Enthalpic Forecast

Enthalpic Forecast — metodyka obliczeń

Narzędzie dotyczy wyłącznie pomp ciepła powietrze-woda (monoblok i split) w instalacjach, w których temperatura zasilania instalacji jest tożsama z temperaturą wytwarzaną przez pompę ciepła, a różnica temperatur (ΔT) jest narzucona przez sterownik pompy. Bufor szeregowy z zaworem upustowym różnicy ciśnień oraz bufor równoległy 3T (z rozdziałem przepływu na trójniku zasilania) dają wyniki w ramach dokładności modelu — przy poprawnie dobranej pompie obiegowej w przypadku 3T. Narzędzie nie nadaje się natomiast do instalacji z pełną separacją hydrauliczną (sprzęgło hydrauliczne, bufor równoległy 4T, zawór mieszający oddzielający obieg pompy od obiegu instalacji), gdzie temperatura zasilania i ΔT instalacji nie są równe tym z obiegu grzewczego pompy ciepła, ponieważ podlegają dynamicznej modyfikacji wskutek zachowania hydraulicznego instalacji grzewczej. Zachowania tego nie da się opisać prostymi danymi wejściowymi, a bez nich kalkulacja byłaby nierzetelna.

Metoda

Obliczenia oparte na metodzie binowej wg norm PN-EN 14825:2022 i PN-EN 14511 — roczne zużycie energii liczone jest jako suma po godzinowych przedziałach temperatury zewnętrznej (z dokładnością do 1°C), z uwzględnieniem zmiennego COP i mocy grzewczej pompy w funkcji temperatury oraz zysków wewnętrznych i słonecznych.

Punkt biwalentny (Tbiv) — temperatura, poniżej której pompa nie nadąża z grzaniem i włącza się grzałka — wyznaczany metodą bisekcji z dokładnością do 0,01°C jako punkt przecięcia krzywej zapotrzebowania budynku (z dynamicznym współczynnikiem wykorzystania zysków η_H,gn) z krzywą mocy pompy. Krzywa zapotrzebowania budynku wyliczona z uwzględnieniem podanej mocy obliczeniowej budynku, oczekiwanej temperatury wewnętrznej, temperatury obliczeniowej dla danej strefy klimatycznej oraz zysków wewnętrznych i słonecznych. Krzywa mocy pompy interpolowana z punktów testowych certyfikatu Keymark.

COP w każdej temperaturze zewnętrznej — dla pomp z deklarowanym COP_bin w certyfikacie Keymark (99,4% aplikacji) używane są bezpośrednio wartości deklarowane wg PN-EN 14825, bez korekcji Carnota i bez korekcji C_d. Dla pozostałych 0,6% aplikacji COP liczony metodą Carnota ze sprawnością drugiego prawa (η_II) odniesioną do punktów testowych Keymark, skalowaną do bieżącej temperatury zasilania (z krzywej grzewczej) i temperatury zewnętrznej, z korekcją degradacji cyklowania C_d wg PN-EN 14825 §7.7.2.2. Zakładana ciągła modulacja inwertera bez znaczącego cyklowania — wymaga poprawnej hydrauliki: podłogówki bez zaworów strefowych albo bufora szeregowego dobranego tak, żeby liczba startów sprężarki nie przekraczała 2000/rok (kryterium 25-letniej żywotności sprężarki).

Krzywa grzewcza: model zakłada pracę pompy ciepła z krzywą grzewczą pogodową (weather-compensated control) — bez okresowego obniżania temperatury zasilania (night setback). Użytkownik wybiera tryb sterowania: wyłącznie pogodowy (sterownik nie zna temperatury w pomieszczeniu) lub pogodowy z termostatami (sterownik koryguje zadaną temperaturę zasilania w odpowiedzi na sygnał z termostatu pokojowego lub czujnika wpływu pomieszczenia). Wybór trybu wpływa na współczynnik wykorzystania zysków cieplnych — patrz akapit niżej. Obniżenie nocne w instalacjach z podłogówką lub grzejnikami o dużej pojemności cieplnej nie daje oszczędności — koszt dogrzewu po obniżeniu pochłania lub przewyższa oszczędności z obniżonej temperatury. Tryb „wyłącznie pogodowy" odpowiada zachowaniu wersji 3.5.0 kalkulatora.

Odszranianie: dodatkowy współczynnik degradacji COP z tytułu odszraniania nie jest stosowany. Deklarowane wartości COP_d z certyfikatu Keymark mierzone są w cyklach testowych obejmujących epizody odszraniania (PN-EN 14825 §11.6.2) — dodatkowa kara podwajałaby uwzględnienie strat.

Bilans cieplny budynku uwzględnia zyski wewnętrzne (metaboliczne: 0,07 kW/os. × współczynnik obecności 0,6 wg ISO 52016-1; urządzenia: 2,5–5,5 W/m² w zależności od poziomu wyposażenia) oraz zyski słoneczne wyliczone z natężenia promieniowania słonecznego na 4 ścianach budynku (azymuty ścian wyprowadzone z podanego azymutu kalenicy dachu, z 72-azymutowymi danymi nasłonecznienia na powierzchnię pionową; współczynnik przepuszczalności energii słonecznej g=0.5 — odpowiada nowoczesnym oknom trzyszybowym z powłoką low-e). Powierzchnie przeszklenia podawane osobno dla każdej z 4 ścian jako powierzchnia netto szyby (bez ram).

Współczynnik wykorzystania zysków (η_H,gn). Obliczany dynamicznie dla każdego binu temperaturowego wg ISO 52016-1, wzór 130 — na podstawie stosunku zysków do strat γ_H i stałej czasowej budynku τ_H (zależnej od klasy konstrukcji i powierzchni ogrzewanej). W trybie sterowania wyłącznie pogodowego (a_H,0 = 0,6) sterownik pompy ciepła nie zna temperatury w pomieszczeniu — mniejsza część zysków zostaje efektywnie wykorzystana. W trybie pogodowym z termostatami (a_H,0 = 1,0) sterownik reaguje na sygnał z termostatu pokojowego, co zwiększa η_H,gn i obniża zapotrzebowanie. Dynamiczny model uwzględnia, że przy niskim stosunku zysków do strat (zimne biny) praktycznie wszystkie zyski są użyteczne (η → 1), a przy wysokim stosunku (łagodne biny) nadwyżka powoduje przegrzew i jest tracona (η < 1).

Ciepła woda użytkowa (CWU): model trójtemperaturowy wg PN-EN 12831-3:2017 — zapotrzebowanie cieplne wyznaczane z temperatury wody na punkcie poboru (42°C) i temperatury wody zimnej (10°C), przy założeniu zaworu termostatycznego (TMV) mieszającego wodę ze zasobnika. Domyślne zużycie 55 l/osoba/dobę wg PN-EN 12831-3 Tabela B.5. Uwzględnione straty postojowe zasobnika wg PN-EN 15316-5:2017 z 75% odzyskiem ciepła w sezonie grzewczym. COP CWU: preferowane dane z certyfikatu PN-EN 16147 (jeśli dostępne, ~23% pomp), z korekcją Carnota na warunki klimatyczne; dla pozostałych pomp — skalowanie krzywej wydajności. Cotygodniowy wygrzew higieniczny do 60°C (opcjonalnie wyższa temperatura dezynfekcji termicznej 70–80°C).

Prognoza średniego zużycia to prognozowana ilość energii elektrycznej, która będzie średniorocznie zużywana przez pompę ciepła w ciągu najbliższych 20 lat. Algorytm uruchamiany jest niezależnie dla każdego z 20 ostatnich lat. Średnia z wyników poddawana jest korekcie trendu klimatycznego (regresja liniowa z ekstrapolacją na najbliższe 20 lat). Gdy wykryta zmiana przekracza zakres fizycznie uzasadniony dla klimatu Polski (~7–10% na dekadę), korekta jest ograniczana lub zastępowana średnią historyczną — co sygnalizuje odpowiedni komunikat nad wynikami. Wartości w kolumnach „najdroższy rok" i „najtańszy rok" (najzimniejszy i najłagodniejszy rok z minionego 20-lecia) pozostają bez korekty — reprezentują zmienność z roku na rok, która utrzymuje się mimo trendu ocieplenia. Prognoza zakłada prawidłowe serwisowanie i eksploatację pompy ciepła: coroczne czyszczenie parownika, czyszczenie skraplacza co kilka lat, bieżące usuwanie awarii, utrzymanie prawidłowego napełnienia czynnikiem chłodniczym, utrzymanie jakości wody instalacyjnej zgodnie z VDI 2035 (zapobieganie kamieniowi i korozji w wymienniku płytowym), czyszczenie filtrów po stronie hydraulicznej oraz niezmienione ustawienia sterownika względem wartości projektowych. Zaniedbanie któregokolwiek z tych czynników prowadzi do trwałego spadku COP, a tym samym do zużycia wyższego niż prognozowane.

Źródła danych

Użytkownik wybiera jedno z dwóch źródeł danych klimatycznych:

ERA5-Land (Copernicus Climate Data Store, ECMWF) — godzinowa reanaliza atmosferyczna o rozdzielczości ~9 km, 20 lat danych. ERA5-Land to model numeryczny, który asymiluje miliony pomiarów satelitarnych i naziemnych z całego świata, a następnie odtwarza spójny, ciągły obraz atmosfery w regularnej siatce punktów. Dla każdego punktu w Polsce dostępna jest kompletna historia godzinowa temperatury, wilgotności, promieniowania słonecznego i wiatru — bez luk i braków pomiarowych. Dane walidowane wobec stacji synoptycznych IMGW-PIB. Domyślne źródło dla większości lokalizacji.

Stacja IMGW-PIB — rzeczywiste pomiary z najbliższej stacji synoptycznej sieci pomiarowo-obserwacyjnej IMGW-PIB, prowadzonej zgodnie ze standardami Światowej Organizacji Meteorologicznej (WMO). Sieć obejmuje 63 stacje synoptyczne I rzędu rozmieszczone na terenie całego kraju, z wieloletnimi ciągami pomiarowymi sięgającymi 1951 roku. Dane stacyjne to bezpośrednie odczyty z wzorcowanych przyrządów — nie model, lecz fizyczny pomiar w konkretnym punkcie. Opcja zalecana, gdy lokalizacja budynku znajduje się w pobliżu stacji synoptycznej i warunki terenowe są zbliżone (podobna wysokość n.p.m., brak dużych różnic w ukształtowaniu terenu).

Wybór źródła wpływa przede wszystkim na dane temperatury i natężenia promieniowania słonecznego, od których zależy rozkład godzin pracy pompy w poszczególnych binach temperaturowych oraz bilans zysków słonecznych. ERA5-Land daje lepszą reprezentację lokalnego mikroklimatu w terenach o zróżnicowanej rzeźbie (doliny, kotliny, tereny podgórskie), ponieważ interpoluje dane do siatki ~9 km z uwzględnieniem modelu terenu. Stacja IMGW daje dokładniejszy pomiar bezwzględny, ale tylko dla swojego bezpośredniego otoczenia — odległość od stacji i różnica wysokości mogą wprowadzać systematyczny błąd. Dla typowych lokalizacji w Polsce nizinnej różnica między oboma źródłami w prognozowanym rocznym zużyciu energii nie przekracza 3–5%.

• Pompy ciepła: baza certyfikatów Keymark Heat Pumps — niezależnie weryfikowane parametry powietrznych pomp ciepła wg PN-EN 14511 i PN-EN 14825 (9 646 certyfikowanych modeli powietrze-woda dostępnych w Europie)
• Geokodowanie i wysokość terenu: GUGiK — Uniwersalna Usługa Geokodowania i Numeryczny Model Terenu (Geoportal.gov.pl)
• Strefy klimatyczne: PN-EN 12831 z polskim załącznikiem krajowym (5 stref obliczeniowych temperatur zewnętrznych)

Dokładność

Spodziewany błąd prognozy rocznego zużycia energii elektrycznej: ±7–12% dla typowego polskiego budownictwa przy poprawnie wykonanym audycie cieplnym (OZC) i prawidłowo dobranej pompie ciepła.

Cytowania

Generated using Copernicus Climate Change Service information 2026.
Dane pomiarowe: IMGW-PIB, danepubliczne.imgw.pl.
Geokodowanie: GUGiK, Geoportal.gov.pl.