Krajowy rynek pomp ciepła odnotowuje wieloletni wzrost. Wobec dużego zainteresowania inwestorów istnieje duże prawdopodobieństwo, iż trend ten utrzyma się również w kolejnych latach. Obserwuje się obecnie następujące tendencje:

• dominującym dolnym źródłem dla pomp ciepła jest i w najbliższej przyszłości pozostanie powietrze
• najszybciej rozwijającym się segmentem rynku pomp ciepła są pompy dedykowane do ciepłej wody użytkowej (w kategorii tej odnotowuje się wzrosty dwucyfrowe).
• wzrasta zainteresowanie pompami ciepła dużych mocy, o zastosowaniach komercyjnych, przemysłowych i ciepłowniczych. Pompy te zwykle wykorzystują energię geotermalną lub hydrotermalną.

Wszystko wskazuje na to że ten trend będzie się utrzymywał również ze względu na szereg programów dofinansowywania inicjatyw wspomagających ograniczanie zanieczyszczeń do powietrza. Pompy ciepła doskonale wpisują się w tego typu projekty, muszą jednak charakteryzować się współczynnikami wydajnościowymi na odpowiednio wysokim poziomie.

Współczynniki COP, SCOP, ηs

Podstawowymi współczynnikami charakteryzującymi efektywność energetyczną pomp ciepła są współczynniki COP, SCOP, ηs.

COP określa stosunek uzyskanej ilość energii cieplnej, do włożonej energii elektrycznej w konkretnych warunkach pracy układu. Wartość tego współczynnika wyznaczana jest na podstawie badań laboratoryjnych w warunkach zgodnych z obowiązującymi normami. Zastosowanie norm obiektywizuje ocenę urządzeń i umożliwia porównanie parametrów (wydajność cieplna, zużycie energii, COP) różnych pomp ciepła w tych samych warunkach pracy. COP zależy bardzo silnie od tych warunków dlatego warto więc sprawdzić czy producent prezentując dane w swoich katalogach podaje pełną charakterystykę wyrobu czy ogranicza się do publikacji wartości współczynnika COP wyznaczonego dla najbardziej korzystnych warunków. Badania wykonane zgodnie z odpowiednią normą pozwolą użytkownikowi uniknąć rozczarowania związanego z niską efektywnością urządzenia, a producentowi zapewnią ochronę przed ewentualnymi roszczeniami ze strony użytkowników.

SCOP jest to ogólny współczynnik wydajności urządzenia dla całego sezonu grzewczego. SCOP określa stosunek rocznego zapotrzebowania na ciepło do zużycia energii elektrycznej w tym samym okresie.

ηs sezonowa efektywność energetyczna ogrzewania pomieszczeń oznacza, wyrażany w %, stosunek zapotrzebowania na ogrzewanie pomieszczeń w określonym sezonie ogrzewczym, do rocznego zużycia energii wymaganej do zaspokojenia tego zapotrzebowania.

Podstawowe normy dotyczące badań pomp ciepła

Zgodnie z definicją zawartą w normie PN-EN 14511-1 pompa ciepła jest to zamknięty w obudowie zestaw lub zestawy przeznaczone jako zespół do dostarczania ciepła. Urządzenia te wyposażone są w sprężarki o napędzie elektrycznym.
Ze względów normalizacyjnych rozróżniamy następujące rodzaje pomp ciepła:

– pompy ciepła ze sprężarkami o napędzie elektrycznym do ogrzewania pomieszczeń (CO) – PN-EN 14511
– pompy ciepła do przygotowania ciepłej wody użytkowej (CWU) – PN-EN 16147
– pompy ciepła ze sprężarkami o napędzie elektrycznym z gruntem jako dolnym źródłem ciepła z bezpośrednią wymianą ciepła z gruntu do wody lub solanki (CO) – PN-EN 15879

Badanie pomp ciepła w znormalizowanych warunkach wymienionych w PN-EN 14511

Twórcy normy rozróżniają dwa rodzaje warunków badań pomp ciepła. Są to: warunki znamionowe znormalizowane i warunki znamionowe zastosowania.
Badanie w warunkach znamionowych znormalizowanych jest badaniem podstawowym.
Ogólnie, badania pomp ciepła można podzielić na kilka ważniejszych grup badań. Są to:

– Badania wydajnościowe – obejmujące wyznaczanie charakterystyk energetycznych
urządzenia w różnych znormalizowanych warunkach wymienionych w normie (wydajność cieplna, ziębnicza, pobór mocy efektywnej, COP i EER).
– Badania rozruchu i zakresu zastosowania,
– Badania bezpieczeństwa użytkowania urządzenia

Badanie pompy ciepła do przygotowania ciepłej wody użytkowej zgodnie z PN-EN 16147

Pompa ciepła do przygotowania ciepłej wody użytkowej to według normy PN-EN 16147
pompa ciepła zdefiniowana w normie PN-EN 14511-1, przyłączona do zasobnika ciepłej wody lub z wbudowanym takim zasobnikiem.
Do wyznaczenia wskaźnika jej efektywności można wybrać 10 różnych określonych w normie dziennych profili poboru wody (3XS, XXS, XS, S, M, L, XL, XXL, 3XL, 4XL) dla różnych pojemności podgrzewaczy zasobnikowych.
Zakres podstawowych badań określonych w normie dla w/w pomp ciepła obejmuje:

• Wyznaczenie wydajności grzewczej
• Określenie poboru mocy
• Wyznaczanie współczynnika efektywności energetycznej COP
• Wyznaczanie okresu nagrzewania
• Wyznaczanie poboru mocy w stanie gotowości do pracy
• Wyznaczanie energii użytecznej
• Wyznaczanie referencyjnej temperatury ciepłej wody i maksymalnej objętości ciepłej wody użytkowej

Badanie pomp ciepła ze sprężarkami o napędzie elektrycznym z gruntem jako dolnym źródłem ciepła z bezpośrednią wymianą ciepła z gruntu do wody lub solanki zgodnie z PN-EN 15879-1

Pompy tego typu to urządzenia składające się z gruntowego wymiennika ciepła (zbudowanego z szeregu poziomych równoległych pętli) i modułu pompy ciepła. Ciepło pobierane jest w wyniku bezpośredniej wymiany z gruntem przez czynnik chłodniczy krążący w obiegu.
Zakres badań dla w/w pomp ciepła określonych w normie obejmuje:

• Wyznaczanie wydajności grzewczej
• Określenie poboru mocy elektrycznej
• Wyznaczanie współczynnika efektywności energetycznej COP

Badanie i ocena pomp ciepła zgodnie z normą PN-EN 14825

Norma podaje procedury badania w warunkach niepełnego obciążenia oraz metodologię obliczania wydajności sezonowej pomp ciepła (wskaźnika sezonowej efektywności energetycznej ηs oraz współczynnika wydajności SCOP). Wskaźniki te są niezbędne do określenia klasy energetycznej urządzeń. Dotyczy także metod badań zużycia energii elektrycznej dla różnych trybów pracy.

Etykietowanie energetyczne

Unia Europejska określiła ambitne cele w odniesieniu do ochrony środowiska, które mają zostać osiągnięte do roku 2020 i zmierzają do znacznego zwiększenia wykorzystania energii odnawialnych przy jednoczesnej redukcji udziału energii pierwotnej i emisji CO2. W obliczu tych kwestii UE wprowadziła dyrektywę ErP (2009/125/WE). Wprowadzenie Dyrektywy miało na celu wspieranie i promowanie projektów przyjaznych środowisku, chroniących jego zasoby naturalne oraz zmniejszenie zużycia energii. Wynika z niej konieczność oznakowania źródeł ciepła o mocy do 70 kW i zasobników do 500 l etykietą efektywności energetycznej.
Aby dane urządzenie do ogrzewania pomieszczeń można było oznaczyć klasą sezonowej efektywności energetycznej, musi zostać przebadane w laboratorium badawczym, w celu określenia osiąganej sprawności sezonowej (ɳs). W zależności od tego, jaką sprawność sezonową osiąga urządzenie, przypisywana mu jest określona klasa efektywności energetycznej od A+++ do G (Tabela 1). Pompy ciepła należą do najefektywniejszych urządzeń grzewczych na rynku. Mogą one być oznaczone kilkoma różnymi etykietami energetycznymi. Jednak wszystkie typy, muszą mieć etykietę produktu (źródła ciepła), która zawiera informacje na temat klasy sezonowej efektywności energetycznej, zapotrzebowania na energię i poziomu hałasu. Na etykiecie znajduje się również mapa, która dzieli Europę na trzy różne strefy klimatyczne, dla których wyznaczone są wartości znamionowej mocy cieplnej. Wymogi dotyczące etykiet energetycznych dla pomp ciepła określone są w rozporządzeniu Komisji (UE) NR 811/2013 z dnia 18 lutego 2013 r., Etykietowanie energetyczne umożliwia klientom dokonywanie świadomych wyborów urządzeń na podstawie ich zużycia energii. Informacje na temat efektywnych i zrównoważonych produktów związanych z energią znacząco przyczyniają się do oszczędności energii i obniżania rachunków za energię, a jednocześnie propagują innowacje i inwestycje w wytwarzanie produktów coraz bardziej efektywnych energetycznie. Zwiększenie efektywności produktów związanych z energią, osiągana poprzez świadome wybory klientów i zharmonizowanie ustawodawstwa na szczeblu Unii Europejskiej, przynosi korzyści nie tylko konsumentom, ale też producentom, przemysłowi i całej gospodarce.

Tabela 1. Klasy sezonowej efektywności energetycznej ogrzewania pomieszczeń dla niskotemperaturowych pomp ciepła i ogrzewaczy pomieszczeń z pompą ciepła [Źródło: ROZPORZĄDZENIE DELEGOWANE KOMISJI (UE) NR 811/2013 z dnia 18 lutego 2013 r.]

1. Dostawca, znak towarowy i model
2. Ogrzewanie pomieszczeń
3. Klasa efektywności energetycznej ogrzewania pomieszczeń
4. Skala klas efektywności energetycznej
5. Moc akustyczna w pomieszczeniu
6. Moc akustyczna na zewnątrz
7. Deklarowany profil obciążeń podgrzewania wody
8. Klasa efektywności energetycznej podgrzewania wody
9. Znamionowa moc cieplna w różnych strefach klimatycznych

1. Dostawca, znak towarowy
2. Klasa efektywności energetycznej ogrzewania pomieszczeń i produkcji ciepłej wody
3. Kolektor słoneczny
4. Zbiornik akumulacyjny ciepłej wody
5. Czujnik temperatury
6. Dodatkowy ogrzewacz
7. Ogrzewanie
8. Klasa efektywności energetycznej zestawu
9. Skala klas efektywności energetycznej
10. Deklarowany profil obciążeń podgrzewacza wody
11. Klasa efektywności energetycznej podgrzewacza wody

Dotacje

Pompy ciepła wykorzystują odnawialne źródła energii więc na ich zakup i montaż można otrzymać pomoc z Wojewódzkich Funduszy Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej np. kredyt preferencyjny, pożyczkę z możliwością częściowego umorzenia, dofinansowanie nawet do 80-100% kosztów kwalifikowanych. Dotyczy to urządzeń posiadających certyfikat wydany przez właściwą jednostkę akredytującą lub właściwe akredytowane laboratorium badawcze potwierdzające wskaźniki energetyczne.
Przykładem jest niedawno ogłoszony program priorytetowy „Czyste Powietrze”. Załącznik do programu precyzuje wymagania techniczne dla pomp ciepła, muszą one m. in. spełniać wymogi określone w Rozporządzeniu delegowanym Komisji (UE) NR 811/2013 z dnia 18 lutego 2013 r oraz w Rozporządzeniu Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2017/1369 z dnia 4 lipca 2017 r. ustanawiającym ramy etykietowania energetycznego i uchylającym dyrektywę 2010/30/UE. Pompy ciepła muszą spełniać w odniesieniu do ogrzewania pomieszczeń wymagania klasy efektywności energetycznej minimum A+.

Korzyści z akredytacji

Akredytacja przynosi korzyści dla wszystkich uczestników rynku. Jest niezbędnym narzędziem w procesie podejmowania decyzji zakupu towarów i usług. Producenci mogą oszczędzić czas i pieniądze poprzez wybór akredytowanego, a zatem kompetentnego wykonawcy badań. Konsumenci zaś otrzymują wiarygodne informacje na temat produktów potwierdzone przez niezależną jednostkę. Badania wykonane przez akredytowane laboratorium mogą ułatwić dostęp do rynków eksportowych w Europie i na świecie. Certyfikaty, sprawozdania z badań, świadectwa wzorcowania i raporty z kontroli wydawane przez akredytowane jednostki certyfikujące, inspekcyjne i laboratoria mogą być uznawane przez zainteresowane instytucje w krajach będących sygnatariuszami wielostronnych porozumień.

Centralny Ośrodek Chłodnictwa COCH w Krakowie jako jedyny ośrodek w Polsce wykonuje akredytowane badania pomp ciepła pracujących w systemach powietrze/woda, woda/woda, ziębiwo/woda, z gruntem jako dolnym źródłem ciepła z bezpośrednią wymianą ciepła z gruntu do wody lub solanki. Badania przeprowadzane są w celu ustalenia charakterystyk energetycznych i eksploatacyjnych dla urządzeń wytwarzanych fabrycznie ze skraplaczami integralnymi lub oddzielnymi, urządzeń wytwarzanych fabrycznie o wydajności stałej lub regulowanej w dowolny sposób, urządzeń zblokowanych autonomicznych oraz urządzeń zblokowanych dwu i wieloczęściowych. Laboratorium COCH wykonuje badania z zakresu chłodnictwa, klimatyzacji i pomp ciepła służące m. in. do oceny zgodności z normami i dyrektywami.
Wykonywane w COCH badania pomp ciepła objęte są akredytacją polskiego systemu laboratoriów badawczych (akredytacja Polskiego Centrum Akredytacji nr AB 308), oraz licencją na stosowanie międzynarodowego znaku ILAC MRA, o wzajemnym uznawaniu raportów z badań wydawanych przez akredytowane laboratoria na całym świecie.
Wszystkich zainteresowanych zapraszamy do współpracy.

O autorach:
mgr inż. Dorota Niedojadło – Kierownik Laboratorium „COCH”
mgr inż. Leszek Bednarczyk – Kierownik Techniczny „COCH”
mgr inż. Bogdan Szczepański – Dyrektor „COCH”