Jak działa pompa ciepła? Co to jest COP?

[Komentator]

Pompy ciepła, które używane są do ogrzewania m.in. domów, mogą budzić kontrowersje. Dzieje się tak za sprawą błędnych informacji, że pompy ciepła mają sprawność np. do 500%. Oczywiście tak nie jest. Aby wyjaśnić ten temat, trzeba zrozumieć, jak działa pompa ciepła i jak wykorzystuje podstawowe zasady fizyki.

UWAGA, to tylko wstęp! Dalsza część artykułu dostępna jest na blogu.

Przeczytaj całość »

Poniżej znajdują się komentarze powiązane z tym wpisem.

[BlackJack]

W praktyce wszystko rozbija się o koszty budowy i użytkowania. I tu tak naprawdę testem dla pomp ciepła, będzie pierwsza prawdziwa zima., której puki co nie mamy od 10-lecia. Tak naprawdę każde rozwiązanie jest dobre, do puki nas na nie stać. W naszych warunkach trzeba uwzględnić jeszcze jedno. Przestarzałe i w złym stanie sieci energetyczne, bo prawdziwa zima może je szybko uziemić. O ile klasyczny kocioł i układ grawitacyjny bez prądu sobie jeszcze poradzi, to te wszystkie nowoczesne rozwiązania, już nie. Brak prądu = brak ciepła i co wtedy? Zimy wychów?

[SOYER]

Dziękuję Panie Piotrze za kolejny ciekawy artykuł. Jednak na sam koniec wkradł się spory babol, choć można by to nazwać uproszczeniem, bardzo dużym uproszczeniem:

”Natomiast COPH wszystkich odmian powietrznych pomp ciepła silnie zależy od różnicy temperatur między wnętrzem domu i jego otoczeniem”

Po pierwsze z powyższego zdania usunąłbym wyraz „powietrznych”, po drugie napisał bym, że COP zależy od temperatur na których pracuje pompa. Zarówno temperatury dolnego źródła(czyli temp. powietrza, gruntu), im niższa tym COP mniejszy, jak i temperatury górnego źródła(czyli np temp. wody w instalacji grzewczej), tutaj im niższa temperatura tym wyższy COP.

Jeśli nakładają się na siebie niska temperatura dolnego źródła(mróz) i wysoka źródła górnego(wysoka temperatura wody w instalacji grzewczej) to COP będzie bardzo niski. Dlatego pompy ciepła najlepiej sprawują się pracując w parze z niskotemperaturowymi systemami ogrzewania.

Dlatego uważam, że zdanie które znajduje się w artykule nie do końca oddaje istotę zagadnienia. Gdyż nie chodzi tutaj o temperaturę wnętrza domu, a o temperaturę czynnika który ten dom ogrzewa. Dla takiej samej ustawionej temperatury pomieszczeń, a różnych systemów ogrzewania(podłogówka, grzejniki, ilość i wielkość grzejników) temperatura czynnika może różnić się znacznie, co będzie miało bezpośredni wpływ na COP.

Pozdrawiam serdecznie i z niecierpliwością czekam na kolejne artykuły.

Edytowano Marzec 15, 2025 przez SOYER

[Harnas]

Dnia 15.03.2025 o 06:57, BlackJack napisał:

W praktyce wszystko rozbija się o koszty budowy i użytkowania. I tu tak naprawdę testem dla pomp ciepła, będzie pierwsza prawdziwa zima., której puki co nie mamy od 10-lecia. Tak naprawdę każde rozwiązanie jest dobre, do puki nas na nie stać. W naszych warunkach trzeba uwzględnić jeszcze jedno. Przestarzałe i w złym stanie sieci energetyczne, bo prawdziwa zima może je szybko uziemić. O ile klasyczny kocioł i układ grawitacyjny bez prądu sobie jeszcze poradzi, to te wszystkie nowoczesne rozwiązania, już nie. Brak prądu = brak ciepła i co wtedy? Zimy wychów?

Tak naprawdę mamy 3 sposoby na bezobsługowe źródła ciepła:

• sieć ciepłownicza
• gaz ziemny/LPG
• pompa ciepła

Pierwsze pomijam bo warunki zależą mocno od lokalizacji. Z dwóch kolejnych, w ostatnich latach najtaniej wychodzi właśnie pompa ciepła. Średnioroczny COP dla podłogówek wychodzi u ludzi około 4.5. Przy grzejnikach (ale w dużej ilości) 3.5-3.9. Aktualnie cena prądu w taryfie G11 to 1.01gr, co daje 22-28gr/kWh. Koszt 1kWh w gazie ziemnym (taryfa W-2.12T) to 30gr. Czyli pompa wychodzi taniej niż gaz. Nawet jeśli przez tydzień/dwa byłyby temperatury po -20°C to wynik będzie podobny jak przy gazie. I to wszystko kupując prąd w taryfie G11. A można mieć przecież G12/G13 i finalny wynik będzie o 10-30% lepszy. Pomijam całkowicie teraz temat PV.

Jeszcze jest druga rzecz. Elektrownie gazowe mają sprawność 35-42%. Czyli w skrajnie negatywnym przypadku, z 1kWh gazu dostajemy minimum 350Wh energii elektrycznej. Przy (słabym) COP 3.5 daje to 1.22kWh ciepła. Czyli musimy zaimportować co najmniej 20% mniej gazu.

A co do sieci energetycznych, to na jakiej podstawie stwierdzasz że są w złym stanie? Podstawowym działaniem sieci jest dostarczanie energii do odbiorców. Nic mi nie wiadomo, aby gdzieś był z tym problem.

Jeszcze jako ciekawostkę dodam, że ratusz w Genewie jest ogrzewany pompą ciepła od 1928 roku, a w Zurychu od 1938

[BlackJack]

Cytat

A co do sieci energetycznych, to na jakiej podstawie stwierdzasz że są w złym stanie? Podstawowym działaniem sieci jest dostarczanie energii do odbiorców. Nic mi nie wiadomo, aby gdzieś był z tym problem.

Bo nasze sieci w dużej większości są jeszcze PRLowsie. Fakt powymienio słupy na nowe, ale słupy, to tylko część infrastruktury, która od strony technicznej nadal jest siecią w gruncie rzeczy jednokierunkową, nie za dobrze przystosowaną do współpracy z PV. Zresztą fotowoltaika, była w naszym kraju wprowadzona jak wszystko przez ostatnie 30 lat, pełna wolna amerykanka. Nasze bloki energetyczne, są przestarzałe. Tam gdzie pracuję do 2022 roku pracował jeszcze generator z 1942 roku. Miał 80 lat jak poszedł na emeryturę. Obecnie wszystkie generatory już są odstawione. O nowoczesnych blokach energetycznych, tylko się dużo mówi, a powstają w niesamowitych bulach. Szybciej zamykamy elektrownie niż budujemy nowe. Bełchatów zamkną zanim wybudujemy pierwsza elektrownie atomową, a żeby go zastąpić mocowo 1:1 trzeba dwóch nowych elektrowni atomowych.

Nasz system energetyczny to 30 lat niedoinwestowania i zaniedbań. Prądu oczywiście puki co, nam nie braknie, bo jak staną nasze elektrownie, to sąsiedzi chętnie nam sprzedadzą, tylko za jaką cenę?

Ktoś może powiedzieć, no ale buduje systemy OZE (Odnawialne Źródła Energii). OZE to jest w gruncie rzeczy  taka bardzo droga fikcja techniczna. Jedynym sensownym OZE są elektrownie wodne, których i tak nie budujemy, bo nie mamy za dobrych warunków geograficznych do tego. Wiatraki i PV to są, zasadniczo tyko wspomagające źródła energii, które w sytuacji podbramkowej i tak zwiodą, bo taki mają charakter, szczególnie PV.

Edytowano Marzec 23, 2025 przez BlackJack

[Harnas]

@BlackJack poruszyłeś dużo tematów więc po kolei.

Transformatory w stacjach SN/NN i WN/SN to zwykłe transformatory, a nie przetwornice impulsowe. A już na pewno te PRLowskie. Więc jak najbardziej są dwukierunkowe.

Fakt, zdarza się, że sieć NN nie jest w stanie odebrać całej produkcji z podłączonej do niej PV. Ale to jest temat na inny wątek, o mikroinstalacjach PV. Bo z zapotrzebowaniem szczytowym wygenerowanym przez pompy ciepła ma niewiele wspólnego.

Wiek jednego generatora nie wiele mówi o kondycji systemu energetycznego całego kraju. Nawet bym powiedział, że nie wiele mówi o bloku energetycznym, bo (w elektrowniach węglowych) większy wpływ na jego sprawność czy zdolności modulacyjne ma kocioł a potem turbina.

Fakt, mamy lata zaniedbań, ale popatrz na dane. W zeszłym roku pobiliśmy rekord zapotrzebowania na prąd. Potrzebne było 28.6GW i elektrownie cieplne pokryły wtedy 23W https://www.pse.pl/-/rekordowe-zapotrzebowanie-na-m-2 . Obecnie mamy 27.8GW mocy w blokach węglowych, 6GW w blokach gazowych i 1.4GW w innych cieplnych. Plus 2,4GW w wodnych (wliczając w to szczytowo-pompowe). Co daje 37.5GW mocy dyspozycyjnej https://www.pse.pl/jak-funkcjonuje-krajowy-system-elektroenergetyczny/rodzaje-zrodel-wytworczych-i-definicje. Spory zapas, a do tego dochodzą jeszcze interkonektory. Wszystko dlatego, że w PRL nabudowaliśmy elektrowni i masę prądu sprzedawaliśmy za granicę.

1 godzinę temu, BlackJack napisał:

sąsiedzi chętnie nam sprzedadzą, tylko za jaką cenę?

Rynkową  W Europie mamy już bardzo rozbudowany arbitraż między rynkami. Do tego stopnia, że właściwie codziennie kupujemy prąd z Niemiec, wysyłamy do Czech, a Czesi wysyłają do Niemiec. Konkretnie, to elektrownie na wschodzie Niemiec zasilają Poznań, Górny Śląsk zasila Ostrawę a zachód Czech zasila Monachium. Wszystko dlatego, żeby zaoszczędzić 1% energii która poszłaby na straty w przesyle. Więc krańcowa cena energii (Rynek Bierzący) jest siłą rzeczy do siebie zbliżona. Możesz sobie to podejrzeć na https://app.electricitymaps.com/map . Podobne rzeczy się dzieją często na drodze Niemcy, Dania Zachodnia, Dania Wschodnia, Szwecja i czasami jeszcze Norwegia.

1 godzinę temu, BlackJack napisał:

OZE to jest w gruncie rzeczy  taka bardzo droga fikcja techniczna.

To nie jest prawda. Prąd w Hiszpanii i Portugalii jest najtańszy na kontynencie (pominięcie Skandynawii). Robi się defacto sam, bez udziału importu czy pracy dziesiątek tysięcy ludzi na pokrycie samego tylko paliwa dla elektrowni. Zobacz sobie też Teksas. Jest tam mniej ludzi niż w Polsce a mają tyle samo zainstalowanej PV co my i 3x więcej mocy w farmach wiatrowych. A raczej montaż tam jest droższy niż u nas, ze względu na koszt siły roboczej. Do tego prawie nie mają interkonektorów (wymieniają z sąsiadami tyle mocy ile my z samą Litwą) a mają prąd kilka razy tańszy niż nasz. A na dodatek, tam będą stawiane nowe centra danych pod AI. Teraz nawet Arabia Saudyjska idzie w PV https://www.agbi.com/renewable-energy/2024/04/renewables-target-for-2030-in-sight-for-saudi-arabia/ . I raczej nie robią tego dlatego, żeby mieć droższy prąd  Australia mając u siebie praktycznie najtańszy węgiel świata też w to idzie.

1 godzinę temu, BlackJack napisał:

które w sytuacji podbramkowej i tak zwiodą, bo taki mają charakter, szczególnie PV.

Powiedziałbym że PV nas ratuje. Dzięki PV nie mamy latem stopni zasilania jak w 2015. A że sytuacja hydrologiczna Polski jest co roku gorsza, to gdyby nie PV problem byłby coraz większy. A wiatr ma dużo wolniejszą zmienność, co akurat sprzyja wolniejszym blokom węglowym.