Jak obliczany jest współczynnik COP w pompach ciepła?

Wartość COP dla pomp ciepła jest liczona jako stosunek wyprodukowanej mocy grzewczej do poboru mocy elektrycznej pompy ciepła. Co kluczowe, dla powietrznej pompy ciepła jako moc grzewcza przekazywaną na instalacji, liczona jest ona jako ta przekazywana w skraplaczu do wody grzewczej. Jest to istotna kwestia, bo pompy ciepła MultiTherma firmy IGLOO dodatkowo wykorzystują sprężarkowy układ chłodniczy do ogrzewania tacki skroplinowej. Standardowo pompy ciepła IGLOO są dostarczane wraz z wbudowaną tacką skroplinową wykonaną ze stali nierdzewnej i kwasoodpornej podgrzewanej właśnie gorącym czynnikiem chłodniczym. Moc przekazywana w tacce skroplinowej w urządzeniach IGLOO jest „produkowana za darmo”. Deklarowana efektywność energetyczna przez pompę ciepła IGLOO bowiem obejmuje także już podgrzewanie tacki skroplinowej oraz pobór mocy sprężarki z tym związany. Dokonując porównania efektywności pompy ciepła IGLOO MultiTherma należy zatem brać pod uwagę, że wydajność grzewcza na skraplaczu IGLOO MultiTherma obejmuje wydajność grzewczą netto tj. już po uwzględnieniu dodatkowej mocy wykorzystywanej do podgrzewu tacki skroplinowej. Natomiast deklarowany pobór mocy przez sprężarkę obejmuje też udział w jej pracy związany z podgrzewem tacki skroplinowej przez pompę ciepła. W celu porównania pompy ciepła IGLOO do innej tradycyjnej konstrukcji sprężarkowej, pompy ciepła należy uwzględnić zatem w dodatkowy pobór mocy przez grzałkę elektryczną tacki skroplinowej oraz koszt samej tacki skroplinowej zwyczaj wykonanej z tworzywa sztucznego.

Współczynnik COP (Coefficient of Performance) to współczynnik odzwierciedlający sprawność lub bardziej poprawnie efektywność (bo tak winniśmy nazywać sprawność urządzenia przekraczającą 1 lub 100%) sprężarkowych urządzeń grzewczych. To stosunek wydajności grzewczej do jego poboru mocy elektrycznej. Im wartość COP jest wyższa tym bardziej pompa ciepła jest efektywniejsza i niższymi kosztami eksploatacji będzie się ona cechowała. Przy wyborze pompy ciepła winniśmy dążyć do wyboru takich pomp ciepła o jak najwyższych wartościach tego współczynnika.

Współczynnik efektywności jest kalkulowany dla konkretnych i różnych warunków obliczeniowych. Dla powietrznych pomp ciepła przyjmuje się określoną temperaturę powietrza zewnętrznego oraz temperaturę wyjściowej wody grzewczej i delta t wody na skraplaczu pompy ciepła. Takie znormalizowane warunki pomiarowe wynikają z konkretnych norm służących certyfikacji pompy ciepła. Zazwyczaj w katalogach producentów jako jedna wielkość podawana jest wartość COP dla warunków A7W35, co oznacza powietrze otoczenia zewnętrznego równe 7 °C i  wodę grzewczą na skraplaczu 35/30 °C bez domieszek glikolu.

Próbując dokonania porównania powietrznych pomp ciepła poprzez wskaźniki COP należy zweryfikować dla jakich warunków wskaźnik ten jest definiowany. Wartość COP zmienia się bowiem w zależności od warunków dla jakich jest definiowany. Wartości temperatury powietrza zewnętrznego dla powietrznych pomp ciepła oraz temperatura wody na skraplaczu (obie ich wartości tj. wejściowa i wyjściowa temperatura wody grzewczej na instalację) mają wpływ na efektywność pompy ciepła COP. Dla tej samej pompy ciepła inne wartości COP będą towarzyszyły dla jednych warunków pomiarowych oraz inne dla różniących się od nich warunków (np. temp. otoczenia czy temp. wody grzewczej). 

Obok wartości COP pomp ciepła reprezentujących efektywność pompy ciepła należą również inne wskaźniki reprezentujące efektywność pompy ciepła takie jak SCOP i eta s,g.

Jakie wartości COP są uznawane za optymalne w pompach ciepła?

Im wartości COP będą najwyższe w szczególności dla tych temperatur zewnętrznych najczęściej występujących w ciągu sezonu tym najniższymi kosztami eksploatacji będą się cechowały pompy ciepła. W świetle przytoczonych powyżej informacji warto zatem kierować się takimi pompami ciepła, które posiadają jak najwyższy sezonowy wskaźnik efektywności energetycznej SCOP. Oczywiście po weryfikacji dla jakiego był klimatu deklarowany i dla jakich temperatur wody grzewczej.

Pompy ciepła IGLOO osiągają jedne z najwyższych wartości wskaźników SCOP nawet przy porównaniu ich do wartości innych najbardziej efektywnych pomp ciepła i pomimo faktu, że w pompach ciepła IGLOO MultiTherma deklarowana efektywność energetyczna obejmuje podgrzewanie tacki skroplinowej czego nie uwzględniają inne, tradycyjne pompy ciepła.

Zatem nawet po uwzględnieniu podgrzewu tacki skroplinowej przy porównaniu efektywności energetycznej pompy ciepła IGLOO z innymi najbardziej efektywnymi konstrukcjami wynika, że pompy ciepła oferują jedna z najwyższych wartości wskaźników COP I SCOP.

Wartość deklarowanych wartości COP zweryfikowana i potwierdzona przez dwa niezależne akredytowane laboratoria badawcze w Polsce i poza granicami kraju dla pompy ciepła np. model MultiTherma 17 wynosi ok. 5,20. Z kolei wartość sezonowej wartości SCOP nawet do wartości SCOP ok. 5,0 biorąc pod uwagę uśrednione wartości testów pomp ciepła MultiTherma dla obu niezależnych i akredytowanych laboratoriów badawczych, w których pompy ciepła IGLOO potwierdzały swoje efektywności energetyczne.

Jakie czynniki wpływają na zmienność współczynnika COP w różnych porach roku?

Kluczowym wpływem na osiągane wartości COP i SCOP mają, obok tych jakie są niezależne od użytkownika tj. temperatura zewnętrzna i czas z jaką powietrze występuje, także nastawy wartości zadanej temperatury wody grzewczej. Warto każdorazowo dokonywać nastaw tzw. krzywej kompensacyjnej, krzywej pogodowej, kompensacji wartości zadanej od temperatury powietrza zewnętrznego. Zaraz po montażu warto taką krzywą sobie zadeklarować i podczas ewentualnej eksploatacji budynku ją skorygować. Raz nastawiona jedna stała wartość zadanej temperatury wody grzewczej obniża efektywność energetyczną pompy ciepła niezależnie czy pompa ciepła pracuje na niskim parametrze (ogrzewanie podłogowe) czy średnim (tradycyjne grzejniki). W okresie którym występuje najczęściej w ciągu roku zapotrzebowanie na budynek jest niższe niż dla mocy maksymalnej, która występuje jak wskazano mniej niż 1% czasu w ciągu roku. Taka maksymalna temperatura wody wyjściowej nie jest przez dłuższy czas wciągu roku wymagana by była utrzymywana na najwyższej wartości. Jeśli w okresie najwyższych mrozów wymagana temperatura wody grzewczej dla grzejników wynosi np. 55-55 °C to można ustawić krzywą na taki parametr w okresie występowania temperatury powietrza zewnętrznego np. przy –20 °C ale przy 0 °C może to być już wartość 40-45 °C a przy +15 °C ok. 30-35 °C. Podobnie dla ogrzewania podłogowego można przyjąć jako 35 °C przy –20 °C, ale przy 0 °C może to być już temp. np. 30 °C a przy 15 °C na zewnątrz temp. wody może wynosić jedynie np. 25 °C.

Przy doborze pomp ciepła należy dobierać je tak by punkt biwalentny wypadał w jak najniższej temperaturze i tak by pompa ciepła pokrywała jak największy udział  w sezonie energii cieplnej budynku. W przypadku pomp ciepła IGLOO MultiTherma jest to możliwe. Z uwagi na szeroki zakres regulacji wydajności sprężarek po pierwsze nie występuje zjawisko taktowania sprężarek w okresie wyższych temperatur powietrza zewnętrznego jak u innych producentów uznanych też za najbardziej renomowanych na świecie. Po drugie wyższej mocy sprężarka przez dłuższy czas w ciągu sezonu będzie pracowała z przewymiarowanymi powierzchniami wymiany ciepła przez co uzyskiwane efektywności energetyczne będą jeszcze wyższe niż te deklarowane dla pomiarów przez akredytowane laboratoria. Z wielu obiektów potwierdzone są uzyskiwane wyniki uśrednionej efektywności energetycznej sezonowej pompy ciepła na poziomie powyżej SCOP 6,0. A te uzyskiwane z obiektów wartości efektywności energetycznej są bardziej rzeczywiste i kluczowe dla użytkowników niż te wartości uzyskiwane dla deklarowanych z góry i dla wstępnie zdefiniowanych charakterystyk budynków tylko na potrzeby pomiarów pomp ciepła w  akredytowanych laboratoriach badawczych.