Czym jest COP i SCOP pompy ciepła? Wyjaśniamy na przykładach
W parametrach technicznych pomp ciepła znajdziemy oznaczenia COP i SCOP. Są to współczynniki, które mają wielkie znaczenie w ocenie faktycznej wydajności pompy. W niniejszym artykule wyjaśniamy czym są, jak je odczytywać i co można z nich wywnioskować.
Jeśli planujesz remont lub wykończenie wnętrz, skorzystaj z usługi Szukaj Wykonawcy, dostępnej na stronie Kalkulatory Budowlane. Po wypełnieniu krótkiego formularza zyskasz dostęp do najlepszych ofert.
Z tego artykułu dowiesz się:
Co to jest sprawność pompy ciepła?
Współczynnik COP widnieje na każdym porządnym zestawieniu parametrów pompy ciepła. W przypadku pomp powietrznych zaraz obok zobaczymy współczynnik SCOP. Dobra tabela pokaże dwie wartości: jedną dla niższej temperatury źródła górnego, jedną dla niższej. Co właściwie oznaczają te skróty i dlaczego się między sobą różnią?
Definicje COP i SCOP
Poniżej przedstawiamy krótkie definicje obu współczynników. Dalej wyjaśnimy na czym one polegają i jak się je oblicza.
- COP – z jęz. angielskiego Coefficient of Performance. Jest to współczynnik wydajności oznaczający stosunek ilości ciepła do zużytej energii elektrycznej. Sprawność pompy ciepła jest tu liczona bez uwzględnienia wahań temperatury i wydajności w czasie.
- SCOP – skrót od angielskiego Seasonal Coefficient of Performance – sezonowy współczynnik wydajności urządzenia. Jest to stosunek energii cieplnej do zużytej energii, w ciągu danego sezonu grzewczego. Wartość ta zostaje uśredniona, dzięki czemu lepiej wiemy, jak pompa działa w różnych warunkach pogodowych.
COP i SCOP zmieniają się w zależności od rodzaju ogrzewania. Producenci podają dwie wartości dla uśrednionego podgrzewania niskotemperaturowego 35°C i wysokotemperaturowego 55°C. Czasami można się też spotkać z trzema wartościami: dla niskiej temperatury (35°C), uśrednionej (45°C) i wysokiej (65°C). Przy czym musimy pamiętać, że im wyższa jest oczekiwana temperatura górnego źródła, tym niższa wartość COP i SCOP. Mówiąc inaczej – pompa o tej samej mocy ma mniejszą wydajność, kiedy trzeba włożyć więcej energii w podgrzanie wody (lub powietrza).
Co wpływa na wartość COP i SCOP?
Jak zaznaczyliśmy, efektywność pracy pompy ciepła zależy od tego jaką temperaturę ma osiągnąć podgrzewane źródło górne. Jednak to nie wszystko. Praca powietrznej pompy ciepła zależy od temperatury powietrza w miejscu, gdzie ciepło jest pobierane. Im zimniej na dworze, tym bardziej rośnie zapotrzebowanie na ogrzewanie w domu. Jednak ciepło nie wędruje samo z siebie z zimniejszego źródła do cieplejszego. Zgodnie z zasadą termodynamiki tendencja jest zawsze odwrotna. Im większa różnica temperatur, tym większej energii (w tym przypadku elektrycznej) potrzeba, żeby przepompować ciepło do źródła górnego. Z tego samego powodu sprawność i współczynnik wydajności gruntowej pompy ciepła są wyższe niż w przypadku pompy powietrznej. Jak to wygląda w obliczeniach?
Jak obliczyć współczynnik COP i SCOP?
Liczby, które widzimy w tabelach udostępnianych przez producentów można potraktować jako gotowce, po prostu nauczyć się które oznaczają dobrą wydajność, a które gorszą. Jednak, żeby lepiej zrozumieć czym jest COP i SCOP i na czym polega sprawność pompy ciepła najlepiej będzie prześledzić dane, które składają się na współczynnik. Jak obliczyć współczynnik wydajności i sezonowy współczynnik wydajności?
Dane i wzór
Do obliczenia współczynnika każdej pompy ciepła będziemy potrzebować informacji o ilości energii elektrycznej, którą zużywa i energii cieplnej, którą pobiera. Wzór jest tak naprawdę bardzo prosty. Najpierw sumujemy wartość energii cieplnej i energii elektrycznej, która została zużyta na przekazanie ciepła do instalacji grzewczej. Weźmy za przykład pompę 7kW zużywającą 2kW energii elektrycznej, czyli 7kW+2kW=9kW. 9kW to energia jaka została dostarczona na wyjściu.
Kolejny krok to podzielenie całości energii cieplnej przez wartość energii elektrycznej: 9kW/2kW=4,5
Końcowy wynik to nasza wartość COP. Profesjonalnie ten wzór zapisuje się: COP=Qg/Qel, gdzie
Qg – dostarczona energia cieplna
Qel – pobrana energia elektryczna.
COP=4,5 to tak naprawdę całkiem dobry wynik, zwłaszcza dla powietrznej pompy ciepła. Sezonowe zużycie energii elektrycznej na pewno będzie większe, a współczynnik SCOP – co za tym idzie – niższy.
Wzór na SCOP musi uwzględnić czas i uśrednić wartości zużywanej i dostarczanej energii. W efekcie powstaje dość skomplikowane równanie, które wytłumaczymy w osobnym akapicie.
Od czego zależy SCOP?
Do prawidłowego obliczenia SCOP trzeba uwzględnić: specyfikę strefy klimatycznej (dokładnie chodzi o średnią ilość godzin sezonu grzewczego), SCOP On – SCOP trybu aktywnego, trybu wyłączonego termostatu po nagrzaniu(termostat off), trybu uśpienia (standby), trybu pracy grzałki sprężarki i trybu wyłączonego urządzenia (off). Energię cieplną potrzebną w sezonie Qh dzielimy przez zsumowany iloczyn zapotrzebowania na energię do SCOP On, oraz ilorazy czasu (H) i pracy (P) w poszczególnych trybach. Samodzielne wykonanie tych obliczeń przed zakupem pompy nie jest możliwe, chyba, że ktoś chce testować realny SCOP w pierwszym roku pracy, w porównaniu do podanego w parametrach producenta. Pamiętajmy, że producent podaje zwykle najwyższą efektywność w danym przypadku. Jeżeli coś źle podłączymy lub zaniedbamy szczelność domu (np. częste wietrzenie), SCOP na pewno będzie niższy. Więcej porad i informacji znajdziesz w tym miejscu z artykułami na temat pomp ciepła.
Sprawność powietrznej i gruntowej pompy ciepła
Tak naprawdę użytkownik powinien wiedzieć jaka jest efektywność i sprawność pompy ciepła na podstawie podanych przez producenta danych. W zależności od tego jaki rodzaj pompy wybraliśmy, ta sprawność może być większa lub mniejsza.
COP a SCOP
Zwykle najlepszych wartości można oczekiwać od gruntowej pompy ciepła. Pompy powietrze-woda są w stanie osiągnąć podobny COP – dużo zależy od technologii, ale w szczycie sezonu grzewczego pompy gruntowe zyskują na tym, że mają stabilne dolne źródło ciepła. W efekcie, nawet przy podobnym COP dla gruntowej i powietrznej pompy ciepła, SCOP będzie różny. Ta różnica może się jeszcze pogłębiać dla gruntowych pomp wodnych i dla pomp pionowych. Generalnie przeciętny SCOP dla pompy powietrznej wynosi ok. 3,5, podczas kiedy dla gruntowej pompy ciepła bez problemu wyniesie 4,5. Dużo zależy też od podanej wartości COP. Im pompa ogólnie wydajniejsza, tym łatwiej osiągnąć jej wyższy współczynnik SCOP. Liczy się różnica między tymi dwoma cyframi. To ona pokazuje jak pompa pracuje w rzeczywistych, niekoniecznie optymalnych warunkach.
Czy warto wybrać pompę gruntową?
Biorąc pod uwagę wydajność, mogłoby się wydawać, że pompa gruntowa jest najlepszym rozwiązaniem. Jej zakup i założenie wiąże się jednak z większym nakładem pieniędzy i pracy. Gruntowa pompa ciepła potrzebuje odpowiedniego terenu na działce. Dotyczy to szczególnie popularnych pomp z wymiennikiem poziomym. Ale nawet pompy pionowe wymagają przeprowadzenia odwiertów, które mogą być trudne w zależności od położenia działki. Ewentualna wymiana części elementów w razie usterki będzie droższa i bardziej kłopotliwa.
Pompy gruntowe to wspaniałe rozwiązanie, jeżeli mamy gdzie i za co je zainstalować. Nie są jednak konieczne do przeciętnego domu jednorodzinnego. Powietrzna pompa ciepła wystarczająco dobrze radzi sobie z ogrzaniem budynku. Udoskonalona technologia pozwala też uzyskać wysokie temperatury, chociaż ogrzewanie niskotemperaturowe jest bardziej oszczędne.