COP vs. GUE, a efektywność pomp ciepła

Zestawiając ze sobą różnego rodzaju pompy ciepła sprężarkowe czy też absorpcyjne, porównujemy je pod kątem mocy, późniejszych kosztów eksploatacyjnych lub też efektywności.

Ten ostatni czynnik określany jest na podstawie współczynnika efektywności pompy ciepła tzw. COP (ang. Coefficient of Performance), który określa, w jakim stopniu urządzenie grzewcze wykorzystuje ciepło pozyskane ze środowiska naturalnego w stosunku do zużytego prądu. Nic więc dziwnego, że w przypadku absorpcyjnych pomp ciepła zasilanych gazem współczynnik COP nie pojawia się ani w kartach katalogowych, ani na stronie producenta skoro urządzenia te napędzane są ciepłem ze spalania gazu.

Skoro absorpcyjne pompy ciepłą nie mają COP to jak należy określić ich wydajność? I jak później porównać ze sobą te dwie technologie? Na te pytania znajdą Państwo odpowiedź w tym artykule.

Współczynnik efektywności COP

Współczynnik efektywności pompy ciepła, tzw. COP, jest jednym z najważniejszych parametrów, na podstawie którego określana jest wydajność pompy ciepła. Definiuje on stosunek użytecznej mocy cieplnej do pobranej energii elektrycznej zasilającej pompę ciepła.

Q – Energia cieplna wyprodukowana przez pompę ciepła;
Eel – Energia elektryczna wykorzystywana do napędu sprężarki;

Wartość współczynnika zależy przede wszystkim od różnicy temperatur pomiędzy źródłem dolnym a wodą grzewczą, a w przypadku pomp powietrznych także od temperatury powietrza zewnętrznego, które jest dolnym źródłem.

  • Źródło dolne – powietrze, grunt lub woda, które umożliwiają ogrzanie czynnika chłodniczego w pompie ciepła w ekologiczny sposób;
  • Źródło górne – instalacja grzewcza, do której ciepło jest przekazywane przez czynnik chłodniczy i która oddaje ciepło w pomieszczeniu, np. ogrzewanie podłogowe, ścienne, grzejnikowe etc.

Aby w pełni wykorzystać potencjał pompy ciepła i uzyskać wysoką wartość współczynnika COP w instalacjach należy zastosować ogrzewanie niskotemperaturowe np. podłogowe lub klimakonwektory.

Efektywność spalania gazu GUE

Wartość COP nie jest stosowana zarówno przy opisywaniu sprawności kotłów gazowych, jak i absorpcyjnych pomp ciepła. Wynika to z jednej, prostej przyczyny – współczynnik COP odnosi się jedynie do urządzeń sprężarkowych zasilanych energią elektryczną.

Urządzenia absorpcyjne nie wykorzystują sprężarki i są zasilane ciepłem ze spalania gazu, w związku z tym efektywność tych urządzeń należy określać inaczej.

Efektywność absorpcyjnych pomp ciepła zasilanych gazem GAHP opisywana jest za pomocą współczynnika efektywności spalania gazu GUE (ang. Gas Utilization Efficency). 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 przez producentów urządzeń gazowych.

Q – Energia cieplna wyprodukowana przez pompę ciepła
Qpal – Energia dostarczona w postaci gazu

Wartość wskaźnika GUE zmienia się w zależności od typu absorpcyjnej pompy ciepła i warunków pracy. Jednak w przeciwieństwie do sprężarek absorpcyjna pompa ciepła dzięki wysokiemu parametrowi wody grzewczej (do 65˚C) może być zastosowana w istniejących instalacjach o wysokim parametrze.

Całkowita efektywność pojedynczej absorpcyjnej pompy ciepła w trybie grzania osiąga wartość do 165 %. Wyjątkiem jest pompa ciepła GAHP-WS, która produkuje jednocześnie wodę grzewczą i lodową z efektywnością do 244 %.

COP vs. GUE jak porównać efektywność pomp ciepła

W celu porównania efektywności sprężarkowej pompy ciepła z absorpcyjną najlepiej wyliczyć średni koszt wytworzenia 1 kWh ciepła. O ile w sprężarkowej pompie ciepła sprawa jest prosta – znamy dokładnie cenę prądu za kilowatogodzinę, o tyle cena gazu podawana jest za metry sześcienne.

Porównajmy ze sobą koszt produkcji 1 kWh dla absorpcyjnej pompy ciepła zasilanej gazem oraz sprężarkowej w zależności od temperatury zewnętrznej powietrza dla temperatury wody grzewczej 35 ⁰C.

Ze względu na odchyłki cen prądu oraz gazu związane z regionem, oraz dostawcą, do obliczeń przyjęto 0,73 zł za kWh prądu i 2,45 zł za m3 gazu ziemnego.

Tabela 1 – Porównanie kosztów produkcji 1 kWh przez różne urządzenia grzewcze

Wykres 1 – Porównanie kosztów produkcji 1 kWh przez różne urządzenia grzewcze

W przypadku absorpcyjnych pomp ciepła zasilanych gazem wartość współczynnika GUE jest zdecydowanie bardziej stabilna, niż COP w przypadku dla pomp sprężarkowych. Porównując koszt kWh energii cieplnej wyprodukowanej przez sprężarkową pompę ciepła w punkcie pracy A15/W35, a A-20/W35, rośnie on niemalże dwukrotnie. W przypadku absorpcyjnej pompy ciepła zasilanej gazem koszt ten zmienia się o około 20% w zależności od temperatury zewnętrznej.

Jeżeli są Państwo zainteresowani zastosowaniem absorpcyjnych pomp ciepła zasilanych gazem oraz otrzymaniem przykładowych analiz zachęcam do kontaktu z działem doradców technicznych Gazuno. Chętnie przybliżymy technologię absorpcyjnych pomp ciepła oraz przedstawimy szczegóły opracowania, jak również możemy zorganizować spotkanie w terenie.