Sezonski faktor učinkovitosti: učinkovito delovanje toplotne črpalke

Različne metode za opredelitev sezonskega faktorja učinkovitosti

Ko gre za opredelitev sezonskega faktorja učinkovitosti, so se uveljavile različne metode. Najbolj zanesljiva metoda je izračun na podlagi izmerjenih vrednosti, ki ga strokovnjaki imenujejo tudi sezonski faktor učinkovitosti (SPF). Vendar pa ta metoda zagotavlja zanesljive rezultate le po prvem ogrevalnem obdobju. Da se opredeli sezonski faktor učinkovitosti pred vgradnjo toplotne črpalke, imamo na voljo dodatne teoretične metode. Te so opredeljene s standardom VDI 4650 in so pomembne, če se želimo na primer prijaviti za subvencijo.

Teoretični izračun koeficienta v skladu z VDI 4650

Če v času načrtovanja nimamo podatkov o izhodni toplotni moči ali porabi električne energije, se lahko sezonski faktor učinkovitosti določi v skladu z zahtevami VDI 4650. Načrtovalci in specializirani monterji lahko s simulacijo na podlagi urne frekvence ali s poenostavljeno metodo na podlagi različnih podatkov o učinkovitosti določijo tako imenovan sezonski koeficient učinkovitosti (SCOP – "Seasonal Coefficient of Performance"). Ker pa se za izračun uporabijo standardni podatki o podnebju in prostorski temperaturi, lahko rezultat odstopa od realnosti.

Ne pozabite: na spletu so na voljo kalkulatorji za izračun koeficienta učinkovitosti toplotne črpalke. Ti zagotavljajo informacije o vplivnih dejavnikih in pomagajo pri oblikovanju začasne ocene. To je še posebej zanimivo za načrtovanje, ko se primerjajo različni ogrevalni sistemi ali grelniki.

Izračun sezonskega faktorja učinkovitosti z izmerjenimi vrednostmi (SPF)

Poleg teoretičnega izračuna sezonskega faktorja učinkovitosti lahko značilno vrednost določimo tudi s pomočjo dejanskih izmerjenih vrednosti. Te zagotavljajo toplotni števci in števci električne energije, ki beležijo količino oddane toplote in količino porabljene električne energije. 

Pomembno: za dosledne rezultate je treba izbrati pravilne omejitve sistema. Če števci na primer beležijo samo porabo električne energije kompresorja, je odčitek ob koncu leta nižji, kot pa če bi merili porabo celotnega ogrevalnega sistema. To pa vpliva na sezonski faktor učinkovitosti toplotne črpalke. V praksi strokovnjaki upoštevajo količino električne energije, porabljene za reguliranje, kompresijo in delovanje toplotnega vira, ter porabo električne energije grelne palice, če obstaja.

Preprosta enačba za opredelitev učinkovitosti 

Ko namestite in zaženete števce, lahko izračunate sezonski faktor učinkovitosti. To storite tako, da v rednih časovnih presledkih odčitate števce in si zapisujete vrednosti. Nato izračunajte količino prenesene in porabljene energije v enem letu. To storite tako, da od vrednosti tekočega leta odštejete vrednosti prejšnjega leta. Te rezultate uporabite za izračun sezonskega faktorja učinkovitosti z naslednjo enačbo:

• Sezonski faktor učinkovitosti toplotne črpalke = prenesena toplota / električna moč

Ker so vse vrednosti izražene v kilovatnih urah, je rezultat vrednost brez enote. To lahko uporabimo v naslednji enačbi za izračun ocene električne moči in stroškov ogrevanja: 

• Električna moč = prenesena toplota / sezonski faktor učinkovitosti toplotne črpalke 

Če ni nobenega drugega generatorja toplote, lahko preneseno toploto izenačimo s potrebo po ogrevalni toploti v zgradbi. To lahko ugotovite s pomočjo starih obračunov ali dokumentov, ki vam jih zagotovi svetovalec za energijo. Potrebo po ogrevalni toploti nato delite z ocenjenim faktorjem učinkovitosti vaše toplotne črpalke, da dobite električno moč v kilovatnih urah. Če to pomnožimo s trenutno ceno električne energije, dobimo potencialne stroške ogrevanja za eno leto. Ta dva primera ponazarjata, kako se izračuna sezonski faktor učinkovitosti:

Izboljšajte sezonski faktor učinkovitosti toplotne črpalke: Nasveti

V nekaterih primerih je mogoče rezultat izboljšati z zmanjšanjem nihanja temperature. To je razlika med temperaturo vira toplote in temperaturo vtoka. Če je nizka, mora kompresor opraviti manj dela, da iz sistema dobi enako količino toplote. S tem se zmanjša električna moč in poveča sezonski faktor učinkovitosti. 

Zagotovite največjo učinkovitost že v fazi načrtovanja

Če želite doseči visok sezonski faktor učinkovitosti in prihraniti pri stroških ogrevanja, je treba že v fazi načrtovanja uporabiti celovit pristop. To velja predvsem za izbiro pravega tipa toplotne črpalke.

• Če se potrošniki na primer odločijo za toplotno črpalko zrak-voda, je začetna naložba nekoliko nižja. Vendar pa je zaradi nizkih temperatur zunanjega zraka pozimi mogoče pričakovati večjo porabo električne energije. 
• Vir toplote pri toplotnih črpalkah zemlja/voda ima višjo temperaturo, zato te črpalke dosegajo boljši sezonski faktor učinkovitosti. Zato porabijo manj, vendar je njihova cena višja.

Optimiranje sezonskega faktorja učinkovitosti v obstoječih zgradbah – nasveti strokovnjaka

Če vaš ogrevalni sistem že obratuje in je sezonski faktor učinkovitosti precej pod teoretično določeno vrednostjo, lahko učinkovitost povečate tudi naknadno. Egbert Tippelt, naš strokovnjak za toplotne črpalke Viessmann, vam bo pojasnil, kako lahko to storite. S toplotnimi črpalkami se ukvarja že skoraj štiri desetletja in natančno ve, kaj je pomembno. Po njegovem strokovnem mnenju so pri optimiranju možni naslednji ukrepi:

• Prilagodite ogrevalno krivuljo: S pravilno nastavitvijo ogrevalne krivulje optimalno prilagodite reguliranje ogrevanja vaši zgradbi. Temperatura vtoka se zniža, toplotna črpalka porabi manj električne energije, vi pa prihranite pri stroških ogrevanja. 
• Hidravlično uravnovešenje: Med hidravličnim uravnovešenjem strokovnjaki prilagodijo ogrevalni sistem tako, da vse prostore oskrbuje s potrebno količino toplote. V praksi to običajno pomeni znižanje temperature vtoka in s tem višji sezonski faktor učinkovitosti.
• Zamenjajte ogrevalne površine: Na področju ogrevalnih površin obstajajo številne možnosti za prihranek. Če so ogrevalne površine zelo majhne, je za prenos potrebne toplote potrebna visoka temperatura. Če jih zamenjate z večjimi radiatorji, nizkotemperaturnimi radiatorji, radiatorji za toplotno črpalko ali ogrevalnimi paneli, zmanjšate temperaturo ponora toplote (temperaturo ogrevalnega vtoka). Z nižjimi temperaturami ogrevalne vode lahko namreč dosežete enako udobje in učinkoviteje upravljate toplotno črpalko.

Zanimiva rešitev: pametni termostati podjetja Viessmann. Ne zagotavljajo le večjega udobja pri nastavljanju prostorskih temperatur, ampak tudi avtomatsko optimirajo parametre ogrevanja in hidravliko sistema z namenom izboljšanja sezonskega faktorja učinkovitosti toplotne črpalke in zmanjšanja stroškov ogrevanja.

Izboljšajte toplotno izolacijo s prenovo

Priporočljiva je tudi posodobitev toplotnega ovoja zgradbe. Če zamenjate okna ali izolirate stene in streho, se potreba po toploti zmanjša. Ogrevalni sistem lahko deluje z nižjimi temperaturami vtoka, faktor učinkovitosti pa se zviša. Večja učinkovitost vodi do manjše porabe električne energije in nižjih stroškov ogrevanja.

Kateri ukrepi so primerni za optimiranje toplotne črpalke in sezonskega faktorja učinkovitosti, je odvisno od posamezne zgradbe. Specializirani monterji in svetovalci za energijo si natančno ogledajo zgradbo. Opredelijo možne prihranke in predlagajo ugodne rešitve za prenovo.

Drugi indikatorji učinkovitosti okoljskega ogrevanja

Poleg sezonskega faktorja učinkovitosti obstajajo tudi številni drugi indikatorji učinkovitosti toplotnih črpalk. Ti vključujejo koeficient učinkovitosti (COP) in sezonsko energijsko učinkovitost ogrevanja prostorov. V naslednjem pregledu je pojasnjeno, po čem se ti indikatorji med seboj razlikujejo in kdaj se uporabljajo.

• Koeficient učinkovitosti (COP): Koeficient učinkovitosti toplotne črpalke, opredeljen v laboratorijskih pogojih, lahko pogosto najdete v dokumentaciji proizvajalca. Opredeljen je kot razmerje med prenosom toplote in električno močjo ter se meri pri določeni obratovalni točki. Zadevna obratovalna točka je razvidna iz uporabljenih indeksov, ki so sestavljeni iz dveh črk in dveh številk. Črke označujejo medij – zrak (A), zemlja (B) in voda (W) – in so dopolnjene s številčno vrednostjo temperature medija. COP A5/W35 na primer pomeni koeficient učinkovitosti pri zunanji temperaturi 5 °C in temperaturi vtoka 35 °C. 
• Sezonska energijska učinkovitost ogrevanja prostorov: Sezonska energijska učinkovitost ogrevanja prostorov opisuje okoljski vpliv ogrevalnega sistema. Za izračun te vrednosti strokovnjaki pomnožijo SCOP s koeficientom primarne energije evropske mešanice električne energije. Ta ukrep je merilo za upravičenost do subvencij za toplotne črpalke in je zato še posebej pomemben.

Od vseh predstavljenih indikatorjev le sezonski faktor učinkovitosti pove nekaj o dejanski učinkovitosti določene toplotne črpalke. In sicer zato, ker temelji na dejanskih izmerjenih vrednostih, medtem ko so vse druge vrednosti pridobljene v laboratorijskih pogojih.