Współczynnik COP

Współczynnik COP pompy ciepła (Coefficient of Performance) to jeden z podstawowych parametrów opisujących efektywność pracy pompy ciepła. Określa stosunek ilości energii cieplnej przekazanej do instalacji grzewczej do ilości energii elektrycznej pobranej przez urządzenie w określonych warunkach pracy.

Im wyższa wartość COP przy porównywalnych warunkach pomiaru, tym mniej energii elektrycznej potrzeba do dostarczenia określonej ilości ciepła. Może to oznaczać niższe zużycie prądu i niższe koszty ogrzewania, jednak rzeczywiste wydatki zależą również od zapotrzebowania budynku, taryfy energii, ustawień instalacji i warunków pogodowych.

COP pompy ciepła w praktyce: jak interpretować efektywność energetyczną pompy?

COP opisuje efektywność pompy ciepła w konkretnym punkcie pracy, czyli przy określonej temperaturze dolnego źródła oraz wymaganej temperaturze zasilania instalacji grzewczej.

Jeżeli producent podaje dla określonych warunków wartość COP = 4, oznacza to, że przy zużyciu około 1 kWh energii elektrycznej pompa przekazuje do instalacji około 4 kWh energii cieplnej.

Różnica nie jest jednak energią powstającą „za darmo”. Około 3 kWh pochodzi w tym przykładzie z energii pobranej z otoczenia – powietrza, gruntu lub wody – a energia elektryczna służy przede wszystkim do napędu sprężarki i pozostałych elementów urządzenia.

Podczas porównywania różnych pomp ciepła bardzo ważne jest sprawdzenie, dla jakich temperatur podano wartość COP. Sam wynik bez informacji o punkcie pracy może prowadzić do błędnych wniosków.

Czy współczynnik efektywności energetycznej zależy od rodzaju pompy ciepła?

Wartość COP zależy zarówno od konstrukcji urządzenia, jak i od warunków, w których pompa ciepła pracuje. Szczególnie istotna jest różnica temperatur pomiędzy dolnym źródłem a instalacją grzewczą.

• im wyższa temperatura dolnego źródła, tym łatwiej pompie przekazać energię do instalacji i tym korzystniejszy może być COP,
• im niższa wymagana temperatura zasilania instalacji, tym zazwyczaj wyższa efektywność pompy ciepła,
• dlatego ogrzewanie podłogowe oraz inne niskotemperaturowe odbiorniki ciepła tworzą korzystne warunki pracy dla pompy,
• w przypadku powietrznych pomp ciepła na chwilową i sezonową efektywność wpływają również cykle odszraniania parownika, występujące w określonych warunkach temperatury i wilgotności.

Jaka pompa ciepła charakteryzuje się najwyższym COP?

Nie można wskazać jednego rodzaju pompy ciepła jako zawsze osiągającego najwyższy COP, ponieważ wynik zależy od konkretnego modelu oraz warunków pomiaru. Stabilność temperatury dolnego źródła może jednak znacząco ułatwiać osiąganie wysokiej efektywności.

Pompy ciepła typu woda/woda mogą osiągać bardzo dobre parametry dzięki stosunkowo stabilnej temperaturze wody gruntowej. W przeciwieństwie do pomp powietrznych ich dolne źródło nie wymaga typowego procesu odszraniania parownika zewnętrznego.

Wartości COP należy jednak zawsze porównywać dla tych samych warunków temperaturowych. Bardzo wysokie wyniki mogą być uzyskiwane w szczególnie korzystnych punktach pracy i nie oznaczają, że urządzenie będzie utrzymywało taki COP przez cały sezon grzewczy.

Gruntowe pompy ciepła

Gruntowe pompy ciepła również mogą charakteryzować się wysoką i stosunkowo stabilną efektywnością. Temperatura gruntu na odpowiedniej głębokości zmienia się w ciągu roku znacznie mniej niż temperatura powietrza zewnętrznego.

Dzięki temu urządzenie może pracować w bardziej przewidywalnych warunkach, szczególnie podczas zimowych spadków temperatury powietrza.

Powietrzne pompy ciepła

W przypadku powietrznych pomp ciepła COP może zmieniać się w bardzo szerokim zakresie, ponieważ temperatura powietrza zewnętrznego zmienia się zarówno w ciągu doby, jak i całego sezonu grzewczego.

Przy łagodnej temperaturze zewnętrznej i niskiej temperaturze zasilania instalacji COP może być bardzo korzystny. Podczas silnych mrozów oraz przy konieczności przygotowania wody o wysokiej temperaturze efektywność zwykle spada.

Na pracę powietrznych pomp ciepła wpływa również defrost, czyli okresowe odszranianie parownika. W czasie tego procesu część energii wykorzystywana jest do usunięcia lodu z wymiennika, co wpływa na sezonową efektywność systemu.

Od czego zależy COP w pompach ciepła?

COP nie jest stałą wartością przypisaną raz na zawsze do konkretnego urządzenia. Zmienia się wraz z warunkami pracy pompy ciepła.

Na rzeczywistą efektywność systemu wpływają między innymi:

• temperatura dolnego źródła – im korzystniejsze warunki po stronie źródła energii, tym mniejszą różnicę temperatur musi pokonać układ chłodniczy,
• temperatura zasilania instalacji – im wyższej temperatury wymaga ogrzewanie, tym większą pracę musi wykonać sprężarka,
• izolacja cieplna budynku – dobrze ocieplony dom ma mniejsze zapotrzebowanie na moc grzewczą i często pozwala zastosować niższe parametry zasilania,
• rodzaj odbiorników ciepła – ogrzewanie podłogowe, ścienne lub odpowiednio dobrane grzejniki niskotemperaturowe mogą pozwolić pompie pracować z niższą temperaturą wody,
• hydraulika instalacji – niewłaściwe przepływy, źle dobrane pompy obiegowe, zabrudzone filtry czy brak równoważenia hydraulicznego mogą pogorszyć warunki pracy systemu,
• dobór mocy pompy ciepła i sposób jej sterowania – urządzenie powinno być dopasowane do charakterystyki budynku i instalacji,
• w przypadku pomp powietrznych także temperatura i wilgotność powietrza zewnętrznego oraz częstotliwość odszraniania.

Dlatego wysoki COP podany w katalogu nie jest sam w sobie gwarancją niskich kosztów eksploatacji. Równie ważne są prawidłowy projekt, montaż, regulacja i sposób użytkowania całego systemu.

Współczynnik COP a sezonowy współczynnik SCOP

Inwestorzy często mylą współczynnik COP ze współczynnikiem SCOP (Seasonal Coefficient of Performance). Oba parametry dotyczą efektywności pompy ciepła, ale opisują ją w inny sposób.

COP określa efektywność w konkretnym punkcie pracy – przy ustalonej temperaturze źródła dolnego i temperaturze zasilania instalacji.

SCOP przedstawia efektywność sezonową wyznaczaną na podstawie znormalizowanej procedury uwzględniającej pracę urządzenia w różnych temperaturach zewnętrznych i przy zmiennym obciążeniu w ciągu sezonu grzewczego.

Dzięki temu SCOP jest zwykle bardziej użytecznym parametrem przy porównywaniu urządzeń przeznaczonych do całorocznego ogrzewania niż pojedyncza wartość COP.

Nie należy jednak utożsamiać katalogowego SCOP z rzeczywistą efektywnością każdej konkretnej instalacji. Na faktyczne zużycie energii wpływają między innymi lokalny klimat, charakterystyka budynku, temperatura zasilania, przygotowanie ciepłej wody użytkowej, sposób sterowania oraz zachowania użytkowników.

Do oceny rzeczywistej efektywności już działającego systemu można wykorzystać dane z dłuższego okresu i porównać ilość energii cieplnej dostarczonej przez instalację z rzeczywistym zużyciem energii elektrycznej. Taka analiza pozwala znacznie lepiej ocenić sposób pracy konkretnej pompy ciepła w konkretnym budynku.