Efektywność pracy pompy ciepła opisuje się współczynnikiem efektywność COP lub średnioroczną wartością efektywności SPF, JAZ. Efektywność pracy pompy ciepła wpływa bezpośrednio na poziom zużycia energii elektrycznej i zarazem na koszty eksploatacji i ogrzewania domu. Na podstawie listy BAFA można dokonywać porównań efektywności większości pomp ciepła oferowanych na rynku europejskim. Można wówczas ocenić czy efektywność danej pompy ciepła jest wysoka, czy może niska na tle urządzeń oferowanych na rynku.

1. Efektywność pracy pompy ciepła – COP, SPF…
 Definicja współczynnika efektywności pompy ciepła COP
 Roczna efektywność pracy pompy ciepła SPF, JAZ
 Określanie współczynników efektywności pompy ciepła
Wydanie 1/2013
25.01.2013
www.eko-blog.pl www.vaillant.pl

2. Pompa ciepła w domu jednorodzinnym
 Pompa ciepła w nowym budynku jednorodzinnym może w samodzielny sposób
pokrywać potrzeby ciepła dla systemu grzewczego i podgrzewania ciepłej wody
użytkowej. Może także pracować w funkcji chłodzenia pomieszczeń.
 W porównaniu do innych źródeł ciepła, pompa ciepła zapewniać może
najniższe koszty ogrzewania domu i podgrzewania ciepłej wody użytkowej.
2

3. Współczynnik efektywności COP
 Efektywność pracy pompy ciepła wyraża się współczynnikiem COP, którego
definicja zawiera się w relacji:
Q HP
COP HP =
E EL
QHP stanowi ciepło oddawane
przez pompę ciepła, EEL stanowi
energię elektryczną pobieraną
przez pracującą pompę ciepła
Q HP
E EL
3

4. Współczynnik efektywności COP
określany wg dwóch norm…
 Należy zwrócić uwagę na podawane przez producentów wartości COP, które
określane były wcześniej według normy PN-EN 255, a obecnie powinny być
podawane według normy PN-EN 14511.
 Różnica między wartościami COP określanymi według „starej” normy
PN-EN 255, a „nowej” normy PN-EN 14511 są znaczące i sięgają około 7%.
 Przykładowe porównanie współczynnika COP:
COP COP Różnica w
Punkt pracy
wg PN-EN 14511 wg PN-EN 255 wartości COP
ΔT = 5 K ΔT = 10 K
Pompa ciepła powietrze/woda A2/W35 3,30 3,50 7,0%
Pompa ciepła solanka/woda B0/W35 4,30 4,60 6,4%
A2 oznacza temperaturę powietrza (A, jako air) na wejściu do pompy ciepła = 2oC, B0 oznacza
temperaturę solanki (B jako brine) na wejściu do pompy ciepła = 0oC, W35 oznacza temperaturę wody
grzewczej (W jako water) na wyjściu z pompy ciepła i zarazem na zasilaniu instalacji grzewczej = 35oC.
4

5. Różnica w przyjętych założeniach
dla określania współczynnika COP
 Dlaczego współczynnik efektywności COP określany według obecnej normy
PN-EN 14511 ma dla tej samej pompy ciepła, wyższą wartość niż określany
wcześniej według normy PN-EN 255?
 Powodem są 2 inne założenia dla określania współczynnika COP, wpływające
na obniżenie jego wartości według obecnej normy PN-EN 14511:
Norma „stara” Norma obecna
Założenie
PN-EN 255 PN-EN 14511
Różnica temperatury po stronie
10 K 5 K (np. 35/30 oC)
wtórnej (instalacji grzewczej)
Uwzględnienie poboru energii TAK
elektrycznej przez pompę obiegową NIE (częściowo – pobór wynikający
instalacji grzewczej z oporu hydraulicznego skraplacza)
 UWAGA! Istotne jest zwracanie uwagi na dane przedstawiane przez producenta
pompy ciepła – w szczególności według jakiej normy określono wartość COP.
Wartości nie są wobec siebie porównywalne, jeśli oparte są o różne normy…
5

6. Minimalne wartości współczynnika COP
 Minimalne wartości COP określanej według normy PN-EN 14511, powinny
według decyzji nr 2007/742/WE Komisji Europejskiej, wynosić:
Pompa ciepła Pompa ciepła Pompa ciepła
Woda/Woda Solanka/Woda Powietrze/Woda
COP min = 5,30 COP min = 4,30 COP min = 3,10
(dla W10/W35) (dla B0/W35) (dla A2/W35)
6

7. COP, a SPF i JAZ?
 Współczynnik COP (ang. Coefficient Of Performance) określa chwilową
efektywność pracy pompy ciepła w ustalonych warunkach, jednak dla oceny
efektów zastosowania pompy ciepła w dłuższym okresie, stosowany jest
współczynnik SPF.
 Współczynnik SPF (ang. Seasonal Performance Factor) lub nazywany w krajach
niemieckojęzycznych jako JAZ (niem. Jahresarbeitszahl), określa sezonową
efektywność pracy pompy ciepła. Tak więc wartość tego współczynnika ujmuje
różne warunki temperaturowe pracy pompy i jest bliższa późniejszej rzeczywistej
efektywności pracy urządzenia.
7

8. Określanie współczynnika SPF pompy ciepła
 Współczynnik SPF (JAZ) określić na podstawie wyników opomiarowania pompy
ciepła – efektów jej pracy w okresie 12 miesięcy. Możliwe jest jednak dokonanie
wcześniejszych obliczeń szacujących wartość SPF pompy ciepła. Na stronie
internetowej www.waermepumpe.de należącej do Bundesverband Wärmepumpe
e.V. (BWP, niemieckie stowarzyszenie pomp ciepła), dostępny jest arkusz
kalkulacyjny służący do takich potrzeb.
 Wprowadzanie danych do arkusza kalkulacyjnego opiera się o wybór
konkretnego modelu pompy ciepła z bazy danych.
 Możliwe jest więc dokonanie oceny wartości współczynnika SPF (JAZ)
dla wybranej pompy ciepła, w zależności m.in. od:
o temperatur roboczych systemu grzewczego
o rodzaju i temperatury dolnego źródła ciepła
o trybu pracy pompy ciepła (np. monowalentny, biwalentny)
o udziału ciepłej wody użytkowej w bilansie pracy pompy ciepła
o temperatury granicznej sezonu grzewczego
8

9. Przykład określania współczynnika SPF
gruntowej pompy ciepła
 Szczegółowe opracowanie „Heat Pump Efficiency. Analysis and Evaluation of
Heat Pump Efficiency in Real-life Conditions.” (ISE Fraunhofer 2011) obejmuje
wyniki badań pracy 110 pomp ciepła – w warunkach rzeczywistych.
 Dla systemów zostały określone wartości współczynników SPF, jak np.
dla domu jednorodzinnego o powierzchni 252 m2:
3.785 kWh 13.277 kWh
energia elektryczna ogrzewanie
Gruntowa budynku
pompa Budynek
ciepła 252 m2
11.772 kWh SPF = 4,11 52,7 kWh/m2
2.280 kWh
dolne źródło ciepła
ciepła woda użytkowa
9

10. Przykład obliczenia współczynnika SPF
pompy ciepła gruntowej (solanka/woda)
 Dla wskazanych warunków zastosowania
pompy ciepła np. geoTHERM VWS 103/3,
arkusz określa wartość SPF (JAZ) łącznie
(= 5,10), jak i oddzielnie dla trybu pracy
na ogrzewanie budynku (= 5,27) oraz dla
podgrzewu ciepłej wody użytkowej (= 4,44)
10

11. Wpływ wartości współczynnika COP
na koszty eksploatacji pompy ciepła
 Pompy ciepła serii geoTHERM osiągają ponadstandardowe na rynku wartości
współczynników efektywności. Porównując dane katalogowe dwóch producentów
pomp ciepła kompaktowych (z wbudowanym podgrzewaczem wody użytkowej)
o porównywalnej mocy grzewczej, można zauważyć różnicę w wartości COP.
 Niższa wartość współczynnika COP przekłada się na wyższy pobór energii
elektrycznej dla uzyskania takiej samej mocy grzewczej i tym samym na wyższy
koszt eksploatacji.
geoTHERM plus Kompaktowa
Parametr Różnica
VWS 82/3 pompa ciepła „B”
Moc grzewcza (B0/W35) 7,8 kW 7,7 kW
Pobór energii elektrycznej (B0/W35) 1,70 kW 1,87 kW + 10%
COP wg PN-EN 14511 (B0/W35) 4,70 4,20 - 12%
Chwilowe koszty eksploatacji (1 h) 1,020 zł/h 1,122 zł/h + 10 %
11

12. Wpływ wartości współczynnika SPF
na koszty eksploatacji pompy ciepła
 Zakładając jednakowe warunki eksploatacji dla kompaktowych pomp ciepła,
o różnych wartościach współczynnika SPF (wg obliczeń arkusza kalkulacyjnego
waermepumpe.de), można porównać roczne koszty eksploatacji:
geoTHERM plus Kompaktowa
Parametr Różnica
VWS 82/3 pompa ciepła „B”
Moc grzewcza (B0/W35) 7,8 kW 7,7 kW
SPF w trybie ogrzewania 4,95 4,44 - 11%
SPF w trybie podgrzewu c.w.u. 4,26 3,82 - 11%
SPF łączne 4,80 4,31 - 11%
Zużycie energii elektrycznej (1.800 h) 2.625 kWh/rok 2.923 kWh/rok + 11%
Roczne koszty eksploatacji (1.800 h) 1.575 zł/rok 1.755 zł/h + 11%
Założenia dla obliczeń:
 Dom niskoenergetyczny, temperatury robocze systemu grzewczego 35/30oC, na wyjściu z sond
gruntowych 0oC, udział wody użytkowej w bilansie pracy pompy ciepła 18%, graniczna temperatura
sezonu grzewczego 10oC, tryb pracy monowalentny, czas pracy pompy ciepła 1.800 h/rok,
maksymalne zapotrzebowanie ciepła 7,0 kW, koszt energii elektrycznej 0,60 zł/kWh
12

13. Efektywność pracy pompy ciepła (SPF),
a koszty ogrzewania domu…
 Efektywność pracy pompy ciepła odgrywa więc zasadnicze znaczenie dla
wysokości kosztów jej eksploatacji i zarazem kosztów ogrzewania domu.
 Dla przykładowego budynku o powierzchni ogrzewanej 200 m2 (70 kWh/m2rok),
przy zużyciu dziennym przez 4 osoby po 80 l/os. wody użytkowej, koszty
eksploatacji pompy ciepła w zależności od jej współczynnika SPF mogą wynieść:
SPF
zł/rok
13

14. Zależność współczynnika COP od temperatur
roboczych
 W praktyce współczynniki COP gruntowych pomp ciepła wynoszą zwykle do 4,9
(B0/W35, PN-EN 14511). Teoretycznie tylko mogą sięgać wyższych wartości
(według wykresu Carnota), gdyby nie istniały straty w obiegu pracy pompy.
 Im niższa będzie różnica tempe-
10
COP=9,6 dla ΔT=15 K -ratury między dolnym źródłem
9 (grunt), a górnym źródłem (instalacja
grzewcza), tym wyższe będą wartości
8
COP=7,3 dla ΔT=20 K współczynnika COP. Dlatego zaleca
Współczynnik COP
6 się stosować ogrzewanie podłogowe…
5
COP=5,0 dla ΔT=30 K
4 COP=3,9 dla ΔT=40 K
3 COP=3,2 dla ΔT=50 K
COP=2,8 dla ΔT=60 K
2
1
Różnica temperatury ΔT (K)
10 20 30 40 50 60 70
14

15. Rozwój techniki w segmencie pomp ciepła
 Konstrukcje pomp ciepła rozwijały się w ostatnich latach, pozwalając na wzrost
współczynników COP (wyniki badań pomp typu solanka woda WPZ Schweiz):
COP
15

16. Reasumując…
 Konstrukcja pompy ciepła wpływa na
efektywność jej pracy i koszty eksploatacji.
Efektywność pracy pompy ciepła wiąże się
m.in. z budową obiegu chłodniczego,
zastosowanym czynnikiem chłodniczym,
a także z zastosowaniem pomp obiegowych,
np. wysokoefektywnych po stronie wtórnej
(instalacji grzewczej).
 Istotne jest porównywanie parametrów pomp
ciepła w danych katalogowych, dla tych
samych warunków pracy i określanych według
tych samych norm.
16

17. Ogrzewanie
Kotły gazowe
Chłodzenie Kotły olejowe
Pompy ciepła
Energia odnawialna
Kolektory słoneczne
Systemy wentylacji
www.eko-blog.pl www.vaillant.pl