Jak obliczyć sprawność pompy ciepła?

Mówiąc o pompach ciepła, dużo słyszy się o współczynniku efektywności ciepła. Co to jest COP (z ang. Coefficient of Performance)? Jest to współczynnik, który określa sprawność pompy ciepła, która w dużej mierze uzależniona jest od jej budowy. COP nie jest wielkością stałą, co oznacza, że na jej wielkość wpływ mają różne czynniki.

Jak prawidłowo wyznaczyć współczynnik COP i SCOP pompy ciepła?

Współczynnik COP pokazuje, w jakim stopniu pompa ciepła wykorzystuje ciepło, które pozyskała ze środowiska naturalnego, w stosunku do zużytego prądu. Sprawność pompy ciepła wyrażona jako współczynnik COP odnosi się do dwóch źródeł energii:

• dolnego – tutaj mowa o gruncie, wodzie lub powietrzu, z których pozyskiwana jest energia cieplna potrzebna do ogrzania czynnika chłodniczego w pompie ciepła (w ekologiczny sposób);
• górnego – mowa o instalacji grzewczej, która przejmuje ciepło z czynnika chłodniczego i przekazuje je do pomieszczenia za pomocą np. ogrzewania podłogowego.

Jak obliczyć sprawność pompy ciepła?

Wartość współczynnika COP można wyrazić za pomocą wzoru:

COP = QHP / EEL

gdzie:

• QHP — ciepło, jakie oddaje pompa (J).
• EEL — energia elektryczna, jaką pobiera pompa ciepła (J).

Oznacza to, że im wyższy współczynnik COP pompy ciepła, tym więcej energii cieplnej jest w stanie wytworzyć przy zużyciu takiej samej ilości energii elektrycznej.
Porównując pompy ciepła od różnych producentów, inwestor powinien upewnić się, że wartość współczynnika COP została określona na podstawie tej samej normy. Obecnie sprawność pompy ciepła odnosi się do normy PN-EN 14511, jednak nadal można spotkać wyliczenia, które oparto na starej normie PN-EN 255. Okazuje się, że różnice w wyliczeniach mogą wynosić nawet do kilku procent.
Dlaczego pojawiają się takie różnice? Przede wszystkim wynikają z założeń, które brane są pod uwagę podczas wyliczania COP w każdej z norm. Jedną z nich jest różnica temperatury systemu grzewczego. Wg obecnie stosowanej normy jest ona dwukrotnie mniejsza niż wg wcześniejszej (ΔT = 5 K) i może wynosić między 35 a 30°C. Co więcej, w nowej normie (zupełnie inaczej niż w starej) uwzględnia się także pobór energii elektrycznej przez pompę obiegową.
Dla powietrznych pomp ciepła czynnik COP określa się najczęściej dla warunków A7W35. gdzie:

• A – oznacza powietrze zewnętrzne (Air);
• 7 – oznacza temperaturę powietrza zewnętrznego (7°C);
• W – oznacza wodę (Water);
• 35 – oznacza temperaturę wody grzewczej występującej w instalacji (35°C).

Wyżej wymienione warunki osiąga się przede wszystkim dla ogrzewania podłogowego. Jeśli przy tej samej temperaturze zewnętrznej dojdzie do podwyższenia temperatury wody, np. dla A7W55, wówczas współczynnik COP będzie niższy, co oznacza, że sprawność pompy ciepła zależna jest od temperatury wody.
Aby prawidłowo ocenić efektywność całoroczną pompy ciepła, należy określić współczynnik SPF (z niemieckiego JAZ), określany także wartością SCOP. W przeciwieństwie do COP, współczynnik SPF uwzględnia warunki pracy pompy ciepła, które mogą zmieniać się w czasie. Dzięki temu można dokładniej oszacować koszty eksploatacji urządzenia, a tym samym koszty ogrzewania domu.

W jaki sposób budowa pompy ciepła wpływa na jej wydajność?

Sprawność i wydajność pompy ciepła uzależniona jest także od jej budowy. Jednym z istotnych elementów, który należy wziąć pod uwagę, jest sprężarka. Nowoczesne urządzenia wyposaża się zazwyczaj w sprężarki inwerterowe, które pozwalają na płynną regulację mocy grzewczej urządzenia. Mają także wpływ na budowę systemu grzewczego. Dawne pompy ciepła, które wyposażone były w sprężarkę typu ON-OFF, musiały współpracować ze zbiornikiem buforowym wody grzewczej. Rozwiązania posiadające sprężarkę inwerterową w większości przypadków nie wymagają zastosowania wspomnianego zbiornika. Ma to wpływ na obniżenie strat ciepła całego układu oraz zużycie energii elektrycznej przez pompy obiegowe. Podsumowując — pompy ciepła wyposażone w sprężarkę inwerterową pozwalają na wyższą efektywność całego układu i zmniejszenie kosztów eksploatacji urządzenia.

Na jakie klasy efektywności energetycznej pomp ciepła warto zwrócić uwagę?

Dyrektywa o efektywności energetycznej nakłada na producentów urządzeń grzewczych, które zużywają energię elektryczną, obowiązek oznaczania ich etykietą klasy efektywności energetycznej. Pompy ciepła należą do urządzeń grzewczych, które wyróżniają się najwyższymi klasami efektywności energetycznej. Mowa tutaj o poziomie A++ lub najwyższym — A+++ (aby mieć pełen obraz, porównamy je do klasy energetycznej kotłów grzewczych, które samodzielnie uzyskują klasę A, a dopiero wykorzystując energię odnawialną wyższą klasę A+).
Im wyższa sprawność pompy ciepła, tym lepiej dla użytkownika. Wybierając urządzenie, warto mieć na uwadze, że na współczynnik COP wpływ mają poszczególne elementy pompy ciepła: 

• sprężarka;
• wymiennik płytowy,
• zawór rozprężny,
• pompa obiegowa.

Najbardziej energochłonnym i zarazem najważniejszym elementem budowy pompy ciepła, jest sprężarka. To ona pobiera tzw. prąd rozruchowy, który jest niezbędny do rozpoczęcia pracy pompy ciepła. Sprężarka jest odpowiedzialna za podnoszenie ciśnienia czynnika chłodniczego, dzięki czemu może on zmieniać swój stan w skraplaczu. Wynikiem tego jest oddanie ciepła pobranego w parowniku pompy ciepła.

Podsumowanie

Wybór pompy ciepła nie jest prostym zadaniem. Wiedząc jednak, jak obliczyć sprawność pompy ciepła i mając świadomość, że jest to współczynnik, który koniecznie trzeba wziąć pod uwagę, inwestor jest w stanie dokonać trafnego wyboru. Nie mając jednak pewności, warto skorzystać z pomocy specjalistów, którzy nie tylko podpowiedzą, czy w danym przypadku lepsze są powietrzne pompy ciepła czy gruntowe pompy ciepła, ale także pomogą w ich doborze. Szukasz najlepszych rozwiązań? Każda hurtownia instalacyjna Grupy Instal-Konsorcjum posiada najlepsze na rynku pompy ciepła o wysokiej sprawności, na które warto zwrócić uwagę wybierając rozwiązania do swojego domu.

Autor: Aneta Wojtczak

Przeczytaj także:

• Jak często powinna włączać się sprężarka przy pompie ciepła?
• Optymalizacja pracy inwertera a pompa ciepła

Zapraszamy także na tematyczne e-szkolenie IK

Instal-Konsorcjum — Twój sprawdzony Partner!