Co to jest współczynnik COP i SCOP pompy ciepła?

Coraz więcej inwestorów decyduje się na ogrzewanie domu pompami ciepła. Z jednej strony to zasługa zaostrzających się przepisów prawnych – od 1 stycznia obwiązują nowe Warunki Techniczne jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. Z drugiej, coraz więcej firm instalacyjnych oferuje usługi montażu pomp ciepła. Przeglądając modele pomp ciepła w kartach katalogowych możemy natknąć się na oznaczenia COP i SCOP – co one oznaczają, omawiam w poniższym wpisie.

COP – współczynnik wydajności pompy ciepła

Współczynnik efektywności pompy ciepła, tzw. COP (ang. Coefficient of Performance), jest jednym z najważniejszych parametrów, którym możemy określić wydajność każdej pompy ciepła. Definiuje on stosunek użytecznej mocy cieplnej do pobranej do pobranej energii elektrycznej zasilającej sprężarkę pompy ciepła.  

Tym samym, określa ile pompa ciepła dostarcza ciepła do ogrzewania domu, do ilości zużytej przy tym energii elektrycznej. Nie jest to wielkość stała, dlatego odnosi się do dwóch konkretnych źródeł energii:

Źródło dolne – grunt, woda lub powietrze, które umożliwiają ogrzanie czynnika chłodniczego w pompie ciepła w ekologiczny sposób;

źródło górne – instalacja grzewcza, do której ciepło jest przekazywane przez czynnik chłodniczy i która oddaje ciepło w pomieszczeniu, np. ogrzewanie podłogowe, ścienne, grzejnikowe etc.

Współczynnik COP może rosnąć wraz ze wzrostem temperatury dolnego źródła oraz z obniżaniem temperatury zasilania górnego źródła. Przy wzroście COP rośnie również moc pompy ciepła. Wyższa temperatura dolnego źródła ciepła pozwala na podgrzanie do wyższej temperatury czynnik chłodniczy w parowniku, co skutkuje wyższą temperaturą czynnika chłodniczego przed skraplaczem.

Dlatego ogromne znaczenie dla wartości COP ma różnica temperatury pomiędzy źródłem dolnym i górnym. Gdy ona maleje, rośnie COP. Stąd najkorzystniejszym rozwiązaniem dla działania systemu składającego się z pompy ciepła jest rezygnacja z ogrzewania grzejnikowego tzn. wysokotemperaturowego na rzecz ogrzewania niskotemperaturowego (podłogowego). Wszystko dlatego, że najrozsądniejsza dla nich temperatura pracy to ta, nieprzekraczającą 55°C, a optymalna w zakresie 28-35°C – w przeciwnym razie pompa ciepła będzie miała niski współczynnik COP.

Za przykład wyznaczenia chwilowego współczynnika COP może posłużyć taki przypadek:

2,5 kW – energia pobrana z prądu

6,3 kW – energia pozyskana z darmowego źródła (grunt, woda, powietrze)

2,5 kW + 6,3 kW = 8,5 kW

COP = 8,5 kW / 2,5 kW = 3,4

jak widać z powyższego – COP uwzględnia ilość zużytej energii elektrycznej i dostarczonej energii cieplnej w danej chwili – w ciągu sekundy. Nie powie nam jednak 0 ile zapłacimy za ogrzewanie domu, ale może służyć do porównania pomp ciepła np. różnych producentów.

Im lepsza pompa ciepła, tym wyższy jej COP w karcie katalogowej.

SCOP – sezonowy współczynnik efektywności energetycznej

O ile COP mówi, ile prądu zużywa pompa ciepła w danym momencie, to za pomocą współczynnika SCOP możemy obliczyć, ile zużyje prądu w ciągu całego roku lub w ciągu sezonu grzewczego.

Co ważne – współczynnik SCOP uwzględnia zmienne w czasie warunki pracy pompy ciepła.

Roczny współczynnik efektywności SCOP jest to stosunek przekazanego przez pompę ciepła użytecznego w ciągu roku do energii eklektycznej, zużytej w ciągu roku do napędu sprężarki i napędów pomocniczych. Obliczone współczynniki SCOP mogą być wykorzystywane w analizach ekonomicznych, celem oszacowania przybliżonych kosztów eksploatacyjnych w wariantach grzewczych.

Współczynnik ten oznaczany jest zgodnie z normą EN 14825, pozwala to dokładniej oszacować koszty eksploatacji, a zarazem koszty ogrzewania domu. Przykładowe obliczenia takiego współczynnika na przykładzie budynku mieszkalnego jednorodzinnego w IV strefie klimatycznej, gdzie do ogrzewania zastosowano powietrzną pompę ciepła o mocy nominalnej 9,0 kW przedstawiono poniżej:

• Dom o powierzchni ogrzewanej: 180 m²
• Zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania budynku i wody użytkowej (4 osoby): 17 980 kWh/rok
• Zużycie energii elektrycznej przez pompę ciepła i inne urządzenia pracujące w instalacji grzewczej: 4 450 kWh/rok

Zatem SCOP wynosi:

SCOP = 17 980 kWh/rok / 4 450 kWh/rok = 4,0

Jak w powyższym budynku prezentują się koszty ogrzewania domu pompą w taryfie G11 (0,60 zł brutto/kWh) – możemy obliczyć poniżej:

Zużycie prądu: 4 450 kWh/rok

Cena całkowita energii elektrycznej: 0,60 zł/kWh

Koszt ogrzewania pompą ciepła: 2 670 zł/rok

Co warto wiedzieć?

Przeglądając modele rynkowe pomp ciepła, kierujmy się danymi zawartymi w karcie katalogowej – m.in. współczynnikiem COP. im lepszej klasy pompa ciepła, tym będzie miała wyższe COP; Jednak aby zapewnić optymalne warunki pracy dla pompy ciepła, czyli wysokie SCOP – należy zadbać o właściwą izolację budynku, system ogrzewania podłogowego we wszystkich pomieszczeniach wraz z termostatami na każdej pętli grzejnej oraz o wysokosprawny system wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła.