Współczynnik COP pomp ciepła – jak określić sprawność pompy ciepła?

Z tekstu dowiesz się:

• czym jest COP pompy ciepła,
• jak odczytać współczynnik COP dla pompy ciepła,
• jaki wpływ na sprawność pompy ma budowa urządzenia,
• jaka klasa efektywności pompy ciepła jest najlepsza,
• jak zwiększyć COP pompy ciepła.

Współczynnik COP – co to jest?

Współczynnik COP dla pompy ciepła (ang. Coefficient of Performance) to inaczej współczynnik efektywności urządzenia. Określa on sprawność pompy, która w znacznym stopniu zależy od elementów budowy. Należy zapamiętać, że COP pompy ciepła nie jest wartością stałą. Na jego wartość wpływają różne czynniki, dzięki czemu można określić, jakie urządzenie będzie najbardziej efektywne.

Przeczytaj też: Jak działa pompa ciepła powietrzna?

Jak odczytywać współczynnik COP pompy ciepła i czym jest SCOP?

Współczynnik COP wskazuje, w jakim stopniu urządzenie grzewcze wykorzystuje ciepło pozyskane ze środowiska naturalnego w stosunku do zużytego prądu. COP odnosi się do dwóch konkretnych źródeł energii, którymi są:

źródło dolne – grunt, woda lub powietrze, które umożliwiają ogrzanie czynnika chłodniczego w pompie ciepła w ekologiczny sposób;

źródło górne – instalacja grzewcza, do której ciepło jest przekazywane przez czynnik chłodniczy 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.

W trakcie porównywania ze sobą pomp ciepła różnych producentów warto upewnić 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.

Czym są spowodowane te różnice? Wynikają one z założeń, które bierze się 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 jest określany najczęściej 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.

Do oceny całorocznej efektywności pracy pompy ciepła służy współczynnik SPF (niem. JAZ), nazywany także wartością SCOP. W przeciwieństwie do współczynnika COP wartość SPF uwzględnia zmienne w czasie warunki pracy pompy ciepła. Pozwala to dokładniej oszacować koszty eksploatacji, a zarazem koszty ogrzewania domu. Do oszacowania SCOP pompy ciepła służą kalkulatory efektywności dostępne na stronie stowarzyszenia PORT PC.

Efektywność pompy ciepła a budowa urządzenia – jaki to ma związek?

Na efektywność energetyczną pompy ciepła wpływa szereg cech jej budowy. Jednym z głównych elementów jest sprężarka. Nowoczesne pompy ciepła są zwykle wyposażone w sprężarki inwerterowe. Pozwalają one na płynną regulację mocy grzewczej pompy ciepła.

Pompy ciepła ze sprężarkami inwerterowymi wpływają na budowę systemu grzewczego. Dawniej pompy ciepła ze sprężarkami typu ON-OFF wymagały współpracy ze zbiornikiem buforowym wody grzewczej. Pompy ciepła ze sprężarkami inwerterowymi w większości przypadków nie wymagają takiego zbiornika. To także wpływa na obniżenie strat ciepła układu i zużycia energii elektrycznej przez pompy obiegowe. W związku z tym efektywność całego układu wzrasta, a koszty eksploatacji pompy ciepła maleją.

Przeczytaj też: Budowa pompy ciepła – co warto o niej wiedzieć?

Im wyższa sprawność pompy ciepła, tym lepiej. 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. Pobiera ona 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.

Klasy efektywności energetycznej pomp ciepła

Obowiązująca obecnie dyrektywa o efektywności energetycznej i znakowaniu urządzeń grzewczych nakłada nowe obowiązki na producentów. Pompy ciepła zużywają energię elektryczną, zatem muszą posiadać etykietę z klasą efektywności energetycznej. Jednocześnie należą do urządzeń grzewczych o najwyższych klasach efektywności. Sięgają one poziomu A++ lub najwyższego A+++ (dla porównania kotły grzewcze uzyskują samodzielnie klasę A, a dopiero przy wykorzystaniu energii odnawialnej wyższą, np. A+).

Przeczytaj też: Taryfy prądu G11 i G12W, czyli jaką taryfę prądu wybrać w domu z pompą ciepła?

Jak zwiększyć współczynnik COP pomp ciepła?

Podniesienie współczynnika efektywności pompy ciepła jest możliwe poprzez rozszerzenie systemu grzewczego o dodatkowe elementy. W przypadku pomp ciepła marki Vaillant mogą one być dodatkowo zasilane energią z paneli fotowoltaicznych.

W jaki sposób możesz wpłynąć na efektywność urządzenia?

• Zainstaluj regulator systemowy. Na efektywne działanie urządzeń grzewczych wpływa automatyka, która steruje instalacją centralnego ogrzewania – np. regulator systemowy sensoCOMFORT. Na podstawie analizy warunków pogodowych oraz ustawień preferencji domowników regulator samodzielnie steruje ogrzewaniem w domu. Umożliwia on także monitoring zużycia energii (energia elektryczna i gaz, również dla wentylacji i chłodzenia) oraz uzysku energii z otoczenia (dla kolektorów solarnych i pomp ciepła).
• Wybierz odpowiednią pompę ciepła. Aby inwestycja w instalację z pompą ciepła była opłacalna – a więc przełożyła się na niższe rachunki za ogrzewanie i prąd – należy zwracać uwagę na współczynnik efektywności COP pompy ciepła. Optymalizacja pracy całego systemu ogrzewania oznacza bowiem niskie koszty eksploatacji, co jest jedną z największych korzyści dla użytkowników pomp ciepła. Oczywiście poza konstrukcją pompy ciepła bardzo ważne są parametry pracy pompy ciepła. Im niższą temperaturę instalacji grzewczej w budynku będą utrzymywały pompy ciepła, tym wyższy będzie COP.

Dzięki wykorzystaniu energii odnawialnej pompy ciepła należą do najbardziej efektywnych energetycznie urządzeń grzewczych. Przykładowo, pompa ciepła aroTHERM Split typu powietrze-woda pozwala zaoszczędzić aż do 50% kosztów energii i ograniczyć emisję szkodliwych substancji do środowiska o 30%. COP, współczynnik efektywności dla pomp ciepła marki Vaillant może wynieść nawet 5,0. Wybór pompy ciepła, która dostarcza do budynku ciepło oraz podgrzewa wodę przy niewielkim zużyciu energii, jest więc najbardziej ekonomicznym rozwiązaniem.

Przeczytaj też: Serwis pompy ciepła – przekonaj się, jakie to wygodne