Jak obliczać sprawność gazowych pomp ciepła

Do określenia wydajności gazowych absorpcyjnych pomp ciepła niemożliwe jest zastosowanie współczynnika COP. Wynika to z oczywistej przyczyny – współczynnik COP odnosi się do urządzeń sprężarkowych zasilanych energią elektryczną. Urządzenia absorpcyjne nie wykorzystują sprężarki i są zasilane ciepłem, w związku z tym efektywność (sprawność) tych urządzeń należy określać inaczej.

Efektywność pomp GAHP (ang. Gas Absorption Heat Pump) opisywana jest za pomocą współczynnika „efektywności spalania gazu” G.U.E. (ang. Gas Utilization Efficency).



Efektywność spalania gazu (G.U.E.) to stosunek mocy dostarczonej (wyprodukowanej) przez pompę ciepła QPC do energii dostarczonej w postaci gazu (energia wyliczona na podstawie wartości opałowej) GPC. Jest to wielkość stosowana jest przez producentów urządzeń gazowych.

Tak jak przez COP nie opisujemy sprawności kotła gazowego, tak samo mylne będzie opisywanie za pomocą tego wskaźnika gazowych absorpcyjnych pomp ciepła. Jak wcześniej wspomniano, współczynnik efektywności chłodniczej COP opisuje urządzenia zasilane energią elektryczną wykorzystywaną do napędu sprężarki.

Urządzenia sprężarkowe, jakimi są elektryczne pompy ciepła, działają na zasadzie lewobieżnego obiegu chłodniczego. Natomiast w przypadku pomp absorpcyjnych mamy do czynienia z obiegiem prawobieżnym – napędowym i lewobieżnym – chłodniczym. Z tego powodu opisywanie sprawności gazowych pomp ciepła za pomocą COP nie jest właściwe.

Przy porównywaniu systemów grzewczych opartych na różnych rodzajach pomp ciepła bardzo ważne jest posługiwanie się tą samą terminologią. Wartości COP i G.U.E. nie mogą być bezpośrednio porównywane. Aby skonfrontować efektywność pomp ciepła napędzanych elektrycznie i gazowo, wartości współczynników muszą być zamienione na „wskaźnik zużycia energii pierwotnej” PER (ang. Primary Energy Ratio). Gaz uznawany jest za paliwo pierwotne, natomiast energia elektryczna – nie.

Prawidłowe porównanie wiąże się z zamianą energii elektrycznej na energię pierwotną, co opisuje następująca zależność:



gdzie:
PER_EPC – wskaźnik zużycia energii pierwotnej przez elektryczną pompę ciepła,
Q_PC – energia dostarczona przez pompę ciepła,
E_PC – energia elektryczna dostarczona do pompy ciepła,
η_el – sprawność wytwarzania energii elektrycznej oraz jej transportu.

Dla gazowych pomp ciepła współczynnik ten wylicza się następująco:



gdzie:
PER_GPC – wskaźnik zużycia energii pierwotnej przez gazową pompę ciepła,
Q_PC – energia dostarczona przez pompę ciepła,
G_PC – energia dostarczona w postaci gazu do gazowej pompy ciepła określona z wartości opałowej,
E_GPC – energia elektryczna zużyta przez gazową pompę ciepła np. na potrzeby sterowania, zasilania elektrody jonizacyjnej, zasilania pompki czynnika,
η_el – sprawność wytwarzania energii elektrycznej oraz jej transportu.

Należy jednak zaznaczyć, że całościowe porównanie różnych instalacji nie może opierać się tylko na współczynnikach wydajnościowych. Na taką analizę składają się również: temperatura pracy, przepływy medium, konstrukcja dolnego źródła, serwis, produkcja c.w.u. itd.