Jak działa i ile zużywa prądu gruntowa pompa ciepła?

Pompa ciepła pozyskuje darmową energię z otoczenia. Jednak to nie oznacza, że jej eksploatacja nic nie kosztuje. Jak oszacować, ile prądu zużywa przykładowa pompa i co ma na to wpływ? Może to być istotne przy ocenianiu opłacalności inwestycji, a także pozwoli policzyć orientacyjne koszty eksploatacji pompy ciepła.

W tekście wyjaśniamy

 

  • jak działa gruntowa pompa ciepła
  • Ile zużywa prądu
  • jak oszacować zużycie energii elektrycznej dla konkretnej pompy ciepła
  • jakie czynniki wpływają na poziom miesięcznego zużycia prądu

 

Pompa ciepła jest źródłem ciepła, który do ogrzewania pomieszczeń i podgrzewania wody użytkowej wykorzystuje energię zakumulowaną w otoczeniu. W przypadku pomp gruntowych może to być energia zgromadzona w gruncie lub wodach gruntowych. Jest to energia odnawialna, nieustannie uzupełniana przez środowisko, a więc nigdy się nie wyczerpie. Dodatkowo nie trzeba za nią płacić. To jednak nie oznacza, że pompa ciepła pracuje bezkosztowo i w ogóle nie zużywa energii elektrycznej. W poniższym tekście tłumaczymy, dlaczego w pracy pompy potrzebna jest energia elektryczna oraz od czego zależy zużycie prądu.

Pompa ciepła gruntowa – jak działa?

 

Każda pompa ciepła potrzebuje energii elektrycznej do funkcjonowania. Energia ta jest konieczna do zasilania sprężarki pompy ciepła, w której zachodzą procesy termodynamiczne, umożliwiające przekazywanie ciepła pozyskanego z gruntu (dolnego źródła ciepła) do instalacji grzewczej w budynku (górnego źródła ciepła). Energia elektryczna zużywana jest także przez pompy obiegowe wymuszające przepływ czynnika roboczego między dolnym źródłem ciepła a pompą ciepła, a także czynnika grzewczego w instalacji grzewczej. Im różnica temperatury między dolnym a górnym źródłem ciepła mniejsza, tym sprężarka pompy ciepła musi wykonać mniejszą pracę, a więc pobierze mniej energii elektrycznej. W uproszczeniu można stwierdzić, że im wyższa temperatura, jaką dostarcza do układu dolne źródło ciepła, a jednocześnie niższa temperatura na zasilaniu instalacji grzewczej, tym zużycie prądu pompy ciepła będzie mniejsze. Dobrze obrazują to wartości współczynników efektywności energetycznej COP dla różnych parametrów pracy systemu grzewczego.

 

Ile prądu zużywa pompa ciepła?

 

O efektywności urządzenia informuje współczynnik COP (Coefficient of Performance), który wyraża stosunek użytecznej mocy cieplnej do pobranej elektrycznej mocy napędowej sprężarki. Określa się go dla pomp gruntowych zgodnie z normą PE-EN 14511 dla konkretnych parametrów pracy dolnego i górnego źródła. Dzięki temu łatwiej porównać różne urządzenia ze sobą, bo oceniamy ich efektywność w analogicznych warunkach. W przypadku pomp gruntowych zakłada się, że temperatura dolnego źródła ciepła (czyli roztworu glikolu, zwanego też solanką, dopływającego do pompy ciepła) wynosi 0oC. Z kolei temperatura górnego źródła ciepła (czynnik roboczy, zwykle w instalacjach w budynkach jednorodzinnych jest to woda zasilająca instalację grzewczą) to standardowo 35oC, w przypadku systemów ogrzewania podłogowego (B0/W35) lub 55oC dla systemów grzejnikowych pracujących na niskim parametrze lub systemów mieszanych (B0/W55). Dla takich założeń mierzy się ilość wytworzonej energii cieplnej przez konkretną pompę ciepła i pobraną przez nią energię elektryczną. Po podzieleniu pierwszej wartości przez drugą otrzymujemy współczynnik COP.

 

 

Wartość COP jest określana dla konkretnego modelu pompy ciepła i zależy przede wszystkim od rozwiązań konstrukcyjnych zastosowanych w tym urządzeniu, między innymi sprężarki, ale także pomp obiegowych, zaworu rozprężnego. Na przykład sprężarki inwerterowe, stosowane w nowoczesnych modelach pomp ciepła, pozwalają na płynną regulację mocy, a to przekłada się na jej bardziej ekonomiczną pracę i mniejsze zużycie prądu. Gruntowe pompy ciepła wyróżniają się wysoką efektywnością energetyczną, przede wszystkim z uwagi na stabilną temperaturę dolnego źródła ciepła. Współczynnik efektywności COP może wynosić od powyżej 3 do blisko 5. To oznacza, że dostarczając do pompy 1 kWh energii elektrycznej można otrzymać od 3 do prawie 5 kWh energii cieplnej.

 

Jak już wspomnieliśmy, współczynnik COP oblicza się dla konkretnego punktu pracy, więc nie do końca odpowiada faktycznym warunkom, w jakim pracuje pompa ciepła. Zmieniają się one bowiem w ciągu sezonu grzewczego i całego roku. Dlatego bardziej miarodajny, bo obrazujący stosunek ilości energii przekazanej do instalacji grzewczej w ciągu określonego czasu do energii elektrycznej pobranej przez pompę ciepła w tym samym czasie, jest sezonowy współczynnik efektywności SCOP. Pozwala oszacować koszty eksploatacji pompy ciepła, a przede wszystkim ocenić ile prądu zużywa pompa ciepła o określonej mocy i konstrukcji, przy zmieniających się warunkach na przestrzeni całego roku.