Pompy ciepła przeszły dużą zmianę. Te liczby pokazują skalę
W ciągu ostatnich lat zmieniały się nie tylko konstrukcja i sterowanie pomp ciepła, ale także stosowane w nich czynniki chłodnicze. Dane z niemieckiego wykazu BAFA pokazują, jak ewoluowały parametry urządzeń uwzględnianych w tamtejszym systemie wsparcia.
Pompy ciepła mają długą historię, jednak szczególnie dużo zmian technologicznych przyniosły ostatnie dwie dekady. Rozwój objął m.in. sprężarki, elektronikę sterującą, wymienniki ciepła i czynniki chłodnicze. Zmieniły się także rozwiązania ograniczające hałas oraz możliwości integracji urządzeń z fotowoltaiką i magazynami energii.
Jedno z zestawień przygotowanych w ramach kampanii „Pompuj ciepło z głową” pokazuje te zmiany na przykładzie danych dotyczących urządzeń ujętych w wykazach niemieckiego Federalnego Urzędu ds. Gospodarki i Kontroli Eksportu (BAFA).
Ponad 5,6 tys. urządzeń w najnowszym zestawieniu
Wykres przygotowany na podstawie danych BAFA obejmuje cztery punkty w czasie: 2016, 2020, 2023 i 2025 rok. W 2016 r. analizowany wykaz obejmował 681 pomp ciepła, w 2020 r. było ich już 2138, w 2023 r. – 4293, a w 2025 r. – 5654.
Dla urządzeń z 2016 r. wartość COP A2/W35 mieściła się w przedziale od 2,85 do 4,57, a średnia wynosiła 3,56. W 2020 roku wartości wynosiły odpowiednio 3,10, 3,81 i 5,48.
W kolejnych zestawieniach zastosowano już wskaźnik SCOP 35. W 2023 r. wartości minimalna, średnia i maksymalna wynosiły odpowiednio 3,75, 5,06 i 6,61. W 2025 r. było to 4,03, 5,17 i 6,61.
Trzeba jednak zachować ostrożność przy bezpośrednim porównywaniu tych wartości. Wykres zestawia dane dotyczące COP A2/W35 dla lat 2016 i 2020 z wartościami SCOP 35 dla lat 2023 i 2025, a więc nie są to identyczne wskaźniki. Dodatkowo wykaz BAFA nie jest statystyką sprzedaży ani pełnym spisem pomp ciepła dostępnych na rynku. Obejmuje urządzenia, dla których udokumentowano wymagane parametry techniczne i efektywnościowe na potrzeby niemieckiego systemu wsparcia.
Mimo tych zastrzeżeń dane pokazują zmianę zakresu parametrów urządzeń znajdujących się w analizowanym wykazie. Szczególnie widoczny jest wzrost dolnej wartości – z 2,85 w 2016 r. do 4,03 w 2025 r. – choć również w tym przypadku trzeba uwzględnić zmianę sposobu pomiaru zastosowanego na wykresie.
Rozwój dotyczył nie tylko efektywności
Za zmianami parametrów urządzeń stoją m.in. rozwiązania stosowane w obiegu chłodniczym.
Jednym z ważniejszych etapów było upowszechnienie technologii inwerterowej. Pozwala ona zmieniać moc urządzenia zależnie od aktualnego zapotrzebowania na ciepło, zamiast pracować wyłącznie z pełną mocą. Według materiału kampanii zastosowanie tego rozwiązania może ograniczyć zużycie energii o co najmniej 10 proc.
Zmiany objęły również sprężarki, stosowane w nich materiały oraz wymienniki ciepła. W tych ostatnich optymalizowano m.in. wielkość konstrukcji i sposób rozprowadzania czynnika chłodniczego. Materiał kampanii wskazuje, że wcześniejsze rozwiązania mogły powodować straty mocy sięgające 20 proc.
R410A ustępuje miejsca R32 i R290
Jeszcze wyraźniej zmiany widać w przypadku czynników chłodniczych. W starszych pompach ciepła szeroko stosowany był R410A, którego współczynnik GWP wynosi 2088. Później coraz większą rolę zaczął odgrywać R32 z GWP na poziomie 675, a obecnie na znaczeniu zyskuje również R290, czyli propan.
Dane przedstawione na wykresie, pochodzące z zestawień HP Keymark, pokazują zmianę udziałów poszczególnych czynników. W 2017 roku R410A odpowiadał za 85 proc. przedstawionej struktury.
W 2021 r. największy udział miał już R32 – 79 proc. Natomiast w 2024 roku R290 odpowiadał za 38 proc., a R32 za 47 proc. Pozostałą część stanowiły inne czynniki.
Zmiana jest związana m.in. z unijnymi regulacjami dotyczącymi fluorowanych gazów cieplarnianych. W efekcie producenci coraz częściej sięgają po czynniki o niższym potencjale tworzenia efektu cieplarnianego.
Pompy mają pracować ciszej
Kolejnym obszarem rozwoju jest poziom hałasu. Według materiału kampanii współczesne pompy ciepła osiągają zazwyczaj 35–55 dB(A). W ciągu ostatnich dwóch dekad poziom hałasu miał zmniejszyć się o około 10–15 dB.
Wpływ na to mają m.in. inwerterowy sposób regulacji pracy, konstrukcja wentylatorów, materiały stosowane w obudowach oraz rozwiązania ograniczające przenoszenie drgań na budynek.
W przypadku instalacji montowanych w pobliżu budynków mieszkalnych znaczenie ma nie tylko nominalny poziom hałasu urządzenia, ale również sposób jego montażu i warunki pracy. Dlatego sama wartość podawana dla konkretnego modelu nie opisuje wszystkich warunków, w jakich urządzenie będzie pracować.
Różnice w efektywności mają znaczenie dla kosztów
W materiale przedstawiono również przykład pokazujący, że taki sam wzrost współczynnika efektywności nie musi oznaczać takiej samej wartości oszczędności.
Przyjęto w nim budynek o powierzchni 150 m², zapotrzebowanie na energię cieplną na poziomie 150 kWh/m² rocznie oraz cenę energii elektrycznej 1 zł/kWh. Dla takich założeń przejście z COP 2,5 do 3,0 oznacza w przedstawionym przykładzie 1500 zł rocznej oszczędności.
Przy kolejnych takich samych przyrostach efektywności wartości są coraz niższe:
- 3,0 → 3,5: 1071 zł rocznie,
- 3,5 → 4,0: 804 zł rocznie,
- 4,0 → 4,5: 625 zł rocznie,
- 4,5 → 5,0: 500 zł rocznie.
Są to jednak wartości z przykładu obliczeniowego przy określonych założeniach. Rzeczywista różnica w kosztach ogrzewania zależy m.in. od zapotrzebowania budynku na ciepło, temperatury pracy instalacji, cen energii oraz sposobu eksploatacji pompy.
Większe możliwości pracy w starszych budynkach
Zmiany konstrukcyjne dotyczą również temperatury zasilania, jaką mogą zapewniać poszczególne urządzenia.
Materiał kampanii wskazuje, że współczesne pompy ciepła mogą przy niskich temperaturach zewnętrznych osiągać rzeczywisty współczynnik efektywności na poziomie 2 i więcej. Jednocześnie rozwój konstrukcji oraz zastosowanie R290 pozwoliły w części urządzeń zwiększyć osiągane temperatury zasilania.
Nie oznacza to jednak, że każda współczesna pompa ciepła będzie odpowiednia dla nieocieplonego budynku. Dobór urządzenia zależy m.in. od zapotrzebowania cieplnego obiektu, rodzaju instalacji grzewczej i wymaganej temperatury zasilania.
Pompa ciepła jako część systemu energetycznego domu
Rozwój technologii obejmuje także sterowanie i integrację z innymi urządzeniami. Nowoczesne systemy mogą uwzględniać m.in. temperaturę zewnętrzną i prognozy pogody, a pompa może współpracować z instalacją fotowoltaiczną, magazynem energii oraz systemem zarządzania energią.
W materiale przywołano dane Centrum Badań nad Energią Słoneczną i Wodorem Badenii-Wirtembergii (ZSW), według których połączenie tych elementów może pozwolić na osiągnięcie poziomu autokonsumpcji do 70 proc.
Możliwe jest również sterowanie pracą pompy w zależności od cen energii. W materiale wskazano, że wykorzystanie dynamicznych taryf może pozwolić na przesuwanie pracy urządzenia na godziny z niższymi cenami, a potencjalne oszczędności określono na do 30 proc. kosztów eksploatacji. Jest to jednak wartość podawana dla określonego sposobu wykorzystania urządzenia, a nie uniwersalny poziom oszczędności dla wszystkich użytkowników.
Co dalej z pompami ciepła?
Autorzy opracowania podkreślają, że rozwój pomp ciepła nie musi oznaczać wyłącznie dalszego zwiększania maksymalnej efektywności urządzeń. Wśród kierunków wymienianych w materiale znajdują się m.in. obniżanie kosztów produkcji, ograniczanie ilości wykorzystywanych materiałów, zwiększanie trwałości urządzeń oraz uproszczenie ich montażu i serwisowania.
Znaczenie będzie miała również współpraca pomp ciepła z pozostałymi elementami systemu energetycznego – fotowoltaiką, magazynami energii czy rozwiązaniami pozwalającymi reagować na ceny energii i potrzeby sieci.
Dane z wykazów BAFA pokazują, że w analizowanej grupie urządzeń w ostatnich latach zmieniły się zarówno zakresy osiąganych parametrów, jak i liczba pomp uwzględnianych w zestawieniu. Jednocześnie zmiany metodologii, takie jak przejście z COP A2/W35 na SCOP 35, oznaczają, że nie wszystkie wartości z wykresu można traktować jako bezpośrednio porównywalną serię czasową.
Źródło danych: materiał przygotowany w ramach kampanii „Pompuj ciepło z głową”, wykorzystujący m.in. dane BAFA i HP Keymark.
Katarzyna Poprawska-Borowiec
katarzyna.borowiec@gramwzielone.pl
© Materiał chroniony prawem autorskim. Wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy E-Magazyny Sp. z o.o.
