Współczynnik COP i SCOP – różnice, część 2

Powoli dochodzimy do sedna, a więc tego, czym jest współczynnik SCOP.
Krótko mówiąc, jest on tym parametrem, który pozwala przeciętnemu użytkownikowi, porównać sprawność energetyczną różnych pomp ciepła, różnych producentów, a do tego oszacować koszty zużycia energii niezbędnej dla ogrzewania własnego domu.
Przynajmniej taki jest zamysł 🙂

 
Aby coś porównać, trzeba to sprowadzić do wspólnego mianownika. A w przypadku pomp ciepła, oznacza to porównywać to samo i w tych samych warunkach.
 
Zgodnie z wcześniejszym wpisem, w przypadku pomp ciepła, COP określa nam stosunek uzyskanej ilość energii cieplnej, do włożonej energii elektrycznej w jednym konkretnym punkcie pracy układu grzewczego.
SCOP natomiast, jest to stosunek energii cieplnej, uzyskanej, czy też potrzebnej do ogrzania budynku,  w całym sezonie grzewczym, do energii elektrycznej włożonej w całym sezonie.
Podczas gdy energię potrzebną w sezonie jest dość łatwo określić, bo wynika ona z parametrów naszego domu, to włożoną w PC energię elektryczną do jej wyprodukowania –  już dużo trudniej. Zwłaszcza przy powietrznych pompach ciepła.
Te wspólne warunki określa norma EN 14825
Wynikają one z takiego klasycznego szkicu pracy powietrznej pompy ciepła.
 
Schemat pracy
 
Na osi poziomej mamy temp. zewnętrzną, a na osi pionowej zapotrzebowanie na moc grzewczą.
Prosta I – to moc naszej pompy ciepła
Prosta II – to zapotrzebowanie naszego budynku na ciepło
Jak wiemy, wraz ze spadkiem temperauru zewnetrznej, spada nam moc powietrznej pompy ciepła.
T bivalent – to temperatura równowagi, czyli temperatura zewnętrzna, przy której moc pompy ciepła zrówna się z zapotrzebowaniem budynku.
Pole III – oznacza, tą część pracy PC w sezonie, podczas której musi ona wspomagać się grzałką pomocniczą, tzw backup heater
Pole IV – oznacza, tą część pracy PC w sezonie, podczas której jest ona obciążona częściowo, a więc jej moc jest wyższa niż wymagana przez budynek w danym momencie; np. inverter, będzie wtedy pracował w jakimś procentowym zakresie swojej mocy, a on/off cyklicznie, z mniejszymi lub większymi przerwami.
Na osi mamy jeszcze temperaturę T OL – dolna granica pracy, operation limit, poniżej której pompa już nie pracuje, a także temperatury pomiarowe A, B, C, D, E wynikające z normy EN 14511.
Istotna jest także T design – tzw temperatura obliczeniowa, odpowiednik naszych stref klimatycznych.
Wg T design, w Europie mamy 3 strefy klimatyczne pod kątem grzania: ciepła (W Warmer T design = +2 stopnie), umiarkowana (A Average T design = -10 stopni) oraz chłodna (C Colder T design = -22 stopnie).
Polska leży geograficznie w strefie chłodnej, chociaż część temperatur mamy z umiarkowanej.
W każdej ze stref mamy określoną ilość godzin pracy z określoną temperaturą zewnętrzną.
Poniżej fragment tabeli.
 
tabela godzin i temperatur
 
Np. sezon grzewczy w klimacie C trwa 6.446h, w A – 4.910h, a w W tylko 3.590h
W tych temperaturach i przez określoną ilość godzin pracuje nasza pompa ciepła.
Pracuje ona zarówno z częściowym obciążeniem i z różną temperaturą zasilania, jak i z pełnym wraz z grzałką backup.
By to zunifikować przyjęto pewne współczynniki obciążenia częściowego dla konkretnych charakterystycznych temperatur.
I tak dla pomp ciepła powietrze-powietrze z temperaturą wewnętrzną +20 stopni mamy
 
punkty pracy a2a
 
A dla pomp ciepła powietrze-woda
 
punkty pracy a2w
 
Wyżej pokazuję tylko układy niskotemperaturowe, z zasilaniem do 35 stopni wg krzywej grzewczej.
Ale norma przewiduje również średnią temperaturę 45 stopni, wysoką 55 stopni i bardzo wysoką 65 stopni.
Procenty określają częściowe obciążenie w stosunku do wymaganej mocy P design.
 
Dla tych punktów, określany jest tzw COP PL – COP z częściowym obciążeniem (partial load),
a następnie, w oparciu o ilość godzin pracy w sezonie dla danej strefy klimatycznej tzw SCOP ON – sezonowy COP trybu aktywnego (active mode)
W trybie tym uwzględniana jest praca grzałki backup z COP=1
Norma dość szczegółowo określa co, jak i gdzie ma być mierzone. Poniżej przykładowa tabela do obliczeń SCOP ON dla „jakiejś”pompy i klimatu Average.
 
Tabela SCOP on
 
Ale to nie wszystko.
Pompa ma przecież swoje cykle pracy. Oprócz aktywnego grzania, kiedy pracuje sprężarka i/lub grzałka bacup,  jest jeszcze:
tryb termostat off (kiedy osiągnęła temperaturę i nie pracuje sprężarka, ale pracuje pompa obiegowa i elektronika)
tryb standby – uśpienie, elektronika i próbkowanie
tryb pracy grzałki karteru sprężarki (wygrzanie oleju i freonu w spreżarce)
tryb off – pompa wyłączona na guziku
 
Powstał więc końcowy mądry wzór określający SCOP
 
SCOP wzór
 
W liczniku mamy ilość energii cieplnej potrzebnej w sezonie, a w mianowniku poprawkę uwzględniającą dodatkową ilość energii elektrycznej na tryby pracy wyżej wymienione, w których nie pracuje sprężarka ani grzałka backup, ale pompa pobiera jednak energię.
Np. HTO x PTO – to ilość godzin w sezonie trybu termostat off x pobierana moc elektryczna. SB to standby, itd.
 
Nie ma sensu przedstawiać dokładnej metodyki obliczeń.
 
Dla użytkownika istotne jest to, że wg SCOP utworzono klasy energetyczne.
 
etykiety energetyczne
 
Odzwierciedlać ma je etykieta energetyczna, widoczna na urządzeniu.
 
Aktualnie producenci mają obowiązek prezentowania etykiet energetycznych dla klimatyzatorów (a więc pomp ciepła powietrze-powietrze) o mocy do 12 kW.
Taką pompą jest np. Daikin SkyAir czy Mitsubishi Heavy Industries, które stosujemy w układach ogrzewania nadmuchowego.
 
Etykiety energetyczne można sobie wygenerować na stronach poważnych producentów.
Np. w przypadku Daikina tutaj.
A w przypadku Mitsubishi Heavy Industries – tutaj
 
Wszystko miało być piękne, ale do końca nie jest. Jak to w zbiurokratyzowanej UE.
Otóż obowiązkowe, (mandatory), jest podawanie SCOP tylko dla klimatu Average.
Natomiast dla klimatu Colder, który nas właśnie interesuje – już nie.
Oto przykład takiej etykiety.
 
etykieta
 
Co prawda pozwala ona na porównanie z etykietą innego producenta, ale wartości rocznego zużycia kwh dla grzania są dla nas nieprzydatne.
Intencje były dobre, ale wyszło jak wyszło. 
Miejmy nadzieję, że wkrótce i to się zmieni, i pojawi się obowiązaek podawania SCOP dla wszystkich stref klimatycznych.
Pocieszeniem jest to, że dla funkcji chłodzenia, w Europie mamy jedną strefę. Podane więc w etykiecie wartości rocznego zużycia kwh na cele chłodzenia będą właściwe.
 
Niestety dla pomp ciepła powietrze-woda, nie ma jeszcze w ogóle obowiązku podawania SCOP. Część producentów robi to dobrowolnie, np. Daikin. 
Współczynnik ten jest podawany w jego symulatorze Daikin Altherma, a także w ulotkach.
Inni nie podają w ogóle SCOP.
 
Na usprawiedliwienie można podać, że  SCOP jest zależny od P design i przyjętej mocy pompy.
Tak więc w zależności od doboru, ta sama pompa ciepła, będzie miała różny SCOP w różnych warunkach pracy.
 
Mam nadzieję, że w niedługim czasie, pojawią się ogólnodostępne programy szacowania SCOP, podobne jak Altherma Symulator, gdzie użytkownik będzie mógł wprowadzić zapotrzebowanie na moc grzewczą oraz ilość ciepła dla swojego budynku, a następnie wybrać z listy producenta i  model konkretnego urządzenia, by rzetelnie oszacować koszty eksploatacji.
 

15 myśli nt. „Współczynnik COP i SCOP – różnice, część 2

  1. Krzysztof Lis

    Pozostaje mieć nadzieję, że to, czego nie zrobili biurokraci, poprawi wolny rynek — pod postacią klientów wybierających te urządzenia, których producenci nie wstydzą się podawać tego SCOPu. 

    Ale chyba na własne potrzeby można sobie zrobić uproszczone obliczenia SCOP, uwzględniające tylko rozkład obciążeń cieplnych w typowym sezonie grzewczym w oparciu o tabele COPów dla różnych temperatur na zewnątrz. To pozwoliłoby dla konkretnego domu ocenić, która pompa będzie lepsza, a która gorsza. Tylko wyjdzie tego dość sporo pracy…

    Odpowiedz
  2. Marynio

    To proszę powiedzieć jaka jest logika wsparcia świadomości PC i ich sprzedaży przez NFOŚiGW w postaci noworocznego programu "Prosument" gdzie fundusz będzie się opierał na SCOP. Skoro każdy dom się różni i nie będzie można dobrać tej samej pompy do 2 inny domów (przy założeniu dobrego doboru mocy PC). Jak oni będą to weryfikować? Bardzo mnie to ciekawi – każdem klientowi będą kazać zrobić adyt energetyczny budynku (no przecież ten parametr przy obliczaniu SCOP musi byż rzetelny)? Śmiech na sali..

    Odpowiedz
  3. Marynio

    Ostatnie propozyje programu "Prosument"

    Dopuszcza się instalację pompy ciepła w budynku nowym, oddawanym do użytkowania w ciągu 1 roku od montażu pompy ciepła lub w budynku, w którym zlikwidowane zostanie źródło ciepła opalane paliwem kopalnym, stałym.
    Budynek powinien posiadać niskotemperaturową instalację centralnego ogrzewania.  (maksymalna temperatura zasilania 55°C)

    Jak można usnąć kocioł na paliwa stałe i mieć istalację nisko temperaturową hmmm… dodatkowo ile procent domów ma takową?

    Odpowiedz
  4. Dawid

    Witam.

    Mam pytanie. Czy możemy w takim razie porównywać etykiety różnych producentów? Chodzi mi o te pdesign. Rozumiem, że Pdesign= zapotrzebowanie na ciepło budynku? W takim razie czy można powiedzieć, że pompa X jest lepsza od pompy Y w warunkach klimatu umiarkowanego? Czy producenci wyliczają SCOP dla tego samego Pdesign, czyli zapotrzebowania na ciepło budynku, czyli tego samego budynku? Czy każdy jak chce? (w tym momencie jakiekolwiek porównywanie nie ma sensu). W Pańskim przykładzie (w tabeli)  heating demand (czyli to pdesign?) wynosi 11,46 kW, ale jak się to zmieni to wyniki będą znacznie inne…Więc jeżeli na etykiecie jest wartość 9kW dla zasilania 35 stopni i 7 kW dla zasilania 55stopni, to co oznacza te 9kw i 7 kw, że w jakich warunkach pompa ciepła ma taką moc (poza tym, że chodzi o zasilanie)? Natknąłem się także na takie skróty jak Prated, Pdh i kompletnie nie rozumiem co oznaczają. Także COPd, to to samo co COP? Czy mógłby Pan to wytłumaczyć?

    Bardzo czytelne, przejrzyste wpisy. Zostaje mi tylko pogratulować (i pozazdrościć 😉 ) wiedzy 😉

    Pozdrawiam

    Odpowiedz
  5. Adrian Teliżyn Autor wpisu

    Dziękuję. Jeśli blog się podoba, tpo miło mi będzie jak czytelnicy polubią poszczególne wpisy na facebooku czy google+

    Temat wymaga szerszej odpowiedzi. Postaram się w najbliższym czasie rozebrać etykietę na czynniki pierwsze. Dla porównania warto spojrzeć na ilość kwh jaką zużywa pc wg danych z arkuszy technicznych etykiety oraz % sezonowej sprawności.

    Rated to inaczej moc nominalna, znamionowa, a d oznacza deklarowany.

    Natomiast proszę zapoznać się z dzisiejszym wpisem – takie nieco inne podejście 🙂

    Odpowiedz
  6. Dawid

    Ostatni wpis przeczytany i polubiony 😉 Bardzo dobre podejście i jak najbardziej się z Panem zgadzam. Czekam jednak z niecierpliwością na rozłożenie etykiety na czynniki pierwsze bo skoro już ona jest to chciałbym ją dokładnie rozumieć, a nie patrzec na kolorową mapkę Europy i cieszyć się, że taka super klasa energetyczna pompy 😉

    Pytanie tylko do ostatniego wpisu, podał Pan, że pompy osiągają SCOP 4-4,5. Ale rozumiem, że dla klimatu umiarkowanego?;)

     

    Pozdrawiam

    Odpowiedz

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany.