recyklingu, niebezpieczne Å›rodki chemiczne itp.
– w przypadku, gdy nie ma pewnoÅ›ci co do istnienia, ceny lub jakoÅ›ci danego typu produktów lub usÅ‚ug przyjaznych Å›rodowisku należy w specyfikacji warunków zamówienia zwrócić siÄ™ z pytaniem o ich wariant ekologiczny.
4. Należy ustalić kryteria wyboru w oparciu o wyczerpującą listę wymagań wymienionych w dyrektywach regulujących kwestie zamówień publicznych. Tam, gdzie będzie to właściwe, należy również wprowadzić kryteria proekologiczne świadczące o posiadaniu przez oferenta odpowiednich możliwości technicznych dla celów realizacji zamówienia z zastosowaniem kryteriów ekologicznych. Należy poinformować potencjalnych dostawców, usługodawców lub wykonawców, że w tym celu mogą wykorzystywać posiadane certyfikaty i deklaracje zarządzania środowiskowego.
5. Należy okreÅ›lić kryteria oceny: w przypadku, gdy wybrano wymóg „najbardziej korzystnej z ekonomicznego punktu widzenia oferty”, należy dodać odpowiednie kryterium ekologiczne czy to jako punkt odniesienia sÅ‚użący porównaniu ze sobÄ… ofert przyjaznych Å›rodowisku (w przypadku, gdy specyfikacje techniczne okreÅ›lajÄ… dane zamówienie jako przyjazne dla Å›rodowiska), czy też jako sposób wprowadzenia elementu ekologicznego (w przypadku, gdy w specyfikacji technicznej okreÅ›lono dane zamówienie jako „neutralne dla Å›rodowiska”). Wprowadzonemu kryterium ekologicznemu należy nadać odpowiedniÄ… wagÄ™. Nie można również zapominać o metodyce oceny opartej o LCC – kosztach liczonych dla caÅ‚ego okresu życia produktu z okresem używalnoÅ›ci.
6. Należy wykorzystać klauzulę wykonania umowy na realizację zamówienia do określenia odpowiednich dodatkowych warunków ekologicznych uzupełniających wymagania proekologiczne wynikające ze specyfikacji. Tam, gdzie będzie to możliwe, należy domagać się takich rodzajów transportu, które będą przyjazne środowisku. Zawsze należy upewnić się, że wszystkie dane, o które zamawiający zwraca się do potencjalnych oferentów odnośnie ich ofert, związane są z przedmiotem umowy.

Proces inwestycyjny w formule „zaprojektuj i wybuduj” można również wygenerować w postaci kombinowanej. Jeżeli inwestor przy nowo budowanych inwestycjach nie skorzysta z żadnej z ww. formuÅ‚ może zorganizować procedurÄ™ we wÅ‚asnym zakresie. Pierwszym krokiem jest okreÅ›lenie wytycznych do programu funkcjonalno-użytkowego ze wszystkimi możliwymi technicznymi aspektami dotyczÄ…cymi pomp ciepÅ‚a i dolnych źródeÅ‚. Drugim krokiem jest wykonanie kalkulacji finansowej przewidywanych robót. Ten etap jest bardzo trudny i wymaga dużego doÅ›wiadczenia osoby wykonujÄ…cej tego typu kalkulacjÄ™ ze wzglÄ™du na dużą ilość skÅ‚adników cenotwórczych wchodzÄ…cych w zakres opracowania. Wycena musi zostać oparta o wskaźniki cenotwórcze rynkowe i aktualne na dzieÅ„ sporzÄ…dzenia kosztorysu inwestorskiego.

Kosztorys inwestorski musi zawierać składniki:


R + M + S + Kp + Kz + Z = Kn + P = Kb


gdzie:
R – koszty robocizny bezpoÅ›redniej netto
M – koszty zakupu materiaÅ‚u netto
S – koszty pracy sprzÄ™tu i urzÄ…dzeÅ„ netto
Kp – koszty poÅ›rednie przygotowania budowy netto (50–70%) od RiS
Kz – koszty zakupu materiałów netto (2–10%) od M
Z – zysk od robocizny i sprzÄ™tu netto (5–15%) od RiS
Kn – koszt inwestycji netto
P – koszty należnego podatku
Kb – koszty inwestycji brutto.

Zakres dokumentów potrzebnych do wykonania inwestycji w formule „zaprojektuj i wybuduj”:
■ okreÅ›lenie możliwoÅ›ci technicznych zainstalowania ukÅ‚adu grzewczego – konsultacje z inwestorem – wybór wariantu
■ wykonanie koncepcji montażu dolnego źródÅ‚a i maszynowni pompy ciepÅ‚a – przedstawienie inwestorowi
■ analiza rachunków za ogrzewanie, ciepÅ‚Ä… wodÄ™ użytkowÄ… oraz prÄ…d
■ uszczegółowienie koncepcji, okreÅ›lenie dolnego źródÅ‚a, wielkoÅ›ci ukÅ‚adu pompy ciepÅ‚a na podstawie istniejÄ…cych rachunków eksploatacyjnych
■ wykonanie wstÄ™pnych obliczeÅ„ doboru dolnego źródÅ‚a
■ wykonanie wstÄ™pnych obliczeÅ„ doboru pompy ciepÅ‚a, zbiorników buforowych
■ okreÅ›lenie pomieszczenia maszynowni pompy ciepÅ‚a
■ wykonanie Programu Funkcjonalno-Użytkowego – PFU
■ wykonanie Specyfikacji Istotnych Warunków Zamówienia – SIWZ
■ ogÅ‚oszenie przetargu w formule „zaprojektuj i wybuduj”
■ faza wyboru wykonawcy
■ faza wykonania projektu na bazie PFU i SIWZ
■ wykonanie bilansu zysków i start – OZC
■ wykonanie charakterystyki energetycznej budynku
■ wykonanie analizy racjonalnego wykorzystania wysokoefektywnych systemów alternatywnych zaopatrzenia w energiÄ™ i ciepÅ‚o jest konieczne jeÅ›li sÄ… dostÄ™pne techniczne, Å›rodowiskowe i ekonomiczne możliwoÅ›ci wykorzystania takich systemów
■ projekt hydrogeologiczny dolnego źródÅ‚a
■ projekt budowlany instalacyjny dolnego źródÅ‚a
■ projekt budowlany maszynowni pompy ciepÅ‚a
■ projekt wykonawczy instalacyjny dolnego źródÅ‚a
■ projekt wykonawczy maszynowni pompy ciepÅ‚a
■ faza wykonania na podstawie zatwierdzonych projektów
■ wykonanie Å›wiadectwa charakterystyki energetycznej budynku
■ faza zakoÅ„czenia robót i oddania do eksploatacji.
Oprócz schematu wykonywania poszczególnych faz procesu inwestycyjnego wykonawca powinien mieć projektantów (projektującego i sprawdzającego), geologa oraz audytora energetycznego z uprawnieniami. Wykonawca powinien posiadać szeroką wiedzę z zakresu pomp ciepła i dolnych źródeł jak również jego pracownicy odpowiednie uprawienia i kwalifikacje techniczne, które pozwalają wykonywać im zaprojektowany zakres prac. Instalator dolnych źródeł powinien posiadać uprawnienia wiertnicze oraz uprawnienia UDT do wykonania płytkich systemów geotermalnych.

Instalator maszynowni pompy ciepła powinien mieć w warunkach polskich następujące uprawnienia [8]:
■ uprawnienia instalatora pomp ciepÅ‚a – UDT
■ uprawnienia instalatora pÅ‚ytkich systemów geotermalnych – UDT
■ uprawnienia elektryczne do 1 kV – SEP
■ uprawnienia F – gazowe – UDT
■ uprawnienia spawacza – UDT
■ uprawnienia gazownicze – UDT (przy gazowych pompach ciepÅ‚a).

Opisany zakres uprawnień stanowi optymalny zakres dla pojedynczego instalatora w celu wykonania kompletnej instalacji. W praktyce jest to bardzo rzadko spotykane i wymaga zatrudnienia kilku osób do pracy przy systemach instalacji pomp ciepła.
Trzecim krokiem jest przygotowanie SIWZ (Specyfikacji Istotnych Warunków Zamówienia), w którym inwestor na podstawie PFU okreÅ›la dokÅ‚adne warunki inwestycji w formule „zaprojektuj i wybuduj”.
Przy inwestycjach w budynkach zabytkowych i na terenach objÄ™tych ochronÄ… konserwatorskÄ… należy dodatkowo uzyskać pozwolenie od konserwatora zabytków na montaż tego typu systemów. Przy termomodernizacji budynków dokumentem nadrzÄ™dnym jest audyt termomodernizacyjny, okreÅ›lajÄ…cy wszystkie potrzebne wymagania techniczne od strony instalacyjnej, jak i budowlanej potrzebnej do napisania SIWZ. Audyty termomodernizacyjne lub efektywnoÅ›ci energetycznej nie sÄ… projektami technicznym tylko i wyÅ‚Ä…cznie dokumentami pokazujÄ…cymi budynek, instalacje oraz źródÅ‚a energii przed jak i po procesie modernizacyjnym. Bardzo istotnym elementem jest to, aby wytyczne parametrów technicznych z audytu byÅ‚y odzwierciedlone w późniejszych projektach technicznych. W praktyce dużym problemem sÄ… rozbieżnoÅ›ci pomiÄ™dzy audytem a projektem budowlano-wykonawczym inwestycji, co bezpoÅ›rednio wynika z braku wiedzy projektantów, jak i audytorów odnoÅ›nie projektowania i możliwoÅ›ci energetycznych nowoczesnych ukÅ‚adów opartych o pompy ciepÅ‚a, dolne źródÅ‚a i systemy magazynowania energii. Zastosowanie ww. systemów bardzo korzystnie wpÅ‚ywa na uzyskanie odpowiednich wskaźników energetycznych oraz efektu ekologicznego CO2 w skali mikro – likwidacja niskiej emisji 100%.
Czwartym krokiem jest złożenie projektów i wszystkich wymaganych prawem dokumentów do pozwolenia na budowlę lub zgłoszenia na budowę, o ile jest to konieczne zgodnie z prawem budowlanym [5][6][7].

Proces inwestycyjny w formule „wybuduj”
Proces inwestycyjny w formule „wybuduj” jest bardzo podobny jak opisany proces powyżej, ale różnica polega na tym, że to inwestor przygotowuje od poczÄ…tku do ogÅ‚oszenia przetargu caÅ‚Ä… dokumentacjÄ™ technicznÄ… (projekty wersji budowlano-wykonawczej) ze wszystkimi uzgodnieniami i wymogami formalno-prawnymi. WadÄ… tego rozwiÄ…zania sÄ… dodatkowe koszty poniesione przez inwestora na wykonanie dokumentacji projektowo-wykonawczej wraz z kosztorysami inwestorskimi i przedmiarami robót. ZaletÄ… jest peÅ‚na kontrola nad zastosowanÄ… technologiÄ… pomp ciepÅ‚a i dolnych źródeÅ‚ oraz jakoÅ›ciÄ… materiałów. Poza tym fakt posiadania gotowej dokumentacji technicznej w formie budowlano-wykonawczej z pozwoleniem na budowÄ™ lub zgÅ‚oszeniem pozwala uzyskać dodatkowe punkty w procesie pozyskiwania funduszy UE.

Zakończenie
Analiza polskich procedur inwestycyjnych w zakresie projektowania i budowania systemów z zastosowaniem układów pomp ciepła, jak i dolnych źródeł wymaga dopracowania pod względem prawnym oraz technicznym. Sam proces przygotowania inwestycji jest stosunkowo długi i często skomplikowany, wymagający zaangażowania wielu osób i instytucji przy jednoczesnym uzyskaniu wielu pozwoleń i uzgodnień. Sukces kolejnych etapów często zależy od pomyślnego przejścia poprzednich. Wykonanie jednak wszystkich elementów procesu prowadzi do realizacji, ukończenia i uruchomienia instalacji. Kolejnym elementem jest problem braku profesjonalnej wiedzy wśród urzędników zatwierdzających i sprawdzających projekty z zakresu pomp ciepła, dolnych źródeł i magazynowania energii ciepła i chłodu. Należy również opracować system szkoleń dla pracowników szczebla administracji państwowej dotyczących technologii OZE.
W zakresie pomp ciepła, jak i dolnych źródeł oraz technologii akumulacji energii zauważa się bardzo dynamiczne zmiany w aktach prawnych oraz w normach Unii Europejskiej. Implementacja europejskich dyrektyw do warunków polskich jest bardzo mocno opóźniona w czasie i powoduje komplikacje przy projektowaniu, jak i wykonawstwie instalacji.

 

mgr inż. Tomasz Mania
UTP/WIM/ITW/ZIST w Bydgoszczy,
Ukraińskie Stowarzyszenie Pomp Ciepła i Magazynowania Energii,
Polskie Stowarzyszenie Pomp Ciepła
mgr Joanna Kawa
Nexum Consulting Finansowo-Energetyczny Sp. z o.o.

 

Literatura
1. Brodowicz K., Dyakowski T., Pompy Ciepła, Wydanie PWN, Warszawa 1990.
2. Rubik M., Pompy Ciepła w Systemach Geotermii Niskotemperaturowej, Wydanie PWN, Warszawa 1990.
3. Materiały techniczne i konferencyjne PORT PC.
4. Materiały techniczne i konferencyjne Polskiego Stowarzyszenia Pomp Ciepła, Nexum.
5. Decyzja Komisji z dnia 1 marca 2013 r. ustanawiająca wytyczne dla państw członkowskich dotyczące obliczania energii odnawialnej z pomp ciepła w odniesieniu do różnych technologii pomp ciepła na podstawie art. 5 dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/28/WE, Dziennik Urzędowy Unii Europejskiej (2013/114/UE).
6. Dyrektywa 2009/28/EU w sprawie promowania wykorzystania energii ze źródeł odnawialnych (Dz.U. UE. L. 140/16.5.6.2009).
7. Polityka energetyczna Polski do 2030 roku. Dokument przyjęty przez Radę Ministrów w dniu 10 listopada 2009 r., Ministerstwo Gospodarki, Warszawa.
8. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/125/WE z dnia 21 października 2009 r.