COP pompy ciepła - wzór: jak obliczyć COP i jaki wzór zastosować?

Czego dowiesz się z tego artykułu?

• Co oznacza skrót CWU i jego zastosowanie w domach jednorodzinnych.
• Jak działa system przygotowania ciepłej wody użytkowej.
• Jakie urządzenia służą do podgrzewania ciepłej wody użytkowej.
• Jakie są ograniczenia związane z systemem CWU.
• Dlaczego pompy ciepła mogą być efektywnym rozwiązaniem dla CWU.
• Gdzie znajdziesz informacje o CWU w dokumentacji budowlanej.

DEFINICJA

COP to współczynnik wydajności pompy ciepła określający, ile ciepła urządzenie dostarcza w relacji do zużytej energii elektrycznej w danym punkcie pracy. Punkt pracy zapisuje się typowo jako para temperatur, np.:

• A7/W35: powietrze zewnętrzne 7°C i woda grzewcza 35°C,
• analogicznie spotyka się inne punkty (np. przy niższej temperaturze powietrza i/lub wyższej temperaturze zasilania).

SCOP (Seasonal COP) to sezonowy współczynnik efektywności, czyli uśredniony COP dla całego sezonu grzewczego z uwzględnieniem zmiennych warunków pogodowych w danej strefie klimatycznej; jest bardziej miarodajny dla oceny pracy w sezonie niż pojedynczy COP z jednego punktu.

ZASADA DZIAŁANIA

1. Ustal punkt pracy, dla którego liczysz COP (np. A7/W35).
2. Weź moc grzewczą Q̇H [kW] dla tego punktu pracy (to moc oddawana do instalacji).
3. Weź moc elektryczną Pel [kW] pobieraną przez urządzenie w tym samym punkcie pracy.
4. Zastosuj cop pompy ciepła wzór:

• COP = Q̇H / Pel

        5. Sprawdź spójność danych: COP ma sens tylko wtedy, gdy Q̇H i Pel dotyczą tego samego punktu pracy i tych samych warunków pomiaru.

Jeśli temat analizujemy jak działanie „kalkulatora COP”, niezbędne są dwa podstawowe parametry: moc grzewcza [kW] oraz moc elektryczna [kW]. Obie wartości muszą odnosić się do identycznych warunków pracy urządzenia, ponieważ tylko wtedy wynik będzie miarodajny i pozwoli prawidłowo ocenić efektywność pompy ciepła.

ZASTOSOWANIE

W domu jednorodzinnym COP wykorzystujemy głównie do:

• porównywania efektywności pomp ciepła w jasno zdefiniowanych warunkach, np. A7/W35,
• zrozumienia wpływu warunków pracy: inne COP uzyskamy dla ogrzewania niskotemperaturowego (np. 35°C) niż dla wyższych temperatur zasilania, przy tej samej temperaturze źródła.

Do oceny rzeczywistej efektywności urządzenia w skali całego sezonu grzewczego znacznie lepiej sprawdza się jednak parametr SCOP. Dlatego w przypadku analiz typu „kalkulator scop” podstawą powinien być właśnie współczynnik SCOP określony dla konkretnej strefy klimatycznej oraz sposobu pracy urządzenia, a nie pojedyncza wartość COP odnosząca się wyłącznie do jednego punktu pracy

OGRANICZENIA

• COP nie jest stałą cechą urządzenia: dotyczy wyłącznie zadanego punktu pracy (np. A7/W35). Zmiana temperatury źródła (powietrza/gruntu) lub temperatury zasilania instalacji zmienia COP.
• Nie należy mylić COP z SCOP: COP opisuje pojedynczy punkt, SCOP opisuje sezon.
• Nie da się rzetelnie policzyć COP bez danych Q̇H i Pel w tym samym punkcie pracy; samo zużycie energii w domu bez rozdzielenia warunków i mocy nie tworzy porównywalnego COP.

Słownik pojęć

COP (Coefficient of Performance)

Współczynnik efektywności pompy ciepła określający stosunek ilości dostarczonego ciepła do zużytej energii elektrycznej w konkretnym punkcie pracy. Podaje się go dla zdefiniowanych warunków (np. A7/W35). Parametr służy do porównywania sprawności urządzeń w tych samych warunkach testowych.

CWU (ciepła woda użytkowa)

Ciepła woda przeznaczona do celów bytowych (np. mycie, prysznic, zlewozmywak), przygotowywana i dostarczana do punktów poboru w budynku. W instalacjach budynkowych pojęcie CWU opisuje wydzieloną część systemu odpowiedzialną za podgrzewanie wody i jej dystrybucję przewodami.

Cyrkulacja CWU

Rozwiązanie instalacyjne, w którym woda w przewodach CWU krąży w obiegu (zwykle z użyciem pompy cyrkulacyjnej), aby ograniczyć czas oczekiwania na ciepłą wodę w punktach poboru. Układ cyrkulacji wymaga dodatkowego przewodu powrotnego oraz odpowiedniego sterowania i izolacji, aby ograniczać straty ciepła.

Ogrzewacz przepływowy wody

Urządzenie przygotowujące ciepłą wodę „na bieżąco”, bez magazynowania jej w zbiorniku. Podgrzewanie następuje w momencie poboru, a temperatura zależy m.in. od mocy urządzenia i chwilowego przepływu. Stosuje się je często do pojedynczych punktów poboru lub tam, gdzie liczy się kompaktowy montaż.

Ogrzewacz pojemnościowy wody (bojler)

Podgrzewa i magazynuje wodę w izolowanym zbiorniku, dzięki czemu może dostarczać CWU do kilku punktów poboru. Dostępne są różne pojemności – od małych zbiorników przy punktach poboru po większe zasobniki do zasilania centralnego. Parametrami istotnymi są m.in. pojemność, straty postojowe i sposób zabezpieczenia antykorozyjnego.

Pompa ciepła do ciepłej wody użytkowej (pompa ciepła do CWU, SHP)

Specjalistyczna pompa ciepła przeznaczona wyłącznie do przygotowania ciepłej wody użytkowej, mogąca pracować niezależnie od głównego systemu ogrzewania. Często wykorzystuje ciepło z powietrza (np. z pomieszczeń technicznych lub z zewnątrz) i może przy tym osuszać pomieszczenie, z którego pobiera energię.

Punkt poboru wody

Miejsce w instalacji, w którym użytkownik pobiera wodę, np. bateria umywalkowa, prysznic czy zlewozmywak. W kontekście CWU punkt poboru jest końcowym elementem dystrybucji, do którego doprowadzane są przewody zimnej wody i ciepłej wody użytkowej (czasem także przewód cyrkulacyjny).

Technologia inwerterowa (sprężarka inwerterowa)

Rozwiązanie w pompach ciepła polegające na płynnej regulacji prędkości sprężarki, a w efekcie mocy grzewczej urządzenia. W przeciwieństwie do pracy typu ON/OFF ogranicza liczbę cykli włącz/wyłącz i pozwala lepiej dopasować wydajność do chwilowego zapotrzebowania. Stosuje się je także dla stabilizacji parametrów pracy w zmiennych warunkach.

Wymiennik ciepła

Element, w którym energia cieplna przekazywana jest między dwoma mediami bez ich bezpośredniego mieszania (np. czynnik chłodniczy–woda lub powietrze–czynnik chłodniczy). W systemach CWU i pompach ciepła wymiennik odpowiada za efektywny transfer ciepła do wody użytkowej. Jego konstrukcja wpływa m.in. na sprawność i opory przepływu.

Zasobnik CWU

Zbiornik przeznaczony do magazynowania podgrzanej wody użytkowej, współpracujący z urządzeniem przygotowującym CWU (np. pompą ciepła, kotłem lub grzałką). Może być zintegrowany z urządzeniem lub stanowić osobny element instalacji. Istotne są m.in. pojemność, izolacja oraz sposób podgrzewania (wężownica, wymiennik, grzałka).