Wskaźniki i wymiarowanie pomp ciepła

Wprowadzenie: Znalezienie odpowiedniej pompy ciepła

Nadszedł czas – ma zostać zainstalowana pompa ciepła. Pozostaje tylko pytanie: Która?

Aby porównać pompy ciepła i wybrać odpowiedni rozmiar, istnieją ważne wskaźniki. W tym artykule wyjaśniamy wszystkie istotne wartości i podajemy praktyczne wzory do wymiarowania.

Najważniejsze wskaźniki

COP – Współczynnik wydajności

Definicja: Stosunek wytworzonej mocy cieplnej do zużytej mocy elektrycznej – mierzony w warunkach standardowych (laboratoryjnych).

Wzór: COP = Moc cieplna (kW) / Moc elektryczna (kW)

Znaczenie różnych wartości COP można przedstawić w sposób obrazowy:

COP	Znaczenie
3,0	Za 1 kW prądu otrzymuje się 3 kW ciepła
4,0	Za 1 kW prądu otrzymuje się 4 kW ciepła
5,0	Za 1 kW prądu otrzymuje się 5 kW ciepła

Wartość orientacyjna: COP powyżej 4 jest uważany za dobry, powyżej 5 za bardzo dobry.

Ważne: COP jest mierzony w warunkach laboratoryjnych i jest tylko wartością chwilową. Rzeczywista wydajność w codziennym użytkowaniu może się różnić!

SCOP – Sezonowy współczynnik wydajności

Definicja: Sezonowy COP – ważona średnia wartość w typowym okresie grzewczym.

SCOP uwzględnia:

Różne temperatury zewnętrzne
Różne stany pracy
Bardziej realistyczne warunki użytkowania

Zaleta: Bardziej realistyczny niż COP, ponieważ uwzględnia różne warunki.

JAZ – Roczna liczba pracy

Definicja: Rzeczywista wydajność pompy ciepła w ciągu całego roku – mierzona w rzeczywistych warunkach pracy.

Wzór: JAZ = Wytworzone ciepło (kWh/rok) / Zużyty prąd (kWh/rok)

W zależności od osiągniętej JAZ można ocenić wydajność instalacji:

JAZ	Ocena
< 3,0	Wymaga poprawy
3,0–3,5	Akceptowalna
3,5–4,0	Dobra
> 4,0	Bardzo dobra

Różnica między COP/SCOP:

COP/SCOP to dane producenta w określonych warunkach
JAZ to rzeczywista wartość Twojej konkretnej instalacji

Inne ważne wskaźniki

Oprócz COP i JAZ istnieją inne ważne wskaźniki do wyboru pompy ciepła:

Wskaźnik	Znaczenie
Moc grzewcza (kW)	Maksymalna moc cieplna
Temperatura zasilania	Temperatura wody grzewczej (optymalnie: 35–50°C)
Temperatura powrotu	Temperatura powracającej wody
GWP	Potencjał globalnego ocieplenia czynnika chłodniczego
Poziom mocy akustycznej (dB)	Głośność jednostki zewnętrznej

Temperatura zasilania i powrotu

Temperatura zasilania: Temperatura wody grzewczej, która płynie do ogrzewania.

Wymagana temperatura zasilania zależy od systemu grzewczego:

System grzewczy	Typowa temperatura zasilania
Ogrzewanie podłogowe	30–40°C
Grzejniki niskotemperaturowe	45–55°C
Stare grzejniki	60–70°C

Ważne: Im niższa temperatura zasilania, tym wydajniej działa pompa ciepła!

Dlaczego? Przy wysokich temperaturach zasilania kompresor musi pracować więcej, co obniża sprawność.

GWP – Potencjał globalnego ocieplenia

Potencjał cieplarniany używanego czynnika chłodniczego:

W zależności od czynnika chłodniczego różnią się znacznie wpływy na środowisko:

Czynnik chłodniczy	GWP	Ocena
R290 (Propan)	3	Bardzo dobry
R32	675	Średni
R410A	2088	Zły

Im niższa wartość GWP, tym bardziej przyjazny dla środowiska!

Poziom mocy akustycznej

Głośność jednostki zewnętrznej – ważna dla sąsiedztwa i ciszy nocnej:

Aby zrozumieć wartości decybeli, pomocne jest porównanie z dźwiękami codziennymi:

Poziom hałasu	Porównanie
40 dB	Ciche obszary mieszkalne
50 dB	Normalna rozmowa
60 dB	Poziom hałasu w biurze
70 dB	Ruch uliczny

Rekomendacja: Wybierz jednostkę zewnętrzną z maksymalnie 50 dB.

Wzory do wymiarowania

Aby wybrać odpowiednią pompę ciepła, najpierw należy określić zapotrzebowanie na ciepło.

Krok 1: Oblicz całkowite zapotrzebowanie na ciepło

Wzór: Zapotrzebowanie na ciepło (kW) = Powierzchnia mieszkalna (m²) × Specyficzne zapotrzebowanie na ciepło (W/m²) / 1000

Specyficzne zapotrzebowanie na ciepło według typu budynku

Specyficzne zapotrzebowanie na ciepło znacznie różni się w zależności od standardu izolacji budynku:

Typ budynku	Specyficzne zapotrzebowanie na ciepło
Dom pasywny	10–20 W/m²
Nowy budynek KfW-40	25–35 W/m²
Nowy budynek KfW-55	35–45 W/m²
Dobrze zmodernizowany stary budynek	50–70 W/m²
Częściowo zmodernizowany stary budynek	70–100 W/m²
Nieodnowiony stary budynek	100–150 W/m²

Przykład: 150 m² dobrze zmodernizowany stary budynek

150 m² × 60 W/m² = 9.000 W = 9 kW

Krok 2: Uwzględnij czas blokady

Dostawcy energii często oferują tanie taryfy dla pomp ciepła – jednak z czasami blokady (np. 3 × 2 godziny dziennie).

Wzór na dodatkową moc:

Dodatkowa moc = Podstawowe obciążenie × (Czas blokady w godzinach / 24)

Przykład: 9 kW podstawowego obciążenia, 6 godzin blokady

9 kW × (6/24) = 9 kW × 0,25 = 2,25 kW
Całkowita moc: 9 + 2,25 = 11,25 kW

Krok 3: Uwzględnij ciepłą wodę

Jeśli pompa ciepła ma również przygotowywać ciepłą wodę:

Wzór: ~0,25 kW na osobę

W zależności od wielkości gospodarstwa domowego należy uwzględnić odpowiedni dodatek:

Wielkość gospodarstwa domowego	Dodatkowe zapotrzebowanie
2 osoby	0,5 kW
4 osoby	1,0 kW
6 osób	1,5 kW

Przykład całkowitego obliczenia

Konkretny przykład pokazuje, jak wszystkie czynniki współgrają:

Pozycja	Obliczenie	Wynik
Podstawowe obciążenie	150 m² × 60 W/m²	9,0 kW
Czas blokady	9 kW × 0,25	2,25 kW
Ciepła woda	4 osoby × 0,25 kW	1,0 kW
Całkowite		12,25 kW

→ Odpowiednia byłaby pompa ciepła 12–14 kW.

Unikaj przewymiarowania!

Uwaga: Zbyt duża pompa ciepła nie jest lepsza!

Problemy przy przewymiarowaniu

Zbyt duża pompa ciepła może powodować różne problemy:

Problem	Wyjaśnienie
Przełączanie	Ciągłe włączanie/wyłączanie
Zużycie	Większe obciążenie kompresora
Niewydajność	Pompa ciepła rzadko działa w optymalnych warunkach
Wyższe koszty	Niepotrzebnie wysokie koszty zakupu

Złota zasada

Lepiej mniej wymiarować i przy szczytowych obciążeniach włączyć grzałkę, niż przewymiarować!

Porównanie wskaźników

Przy wyborze pompy ciepła należy porównać:

Przy zakupie pompy ciepła można porównać niektóre wartości, podczas gdy inne są określane dopiero w trakcie eksploatacji:

Porównywalne wcześniej	Określane po eksploatacji
COP (dane producenta)	JAZ (Twoja rzeczywista wydajność)
SCOP
Poziom mocy akustycznej
GWP czynnika chłodniczego
Moc grzewcza (kW)

Na co szczególnie zwrócić uwagę?

SCOP jest bardziej realistyczny niż COP
Niska temperatura zasilania umożliwia (ogrzewanie podłogowe!)
Niska wartość GWP dla ochrony środowiska
Odpowiednia głośność dla Twojego otoczenia
Odpowiednie wymiarowanie – nie za duże!

Kalkulacja opłacalności

Obliczanie rocznych kosztów energii elektrycznej

Wzór: Koszty energii elektrycznej = Zapotrzebowanie na ciepło (kWh) / JAZ × Cena energii elektrycznej (zł/kWh)

Przykład:

Zapotrzebowanie na ciepło: 15.000 kWh/rok
JAZ: 4,0
Cena energii elektrycznej: 0,30 zł/kWh

→ 15.000 / 4 × 0,30 = 1.125 zł/rok

Porównanie z innymi systemami grzewczymi

Porównanie kosztów pokazuje zalety pompy ciepła w porównaniu z innymi systemami grzewczymi:

System	Koszty dla 15.000 kWh ciepła
Pompa ciepła (JAZ 4)	~1.125 zł/rok
Ogrzewanie gazowe	~1.800 zł/rok
Ogrzewanie olejowe	~2.100 zł/rok
Bezpośrednie ogrzewanie elektryczne	~4.500 zł/rok

Pompa ciepła jest długoterminowo najbardziej opłacalna!

Podsumowanie

Kernaussage: Najważniejsze wskaźniki przy wyborze pompy ciepła to SCOP/COP (wydajność – im wyższa, tym lepsza), moc grzewcza (odpowiednia do obliczonego zapotrzebowania), temperatura zasilania (im niższa, tym wydajniejsza), poziom hałasu (dla dobrego sąsiedztwa) i GWP (dla ochrony środowiska). Dzięki wzorom można w przybliżeniu oszacować zapotrzebowanie na ciepło. Dla dokładnego planowania zaleca się profesjonalne obliczenie obciążenia cieplnego zgodnie z lokalnymi normami.

Czy Twoja pompa ciepła ma ogrzewać samodzielnie, czy współpracować z drugim źródłem ciepła, wyjaśnia artykuł Tryby pracy: Monowalentny, Biwalentny i Hybrydowy.

Kompletny cykl artykułów „Pompy ciepła"

Anty-lodówka: Jak działa pompa ciepła? – Podstawy
Komponenty: Wymiennik ciepła, kompresor i zawór rozprężny – Części
Wskaźniki i wymiarowanie pomp ciepła – Jesteś tutaj
Tryby pracy: Monowalentny, Biwalentny i Hybrydowy – Tryby pracy
Typy pomp ciepła i zespół marzeń z instalacjami solarnymi – Powietrzno-wodne, gruntowo-wodne & Solarne