SEER i SCOP: zrozumieć sezonową efektywność energetyczną

Przy ocenie parametrów pracy pompy ciepła nie należy ograniczać się tylko do pomiarów wykonywanych w pojedynczym punkcie pracy. Kluczowe jest zrozumienie, jak urządzenie funkcjonuje przez okres całego sezonu.
Wskaźniki takie jak współczynnik efektywności energetycznej EER (Energy Efficiency Ratio) oraz współczynnik efektywności COP (Coefficient of Performance) przedstawiają efektywność urządzenia przy pełnym obciążeniu, w określonych warunkach odniesienia zdefiniowanych przez organizację Eurovent. Natomiast wartości sezonowe, takie jak SEER (Seasonal Energy Efficiency Ratio) oraz SCOP (Seasonal Coefficient of Performance), zapewniają bardziej kompleksowy i realistyczny obraz. W niniejszym artykule wyjaśnimy, czym jest wskaźnik SEER dla trybu chłodzenia oraz wskaźnik SCOP dla trybu ogrzewania, sposób ich obliczania zgodnie z normą EN 14825 oraz dlaczego stanowią lepsze odzwierciedlenie rzeczywistego zużycia energii.

Definicja sezonowej efektywności energetycznej zgodnie z normą EN 14825

Podstawą do obliczeń sezonowej efektywności energetycznej jest norma europejska EN 14825. W kartach danych technicznych pomp ciepła, na przykład central dachowych (rooftop), podawane są wartości SEER i SCOP, często wraz z odniesieniem do tej normy.

Norma definiuje wskaźnik SEER jako stosunek całkowitego rocznego zapotrzebowania na chłód pokrywanego przez pompę ciepła (wyrażonego w kilowatogodzinach) do całkowitego rocznego zużycia energii elektrycznej na potrzeby chłodzenia.

SEER = Roczne zapotrzebowanie na chłód (kWh) / Roczne zużycie energii elektrycznej (kWh)

Analogicznie definicja wskaźnika SCOP opiera się na tej samej zasadzie, lecz dotyczy trybu ogrzewania:

SCOP = Roczne zapotrzebowanie na ciepło (kWh) / Roczne zużycie energii elektrycznej (kWh)

W praktyce wskaźniki te stanowią uśrednione wartości EER lub COP, obliczone dla całego okresu eksploatacji w ciągu roku i uwzględniające zmienne warunki pracy, a nie jeden ustalony punkt pracy. Należy również podkreślić, że parametry te odnoszą się do energii końcowej, czyli energii elektrycznej pobieranej bezpośrednio z instalacji elektrycznej. Różnią się tym od wskaźników uwzględniających energię pierwotną (takich jak ηs), które biorą pod uwagę także sposób wytworzenia energii elektrycznej.

Kluczowe czynniki obliczeń: klimat i obciążenie częściowe

Do obliczenia sezonowych wskaźników efektywności norma EN 14825 wymaga uwzględnienia dwóch kluczowych czynników: strefy klimatycznej, w której urządzenie będzie pracować, oraz charakterystyki pracy urządzenia przy częściowym obciążeniu.

Strefy klimatyczne i liczba godzin pracy

Efektywność pompy ciepła w dużym stopniu zależy od temperatury powietrza zewnętrznego. Norma definiuje szereg profili klimatycznych w postaci histogramów, które pokazują liczbę godzin w roku, podczas których występuje dana temperatura zewnętrzna.

Dla trybu ogrzewania Europę podzielono na trzy strefy klimatyczne. Dzięki temu wartość SCOP można odnieść do określonego miejsca instalacji urządzenia:

• strefa chłodna (Helsinki): symulowany czas pracy wynosi 6 446 godzin w roku,
• strefa umiarkowana (Strasburg): symulowany czas pracy wynosi 4 910 godzin w roku,
• strefa ciepła (Ateny): symulowany czas pracy wynosi 3 590 godzin w roku.

Dla trybu chłodzenia (SEER) stosuje się zazwyczaj jeden ustandaryzowany profil klimatyczny. Takie podejście, wynikające z wymogów ekoprojektu, gwarantuje optymalizację pompy ciepła pod kątem środowiska, w którym będzie eksploatowana.

Charakterystyka pracy przy częściowym obciążeniu

Pompa ciepła rzadko pracuje z pełną wydajnością. Przez większą część roku zapotrzebowanie na chłód lub ciepło jest niższe niż maksymalna wydajność urządzenia. Norma uwzględnia tę zależność, definiując określone punkty pracy przy obciążeniu częściowym. Przykładowo dla urządzenia typu powietrze-powietrze pracującego w trybie chłodzenia przyjmuje się cztery punkty odniesienia:

• w temperaturze zewnętrznej 35°C urządzenie pracuje przy 100% obciążeniu,
• w temperaturze zewnętrznej 30°C urządzenie pracuje przy 74% obciążeniu,
• w temperaturze zewnętrznej 25°C urządzenie pracuje przy 47% obciążeniu,
• w temperaturze zewnętrznej 20°C urządzenie pracuje przy 21% obciążeniu.

Po nałożeniu tych wartości obciążenia na histogram klimatyczny wyraźnie widać, że urządzenie pracuje przez znacznie więcej godzin przy obciążeniu częściowym (np. przy 20°C i 25°C) niż przy pełnym obciążeniu (35°C).

Wyniki: dlaczego wartość SEER i SCOP są wyższe niż EER i COP?

Główną przyczyną, dla której wartości efektywności sezonowej są wyższe od wartości określanych w pojedynczym punkcie pracy, jest praca przy częściowym obciążeniu. Wskaźniki EER i COP mierzy się w wymagających warunkach pełnego obciążenia (np. przy 35 °C w trybie chłodzenia), które zgodnie z profilami klimatycznymi występują jedynie przez kilka godzin w roku.

Przez zdecydowaną większość czasu pracy pompa ciepła dysponuje mocą większą w stosunku do aktualnego zapotrzebowania. Pozwala jej to pracować przy częściowym obciążeniu ze znacznie wyższą sprawnością. Uśrednienie wysokiej efektywności podczas częściej występujących godzin pracy z częściowym obciążeniem oraz efektywności podczas rzadziej występujących godzin pracy przy pełnym obciążeniu sprawia, że wartości SEER i SCOP są znacznie wyższe i lepiej odzwierciedlają roczną efektywność urządzenia.

Przykładowo, centrala dachowa (rooftop) może osiągać wartość EER równą 3,25, natomiast sezonowa wartość SEER może wynosić 5,3. Analogicznie, przy COP = 3,21 sezonowy SCOP może wynosić 4,0.

Podsumowanie

SEER i SCOP są zatem podstawowymi wskaźnikami pozwalającymi wiarygodnie ocenić efektywność pompy ciepła w rzeczywistych warunkach eksploatacji. Uwzględniają ustandaryzowane dane klimatyczne oraz pracę urządzenia przy różnych poziomach częściowego obciążenia, dzięki czemu eliminują ograniczenia parametrów określanych wyłącznie w jednym punkcie pracy. Parametry te, obliczane zgodnie z normą EN 14825, nie tylko umożliwiają rzetelne porównywanie różnych urządzeń, lecz również podkreślają odnawialny charakter i wysoką efektywność technologii pomp ciepła w ujęciu całosezonowym. Ma to kluczowe znaczenie przy świadomym projektowaniu i doborze systemów HVAC.

Oryginalna treść została przygotowana przez KEYTER Academy. Niniejszy artykuł jest polskim tłumaczeniem oryginalnej treści opublikowanej przez KEYTER Academy. Oryginalną wersję można przeczytać tutaj.

KEYTER jest europejskim producentem specjalizującym się w projektowaniu, opracowywaniu i produkcji zaawansowanych urządzeń oraz rozwiązań HVAC(R). Dzięki ponad 35-letniemu doświadczeniu KEYTER rozwija niezawodne, energooszczędne i zrównoważone technologie dla zastosowań komercyjnych, przemysłowych i procesowych.

W Polsce produkty KEYTER są dystrybuowane i objęte wsparciem przez firmę Schiessl Polska - zaufanego lokalnego partnera w zakresie sprzedaży, doradztwa technicznego i obsługi klienta.