Efektywność pracy pomp ciepła: co to jest COP i SCOP i jak je porównać?

2021-03-02 15:20 Piotr Laskowski
Pompa ciepła
Autor: VIESSMANN Urządzenia o najlepszych osiągach, odbierając ciepło od powietrza o temperaturze -20oC i podgrzewając wodę do 35oC, uzyskują współczynnik efektywności COP = 2

Aby inwestycja w pompę ciepła się zwróciła, a dodatkowo, aby zaoszczędzić na kosztach ogrzewania, należy wybrać pompę ciepła o dobrych współczynnikach efektywności COP i SCOP. Co to takiego i jak się je mierzy?

Odpowiednikiem sprawności, opisującej jakość tradycyjnych źródeł ciepła, jest dla pomp ciepła współczynnik efektywności COP, wyrażający stosunek ilości dostarczonego przez nie ciepła do ilości energii (przeważnie elektrycznej) zużytej do ich zasilania. Wyższy COP to mniej energii elektrycznej do uzyskania tej samej ilości ciepła, czyli bardziej skuteczne wykorzystanie energii środowiska.

Powietrzna pompa ciepła – od czego zależy jej efektywność pracy?

Efektywność powietrznej pompy ciepła zależy między innymi od algorytmu sterującego układem rozmrażania parownika. W najprostszych modelach włącza się on na kilka minut w stałych odstępach czasu. Znacznie lepszy efekt energetyczny daje bardziej skomplikowany układ sterowania – z uwzględnieniem temperatury parownika i jego otoczenia. Jest on jednak droższy, więc stosuje się go jedynie w urządzeniach najwyższej klasy. Ciekawostką jest, że producentom pomp ciepła zdarza się wprowadzać na rynek urządzenia z niedopracowanymi układami rozmrażania.

Niefortunnie umieszczony odpływ skroplin, niedostateczna powierzchnia elementów grzejnych lub ich niewłaściwe rozmieszczenie powodują, że skropliny spływające z parownika w trakcie jego rozmrażania zamarzają ponownie, zanim opuszczą agregat. Mogą wtedy utrudniać ruch wentylatora wymuszającego przepływ powietrza przez parownik i urządzenie sygnalizuje stan awarii. Taka sytuacja wynika często z nieudolnego montażu, ale prawdą jest też, że kolejne generacje tych samych modeli pomp ciepła różnią się czasem właśnie rozwiązaniem układu rozmrażania, bo producent uznaje, że był on niedopracowany.

Porównanie osiągów pomp ciepła

Rozważający zastosowanie pompy ciepła liczą na to, że poza komfortem zapewni ona niski koszt ogrzewania domu. Decyduje o tym jej efektywność. Parametrem pozwalającym porównywać osiągi pomp ciepła jest współczynnik efektywności COP. Zależy on od temperatury ośrodka, z którego pompa odbiera ciepło (dolnego źródła ciepła), i temperatury ośrodka, któremu je oddaje (górnego źródła ciepła), czyli odpowiednio od temperatury gruntu albo powietrza i temperatury zasilania instalacji grzewczej. COP jest wartością chwilową – zmienia się wraz z wartościami temperatury. Ale w dużym uproszczeniu można przyjąć, że temperatura zasilania instalacji oraz temperatura gruntu są stałe, bo w ciągu sezonu grzewczego wahają się tylko o kilka stopni.

Ustalenie efektywności pompy gruntowej przy takim założeniu jest proste. Przyjmuje się, że temperatura gruntu wynosi średnio 0oC, i testuje urządzenie odbierające ciepło z ośrodka o takiej temperaturze, mierząc pobór energii elektrycznej podczas dostarczania ciepła do ośrodka o temperaturze 35oC (optymalnej dla instalacji zasilanej przez pompę ciepła) oraz ilość przekazanej energii termicznej (ciepła). Ilość ciepła dzieli się przez ilość pobranej energii elektrycznej i otrzymuje COP.

Jak wygląda użytkowanie powietrznych pomp ciepła?

Współczynnik efektywności COP gruntowych i powietrznych pomp ciepła

W przypadku współczesnych gruntowych pomp ciepła do domów jednorodzinnych współczynnik COP wynosi, w opisanych powyżej warunkach 4,3-4,9, w zależności od doskonałości konstrukcji pompy. Wartości uzyskiwane w warunkach eksploatacyjnych (przy zmieniającej się temperaturze) są zbliżone do tych podawanych przez producentów (pod warunkiem że temperatura w instalacji grzewczej jest na poziomie 35oC), zwłaszcza gdy pompa odbiera ciepło z gruntu za pomocą umieszczonych głęboko pionowych sond. W przypadku ułożenia rur poziomo na niewielkiej głębokości temperatura na koniec sezonu grzewczego jest o kilka stopni niższa niż na początku, a to się przekłada na zmniejszenie efektywności pompy o 10-20%. Ustalenie miarodajnego współczynnika efektywności pompy powietrznej nie jest proste z powodu dużych zmian temperatury powietrza. Jej zmiana o kilka stopni oznacza zmianę COP nawet o 20%, a takie wahania występują w ciągu kilku godzin.

Na przykład COP jednej z pomp powietrznych podgrzewającej wodę do 35oC energią odbieraną od powietrza o temperaturze 7oC wynosi 4,8, ale podczas pracy w temperaturze -7oC już tylko 3,4, a w temperaturze -15oC zaledwie 3. Informacja o COP dla kilku wartości temperatury umożliwia porównanie osiągów poszczególnych modeli urządzeń (pod warunkiem że rozpatruje się COP uzyskiwany w tej samej temperaturze dolnego i górnego źródła), ale jest mało przydatna do szacowania kosztu eksploatacji pomp powietrznych.

Sezonowy współczynnik efektywności pomp ciepła SCOP (SPF)

Bardziej miarodajny niż COP jest sezonowy współczynnik efektywności SPF lub SCOP, który określa stosunek ilości energii przekazanej do instalacji grzewczej w ciągu całego sezonu grzewczego do energii elektrycznej pobranej przez pompę ciepła w tym samym okresie. Ponieważ uwzględnia zmieniające się warunki pracy, pozwala dokładniej oszacować koszty eksploatacji. W dobrze wykonanym układzie z gruntową pompą ciepła sezonowy współczynnik efektywności SCOP może osiągać wartość powyżej 4,0. Na podstawie wartości SCOP urządzenie zostaje zaliczone do konkretnej klasy energetycznej. Informację o niej znajdziemy na jego etykiecie energetycznej. Etykiety dla pomp ciepła do ogrzewania pomieszczeń informują o klasie energetycznej dla standardowej temperatury zasilania ogrzewania 35oC i 55oC.

Czy artykuł był przydatny?
Przykro nam, że artykuł nie spełnił twoich oczekiwań.
KOMENTARZE
keler
|

Pompa ciepła ciekawe rozwiązanie ale w Polsce jeszcze mało rozpowszechnione. Pewnie większość ludzi się nie decyduje ze względu na koszta zakupu i montażu pompy.