Как делать измерения COP теплового насоса?

     Сразу же следует обратить внимание на производителя теплового насоса. Хочется надеяться на честность производителей, но учитывая общую ситуацию в стране возникает много вопросов

к тому, кто проверяет отечественных производителей на предмет правильности производимых замеров, и проверяют ли вообще? Не все производители пренебрегают правилами, но все-таки рекомендуем обращать внимание на этот момент.

     Другое дело с европейскими производителями. В отличие от нас, на западе давным-давно развивается мир энергоэффективных технологий. Есть множество ассоциаций производителей и независимых энергетических агентств. Поэтому любой производитель находится под пристальным вниманием как конкурентов, так и независимых агентств. К тому же жесткая политика ЕС по усовершенствованию энергоэффективных технологий, принуждает производителей быть более ответственными при проектировании теплонасосов и приведении измерений COP теплового насоса в соответствии с существующими стандартами.

     Пример: каждый европейский производитель любой отопительной техники в обязательном порядке должен указывать класс энергоэффективности своего продукта.

COP теплового насоса

COP теплового насоса. (COP) —  Coefficient of performance, коэффициент преобразования электрической энергии в тепловую.

А стандарты бывают разные…

     Поэтому, если вы сравниваете COP разных тепловых насосов, обратите внимание, по каких “стандартах” были произведены замеры. Пример: любой производитель может сделать замеры COP, померяв, сколько тепла выдает компрессор — например 4,5 кВт тепловой энергии, и сколько потребляет компрессор — например 1 кВт электроэнергии. Получается, COP теплового насоса — 4,5. При этом не стоит забывать что для работы геотермального насоса необходимо практически безостановочная работа как минимум двух циркуляционных насосов: насос циркуляции по грунтовому контуру, насос циркуляции по контуру отопления. Если учитывать потребление электроэнергии этими циркуляционными насосами, получим общее потребление электроэнергии системой например — 1,1 кВт электроэнергии. А значит, и COP будет уже не 4,5 а 4,09. Разница есть?

     Поэтому рекомендуем искать значение COP, которое соответствует одному из стандартов, например EN14511. Этот европейский стандарт учитывает потребление электроэнергии циркуляционными насосами. Также он нормирует, при каких температурных параметрах на входе и на выходе с теплового насоса нужно производить замеры.

Математический расчет COP теплового насоса

     Например, тепловой насос с коэффициентом преобразования 4 к каждому потребленному им кВт производит еще дополнительные 3 кВт тепловой энергии. Таким образом, из каждых 4 кВт расходуемых на отопление энергии платить приходится только за 1 кВт.

     В теории СОР определяется следующей формулой: Коэффициент преобразования = Т2/(Т2 – Т1) где Т1 – температура источника тепла (почвы, воды, воздуха), Т2 – температура воды в отопительном контуре (температура воды, циркулирующая в трубках теплого пола, теплого плинтуса). Таким образом, величина COP зависит от температуры источника тепла и температуры в системе отопления дома (на входе и выходе теплового насоса).

     При расчете коэффициента преобразования температура рассчитывается в Кельвинах, то есть в абсолютных величинах, отсчитываемых от абсолютного нуля. Для перевода градусов Цельсия Кельвины, к первым необходимо добавить 273 градуса. Формула на конкретном примере: Например, геотермальный тепловой насос собирает энергию грунта при температуре +1 Цельсия, или 274 Кельвина и отдает эту энергию воды в отопительном контуре при температуре +55 Цельсия или 328 К. Выходит следующая формула: Коэффициент преобразования – 274К) = 6,07 Однако следует помнить, что такой расчет дает очень завышенное значение, так как рассчитывается исходя из того, что все составляющие теплового насоса работают со 100% КПД, то есть сами не потребляют энергии. В реальности же компрессор и другие составляющие значительно снижают СОР. Обычным считается коэффициент со значением 3. Такое и выше значение можно получить, сохраняя минимальную разность температур на входе и выходе из ТН. На температуру наружного источника тепла (грунта, воды, воздуха) воздействовать нереально, потому нужно стараться поддерживать на более низком уровне температуру на выходе из термического насоса. Именно поэтому теплые полы, работающие при температурах около 30 градусов, идеально подходят для работы с тепловым насосом. 

Циркуляционные насосы

     Предположим, Вы читаете характеристики на хороший европейский тепловой насос. Производитель — известный бренд, все замеры выполнены в соответствии с нормами EN14511. На что следует обратить внимание? Давайте рассмотрим все те же циркуляционные насосы. Мы уже поняли, что любой производитель, делающий замеры своего оборудования в соответствии с EN14511,   обязан учитывать мощность циркуляционных насосов. Но обратите внимание на конструкцию теплового насоса. Что если в нем нет встроенных насосов, а производитель предлагает приобрести их отдельно. В таких случаях производитель, для увеличения COP заинтересован уменьшить количество электроэнергии, потребляемой циркуляционными насосами. Поэтому он принимает в расчет характеристики самых энергоэффективных циркуляционных насосов. Но на практике, когда Вам устанавливают такой тепловой насос, скорее всего поставят обычные циркуляционные насосы, так как применение самых энергоэффективных циркуляционных насосов может увеличить смету на приличную сумму. В связи с этим тепловые насосы со встроенными циркуляционными насосами имеют более правдоподобный COP, так как Вы получите фактически  те циркуляционные  насосы, которые реально учитывались в замерах COP.

     Похожая ситуация со встроенными бойлерами. Если бойлер встроен, имеется минимальное расстояние от источника тепла до бойлера — соответственно меньшие теплопотери на магистральных трубопроводах. Как правило, системы со встроенными бойлерами имеют больший класс энергоэффективности, нежели системы с отдельно стоящими бойлерами.

Реальная эффективность

     Приобретая тепловой насос, который при определенных условиях выдает COP на уровне 6, в реальной жизни вряд ли стоит рассчитывать на стабильный COP на протяжении всего сезона на уровне 6. Откровенно говоря, нам неизвестны случаи применения теплового насоса в бытовых условиях, когда он выдает такой высокий COP. Существует определенное количество промышленных объектов, на которых реализованы схемы применения тепловых насосов с отбором тепла от сточных вод.

     Например, в одном из санаториев установлен тепловой насос NIBE, который отбирает тепло из стоков, которые поступают из лечебных ванн. Поскольку температура таких стоков высокая, то и COP довольно таки приличный. В частных же домовладениях, где проживает пусть даже 10 человек, невозможно получить такой большой объем теплой воды, с которой тепловой насос смог бы отбирать тепло для отопления. Поэтому в реальных условиях, температура носителя, от которого мы отбираем тепло (грунт, вода и т д) не может быть высокой, а следовательно COP не может быть более 5.

Параметры замеров COP.

COP измеряют при определенных параметрах.

B0/W35,  B0/W45, W10/W45 и т д.

Что это значит? B -brain (рассол), W- water (вода).

Если первая буква B значит мы отбираем тепло от рассола. Если W — от воды.

Вторая буква W — указывает на то что тепловой насос греет воду.

Цифровое обозначение указывает на температуру.

EN14511  B0/W35.

     EN14511  B0/W35  значит, что COP замеряли по стандарту  EN14511 с учетом потребления электроэнергии циркуляционными насосами. Данный COP справедливый, если мы отбираем с грунта теплоноситель с температурой 0 градусов и отдаем в систему отопления теплоноситель с температурой 35 градусов.

     И сразу важный момент. Предположим, у вас низкотемпературная система отопления (в доме только теплые полы и/или теплые стены). Предположим, на улице -20 градусов. При такой температуре на улице, для компенсации теплопотерь, даже с применением теплого пола, необходимо подавать в систему отопления 40-45 градусов. А значит и COP при таких температурах на улице будет другой, а точнее, он будет соответствовать B0/W45. Разумеется, -20 не каждый день бывает, поэтому с применением теплых полов, большую часть года тепловой насос будет иметь COP актуальный для B0/W35, но в сильные морозы COP немного снизится и его значение будет скорее соответствовать  B0/W45

Вы можете сравнивать 2 тепловых насоса.

     Первый (модель № 1) имеет хоть и незначительно, но более высокий COP теплового насоса при параметрах  0/35. Однако при параметрах 0/45, COP более низкий. Если по расчетам системы отопления, температурный график 45/35 (температура теплоносителя на подаче 45 градусов, обратка — 35 градусов), то более эффективным  решением будет модель модель № 2. В межсезонье, когда нет необходимости подавать в систему отопления теплоноситель с температурой 45 градусов, более энергоэффективная работа будет с использованием модели модель № 1.  В данном примере разница COP не существенная, так как в сравении участвуют теплонасосы одной линейки, но на практике часты случаи, когда разница более выражена.

А как же тогда выбрать тепловой насос, если одна и та же модель может быть более или менее энергоэффективной, в зависимости не только от системы отопления, но и от времени года? Для этого есть еще один параметр энергоэффективности системы — SCOP.

SCOP.

     Каждый производитель заинтересован продать свое оборудование. Как сделать продукт более привлекательным? Учитывая, что тепловой насос является энергоэффективным устройством, конечно же повысить его COP. Поэтому все стремятся сделать продукт, который будет выдавать максимальный COP при параметрах регламентированных в EN. Но что происходит при других параметрах?

     SCOP как раз таки является средним показателем энергоэффективности теплового насоса. Он учитывает климатологию определенного региона, также учтено, что температура теплоносителя будет меняться, в зависимости от температуры на улице, а значит будет изменяться и мгновенный COP теплового насоса.

Таким образом, в примитивном представлении SCOP это среднее значение всех мгновенных COPов в отопительном сезоне (для определенной климатической зоны).

Выводы:

1. Если Вы покупаете тепловой насос европейского производителя известного бренда, скорее всего COP указанный в тех.данных будет соответствовать действительности.
2. Обращайте внимание на то, указан ли стандарт EN, по которому мерялся COP.
3. Реальный COP, как правило, выше у техники со встроенными циркуляционными насосами.
4. При расчетах потребления электроэнергии учитывайте тот COP, который соответствует параметрам Вашей системы отопления.
5. Более точно посчитать потребление электроэнергии в сезон, с помощью коэффициента SCOP, который учитывает изменения температуры теплоносителя на протяжении отопительного сезона.