Badacze z Wielkiej Brytanii, Belgii i Irlandii przeprowadzili analizę na podstawie rzeczywistych danych dotyczących efektywności powietrznych pomp ciepła. Wyniki badań pokazują, że standardowe pompy ciepła utrzymują średni współczynnik COP w zakresie od 2 do 3 w łagodnym, zimnym klimacie, a pompy ciepła w ekstremalnie niskich temperaturach, nawet przy -30°C, mogą osiągnąć współczynnik COP powyżej 1,5.

Założenia eksperymentu

Łagodny zimny klimat jest określany jako ten, gdzie średnia temperatura w styczniu przekracza -10°C. Ekstremalnie zimny klimat natomiast to taki, kiedy średnia temperatura w najzimniejszym miesiącu wynosi poniżej -10°C.

W badaniu wykorzystano surowe dane dotyczące wydajności pomp ciepła pochodzące z różnych stref klimatycznych oraz różnych modeli i konfiguracji pomp ciepła z krajów takich jak Szwajcaria, Niemcy, Wielka Brytania, USA, Kanada i Chiny.

Wyniki testów

W testach stwierdzono, że w zakresie temperatur zewnętrznych od 5°C do -10°C, średni wskaźnik COP dla wszystkich systemów wyniósł 2,74, przy medianie wynoszącej 2,62. Ponadto w przypadku ekstremalnie zimnego klimatu, który definiuje się jako średnią temperaturę poniżej -10°C zbliżającą się do -30°C, zastosowano specjalnie zaprojektowane pompy ciepła do zimnego klimatu od wiodących producentów na rynku.

Badania przeprowadzone w Finlandii na modelach Mitsubishi i Toshiba wykazały, że nawet w temperaturach tak niskich jak -20°C, współczynnik COP wynosił powyżej 2. W temperaturze -30°C, współczynniki COP wciąż wynosiły od 1,5 do 2 dla modelu Mitsubishi i od 1 do 1,5 dla modelu Toshiba.

• Zobacz również: Nowy podatek od ogrzewania węglem i gazem! Najbardziej uderzy w najbiedniejszych

Badanie pomp ciepła w Stanach Zjednoczonych

Podczas testów terenowych przeprowadzonych w Minnesocie oceniano wydajność centralnych powietrznych pomp ciepła do zimnego klimatu w czterech różnych lokalizacjach. W trzech z nich współczynniki COP utrzymywały się w zakresie od 1 do 2, pracując wyłącznie z pompą ciepła w temperaturach poniżej -12°C.

Badania terenowe przeprowadzone na Alasce przez Narodowe Laboratorium w Oak Ridge przy użyciu powietrznej pompy ciepła przeznaczonej do zimnego klimatu wykazały, że współczynnik COP pozostaje stosunkowo wysoki, osiągając wartość 2 w temperaturze -25°C i 1,8 w temperaturze -35°C.

Jaka powinna być strategia dla pomp ciepła?

Badacze proponują strategie poprawy efektywności pomp ciepła w budynkach, zwłaszcza poprzez zmniejszenie temperatury dostarczania ciepła. Wskazują, że wiele starszych i mniej wydajnych systemów grzewczych charakteryzuje się stosunkowo wysoką temperaturą wody zasilającej, która wynosi od 60 do 70°C. Obniżenie tych temperatur może przyczynić się do zwiększenia wydajności pomp ciepła. W systemach hydraulicznych zamiana niektórych grzejników w celu obniżenia temperatury wody może znacząco podnieść efektywność działania pomp ciepła.

W niektórych badaniach stosowano dodatkowe źródła ciepła, takie jak ogrzewanie elektryczne rezystancyjne lub spalinowe, jednak używano ich zazwyczaj tylko wtedy, gdy temperatura zewnętrzna spadała poniżej -10°C. Przy temperaturach powyżej -10°C pompy ciepła były w stanie dostarczyć wystarczającą ilość ciepła przy stosunkowo wysokiej wydajności.

Raport wskazuje, że obawy dotyczące potrzeby stosowania ogrzewania szczytowego w łagodnych, zimnych klimatach mogą być nieuzasadnione, a znaczenie systemów hybrydowych może być ograniczone.

“Pozostaje nierozstrzygnięta kwestia roli systemów hybrydowych w najzimniejszym klimacie, niekoniecznie ze względu na wydajność, ale ze względu na wysoką wydajność pomp ciepła wymaganą w bardzo niskich temperaturach” - czytamy w raporcie.

Ponadto badacze sugerują, że istotne byłoby przeprowadzenie dalszych badań nad wartością hybrydowych systemów grzewczych.

Specjalne pompy ciepła

Niektóre pompy ciepła specjalnie dostosowano do pracy w bardzo niskich temperaturach. Choć instalacja tych pomp ciepła do zimnego klimatu może obniżyć ich wydajność w skrajnie zimnych warunkach, istnieją pewne potencjalne kompromisy. Po pierwsze, efektywność tych systemów może ulec pogorszeniu przy niższych temperaturach. Wynika to z faktu, że urządzenia przystosowane do zimnego klimatu są projektowane specjalnie z myślą o niskich temperaturach i większych potrzebach grzewczych. 

Opracowano na podstawie: “Coming in from the cold: Heat pump efficiency at low temperatures”, autorzy: Duncan Gibb, Jan Rosenow, Richard Lowes, Neil J. Hewitt.