Jak określić efektywność pracy pompy ciepła?

Współczynnik efektywności pompy ciepła, tzw. COP określa sprawność urządzenia, która w znacznym stopniu uwarunkowana jest elementami budowy pompy ciepła. Jednak nie jest to wielkość stała. Zatem jakie czynniki wpływają na wartość współczynnika COP pompy ciepła i które urządzenie jest najbardziej efektywne?

Jak odczytywać współczynnik COP i SCOP pompy ciepła?

Współczynnik COP wskazuje, w jakim stopniu urządzenie grzewcze wykorzystuje ciepło pozyskane ze środowiska naturalnego w stosunku do zużytego prądu. COP ma zastosowanie w dwóch konkretnych źródłach energii:

• źródło dolne, czyli grunt, woda lub powietrze umożliwiające ogrzanie czynnika chłodniczego w pompie ciepła w ekologiczny sposób,
• źródło górne – instalacja grzewcza, do której ciepło jest przekazywane przez czynnik i która oddaje ciepło w pomieszczeniu, np. ogrzewanie podłogowe.

» Współczynnik COP można wyrazić następującym wzorem:

COP = QHP / EEL, gdzie:

QHP – ciepło oddawane przez pompę [J]
EEL – energia elektryczna pobierana przez pompę [J]

Z tego wynika, że im wyższy współczynnik COP pompy ciepła, tym więcej ciepła można wytworzyć przy zużyciu tej samej ilości energii elektrycznej.

» Jeśli porównujemy oferty pomp ciepła różnych producentów, upewnijmy się, że współczynnik COP jest określony na podstawie tej samej normy.

Obecnie COP należy odnosić do normy PN-EN 14511, jednak wciąż można spotkać wyliczenia zgodne ze starą normą PN-EN 255. Różnice między nimi mogą wynosić nawet kilka procent.

Różnice wynikają z założeń branych pod uwagę przy każdej z norm. Jedną z nich jest różnica temperatury w instalacji grzewczej. Według obecnej normy jest ona dwukrotnie mniejsza niż według starej normy (5 K) i może wynosić np. 35–30°C. Ponadto tylko w nowej normie uwzględnia się pobór energii elektrycznej przez pompę obiegową.

Czynnik COP dla powietrznych pomp ciepła określany jest przeważnie dla warunków A7W35, gdzie:

A – to oznaczenie dla powietrza zewnętrznego (Air),

7 – to temperatura powietrza zewnętrznego (7°C),

W – to oznaczenie dla wody (Water),

35 – to temperatura wody grzewczej w instalacji (35°C)

Takie warunki można osiągnąć głównie dla ogrzewania podłogowego. Jeśli przy tej samej temperaturze zewnętrznej zostanie podana wyższa temperatura wody, np. dla A7W55, współczynnik COP będzie niższy niż COP dla A7W35.

Oceny całorocznej efektywności pracy pompy ciepła służy współczynnik SPF nazywany także wartością SCOP. W przeciwieństwie do współczynnika COP uwzględnia on zmienne w czasie warunki pracy pompy ciepła, co pozwala dokładniej oszacować koszty eksploatacji, a tym samym koszty ogrzewania domu. Na stronie stowarzyszenia PORT PC dostępne są kalkulatory efektywności umożliwiające oszacowanie SCOP.

Efektywność pompy ciepła a jej budowa

Głównym elementem wpływającym na efektywność energetyczną pompy ciepła jest sprężarka. Nowocześniejsze pompy ciepła są wyposażone zwykle w sprężarki inwerterowe, które pozwalają na płynną regulację mocy grzewczej pompy ciepła, co wpływa także na budowę systemu grzewczego. Pompy ciepła starszego typu, wyposażone w sprężarki typu ON-OFF wymagały współpracy ze zbiornikiem buforowym wody grzewczej. Pompy ciepła ze sprężarkami inwerterowymi w większości przypadków nie wymagają takiego zbiornika, co wpływa na obniżenie strat ciepła układu i zużycia energii elektrycznej przez pompy obiegowe. A zatem efektywność całego układu wzrasta, a koszty eksploatacji pompy ciepła maleją.

Klasy efektywności energetycznej pomp ciepła

Pompy ciepła zużywają energię elektryczną, zatem muszą posiadać etykietę z klasą efektywności energetycznej, jednocześnie należą do grupy urządzeń grzewczych o najwyższych klasach efektywności (od poziomu A++ lub najwyższego A+++).

Największy wpływ na współczynnik sprawności pompy ciepła COP mają poszczególne urządzenia, które stanowią komponenty jej budowy:

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

Najbardziej energochłonnym i najważniejszym elementem w układzie pompy ciepła jest sprężarka, która pobiera tzw. prąd rozruchowy potrzebny do rozpoczęcia pracy pompy ciepła. Sprężarka odpowiada za podnoszenie ciśnienia czynnika chłodniczego, co umożliwia jego dalszą przemianę w skraplaczu. W wyniku tego procesu następuje oddanie ciepła pobranego w parowniku pompy ciepła.

Rodzaj sprężarki wykorzystanej w pompie ciepła również ma znaczenie. Może to być:

• sprężarka typu rotacyjnego,
• sprężarka typu spiralnego (scroll).

Sprężarka typu spiralnego jest najbardziej efektywna, ponieważ może pracować przy niższym napięciu z sieci (do 187 V) oraz pozwala na precyzyjną regulację temperatury wody – nawet do 0,5°C.

Pompy ciepła dzięki wykorzystywaniu energii odnawialnej należą do najbardziej efektywnych energetycznie urządzeń grzewczych. Przykładowo, pompa ciepła aroTHERM Split Vaillant typu powietrze-woda pozwala zaoszczędzić aż do 50% kosztów energii i ograniczyć emisję szkodliwych substancji do środowiska o 30%.

Źródło: vaillant.pl