-30°C i wysoka sprawność? Mit pomp ciepła obalony!
Okazuje się, że zarzuty, jakoby pompy ciepła były nieefektywne w niskich temperaturach, są całkowicie bezpodstawne. Co więcej, zespół naukowców udowodnił, że w zimne dni te urządzenia mogą być nawet dwukrotnie bardziej wydajne niż systemy na paliwa kopalne!
Redakcja GLOBEnergia
Podziel się
Badania zostały przeprowadzone na Uniwersytecie Oksfordzkim we współpracy z ekspertami z projektu Regulatory Assistance Project. Udowadniają one, że nawet jeśli temperatury zewnętrzne spadną do -30°C, to pompy ciepła sprawdzają się lepiej niż systemy ogrzewania na olej lub gaz. Jest to znaczące głównie ze względu na fakt, że wielu przeciwników pomp ciepła podkreśla, że są one nieefektywne w chłodnym klimacie. Już wielokrotnie obalano ten mit, jednak najnowsza publikacja brytyjskich naukowców udowadnia to ponad wszelką wątpliwość.
Wysoka sprawność nawet w ekstremalnych warunkach
Wyniki analiz zostały opublikowane pod tytułem “Coming in from the cold: Heat pump efficiency at low temperatures” w czasopiśmie specjalistycznym “Joule”. Badacze wykorzystali dane pochodzące z 550 instalacji zlokalizowanych w Ameryce Północnej, Azji i Europie. Pod lupę wzięto jedynie powietrzne pompy ciepła. Wydajność tych urządzeń mierzona jest poprzez współczynnik COP (Coefficient Of Performance). Dla pomp ciepła wskaźnik ten mieści się w granicach 3-6. Oznacza to, że z jednej jednostki energii elektrycznej powstaje od 3 do 6 razy więcej jednostek ciepła. W ciągu roku wartości te są nieco niższe i wahają się w granicach 3-4. COP jest bodaj najbardziej istotnym współczynnikiem w kontekście efektywności pomp ciepła. Dlatego też brytyjscy badacze zdecydowali się zestawić ze sobą roczne dane na temat tego współczynnika z różnych zakątków świata. Dzięki temu mogli oni ocenić, czy w klimacie chłodniejszym można zaobserwować drastyczny spadek COP. Zebrane dane przedstawiono na wykresie:
Zmiana współczynnika COP pompy ciepła wraz ze średnią temperaturą zewnętrzną
Jak widać na załączonym wykresie, spadek COP w niższych temperaturach występuje, jednak jest niewielki. Dla temperatur z przedziału od -10°C do 5°C współczynnik COP średnio wynosił 2,74. Ciekawie sprawa wygląda w przypadku niższych temperatur. Parę stanowisk badawczych było zlokalizowanych w Finlandii. Tam też, przy temperaturze -20°C COP pomp ciepła nadal był powyżej 2. Przy spadku do -30°C zaczęto zauważać większe różnice w zależności od modelu. Dla pompy ciepła Mitsubishi w tak niskiej temperaturze COP wyniósł od 1,5 do 2. Natomiast urządzenia marki Toshiba wykazały się mniejszą efektywnością w zakresie 1-1,5. W przypadku pomp ciepła w Minnesocie, w Stanach Zjednoczonych, już przy -12°C współczynnik efektywności wahał się pomiędzy 1 a 2. Zupełnie inaczej poradziły sobie również urządzenia zlokalizowane na Alasce. Tam też, przy temperaturze -25°C COP sięgnęło 2, natomiast przy spadku temperatury do -35°C współczynnik ten zmniejszył się do 1,8.
Jak stwierdzają badacze, analiza danych pozwoliła na ustalenie dwóch kluczowych kwestii związanych z wykorzystaniem z pomp ciepła przy niskich temperaturach. Po pierwsze, powietrzne pompy ciepła w temperaturach powyżej -10°C charakteryzują się współczynnikiem efektywności między 2 a 3. Po drugie, nawet w ekstremalnej temperaturze -30°C COP dla tych urządzeń utrzymuje się zazwyczaj na poziomie 1,5. Oznacza to, że nawet w tak niekorzystnych warunkach pompa ciepła jest w stanie wytworzyć więcej ciepła, niż kocioł opalany gazem lub olejem. Te urządzenia również są zasilane energią elektryczną.
Im zimniej, tym lepiej?
Należy jednak zwrócić uwagę, że wraz z postępującym ociepleniem klimatu na świecie trudno uświadczyć temperatur sięgających -30°C. Tyczy się to zwłaszcza Europy, w której przeważa klimat umiarkowany. Około 95% wszystkich gospodarstw domowych na Starym Kontynencie znajduje się w miejscach, gdzie średnia temperatura w styczniu nie spada poniżej -5°C. Co ciekawe, w Europie najwięcej pomp ciepła sprzedawanych jest w krajach kojarzonych głównie z niskimi temperaturami. Są to m.in. Finlandia, Norwegia i Szwecja. Te państwa przodują w liczbie sprzedanych pomp ciepła już od wielu lat. Choćby na przykładzie tych krajów można stwierdzić, że urządzenia te świetnie sobie radzą w niższych temperaturach. Należy również podkreślić, że powstają specjalne pompy ciepła dedykowane do pracy w ekstremalnie niskich temperaturach.
Niemniej jednak autorzy publikacji nie wykluczają konieczności zastosowania szczytowego źródła ciepła w niektórych przypadkach. Jak można zaobserwować na wykresie, pojedyncze współczynniki COP w różnych miejscach świata mogą znacznie się od siebie różnić, na co wpływ ma nie tylko temperatura zewnętrzna, ale całość warunków pogodowych. Badacze podkreślają również, że wzięcie pod uwagę jedynie COP może być niewystarczające. Co prawda współczynnik ten dobrze obrazuje efektywność pomp ciepła w niskich temperaturach. Jednak istotne jest to, jak w chłodniejszym klimacie radzą sobie poszczególne komponenty urządzenia tj. sprężarka. Tak więc temat eksploatacji pomp ciepła w niskich temperaturach ma duży potencjał do rozwinięcia. Jednocześnie już teraz można stwierdzić z całą pewnością, że wyniki te obalają mit nieefektywnych pomp ciepła.
Walka z dezinformacją
Tak więc pompy ciepła sprawdzą się w każdym europejskim domu. Zdaje się, że jedyną przeszkodą ku większemu rozpowszechnieniu tych urządzeń może być społeczna niechęć. Ma to swoje odzwierciedlenie np. w Wielkiej Brytanii, gdzie wiele osób nadal podchodzi do pomp ciepła z podejrzliwością. Brak wiedzy na temat funkcjonowania tych urządzeń jest skrzętnie wykorzystywany przez tamtejszych polityków, którzy przekonują o wyższości kotłów gazowych. Jak podkreśla dr Jan Rosenow, który jest współautorem raportu opublikowanego w “Joule”, w Wielkiej Brytanii szerzy się dezinformacja na temat pomp ciepła.
“Odbyła się kampania rozpowszechniająca fałszywe informacje na temat pomp ciepła. Brytyjczycy niewiele wiedzą na temat tych urządzeń, więc bardzo łatwo ich przestraszyć, podając błędne informacje” - skwitował Rosenow.
Pozostaje mieć nadzieję, że publikacje takie jak “Coming in from the cold: Heat pump efficiency at low temperatures” przysłużą się poprawie wizerunku pomp ciepła w niektórych regionach globu. Bądź co bądź, technologia pomp ciepła jest przecież wymieniana jako kluczowa w kontekście powszechnej dekarbonizacji świata.
Źródła: Gibb D., Rosenow J., Lowes R., Hewitt N.J., “Coming in from the cold: Heat pump efficiency at low temperatures”, Joule 7, str. 1-4, 2023;
theguardian.com
