Spis treści
Współczynnik COP pompy ciepła, jak również jego odpowiednik – współczynnik SCOP – są jednymi z najważniejszych miar, za których pomocą można określić sprawność pompy ciepła. COP pompy ciepła wyraża stosunek ilości dostarczonego ciepła do ilości zużytej energii elektrycznej przez nowoczesną instalację grzewczą. Z kolei wartości wyrażane przez współczynnik SCOP, pozwalają określić ten sam stosunek w ujęciu całego sezonu grzewczego. Obliczenie współczynników efektywności dla naszej instalacji grzewczej opartej na pompie ciepła pozwala na lepsze rozpoznanie, czy jest ona wydajna.
Wydajność pompy ciepła, którą wyznacza współczynnik SCOP i współczynnik COP, jest istotna przy planowaniu montażu urządzenia grzewczego – wtedy już na pierwszym etapie budowy instalacji będziemy wstępnie wiedzieli, czy pompa ciepła będzie spełniać nasze zapotrzebowanie. W poniższym artykule omówimy, jakie znaczenie ma sprawność pompy ciepła. Wyjaśnimy również, jak obliczyć współczynnik COP i SCOP pompy ciepła, a także czemu one służą. Zapraszamy do zapoznania się z dalszą częścią artykułu!
Współczynnik SCOP i COP pompy ciepła – od czego zależą?
Współczynnik wydajności pozwala nam określić, jakie koszty eksploatacji pompy ciepła ponosimy w związku z zasilaniem jednostki, a także ile dają nam poniesione koszty w kontekście ogrzewania domu. Wydajność pompy ciepła zależna jest od wielu zmiennych. Lepszej klasy pompa ciepła będzie notowała wyższy współczynnik efektywności, jednak jeszcze więcej zależy dolnego źródła ciepła, z którego pobierana jest energia. To, jaką wartość wykaże współczynnik SCOP i COP pompy ciepła jest także uwarunkowane temperaturą ciepła dostarczanego. Znaczenie mają także warunki klimatyczne, w jakich montowana jest instalacja grzewcza. Na sprawność pompy ciepła składają się również wykorzystane technologie i parametry instalacyjne – dobrze zaprojektowana i zainstalowana pompa ciepła może osiągać wyższe współczynnik COP i SCOP.
Więcej o tym, jak działa pompa ciepła, przeczytasz na naszym blogu.
Współczynnik COP
Współczynnik COP (z ang. Coefficient of Performance) określa ilość zużycia energii elektrycznej w stosunku do ilości energii cieplnej, jaka została wyprodukowana przy danym zużyciu. Stosunek ten określany jest jako sprawność pompy ciepła. Co ważne, współczynnik COP nie jest wartością stałą. Ulega ona zmianie w zależności od temperatury dolnego źródła energii. Im wyższy współczynnik COP, tym zwiększa się sprawność pompy ciepła. Jego wartość obliczymy, dzieląc ilość ciepła oddawanego przez ilość energii elektrycznej potrzebnej do działania urządzenia.
Jak obliczyć COP pompy ciepła?
Współczynnik COP pompy ciepła można wyliczyć na podstawie prostego przykładu: jeżeli w danym momencie pompa ciepła pobiera energię elektryczną z sieci o mocy 4 kW i przy tej wysokości poboru produkcja energii cieplnej wynosi 12 kW, to współczynnik COP wynosi 3 (12 kW/3 kW).
W ciągu sezonu grzewczego w Polsce występują znaczne wahania temperatur. W momencie, gdy spadają temperatury z powietrza zewnętrznego, pobór energii elektrycznej z sieci jest większy, a więc rośnie koszt ogrzewania poprzez pompę ciepła. Ceny rosną wolniej w przypadku gruntowej lub wodnej pompy ciepła, które pobierają energię z podziemi, a jak wiadomo – grunt charakteryzuje się względnie stałą temperaturą.
Przyjąć można, że na głębokości 50 metrów temperatura wynosi średnio 10 stopni Celsjusza. Pompa ciepła zasilana jest z dwóch konkretnych źródeł energii: energii elektrycznej i dostarczonej z dolnego źródła. Ile wyniesie współczynnik COP pompy ciepła, którego wartość zależy od dostarczonej energii cieplnej z dolnego źródła? Można zobrazować to na następującym przykładzie:
Pobieramy energię z dolnego źródła ciepła (może być powietrze, woda lub grunt) o mocy 7 kW i energię elektryczną z sieci o mocy 2 kW. W ten sposób otrzymujemy zapotrzebowanie równe 9 kW (jest to zapotrzebowanie na ciepło budynku w danym momencie). Współczynnik COP w tym przypadku będzie wynosił 4,5 (9 kW/2 kW).
Sprawność pompy ciepła a spadek temperatury
Jeżeli temperatura na zewnątrz spada, pompa ciepła pobierze więcej energii z sieci energetycznej, co z kolei sprawi, że współczynnik COP pompy ciepła spadnie. W przypadku zapotrzebowania na energię równego 9 kW i energii z dolnego źródła, która wyniesie 6 kW, energia elektryczna pobrana z sieci wyniesie 3 kW. W prosty sposób można zatem obliczyć, że współczynnik COP wyniesie 3, przy czym sprawność pompy ciepła w tym przypadku spada.
Współczynnik SCOP – jak obliczyć SCOP pompy ciepła?
Współczynnik COP często obliczany jest dla danej chwili, jako że jego wartość nie jest stała i może ulegać zmianie. Inaczej w sytuacji, gdy chcemy wiedzieć, jaki jest współczynnik SCOP (Seasonal Coefficient of Performance). Informuje on, ile prądu zużywa pompa ciepła w stosunku do wyprodukowanego ciepła w ujęciu rocznym. Aby obliczyć SCOP pompy ciepła, należy wykorzystać ten sam wzór, jednak użyć do niego danych rocznych. Skala wartości sezonowego współczynnika efektywności nie różni się wiele od wartości, przyjętych przez współczynnik COP.
Przykładowy współczynnik SCOP: 18000 kWh/rok / 4000 kWh/rok = 4,5.
Sprawność pompy ciepła – kiedy ogrzewanie domu jest efektywe?
Zastosowanie pomp ciepła w ogrzewaniu budynków mieszkalnych może bardziej efektywne, jeżeli są one odpowiednio dostosowane do wyższych standardów energetycznych. Efektywność pompy ciepła może zostać zwiększona, dzięki zastosowaniu właściwych rozwiązań. To właśnie one realnie wspomagają ogrzewanie domu pompą ciepła. W nowych budynkach coraz częściej do ogrzewania domu służy ogrzewanie płaszczyznowe – podłogowe, sufitowe lub ścienne.
Ogrzewanie podłogowe (najpopularniejszy typ ogrzewania płaszczyznowego), jak również pozostałe rodzaje, należą do systemów niskotemperaturowych. Są one wysoce efektywne – nie potrzebują wysokiej temperatury ogrzewania. Z tego względu instalacje lepiej współpracują z pompą ciepła, która działa w temperaturach od 30 do 60 stopni. Oznacza to, że ogrzewanie domu przy pomocy zasilania podłogowego i z zastosowaniem pomp ciepła jest wysoce efektywne. Potrafi ono zapewnić odpowiednią ilość ciepła przy niskiej temperaturze ogrzewania.
Dowiedz się także, w jaki sposób działa wysokotemperaturowa pompa ciepła, a także jakie grzejniki do pompy ciepła wybrać.
Zużycie energii elektrycznej a sprawność pompy ciepła
Jak można wywnioskować, współczynnik COP i współczynnik SCOP pompy ciepła, pozwalają określić zapotrzebowanie na energię i tym samym ocenić wydajność urządzenia grzewczego. Zasilanie pompy ciepła odbywa się poprzez energię elektryczną, która stanowi główny koszt eksploatacyjnym instalacji. Sprawność pompy ciepła jest jednak na tyle wysoka, że koszty związane ze zużyciem energii elektrycznej są w pełni rekompensowane. Pompy ciepła z łatwością uzyskują wydajność na poziomie 300% i większym. Dla porównania efektywność kotłów gazowych wynosi najczęściej ok. 95-105%, a kotłów zasypowych – często poniżej 50%. Skala ta obrazuje, że ogrzewania pompą ciepła jest opłacalne, a cała inwestycja może zwrócić się nawet po kilku latach.
Ogrzewanie domu przy wykorzystaniu energii odnawialnej może być wysoce efektywne. Wystarczy, że użyte technologie będą zastosowane w budynku o wyższej klasie energetycznej. Jeśli zastanawiasz się, ile kosztuje pompa ciepła, odpowiedź znajdziesz na naszym blogu!
