Sprawność pompy ciepła – co to za parametr?

Sprawność pompy ciepła – co to za parametr?

Sprawność w przypadku pompy ciepła to jeden z ważniejszych wskaźników determinujących wybór tego lub innego urządzenia. Wyjaśnijmy więc, czym w istocie jest ten parametr i cóż takiego opisuje.

Na początek przypomnieć należy, że pompa ciepła transportuje temperaturę z dolnego źródła (np. gruntu lub powietrza) do górnego źródła (pomieszczeń mieszkalnych w domu). W ten sposób odwraca naturalny cykl krążenia ciepła w środowisku (z miejsc cieplejszych ku zimniejszym), dlatego też musi wykorzystywać do działania zewnętrzne źródło energii (np. prąd elektryczny), który będzie zasilał pompę.

Sprawność pompy ciepła to stosunek uzyskanego efektu do nakładu pracy, którą trzeba było wykonać, aby tenże efekt otrzymać. Efektem będzie w tym przypadku ilość ciepła przekazanego do górnego źródła, czyli domu. Nakładem pracy – energia elektryczna zużyta przez sprężarkę napędzającą pompę. Bilans energetyczny wskazuje, że wartość pracy stanowi różnicę między ilością ciepła pobranego ze źródła dolnego, a dostarczonego do źródła górnego. Wzór na efektywność pompy w obiegu idealnym to iloraz temperatury w górnym źródle od różnicy temperatur w źródle górnym i dolnym. Warto pamiętać, że efektywność pompy jest zależna do różnicy tych temperatur i zawsze jest większa od 1.

W warunkach idealnych sprawność pompy wynosiłaby 100 proc. Dane, które czasem można znaleźć w sieci, mówiące o sprawności rzędu kilkuset procent są więc nieprawdziwe. Większość wiodących na rynku pomp ciepła osiąga sprawność rzędu od 50 do 80 proc. Dla pompy, której sprawność wynosi 70 proc., współczynnik efektywności cieplnej pompy ciepła (COP) wynosi 3,5. Co to znaczy? To, że 70 proc. ciepła dostarczanego przez pompę do pomieszczeń w domu pochodzi np. z gruntu, a pozostałe bierze się z pracy sprężarki.

Skąd biorą się straty? Przede wszystkim winowajcami są tu procesy przekazywania ciepła w parowniku i skraplaczu, które są nieodwracalne oraz tarcie w sprężarce i opór powietrza czynnika chłodzącego.

Konkluzja? Im mniejsza różnica temperatur między dolnym a górnym źródłem ciepła, tym większa efektywność cieplna pompy i wyższa jej sprawność.