Porównanie efektywności pomp ciepła w różnych strefach klimatycznych

Sprawność pompy ciepła – COP i SCOP

Sprawność pompy ciepła w zależności od temperatury ma zasadnicze znaczenie podczas doboru urządzenia. Ocenia się ją zaś przy pomocy dwóch wskaźników: COP (Coefficient of Performance) i SCOP (Seasonal Coefficient of Performance). Pierwszy z nich informuje o tym, jaki jest stosunek ciepła oddawanego do energii pobranej przez pompę ciepła. Wartość ta zależy zaś od różnicy temperatur między górnym a dolnym źródłem ciepła (im mniejsza różnica, tym wyższa wartość COP). SCOP określa z kolei efektywność pompy ciepła w określonym czasie (np. podczas sezonu grzewczego).

Jak więc będzie pracować w określonych warunkach pompa ciepła? Temperatura na zewnątrz determinuje wysokość COP. Wskaźnik może więc np. wynosić 4 przy umiarkowanej różnicy temperatur, ale spadać do 2,5, kiedy różnica spadnie. Co ciekawe, bardziej stabilne pod tym względem są gruntowe pompy ciepła.

W przypadku pomp powietrznych, jeśli temperatura powietrza ulega znacznym wahaniom w ciągu roku, może to przekładać się na efektywność urządzenia. Znaczenie ma tu nawet strona, po której zostanie zamontowana pompa ciepła. Z której strony świata najlepiej instalować urządzenie? Ze względu na to, że źródłem ciepła jest tu powietrze, a nie słońce, fachowcy zazwyczaj zalecają stronę północną, a najlepiej zacienione miejsce (słońce nagrzewa tylko punktowo i mogłoby nadmiernie nagrzać obudowę urządzenia).

Punkt biwalentny i konfiguracja pompy ciepła

Do jakiej temperatury działa pompa ciepła? Wszystko zależy od modelu pompy, a także warunków panujących w otoczeniu. Jeśli urządzenie jest prawidłowo dobrane, nie musisz martwić się o to, że przy niskich temperaturach przestanie działać pompa ciepła. A mrozy nie będą stanowić problemu, jeśli zostanie też prawidłowo wyznaczony punkt biwalentny. Co to takiego? Określa się w ten sposób punkt równowagi przy danej temperaturze zewnętrznej, gdzie maksymalna wydajności pompy ciepła, będzie pokrywać całkowite zapotrzebowanie na moc grzewczą danego budynku. Jeżeli więc temperatury będą niższe niż wyznaczony punkt biwalentny, to wydajność pompy ciepła stanie się niższa niż zapotrzebowanie na moc grzewczą określonego budynku.

Wyznaczanie punktu biwalentnego jest powiązane z konfiguracją trybu pracy pompy ciepła. Najczęściej są to zaś:

●      tryb monowalentny – moc pompy pokrywa zapotrzebowanie na ciepło w 100%,

●      tryb monoenergetyczny – przy niskich temperaturach zewnętrznych dodatkowo załącza się elektryczna grzałka.

Aby wyznaczyć punkt biwalentny, należy wybrać tryb, w jakim będzie pracować pompa ciepła. Efektywność urządzenia zależy zatem od wielu czynników, w tym temperatur panujących na zewnątrz.

Zapotrzebowanie na moc cieplną w strefach klimatycznych w Polsce

Strefy klimatyczne dla pomp ciepła w Polsce to 5 obszarów, wydzielonych zgodnie z najniższą średnią temperaturą zewnętrzną. Wygląda to następująco:

●      strefa I: -16ºC,

●      strefa II: -18ºC,

●      strefa III: -20ºC,

●      strefa IV: -22ºC,

●      strefa V: -24ºC.

Współczynnik efektywności pompy ciepła oraz zapotrzebowanie na moc cieplną budynku będą wyglądać inaczej w każdej strefie klimatycznej. Posłużmy się przykładem. Załóżmy, że budynek w strefie I ma 180m² powierzchni, a przy temperaturze -16ºC, jego zapotrzebowanie na energię elektryczną wynosi 8 kW. Jeśli jednak ten sam budynek znajdzie się w III strefie klimatycznej, spadek temperatury do -20ºC, spowoduje wzrost zapotrzebowania na energię, a moc pompy ciepła potrzebna do ogrzania budynku wyniesie ok. 9 kW. Obliczenia będą podobne w przypadku innych stref. A to oznacza, że pompa ciepła, która sprawdzi się w strefie I, może nie mieć zastosowania w strefie V. Efektywność energetyczna pompy ciepła wiąże się z warunkami zewnętrznymi, co zawsze należy mieć na uwadze podczas doboru urządzenia.