Inwestorzy rozważający ogrzewanie domu z użyciem pompy ciepła są bombardowani marketingowymi zapewnieniami, że są to urządzenia dające bardzo tanie i czyste ciepło. Ich sprawność rzędu 300-400% na pierwszy rzut oka może być niekiedy niezrozumiała. Czym więc jest tak naprawdę sprawność pompy ciepła i dlaczego grubo przekracza ona 100%?
Sprawność urządzenia grzewczego jest wartością określającą, jak dużo ciepła może to urządzenie wytworzyć z danej ilości energii doprowadzonej do niego, najczęściej pod postacią paliwa. W przypadku kotłów odnosi się ją do tak zwanej wartości opałowej paliwa - ilości energii teoretycznie możliwej do uzyskania, gdy paliwo spali się całkowicie i do końca, spaliny zostaną schłodzone do temperatury początkowej, ale para wodna w nich zawarta nie ulegnie skropleniu. Kotły na paliwa stałe mają sprawność rzędu 70-80%. Kotły gazowe mogą mieć sprawność rzędu 105%, bo najnowocześniejsze (kondensacyjne) pozwalają już skraplać parę wodną ze spalin.
Grzejnik elektryczny ma sprawność równą 100%, bo całość energii zamienia na ciepło. A pompa ciepła?
Przede wszystkim w przypadku pomp ciepła nie mówimy o sprawnościach, tylko o współczynniku wydajności pompy ciepła - tzw. COP (ang. coefficient of performance). Jest to stosunek ciepła dostarczanego przez pompę do budynku do ilości energii elektrycznej zużywanej przez nią. Ten współczynnik z łatwością osiąga 300 albo nawet 400%, bo pompa ciepła zużywając 1 kWh energii elektrycznej dostarcza do budynku 3-4 (albo i więcej) kWh ciepła. Różnica bierze się stąd, że pompa to ciepło pobiera z tak zwanego dolnego źródła - tym najczęściej jest wymiennik ciepła umieszczony w gruncie (dla pomp gruntowych), albo atmosfera (dla pomp powietrznych).
Pompą ciepła jest też klimatyzator oraz domowa chłodziarka. Z tą różnicą, że ich działanie ma na celu obniżenie temperatury wnętrza domu, samochodu, albo pomidorów, jajek i mleka. Ale odwrócenie działania klimatyzatora powoduje przenoszenie ciepła z otoczenia do domu. Najtańsze pompy ciepła na rynku to właśnie klimatyzatory z funkcją grzania.
Wartość współczynnika wydajności pompy ciepła zależy od tego, jak dużo pracy musi wykonać pompa na przepompowanie ciepła, a więc od różnicy temperatur między dolnym źródłem a instalacją grzewczą. W przypadku pomp wodnych - im wyżej trzeba pompować wodę, tym więcej energii musi ona zużyć na przetransportowanie tej samej ilości wody. Tu jest identycznie - im większa różnica temperatur, tym większe zużycie prądu, a więc tym niższy COP.
Pompa ciepła - Wikipedia
A zatem:
- Pompa powietrzna będzie mieć przez część roku niższy COP od pompy gruntowej, bo temperatura w gruncie jest niemalże stała, nieco powyżej zera, zaś temperatura powietrza w naszej strefie klimatycznej z łatwością spada grubo poniżej zera,
- Pompa podłączona do grzejników będzie mieć mniejszy COP, niż pompa podłączona do ogrzewania podłogowego, bo grzejniki potrzebują wyższej temperatury wody w obiegu centralnego ogrzewania, niż ogrzewanie podłogowe,
- Pompa ciepła będzie pracować z mniejszym COP gdy przygotowuje ciepłą wodę użytkową, niż podczas pracy dla ogrzewania, bo woda musi być nagrzana do wyższej temperatury, niż potrzebna jest w ogrzewaniu podłogowym.
Z tego względu, pompy ciepła najczęściej podłączane są do instalacji wodnego ogrzewania podłogowego. Nic dziwnego, bo we współpracy z taką instalacją grzewczą mogą osiągać najlepsze wyniki.
W eksploatacji pompa ciepła nie będzie tańsza od kotła na węgiel, bo COP nie jest aż tak duży, by zrekompensować różnicę w cenie węgla i energii elektrycznej. Z drugiej strony, ogrzewanie domu pompą ciepła nie wymaga komina, zakurzonego pomieszczenia kotłowni, no i wysiłku przy ładowaniu paliwa do kotła i jego czyszczeniu.
Autor: Krzysztof Lis, www.drewnozamiastbenzyny.pl
Komentarze