Jak powstaje etykieta energetyczna pompy ciepła
Estimation of the energy efficiency of heat pumps in practice

Rys. 1. Wzory etykiet energetycznych dla pomp ciepła realizujących funkcję ogrzewania oraz ogrzewania i przygotowania c.w.u., Rys. archiwa autorów
Efektywność energetyczna pomp ciepła zależy od bardzo wielu czynników. Choć teoretycznie dzięki zastosowaniu etykiet energetycznych porównanie poszczególnych urządzeń jest możliwe, w praktyce – z uwagi na brak ścisłych wytycznych odnośnie do przyjmowania punktu biwalentnego układu na potrzeby sporządzania etykiet – rozbieżności w wynikach mogą być bardzo duże. Dla zapewnienia korzystnej klasy energetycznej (równie wysokiej jak na etykiecie) niezbędna jest indywidualna analiza współpracy pompy ciepła z budynkiem w danej lokalizacji. Pomocna w tym może być norma PN-EN 14825, która podaje kompletne wytyczne umożliwiające oszacowanie SCOP instalacji.
Zobacz także
Gaspol S.A. Układ hybrydowy: pompa ciepła i gaz płynny

Przy wyborze rozwiązań grzewczych wiele osób coraz częściej zwraca uwagę nie tylko na ich efektywność, ale i potencjalny wpływ na środowisko. Najbardziej poszukiwane są technologie zapewniające optymalne...
Przy wyborze rozwiązań grzewczych wiele osób coraz częściej zwraca uwagę nie tylko na ich efektywność, ale i potencjalny wpływ na środowisko. Najbardziej poszukiwane są technologie zapewniające optymalne ciepło, a jednocześnie gwarantujące minimalną lub zerową emisję CO2 czy szkodliwych substancji. Jednym z takich innowacyjnych rozwiązań jest połączenie pompy ciepła z instalacją gazową, które łączy w sobie zalety obu technologii, tworząc elastyczny, efektywny i zrównoważony system ogrzewania.
Barbara Jurek (Specjalista ds. techniczno-handlowych Caleffi Poland), Calefii Poland Sp. z o.o. Co warto wiedzieć o zaworze antyzamarzaniowym z serii 108 marki Caleffi

Wraz ze wzrastającą popularnością pomp ciepła, w tym pomp ciepła typu monoblok, dużym zainteresowaniem cieszy się również zawór antyzamarzaniowy Caleffi z serii 108. Jego zadaniem jest ochrona pompy ciepła...
Wraz ze wzrastającą popularnością pomp ciepła, w tym pomp ciepła typu monoblok, dużym zainteresowaniem cieszy się również zawór antyzamarzaniowy Caleffi z serii 108. Jego zadaniem jest ochrona pompy ciepła typu monoblok przed zamarznięciem w sytuacji wystąpienia awarii zasilania elektrycznego.
FRAPOL Sp. z o.o. Jak zaprojektować wydajny system grzewczy z pompą ciepła Frapol PRIME?

PRIME – monoblokowa pompa ciepła na R290 – powstała w odpowiedzi na potrzeby projektantów, instalatorów i inwestorów, zmieniające się wraz z dynamiką rozwoju europejskiego rynku HVACR. To rozwiązanie perspektywiczne,...
PRIME – monoblokowa pompa ciepła na R290 – powstała w odpowiedzi na potrzeby projektantów, instalatorów i inwestorów, zmieniające się wraz z dynamiką rozwoju europejskiego rynku HVACR. To rozwiązanie perspektywiczne, zgodne z coraz bardziej restrykcyjnym prawem europejskim i energooszczędne. Temperatura zasilania na poziomie ponad 60°C umożliwia stabilną produkcję ciepła technologicznego oraz ciepłej wody użytkowej w różnych warunkach otoczenia, a także współpracę z różnymi instalacjami grzewczymi....
Streszczenie W artykule przedstawiono zasady wykonywania etykiet energetycznych dla pomp ciepła powietrze/woda oraz dla pomp ciepła solanka/woda. Etykiety te mają na celu ułatwienie porównania urządzeń. Zrozumienie, w jaki sposób powstaje klasa energetyczna pompy ciepła, jest ważne zarówno dla użytkownika urządzenia, jak i projektanta. Etykieta taka obliczana jest dla jednych założeń dotyczących zapotrzebowania na moc grzewczą budynku oraz jednych warunków klimatycznych. W rzeczywistym budynku i w rzeczywistych warunkach klimatycznych efektywność urządzenia może być zupełnie inna. Należy więc traktować etykiety energetyczne wyłącznie jako informacje o charakterze nietechnicznym, gdyż z punktu widzenia technicznego, czy to do doboru mocy urządzenia, czy do oceny rzeczywistej efektywności energetycznej, nie jest to informacja wystarczająca. |
Abstract The article shows the guidelines for assigning the energy labels for air-to-water and brine-to-water heat pumps. These labels are to help comparing individual devices. The awareness of how a heat pump’s energy class label is determined is important to both the user and the designer. The label value is calculated for specific assumptions of the heating power demand of a building and arbitrarily chosen climatic conditions. In a real building, under actual climatic conditions, the efficiency of the device can be quite different. Hence, energy labels should only be used as non-technical information, since from the technical point of view they are suitable neither for sizing the device nor for evaluating the actual energy efficiency. |
Etykiety energetyczne urządzeń elektrycznych są stosowane od lat i stanowią dobry materiał porównawczy przy decyzji o zakupie. Od 26 września 2015 r. obowiązkowi wyznaczenia klasy energetycznej zaczęły podlegać również pompy ciepła. Wymagania w tym zakresie regulują:
- dyrektywa w sprawie wskazywania zużycia energii przez etykietowanie 2010/30/UE [1]
oraz - rozporządzenia 811/2013 [2] i 812/2013 [3] precyzujące wygląd i sposób wyznaczania etykiet energetycznych dla różnego rodzaju urządzeń grzewczych.
Choć ich wygląd jest pozornie znajomy, w przypadku pomp ciepła wprowadzone zostały dodatkowe informacje dotyczące warunków pracy urządzenia, dla których wyznaczono klasę efektywności energetycznej (rys. 1). Jest to przede wszystkim założone obciążenie cieplne budynku oraz temperatura zasilania instalacji dla dwóch podstawowych rodzajów ogrzewania – płaszczyznowego (35°C) oraz grzejników niskotemperaturowych (55°C).
Temperatura zasilania znacząco wpływa na efektywność pracy pomp ciepła, dlatego klasy energetyczne wyznaczane są dla każdej z nich oddzielnie. Ponadto jeżeli urządzenie oprócz ogrzewania realizuje również funkcję przygotowania ciepłej wody użytkowej, na etykiecie znajdzie się informacja o klasie energetycznej dla przyjętego profilu zużycia c.w.u. Opisane jest to stosownym piktogramem wraz z literą oznaczającą założony zgodnie z rozporządzeniem [2] profil obciążenia (3XS–XXL).
Poniżej znajdziemy również informacje dotyczące poziomu mocy akustycznej pracy jednostki wewnętrznej oraz zewnętrznej urządzenia (jeżeli występują).
Najważniejszą informacją jest jednak oczywiście klasa sezonowej efektywności energetycznej urządzenia. Dla urządzeń grzewczych może ona przyjąć wartości od G do A++ dla funkcji ogrzewania pomieszczeń oraz od G do A dla przygotowania c.w.u.
Skala zmieni się od roku 2019, kiedy pomniejszy się o trzy najgorsze klasy (E, F, G), lecz rozszerzy o dodatkową A+++. Żeby zrozumieć, o czym w rzeczywistości świadczy podana na etykiecie klasa efektywności energetycznej urządzenia i jak przełoży się na rzeczywisty pobór energii w budynku w trakcie sezonu grzewczego, warto poznać proces jej wyznaczania.
Jak powstaje etykieta energetyczna pompy ciepła
Podstawową wartością służącą do wyznaczenia klasy energetycznej pomp ciepła jest SCOP, czyli średnioroczny sezonowy wskaźnik efektywności energetycznej.
W przeciwieństwie do wartości COP (współczynnik efektywności energetycznej) podanej w katalogu urządzenia dla konkretnego punktu pracy (temperatury dolnego i górnego źródła), wskaźnik ten uwzględnia różne warunki pracy pompy ciepła na przestrzeni roku.
Wraz ze zmianą temperatur zewnętrznych zmianie ulega również obciążenie cieplne budynku oraz temperatura zasilania instalacji c.o.
Ponadto dla pomp ciepła powietrze/woda zmieniać się będzie również temperatura dolnego źródła (powietrza zewnętrznego), a dla pomp ciepła solanka/woda temperatura glikolu, choć dla tych pomp dla uproszczenia często przyjmuje się stałą temperaturę solanki na poziomie 0°C.
Czynniki te wymuszają konieczność kontroli wydajności cieplnej urządzenia, co w zależności od sposobu jej regulacji (inwerter częstotliwości pracy sprężarki lub praca cykliczna on/off) w różny sposób wpływa na pogorszenie efektywności energetycznej.
Metoda szacowania wpływu wszystkich tych parametrów na SCOP przedstawiona jest w normie PN-EN 14825 [4]. Wytyczne te szczegółowo opisują proces testowania urządzenia przez producenta w celu wyznaczenia SCOP i w efekcie określenia jego klasy energetycznej.
Podstawową różnicą w stosunku do testów przeprowadzanych w celu sporządzenia katalogowej charakterystyki pompy ciepła (zgodnie z normą PN-EN 14511 [5]) jest uwzględnienie zmiennego w czasie zapotrzebowania budynku na energię. Podkreślić należy, że widoczna na etykiecie klasa energetyczna odnosi się jedynie do podanej wartości obliczeniowego obciążenia cieplnego budynku w danej strefie klimatycznej.
Norma wprowadza podział Europy na trzy strefy klimatyczne o zróżnicowanych temperaturach obliczeniowych. Podział ten szczegółowo zaprezentowano w „Rynku Instalacyjnym” nr 6/2016 [6] i jest on również symbolicznie przedstawiony na każdej etykiecie energetycznej urządzeń.
Obowiązkowe dla producentów jest wyznaczenie klasy energetycznej każdej pompy ciepła wprowadzanej do sprzedaży w Europie w oparciu o dane klimatyczne dla strefy umiarkowanej (A). Dobrowolne natomiast są obliczenia dla pozostałych stref klimatycznych – ciepłej (W) oraz chłodnej (C). Obszar Polski zakwalifikowany został do klimatu chłodnego. Procedurę wyznaczania klasy energetycznej rozpoczyna się od przyjęcia punktu biwalentnego. Temperatura ta według normy [4] powinna wynosić:
- dla klimatu chłodnego (C): –7°C lub mniej,
- dla klimatu umiarkowanego (A): 2°C lub mniej,
- dla klimatu ciepłego (W): 7°C lub mniej.
Możliwy jest więc bardzo szeroki zakres przyjęcia tego parametru przez producentów.
Należy podkreślić, że szczególnie w przypadku pomp ciepła wykorzystujących powietrze jako dolne źródło ciepła staranny dobór temperatury punktu biwalentnego jest kluczowy dla efektywności energetycznej urządzenia. Okazuje się jednak, że wartość ta jest odmiennie ustalana przez producentów i może prowadzić do znacznych różnic w wynikach testów oraz dalszych obliczeń. Proces obliczeń prowadzących do wyznaczenia wartości SCOPon, oznaczającej sezonową efektywność urządzenia w aktywnym trybie grzewczym, oraz wpływ przyjmowanych do analizy danych klimatycznych przedstawiono w artykułach [6 i 7]. Podstawą obliczeń są:
- temperatura zewnętrzna (Tj),
- liczba godzin występowania temperatury zewnętrznej (hj)
- oraz moc grzewcza budynku [Ph(Tj)] odpowiadająca współczynnikowi obciążenia względnego (PLR).
W trakcie testów określana jest wartość współczynnika efektywności energetycznej (COP) oraz moc pompy ciepła [Pd(Tj)]. Procedura obliczeń opisuje sposób wyznaczenia COPbin(Tj) w zależności od wartości Cru (chwilowy udział mocy budynku do mocy pompy ciepła) oraz współczynnika redukcji mocy grzewczej CC (zalecanego przez normę jako 0,9) i dalej energii dostarczonej do grzałki elektrycznej [elbu(Tj)], energii elektrycznej do zasilenia pompy ciepła (QEL) i energii cieplnej dla budynku (Qh).
W dalszej części artykułu zamieszczono przykład obrazujący obliczenie etykiety energetycznej dla przykładowej pompy ciepła powietrze/woda. Do wyznaczenia klasy efektywności energetycznej urządzenia stosowana jest wartość SCOP, która oprócz pracy w trybie grzewczym (SCOPon) uwzględnia również okresowe występowanie innych stanów pracy zgodnie z równaniem:
(1)
Do obliczeń konieczne jest określenie liczby godzin pracy (Hx) urządzenia w danym trybie x (możliwe jest również przyjęcie wartości zestawionych w aneksie D do dokumentu) oraz pobieranej podczas takiej pracy energii (Px). Tryby pracy urządzenia to:
- PTO/HTO – tryb termostat off (kiedy osiągnęła temperaturę i nie pracuje sprężarka, ale pracuje pompa obiegowa i elektronika),
- PSB/HSB – tryb stand-by – uśpienie, elektronika i próbkowanie,
- PCK/HCK – tryb pracy grzałki karteru sprężarki (wygrzanie oleju i freonu w sprężarce),
- POFF/HOFF – tryb off – pompa wyłączona (przyciskiem) [4].
W zakres pomiarów przeprowadzanych w celu sporządzenia etykiety energetycznej wchodzi więc również wyznaczenie mocy urządzenia w każdym z opisanych trybów. Dane te są zawarte w szczegółowym formularzu z wynikami testu, który w praktyce często nie jest powszechnie udostępniany przez producentów urządzeń.
Finalnie klasa efektywności energetycznej ogrzewania pomieszczeń dla sprężarkowych pomp ciepła wynika z wartości współczynnika sezonowej efektywności energetycznej (hs) wyrażonego w procentach. Określana jest ona jako stosunek SCOP do tzw. współczynnika konwersji (CC) dla energii elektrycznej. Średnia europejska wartość tego współczynnika wynosi 2,5 i określa oszacowaną na 40% przeciętną efektywność produkcji energii w UE.
(2)
W przypadku pomp ciepła wartość ta powinna być skorygowana o wpływ czynników obejmujących regulację temperatury (zwykle do –3%) oraz w przypadku pomp ciepła woda/woda i solanka/woda – zużycie energii elektrycznej przez co najmniej jedną pompę dolnego źródła (zwykle do –5%).
Klasa sezonowej efektywności energetycznej jest nadawana na podstawie zakresów hs przedstawionych w tab. 1 z uwzględnieniem podziału na ogrzewanie:
- średniotemperaturowe (55/47°C)
- i niskotemperaturowe (35/30°C).

Tabela 1. Klasy sezonowej efektywności energetycznej ogrzewania pomieszczeń m.in. dla pomp ciepła [3]
Podobne obliczenia przeprowadza się dla pracy urządzenia na cele przygotowania c.w.u., a przedziały efektywności energetycznej dla poszczególnych klas energetycznych związane są dodatkowo z przyjętym profilem obciążeń.
Przykład obliczeń etykiety energetycznej pompy ciepła typu powietrze/woda
Założenia przyjęte do testów pompy ciepła na potrzeby sporządzenia etykiety energetycznej urządzenia:
- strefa umiarkowana,
- krzywa grzewcza 55/47°C,
- obciążenie cieplne budynku 7 kW (temperatura w punkcie biwalentnym –4,5°C).
Współczynnik redukcji Cc do obliczenia COPbin(Tj) zadeklarowany przez producenta wynosi 0,97.
Metodę obliczeniową wraz ze wzorami szczegółowo opisano w artykule [6].
Wyniki obliczenia SCOPon do przygotowania etykiety urządzenia przedstawiono w tab. 2.

Tabela 2. Obliczenia SCOPon na potrzeby opracowania etykiety przykładowej pompy ciepła powietrze/woda
Pomiary Pd(Tj) i COP wykonano w punktach temperatury zewnętrznej (Tj): –10, –7, –4,5, 2, 7, 12°C. Zmianę wartości Pd(Tj) oraz COPbin(Tj) w zakresie analizowanych temperatur zewnętrznych pokazano na rys. 2. Pozostałe punkty w tabeli wynikają z interpolacji pomiędzy punktami pomiarowymi.

Rys. 2. Obciążenie cieplne budynku, moc i COP pompy ciepła w obliczeniach do etykiety i dla budynku rzeczywistego (pompa ciepła powietrze/woda)
Źródło: archiwa autorów (K. Piechurski, E. Stefanowicz, M. Szulgowska-Zgrzywa)
Klasa efektywności energetycznej wynika z obliczonej wartości sezonowej efektywności energetycznej pompy ciepła w aktywnym trybie grzewczym, skorygowanej o pobór energii w pozostałych trybach. Moce urządzenia w poszczególnych trybach mierzone są podczas wykonywania testów zgodnych z [4], a czasy pracy ujęte w załączniku D do tych wytycznych.
Zgodnie z danymi zamieszczonymi w tab. 1 współczynnik sezonowej efektywności 117% oznacza klasę energetyczną A+.
Analiza pracy pomp ciepła dla przykładowego budynku
Dysponując danymi pomiarowymi uzyskanymi na potrzeby sporządzenia etykiety energetycznej, możliwe jest przeanalizowanie poczynionych w tym celu założeń i odniesienie ich do warunków rzeczywistych pracy instalacji. W przypadku wybranych do analizy pomp ciepła solanka/woda i powietrze/woda etykieta zawiera informacje na temat efektywności dla strefy umiarkowanej, dla krzywych grzewczych 55/47°C i 35/30°C (dane te zawiera tab. 3).
Szczegółowe informacje z wyników testów podane zostały przez producenta dla parametrów 55/47°C.
W celu pokazania różnic w sposobie eksploatacji przeprowadzono analizę pracy dwóch wybranych pomp ciepła, typu powietrze/woda oraz solanka/woda, dla domu jednorodzinnego we Wrocławiu (a w dalszej części artykułu również dla czterech innych lokalizacji odzwierciedlających wszystkie pięć stref klimatycznych Polski).
Założono projektowe obciążenie cieplne budynku 8,0 kW i współpracę urządzenia bezpośrednio z systemem grzewczym o parametrach obliczeniowych 40/30°C.
Obliczenia wartości sezonowego wskaźnika efektywności SCOPon pomp ciepła analizowanych dla przykładowego budynku we Wrocławiu wykonano, podobnie jak etykietę energetyczną urządzeń, na podstawie metody opisanej w normie PN-EN 14825 [4].
Ze względu na odmienne warunki rzeczywistej pracy pomp ciepła w stosunku do danych z etykiety niemożliwe jest jednak wykorzystanie zmierzonych na potrzeby jej utworzenia wartości mocy oraz COP urządzeń.
Obliczenia wykonano na wartościach katalogowych COP oraz mocy uzyskanych z pomiarów przeprowadzonych zgodnie z normą PN-EN 14511 [5]. Uzasadnienie takiego postępowania widoczne jest na rys. 2 (dla pompy powietrze/woda) oraz rys. 3 (dla pompy solanka/woda).
Do wykonania rzetelnych obliczeń SCOP konieczne jest wyznaczenie mocy osiąganych przez pompę ciepła i na tej podstawie określenie COP w danej temperaturze zewnętrznej. Przeliczenia wartości COP na COPbin(Tj) wykonano przy założeniu współczynnika redukcji Cc= 0,9. Założenie takie przyjęto pomimo wyższych współczynników deklarowanych przez producentów, za wytycznymi normy [4] i na podstawie badań własnych autorów [8].
W celu sporządzenia etykiety energetycznej analizowana pompa ciepła powietrze/woda została zbadana przy obciążeniu wynikającym z przebiegu mocy grzewczej [Ph (etykieta)], w szczególności przy mocach pompy ciepła zobrazowanych na rys. 2 jako linia Pd (etykieta) dla temperatur zasilania zgodnych z normatywną [4] krzywą grzewczą (55/47°C).
Do obliczenia SCOP urządzenia zasilającego instalację o parametrach 40/30°C w budynku we Wrocławiu wartości COPbin (Wrocław) obliczono z uwzględnieniem pracy inwertera częstotliwości (redukcja mocy w zakresie min–maks) zgodnych z przebiegiem mocy urządzenia zilustrowanej na rys. 2 jako linia Pd (Wrocław).
Pomimo że różnica w wartości punktu biwalentnego wynikającego z etykiety Tbiv = –4,5°C oraz dla analizowanego budynku Tbiv = –6,5°C jest niewielka, to wpływ takich parametrów, jak odmienna krzywa grzewcza (55/47°C i 40/30°C), długość sezonu grzewczego czy odmienne częstotliwości pracy inwertera, przekłada się na znaczące różnice wartości COPbin(Tj), stanowiących podstawę szacowania SCOP.
W przypadku pomp ciepła powietrze/woda szczególnie istotne przy szacowaniu SCOP są dane klimatyczne przyjęte do obliczeń ze względu na odmienne częstości występowania danej temperatury zewnętrznej.
Podobnie w przypadku pompy ciepła solanka/woda dane pomiarowe wyznaczone w celu sporządzenia etykiety energetycznej urządzenia nie odzwierciedlają rzeczywistych warunków pracy w przyjętym do analizy budynku (rys. 3).

Rys. 3. Obciążenie cieplne budynku, moc i COP pompy ciepła w obliczeniach do etykiety i dla budynku rzeczywistego (pompa ciepła solanka/woda)
Źródło: archiwa autorów (K. Piechurski, E. Stefanowicz, M. Szulgowska-Zgrzywa)
Choć w obu przypadkach przyjęto stałą temperaturę dolnego źródła (solanki) wynoszącą 0°C, znaczącej zmianie ulega punkt biwalentny: z –3,9 na –14°C, co powiązane jest z odmienną charakterystyką obciążenia cieplnego budynku, a tym samym z odmiennymi chwilowymi mocami urządzenia grzewczego.
Zmiana mocy urządzenia w poszczególnych temperaturach zewnętrznych wynika z zastosowania krzywej grzewczej. Jeżeli jest ona inna od przyjętej do wyznaczenia etykiety energetycznej (jak w analizowanym przypadku), różnice w wartościach COP stanowiących podstawę szacowania SCOP stają się jeszcze większe.
Porównując proces obu obliczeń, należy podkreślić, że przeliczenie COP na SCOP na potrzeby sporządzania etykiet odbywa się dla narzuconych odgórnie warunków klimatycznych, które niekoniecznie będą odpowiadać warunkom klimatycznym, w jakich faktycznie zainstalowane zostanie urządzenie.
Dodatkowo obliczenie SCOP odbywa się dla deklarowanego przez producenta obliczeniowego zapotrzebowania na moc grzewczą wynikającego z przyjętego punktu biwalentnego.
Zarówno dane klimatyczne, temperatura zasilania instalacji grzewczej, jak i zapotrzebowanie na moc grzewczą budynku wpływają na docelową efektywność urządzenia. Dla różnych lokalizacji w Polsce, mimo przyjęcia do obliczeń budynku o zbliżonym zapotrzebowaniu, różnice te mogą być jeszcze istotniejsze, co zaprezentowano w dalszej części artykułu.
Analiza pracy pompy ciepła dla przykładowego budynku jednorodzinnego w różnych lokalizacjach w Polsce
Wyniki symulacji SCOPon przeprowadzonej na postawie wybranych danych klimatycznych zamieszczono na rys. 4.
Podane wartości SCOPe wynikające z etykiety energetycznej dotyczą budynku o obciążeniu cieplnym 6 kW (PC powietrze/woda) oraz 9 kW (PC solanka/woda) w strefie umiarkowanej i ogrzewania niskotemperaturowego (35/30°C).
Obciążenie cieplne analizowanego budynku w poszczególnych lokalizacjach wynosi 8 kW (dla temperatury zewnętrznej obliczeniowej).

Rys. 4. Wartości SCOPon dla wszystkich konfiguracji analizowanego systemu grzewczego
Źródło: archiwa autorów (K. Piechurski, E. Stefanowicz, M. Szulgowska-Zgrzywa)
Na rys. 4 widoczne jest między innymi odniesienie wartości SCOPon w analizowanych strefach klimatycznych Polski do wartości SCOPon,e (czyli deklarowanych na etykiecie) dla obu urządzeń.
Należy zwrócić uwagę, że etykieta jest odzwierciedleniem pracy pompy ciepła w przykładowym obiekcie i w innych niż polskie warunkach klimatycznych. W szczególności w przypadku pomp ciepła powietrze/woda przyjęte do analizy dane klimatyczne mają bardzo duże znaczenie – różnice w wynikach SCOPon przedstawionych na etykiecie oraz w analizowanych lokalizacjach wynoszą od 5 do 24%.
W przypadku pomp ciepła solanka/woda klimat ma nieco mniejsze znaczenie, istotny jest jednak stosunek mocy urządzenia do obciążenia cieplnego budynku oraz parametry zasilania czynnika grzewczego – rozbieżności w stosunku do etykiety wynoszą 13–14%.
W przypadku analizowanej pompy ciepła solanka/woda dla strefy klimatycznej chłodnej (właściwej dla Polski) obliczeniowe obciążenie cieplne budynku widniejące na etykiecie energetycznej to 9 kW.
Jak przedstawiono na rys. 5, optymalne pod względem sezonowej efektywności punkty doboru to budynki o zapotrzebowaniu ok. 10–11 kW dla stref chłodniejszych (II–V) i 13–14 kW dla stref cieplejszych (na przykładzie Kołobrzegu, strefa I).

Rys. 5. Wartości SCOPon dla wszystkich konfiguracji analizowanego systemu grzewczego pompy ciepła solanka/woda
Źródło: archiwa autorów (K. Piechurski, E. Stefanowicz, M. Szulgowska-Zgrzywa)
W przypadku analizowanej pompy ciepła powietrze/woda dla strefy chłodnej na etykiecie energetycznej widnieje obciążenie cieplne budynku 8 kW. Jak zobrazowano na rys. 6, urządzenie to rzeczywiście osiągnie najlepsze wartości SCOP w budynkach o obliczeniowym obciążeniu cieplnym od 7 do 8 kW dla stref chłodniejszych (II–V), ale ok. 9–10 kW dla cieplejszych regionów Polski (na przykładzie Kołobrzegu, strefa I).

Rys. 6. Wartości SCOPon dla wszystkich konfiguracji analizowanego systemu grzewczego pompy ciepła powietrze/woda
Źródło: archiwa autorów (K. Piechurski, E. Stefanowicz, M. Szulgowska-Zgrzywa)
Jak można zaobserwować, porównując rys. 5 i rys. 6, w przypadku pompy ciepła powietrze/woda dużo mniejszym problemem niż w przypadku pompy ciepła solanka/woda jest kwestia jej przewymiarowania. W głównej mierze wpływa na to zastosowany w tym urządzeniu inwerter częstotliwości regulujący generowaną moc grzewczą. Oczywiście przy doborze należy dążyć do doboru jednostki dopasowanej mocą do obciążenia cieplnego budynku, aby jak najbardziej ograniczyć koszty inwestycyjne i konieczność redukowania mocy.
Podsumowanie
Efektywność energetyczna pomp ciepła zależy od bardzo wielu czynników.
- Przy dokonywaniu szacunkowej analizy wskaźnika SCOP układu niezwykle istotne są przyjęte do obliczeń dane dotyczące obciążenia cieplnego budynku oraz klimatyczne (szczególnie w przypadku pomp ciepła powietrze/woda). Niestety parametry te są zwykle właściwe jedynie dla jednego przypadku, z czego wynika konieczność przeprowadzania indywidualnych analiz.
- Choć teoretycznie dzięki zastosowaniu etykiet energetycznych porównanie urządzeń między sobą jest możliwe, to w praktyce z uwagi na brak ścisłych wytycznych dotyczących przyjmowania punktu biwalentnego układu na potrzeby ich sporządzania rozbieżności w wynikach mogą być bardzo duże. Tym bardziej potwierdza to, że wykorzystywanie danych przedstawionych na etykiecie energetycznej pompy ciepła do jej doboru dla budynku może spowodować problemy eksploatacyjne i nadmierne koszty.
Dla zapewnienia korzystnej klasy energetycznej (równie wysokiej jak na etykiecie) niezbędna jest indywidualna analiza współpracy pompy ciepła z budynkiem w danej lokalizacji. Jedną z metod jej przeprowadzania może być stosowana do sporządzania etykiet norma PN-EN 14825, która podaje kompletne wytyczne umożliwiające oszacowanie SCOP instalacji.
W takim przypadku obliczenia opierać należy jednak na właściwych dla lokalizacji obiektu danych klimatycznych i katalogowych danych pomiarowych mocy oraz COP urządzenia zgodnych z normą PN-EN 14511, nawet jeżeli dysponujemy wartościami zmierzonymi zgodnie z PN-EN 14825 na potrzeby sporządzenia etykiety energetycznej. Te bowiem są prawidłowe jedynie dla konkretnego przypadku i założeń przyjętych na potrzeby jednorazowego testu, w tym tak istotnych parametrów, jak obciążenie cieplne budynku, krzywa grzewcza i lokalizacja.
Literatura
- Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2010/30/UE z dnia 19 maja 2010 r. w sprawie wskazania poprzez etykietowanie oraz standardowe informacje o produkcie, zużycia energii oraz innych zasobów przez produkty związane z energią (Dz.Urz. UE L 153/13).
- Rozporządzenie Delegowane Komisji (UE) nr 811/2013 z dnia 18 lutego 2013 r. uzupełniające dyrektywę Parlamentu Europejskiego i Rady 2010/30/UE w odniesieniu do etykiet efektywności energetycznej dla ogrzewaczy pomieszczeń, ogrzewaczy wielofunkcyjnych, zestawów zawierających ogrzewacz pomieszczeń, regulator temperatury i urządzenie słoneczne oraz zestawów zawierających ogrzewacz wielofunkcyjny, regulator temperatury i urządzenie słoneczne (Dz.Urz. UE L 147/1).
- Rozporządzenie Delegowane Komisji (UE) nr 812/2013 z dnia 18 lutego 2013 r. uzupełniające dyrektywę Parlamentu Europejskiego i Rady 2010/30/UE w odniesieniu do etykiet efektywności energetycznej dla podgrzewaczy wody, zasobników ciepłej wody użytkowej i zestawów zawierających podgrzewacz wody i urządzenie słoneczne (Dz. Urz.UE L 239/83).
- PN-EN 14825:2014-02 Klimatyzatory, ziębiarki cieczy i pompy ciepła ze sprężarkami o napędzie elektrycznym, do grzania i ziębienia. Badanie i ocena w warunkach niepełnego obciążenia oraz obliczanie wydajności sezonowej.
- PN-EN 14511-1:2013 Klimatyzatory, ziębiarki cieczy i pompy ciepła ze sprężarkami o napędzie elektrycznym, do grzania i ziębienia.
- Piechurski K., Szulgowska-Zgrzywa M., Obliczanie rocznej efektywności pomp ciepła powietrze/woda, „Rynek Instalacyjny” nr 6/2016, s. 35–40.
- Piechurski K., Szulgowska-Zgrzywa M., Wpływ warunków klimatycznych i obciążenia cieplnego budynku na efektywność energetyczną pomp ciepła powietrze/woda z płynną regulacją mocy, „Rynek Instalacyjny” nr 10/2016, s. 21–26.8. Piechurski K., Szulgowska-Zgrzywa M., Danielewicz J., The impact of the work under partial load on the energy efficiency of an air-to-water heat pump, E3S Web of Conferences 17, 00072 (2017).