Ile kilowatów ciepła daje pompa za każdą kilowatogodzinę prądu? Na to pytanie odpowiada COP pompy ciepła, czyli współczynnik, który w katalogu zwykle wygląda świetnie. W zakładzie liczby bywają jednak zupełnie inne. Zimą rachunek za prąd rośnie, a hala i tak nie trzyma temperatury. Wtedy zaczyna się szukanie winnego: urządzenie, instalacja czy nastawy. Odpowiedź daje dopiero pomiar COP na pracującej maszynie. Skąd biorą się różnice i jak sprawdzić sprawność pompy ciepła? Kiedy audyt pompy ciepła ma sens? Poniżej odpowiadamy na te pytania krok po kroku. Pokazujemy też, jak zestawić zużycie prądu przez pompę ciepła z ciepłem, które faktycznie trafia do instalacji. Na koniec wyjaśniamy, czym chwilowy COP różni się od SCOP pompy ciepła.
Co oznacza COP pompy ciepła i skąd różnice z katalogiem
COP to stosunek mocy grzewczej do mocy elektrycznej pobieranej przez urządzenie. Jeśli pompa oddaje 30 kW ciepła i pobiera 7,5 kW prądu, jej COP wynosi 4. Wartość katalogowa dotyczy jednak ściśle określonych warunków badania według normy EN 14511. Definicję współczynnika dobrze opisuje hasło coefficient of performance.
Dla pomp powietrze-woda producent podaje zwykle punkt A7/W35, czyli powietrze 7°C i zasilanie 35°C. Tymczasem w zakładzie zimą mamy często powietrze od 0 do minus 7°C i zasilanie 50°C. W takich warunkach współczynnik COP spada z około 4 do 2,3 lub 2,6. Pompy woda-woda pracują stabilniej, bo dolne źródło ma stałą temperaturę. Mimo to przy zasilaniu 55°C ich COP również wyraźnie maleje.
Warto znać prostą zasadę. Każdy stopień wyższej temperatury zasilania obniża sprawność pompy ciepła o około 2 do 3%. Dlatego zasilanie ustawione na 55°C zamiast 45°C potrafi zabrać jedną czwartą efektu.
Z kolei SCOP pompy ciepła to wskaźnik sezonowy. Uśrednia on pracę w całym sezonie grzewczym, a więc obejmuje także odszranianie, postoje i pracę przy częściowym obciążeniu. Do oceny rachunków za cały rok liczy się właśnie SCOP, a nie pojedynczy odczyt.
Objawy, że sprawność pompy ciepła spada
Spadek sprawności rzadko pojawia się nagle. Najczęściej narasta przez kilka miesięcy, więc obsługa go nie zauważa. Poniżej zebraliśmy sygnały, że COP pompy ciepła maleje i warto zrobić pomiar.
- Zużycie prądu przez pompę ciepła rośnie, choć produkcja i temperatury w hali są podobne.
- Sprężarka pracuje dłużej, a temperatura zasilania z trudem dochodzi do nastawy.
- Grzałka wspomagająca włącza się częściej niż w poprzednim sezonie.
- Różnica temperatur między zasilaniem a powrotem jest mniejsza niż 3 K albo większa niż 8 K.
- Pompa powietrze-woda odszrania się co 20 do 30 minut zamiast co godzinę lub rzadziej.
Każdy z tych objawów obniża sprawność pompy ciepła z innego powodu. Dlatego zamiast od razu wymieniać podzespoły, najpierw mierzymy, gdzie ucieka energia.
Najczęstsze przyczyny niskiego współczynnika
Gdy COP pompy ciepła spada, po stronie hydraulicznej najczęściej winny jest zbyt mały przepływ. Zatkany filtr siatkowy, zapowietrzenie albo źle ustawiona pompa obiegowa podnoszą temperaturę skraplania. W efekcie sprężarka pracuje z wyższym sprężem i zużywa więcej prądu na tę samą moc.
Po stronie chłodniczej problemem bywa niedobór czynnika. Wtedy rośnie przegrzanie na ssaniu, a parownik nie jest w pełni wykorzystany. Podobny efekt daje zabrudzony wymiennik lamelowy w pompie powietrze-woda albo osad w wymienniku płytowym pompy woda-woda.
Osobną sprawą jest dolne źródło w pompach woda-woda. Jeśli woda z odwiertu, studni albo obiegu technologicznego ma niższą temperaturę niż w projekcie, parownik pracuje przy niższym ciśnieniu. Każdy stopień mniej po stronie dolnego źródła to podobna strata jak stopień więcej na zasilaniu. Dlatego przy pomiarze zawsze rejestrujemy temperatury po obu stronach urządzenia, a nie tylko po stronie grzewczej.
Na koniec zostają nastawy. Zbyt wysoka krzywa grzewcza, wąska histereza i źle ustawione odszranianie potrafią obniżyć COP pompy ciepła bardziej niż zużyte podzespoły. Co ważne, ich korekta nie wymaga części, a jedynie danych z pomiaru.
Jak mierzymy COP pompy ciepła w zakładzie
Pomiar COP składa się z dwóch części: mocy grzewczej i mocy elektrycznej. Moc grzewczą liczymy z przepływu i różnicy temperatur. Do przepływu używamy przepływomierza ultradźwiękowego zakładanego na rurę, bez cięcia instalacji. Temperatury mierzymy czujnikami przylgowymi PT1000 pod izolacją.
Moc elektryczną rejestrujemy analizatorem sieci albo licznikiem energii w rozdzielnicy. Liczy się pobór całej jednostki, łącznie z wentylatorami i grzałką karteru. Dopiero taki bilans daje uczciwy wynik.
Przykład z obliczeniami wygląda tak. Przepływ wody wynosi 3,2 m³/h, a różnica temperatur 5 K. Moc grzewcza to 3,2 × 1,163 × 5, czyli około 18,6 kW. Analizator pokazuje 5,8 kW poboru. Zatem chwilowy COP wynosi 18,6 / 5,8, czyli około 3,2. Przy glikolu zamiast wody trzeba uwzględnić mniejsze ciepło właściwe. Dla glikolu propylenowego 30% przyjmujemy około 1,05 zamiast 1,163.
| Parametr | Wartość typowa | Co oznacza odchyłka |
|---|---|---|
| Różnica temperatur na skraplaczu | 4 do 7 K | Poniżej 3 K: za duży przepływ, powyżej 8 K: za mały |
| Różnica między skraplaniem a zasilaniem | 2 do 5 K | Powyżej 6 K: osad w wymienniku lub niski przepływ |
| Przegrzanie na ssaniu | 5 do 8 K | Powyżej 10 K: niedobór czynnika lub zawór rozprężny |
| Odszranianie (powietrze-woda) | co 45 do 90 min przy mrozie | Częściej: brudny parownik lub złe nastawy |
| COP przy A2/W45 | około 2,6 do 3,0 | Poniżej 2,2: szukamy przyczyny |
Pojedynczy odczyt COP pompy ciepła to za mało. Dlatego rejestrujemy dane co minutę przez 5 do 7 dni, obejmując noce, weekendy i odszranianie. Taki zapis pokazuje realną pracę, a nie jeden wybrany moment dnia.
Przykład z pomiaru: od danych do wniosku
Z praktyki pomiarów: pompa woda-woda w hali magazynowej miała według sterownika pracować z COP około 4. Po tygodniu rejestracji średni wynik wyniósł 2,7. Różnica między temperaturą skraplania a zasilaniem sięgała 9 K, a różnica temperatur na skraplaczu tylko 2 K. Przyczyną był zapchany filtr i pompa obiegowa pracująca na najniższym biegu. Po czyszczeniu filtra i zmianie nastawy pompy oraz obniżeniu zasilania z 55 do 48°C średni COP wzrósł do 3,6.
W tym przypadku sama sprężarka była sprawna. Prąd poboru zgadzał się z tabliczką, a olej był czysty. Gdyby obsługa wymieniła sprężarkę w ciemno, problem wróciłby po kilku dniach.
Takie wnioski trafiają do protokołu, a COP pompy ciepła po zmianach mierzymy jeszcze raz. Klient dostaje wykres pracy, wyliczony COP, listę odchyłek i kolejność działań. Część zaleceń wykonuje własny dział utrzymania ruchu, a część zlecamy serwisowi.
Kiedy zlecić pomiar współczynnika COP
Najlepiej na początku sezonu grzewczego, gdy pompa pracuje już pod obciążeniem. Wtedy łatwo porównać wyniki z rachunkami z poprzednich miesięcy. Drugi dobry moment na sprawdzenie, jaki jest COP pompy ciepła, to okres po modernizacji instalacji, na przykład po dołożeniu odbiorników albo zmianie temperatur zasilania.
Audyt pompy ciepła warto zrobić również przed decyzją o rozbudowie źródła ciepła. Często okazuje się, że istniejąca pompa po korekcie nastaw wystarcza. Podobne podejście stosujemy przy chłodzeniu, o czym piszemy w tekstach pomiar wydajności chillera i zużycie energii przez chiller. Jeśli pompa ciepła współpracuje z instalacją technologiczną, przydatny będzie też opis instalacji ciepła technologicznego.
Prześlij nam zdjęcie tabliczki znamionowej pompy i odczyt licznika energii z ostatniego miesiąca przez formularz kontaktowy. Możesz też zadzwonić pod numer +48 536 577 385. Na tej podstawie zaproponujemy zakres pomiaru i termin rejestracji. Ekipy wyjeżdżają z Wałsnowa i Szczecina, a pracujemy od poniedziałku do soboty 8:00 do 16:00.
Częste pytania o COP
Jaki COP pompy ciepła jest dobry zimą?
Dla pompy powietrze-woda przy mrozie i zasilaniu 45°C dobry COP pompy ciepła to około 2,5 do 3. Pompa woda-woda w tych samych warunkach powinna osiągać 3,5 do 4,5.
Czy sterownik pompy pokazuje prawdziwy COP?
Nie zawsze. Wiele sterowników liczy moc grzewczą z założonego przepływu, a nie z pomiaru. Dlatego wynik ze sterownika warto potwierdzić niezależnym pomiarem COP.
Ile trwa audyt pompy ciepła?
Montaż czujników i analizatora zajmuje kilka godzin. Sama rejestracja trwa zwykle 5 do 7 dni, a protokół przygotowujemy po jej zakończeniu.
Czym różni się COP od SCOP pompy ciepła?
COP opisuje pracę w jednym punkcie i w jednej chwili. SCOP pompy ciepła uśrednia cały sezon, więc lepiej oddaje rzeczywiste koszty ogrzewania.
Czy pomiar wymaga wyłączenia urządzenia?
Nie. Przepływomierz zakładamy na rurę z zewnątrz, a analizator podłączamy w rozdzielnicy. Pompa pracuje normalnie przez cały czas rejestracji.
