W dziedzinie technologii ogrzewania i chłodzenia pompy ciepła stały się wysoce wydajnym i przyjaznym dla środowiska rozwiązaniem. Są szeroko stosowane w budynkach mieszkalnych, komercyjnych i przemysłowych, zapewniając zarówno ogrzewanie, jak i chłodzenie. Aby w pełni zrozumieć wartość i działanie pomp ciepła, konieczne jest zgłębienie ich zasad działania oraz koncepcji współczynnika efektywności energetycznej (COP).
Zasada działania pomp ciepła
Podstawowa koncepcja
Pompa ciepła to w zasadzie urządzenie, które przenosi ciepło z jednego miejsca do drugiego. W przeciwieństwie do tradycyjnych systemów grzewczych, które generują ciepło poprzez spalanie lub opór elektryczny, pompy ciepła przenoszą istniejące ciepło z chłodniejszego obszaru do cieplejszego. Proces ten jest podobny do działania lodówki, ale w odwrotnej kolejności. Lodówka pobiera ciepło ze swojego wnętrza i uwalnia je do otoczenia, podczas gdy pompa ciepła pobiera ciepło z otoczenia zewnętrznego i uwalnia je do wewnątrz.
Cykl chłodniczy
Działanie pompy ciepła opiera się na cyklu chłodniczym, który obejmuje cztery główne elementy: parownik, sprężarkę, skraplacz i zawór rozprężny. Oto wyjaśnienie krok po kroku, jak te elementy ze sobą współpracują:
- WyparkaProces rozpoczyna się od parownika, który znajduje się w chłodniejszym otoczeniu (np. na zewnątrz domu). Czynnik chłodniczy, substancja o niskiej temperaturze wrzenia, pochłania ciepło z otaczającego powietrza lub gruntu. Pochłaniając ciepło, czynnik chłodniczy zmienia stan skupienia z ciekłego na gazowy. Ta przemiana fazowa jest kluczowa, ponieważ pozwala czynnikowi chłodniczemu na przenoszenie znacznej ilości ciepła.
- Kompresor:Gazowy czynnik chłodniczy trafia następnie do sprężarki. Sprężarka zwiększa ciśnienie i temperaturę czynnika chłodniczego poprzez jego sprężanie. Ten etap jest niezbędny, ponieważ podnosi temperaturę czynnika chłodniczego do poziomu wyższego niż pożądana temperatura wewnętrzna. Czynnik chłodniczy o wysokim ciśnieniu i temperaturze jest teraz gotowy do oddania ciepła.
- SkraplaczNastępnym krokiem jest skraplacz, który znajduje się w cieplejszym środowisku (np. wewnątrz domu). Tutaj gorący czynnik chłodniczy pod wysokim ciśnieniem oddaje ciepło do otaczającego powietrza lub wody. Oddając ciepło, czynnik chłodniczy schładza się i ponownie przechodzi ze stanu gazowego w ciekły. Ta przemiana fazowa uwalnia dużą ilość ciepła, które jest wykorzystywane do ogrzewania pomieszczenia.
- Zawór rozprężny:Na koniec ciekły czynnik chłodniczy przepływa przez zawór rozprężny, który obniża jego ciśnienie i temperaturę. Ten etap przygotowuje czynnik chłodniczy do ponownego pochłonięcia ciepła w parowniku, po czym cykl się powtarza.
Współczynnik wydajności (COP)
Definicja
Współczynnik efektywności energetycznej (COP) to miara sprawności pompy ciepła. Definiuje się go jako stosunek ilości ciepła dostarczonego (lub odebranego) do ilości zużytej energii elektrycznej. Mówiąc prościej, informuje on, ile ciepła pompa ciepła może wytworzyć na każdą jednostkę zużytej energii elektrycznej.
Matematycznie współczynnik COP wyrażony jest jako:
COP = Zużyta energia elektryczna (W) Dostarczone ciepło (Q)
Pompa ciepła o współczynniku COP (współczynnik efektywności energetycznej) na poziomie 5,0 może znacząco obniżyć rachunki za prąd w porównaniu z tradycyjnym ogrzewaniem elektrycznym. Oto szczegółowa analiza i obliczenia:
Porównanie efektywności energetycznej
Tradycyjne ogrzewanie elektryczne ma współczynnik COP równy 1,0, co oznacza, że wytwarza 1 jednostkę ciepła na każdą 1 kWh zużytej energii elektrycznej. Natomiast pompa ciepła o współczynniku COP równym 5,0 wytwarza 5 jednostek ciepła na każdą 1 kWh zużytej energii elektrycznej, co czyni ją znacznie bardziej wydajną niż tradycyjne ogrzewanie elektryczne.
Obliczanie oszczędności kosztów energii elektrycznej
Zakładając potrzebę wytworzenia 100 jednostek ciepła:
- Tradycyjne ogrzewanie elektryczne: Wymaga 100 kWh energii elektrycznej.
- Pompa ciepła o współczynniku COP 5,0: Wymaga jedynie 20 kWh energii elektrycznej (100 jednostek ciepła ÷ 5,0).
Jeżeli cena prądu wynosi 0,5€ za kWh:
- Tradycyjne ogrzewanie elektryczneKoszt energii elektrycznej wynosi 50€ (100 kWh × 0,5€/kWh).
- Pompa ciepła o współczynniku COP 5,0Koszt energii elektrycznej wynosi 10€ (20 kWh × 0,5€/kWh).
Współczynnik oszczędności
Pompa ciepła pozwala zaoszczędzić 80% rachunków za prąd w porównaniu z tradycyjnym ogrzewaniem elektrycznym ((50 - 10) ÷ 50 = 80%).
Przykład praktyczny
W zastosowaniach praktycznych, takich jak zaopatrzenie gospodarstw domowych w ciepłą wodę, załóżmy, że dziennie trzeba podgrzać 200 litrów wody z temperatury 15°C do 55°C:
- Tradycyjne ogrzewanie elektryczne:Zużywa około 38,77 kWh energii elektrycznej (przy założeniu sprawności cieplnej na poziomie 90%).
- Pompa ciepła o współczynniku COP 5,0: Zużywa około 7,75 kWh energii elektrycznej (38,77 kWh ÷ 5,0).
Przy cenie prądu wynoszącej 0,5 € za kWh:
- Tradycyjne ogrzewanie elektryczne:Dzienny koszt energii elektrycznej wynosi około 19,39 € (38,77 kWh × 0,5 €/kWh).
- Pompa ciepła o współczynniku COP 5,0:Dzienny koszt energii elektrycznej wynosi około 3,88€ (7,75 kWh × 0,5€/kWh).
Szacowane oszczędności dla przeciętnego gospodarstwa domowego: pompy ciepła kontra ogrzewanie gazowe
Na podstawie szacunków branżowych i trendów cen energii w Europie:
| Przedmiot | Ogrzewanie gazowe | Ogrzewanie pompą ciepła | Szacowana roczna różnica |
| Średni roczny koszt energii | 1200–1500 euro | 600–900 euro | Oszczędności ok. 300–900 euro |
| Emisja CO₂ (tony/rok) | 3–5 ton | 1–2 tony | Redukcja ok. 2–3 ton |
Notatka:Rzeczywiste oszczędności różnią się w zależności od krajowych cen energii elektrycznej i gazu, jakości izolacji budynku oraz wydajności pompy ciepła. Kraje takie jak Niemcy, Francja i Włochy wykazują zazwyczaj większe oszczędności, zwłaszcza gdy dostępne są dotacje rządowe.
Pompa ciepła Hien R290 EocForce Serie 6-16 kW: Monoblokowa pompa ciepła powietrze-woda
Główne cechy:
Funkcjonalność typu „wszystko w jednym”: funkcje ogrzewania, chłodzenia i ciepłej wody użytkowej
Elastyczne opcje napięcia: 220–240 V lub 380–420 V
Kompaktowa konstrukcja: kompaktowe jednostki o mocy 6–16 kW
Ekologiczny czynnik chłodniczy: Zielony czynnik chłodniczy R290
Praca cicha jak szept: 40,5 dB(A) w odległości 1 m
Efektywność energetyczna: SCOP do 5,19
Ekstremalna wydajność temperaturowa: stabilna praca w temperaturze –20 °C
Wyższa efektywność energetyczna: A+++
Inteligentne sterowanie i gotowość do instalacji fotowoltaicznej
Funkcja antylegionella: maks. temperatura wody na wylocie: 75ºC
Czas publikacji: 10.09.2025