Salt la conținutul principal
Pastile tehnice

COP-ul pompei de căldură: ce este, cum se măsoară și de ce în ceață nu mai e același

Cine compară două pompe de căldură se uită mai întâi la un număr: COP-ul. Este numărul potrivit la care să te uiți și, totodată, cel mai ușor de făcut să pară mai bun decât este. În această pastilă explicăm ce este COP-ul și cum se obține, de ce valoarea de catalog se naște în laborator și nu în ceața din ianuarie, ce se schimbă cu temperatura exterioară și cu cea a apei, ce sunt SCOP, EER și SEER și care piese ale mașinii decid dacă acel număr rezistă și iarna.

01

Ce este COP-ul și cum se obține

COP vine de la coefficient of performance, în română coeficient de performanță. Este energia termică pe care pompa de căldură o trimite în instalație, împărțită la energia electrică pe care o consumă ca să o facă. Dacă mașina aduce în casă 4 kW de căldură și contorul arată 1, COP-ul este 4: pentru fiecare kWh plătit pe factură, patru ajung la calorifere sau în pardoseală. Pe ceilalți trei îi ia gratis din aerul exterior.

Calculul pornește de la trei măsurători. Pe circuitul de apă se citesc debitul, temperatura pe tur și cea pe retur. Căldura livrată este debitul înmulțit cu diferența de temperatură și cu căldura specifică a apei: 1,72 m³/h cu 5 °C diferență fac 10 kW. Pe partea electrică, un wattmetru măsoară cât absorb compresorul, ventilatorul, electronica și pompele interne. Împărțind primul număr la al doilea se obține COP-ul.

Este cifra care spune cât de bună e o mașină și, într-adevăr, e prima care se compară. Problema e unde se măsoară.

02

În laborator, nu în ceață

COP-ul de catalog se naște într-o cameră climatică, în condiții fixate de norma EN 14511. Cel mai citat, A7/W35, înseamnă aer la +7 °C și apă la 35 °C. Un alt punct de încercare, A2/W35, are aer la +2 °C cu o umiditate în jur de 84%. Sunt condiții curate și constante, egale pentru toți, și servesc la compararea mașinilor. Casa însă nu stă în laborator.

Iarna, în Câmpia Padului, realitatea e alta. Cu 2 °C afară și ceață, umiditatea ajunge la 90% și adesea la 100%. Aerul care trece prin bateria exterioară se răcește cu câteva grade, vaporii se depun pe lamele și îngheață. Bruma crește repede și închide trecerile aerului. Ventilatorul se chinuie, bateria schimbă mai puțin, iar mașina, ca să încălzească în continuare, trebuie să se oprească și să degivreze.

În timpul degivrării pompa de căldură nu încălzește casa: câteva minute ia căldură din instalație și o trimite afară ca să topească gheața. Energia aceea se plătește și nu ajunge la calorifere, deci COP-ul real al zilei scade.

În laborator, partea aceasta adesea nu se vede. O încercare durează puțin, adesea o oră și jumătate în regim constant. Dacă bruma se formează încet, măsurătoarea se termină înainte de prima degivrare, iar mașina o ocolește. Iese un tabel care nu ține cont de degivrare, și e un mod de a face cifrele să pară mai frumoase decât sunt. Numărul e adevărat, dar descrie o mașină care a ocolit partea cea mai grea a iernii.

Kita la Brno, Cehia, iarna 2022: bateria din spatele grilei cu hexagoane este piesa care decide cât COP rămâne când aerul e rece și umed
Kita la Brno, Cehia, iarna 2022: bateria din spatele grilei cu hexagoane este piesa care decide cât COP rămâne când aerul e rece și umed.

03

Ce face diferența: bateria, ventilatorul și circuitul

Diferența o face calitatea circuitului frigorific, piesă cu piesă.

  • Bateria și ventilatorul. Cu lamele la 2,5 mm distanță și o suprafață de schimb mare, bruma are nevoie de mai mult timp ca să închidă trecerile, iar degivrările sunt mai rare și mai scurte. Am explicat asta în pastila despre spațiul dintre lamele și în cea despre degivrare.
  • Diametrul țevilor. Țevile înguste costă mai puțin, dar frânează agentul frigorific: compresorul trebuie să împingă mai tare ca să circule aceeași cantitate de gaz, iar efortul acela în plus se plătește pe factură.
  • Vana cu 4 căi. Este vana care inversează ciclul pentru degivrare și pentru răcire. Dacă e mică față de mașină, gazul trece cu greu prin ea și se pierde randament în fiecare oră de funcționare.
  • Schimbătorul de apă, la aer-apă. Mai multe plăci înseamnă mai multă suprafață între agent și apă: compresorul poate lucra la o presiune mai mică pentru a da instalației aceeași temperatură, iar COP-ul crește.
  • Distribuitorul din plăci. Când există, împarte agentul în părți egale între toate plăcile. Fără el, unele plăci lucrează mult și altele aproape deloc, iar schimbătorul randează ca și cum ar fi mai mic.
  • Compresorul și invertorul. Compresorul trebuie ales ca să încălzească iarna, nu adaptat de la răcire (pastila despre compresoare), iar invertorul trebuie să-l lase să lucreze la jumătate de putere aproape tot sezonul, acolo unde randamentul e maxim (pastila despre dimensionare). Și invertorul consumă: o parte din curentul care intră în el devine căldură în componentele lui. Pe mașinile noastre rezidențiale invertorul este din carbură de siliciu (SiC): comută cu pierderi mai mici decât siliciul tradițional, se încălzește mai puțin și lasă mai multă energie compresorului. Este randament câștigat fără a atinge circuitul: diferența dintre SiC și IGBT o explicăm în pastila despre invertor.

Sunt componente care într-o fișă tehnică nu se văd. În COP-ul de laborator cântăresc puțin; în ceața din ianuarie fac toată diferența.

04

COP-ul se schimbă cu aerul de afară și cu apa dinăuntru

Același compresor, cu aceeași baterie, dă cifre diferite după cât de frig e afară și cât de caldă trebuie să fie apa. Cu cât cele două sunt mai apropiate, cu atât COP-ul e mai mare. Se vede în fișele certificării europene HP Keymark, măsurate de un laborator independent la sarcină parțială conform EN 14825. Pentru una dintre pompele noastre aer-apă de 8 kW pe propan:

Două lucruri de citit în acest tabel. Primul: „COP 10” pe care unii îl caută există, dar la +12 °C cu pardoseală radiantă și mașina la minim, nu în ianuarie. Al doilea: trecerea de la 35 la 55 °C pe tur costă cam o treime din COP la fiecare temperatură exterioară. De aceea merită să trimiți apa la cea mai mică temperatură pe care o acceptă instalația și să păstrezi cei 70 °C pentru zilele în care chiar sunt necesari, cum explicăm în pastila despre calorifere.

Aer exterior Apă la 35 °C (pardoseală) Apă la 55 °C (calorifere)
-7 °C COP 3,59 COP 2,56
+2 °C COP 5,84 COP 4,19
+7 °C COP 7,64 COP 5,77
+12 °C COP 10,37 COP 8,16
COP se schimbă cu aerul de afară și cu apa dinăuntru. De la 35 la 55 °C pe tur se pierde cam o treime din COP, la orice temperatură exterioară
COP se schimbă cu aerul de afară și cu apa dinăuntru. De la 35 la 55 °C pe tur se pierde cam o treime din COP, la orice temperatură exterioară.

05

SCOP: numărul care ajunge pe factură

COP-ul este o fotografie la o singură temperatură. SCOP-ul, coeficientul de performanță sezonier, este filmul întregii ierni: norma EN 14825 ia orele unei ierni tipice, le împarte după temperatura exterioară, măsoară COP-ul la -7, +2, +7 și +12 °C și face media ponderată cu orele. Rezultatul spune câtă căldură se obține pentru fiecare kWh electric pe tot sezonul, și de aici vine clasa energetică de pe etichetă.

Pentru aceeași mașină din tabel, SCOP-ul certificat este 5,75 cu apa la 35 °C și SCOP 4,20 la 55 °C. Este numărul de comparat între două pompe de căldură, la aceeași temperatură a apei și același climat: fișa Keymark îl dă pentru climatul mediu și, când există, pentru cel rece. Dar și SCOP-ul se naște în laborator, din aceleași încercări despre care vorbeam mai sus: spune cine e mai eficient, nu cât vei consuma tu în casa ta.

06

EER și SEER: același lucru vara

Când pompa de căldură răcește, raportul dintre frigul livrat și electricitatea consumată se numește EER, energy efficiency ratio. SEER este versiunea lui sezonieră, cum e SCOP pentru încălzire. Mecanismul e identic, cu rolurile inversate: cu cât aerul exterior e mai cald și apa trebuie să fie mai rece, cu atât EER-ul scade. O mașină cu o baterie mare și un ventilator care o traversează bine are un EER bun din același motiv pentru care are un COP bun: schimbă multă căldură cu o diferență mică de temperatură.

07

Eticheta energetică: ce înseamnă A+++

În Germania „Energieeffizienz Wärmepumpe”, eficiența energetică a pompei de căldură, se caută de 260 de ori pe lună. Pe etichetă nu apare SCOP, ci eficiența sezonieră ηs: SCOP împărțit la 2,5, factorul cu care Europa transformă curentul în energie primară, minus 3 puncte pentru reglaj.

Clasa depinde de acest număr și de temperatura apei. Cu apă la 35 °C, ca la încălzirea în pardoseală, A+++ înseamnă cel puțin 175%; cu apă la 55 °C, ca la calorifere, cel puțin 150% (Regulamentul UE 811/2013; eticheta de azi e folosită din 26 septembrie 2019). Kita X are 221,5% la 35 °C și 172,7% la 55 °C: A+++ în ambele cazuri.

Două aparate în A+++ pot fi totuși foarte diferite: clasa e o treaptă și nu spune cu cât depășește aparatul pragul. Ca să le compari, te uiți la SCOP sau la ηs, la aceeași temperatură a apei și în același climat.

08

Ce înseamnă pentru factură

O casă care cere 15.000 kWh de căldură pe an, cu un SCOP real de 4, cumpără 3.750 kWh de electricitate. Cu un SCOP real de 3 cumpără 5.000: cu 1.250 kWh mai mult, în fiecare an, pentru aceeași casă la aceeași temperatură. Diferența dintre 4 și 3 este cea dintre o mașină care rămâne aproape de cifrele de catalog și în ceață și una care le pierde pe drum. În pastila despre consum am făcut calculele pe mărimi; în cea despre puterea utilă explicăm de ce la -7 °C puterea contează la fel de mult ca COP-ul.

09

Cum citești o fișă tehnică fără să te lași păcălit

  • În ce condiții e dat COP-ul: aer, apă, sarcină plină sau parțială. Un COP fără condițiile alături nu spune nimic.
  • Cine l-a măsurat: o certificare HP Keymark sau un laborator independent valorează mai mult decât o cifră din catalog.
  • SCOP-ul la 35 și la 55 °C, nu doar la 35.
  • Puterea livrată la -7 °C: o mașină poate avea un COP bun și să nu aibă destulă putere când e nevoie.
  • Greutatea, care spune câtă baterie și cât schimbător sunt înăuntru (pastila despre aerul condiționat și pompa de căldură).
  • Pasul lamelelor și cum gestionează degivrarea.
  • Până la ce temperatură a apei ajunge fără rezistențe electrice.

10

COP-ul care contează e cel pe care îl citești pe display

Laboratorul servește la comparat, casa servește la plătit. De aceea mașinile noastre sunt construite pentru a doua: baterie cu lamele la 2,5 mm, schimbător cu plăci dimensionat cu marjă, compresor ales pentru frig, invertor din carbură de siliciu pe modelele rezidențiale, apă la 70 °C când e nevoie. Iar eficiența nu o promitem: o citești pe display.

11

Întrebări frecvente

Ce este COP-ul unei pompe de căldură?

Raportul dintre căldura pe care mașina o trimite în instalație și electricitatea pe care o consumă. COP 4 înseamnă patru kWh de căldură pentru fiecare kWh plătit.

Care e un COP bun?

Depinde de condițiile în care e măsurat. La +7 °C cu apă la 35, valorile certificate trec de COP 7; la -7 °C cu calorifere la 55, chiar și o mașină excelentă stă între COP 2,5 și 3. Compararea a două COP-uri are sens doar în aceleași condiții.

Ce înseamnă pompă de căldură cu COP 5, 7 sau 10?

Sunt valori reale la temperaturi exterioare blânde și apă joasă, de regulă între +7 și +12 °C cu pardoseală radiantă. Nu sunt COP-ul din ianuarie.

Ce diferență e între COP și SCOP?

COP-ul se măsoară la o singură temperatură. SCOP-ul este media ponderată cu orele unei ierni tipice, conform EN 14825, și e numărul din spatele clasei energetice.

Ce este EER-ul?

COP-ul răcirii: frig livrat împărțit la electricitate consumată. SEER este versiunea lui sezonieră.

De ce scade COP-ul la frig și ceață?

Pentru că bateria găsește mai puțină căldură în aer și, cu aer umed, se acoperă de brumă. Mașina trebuie să degivreze, iar în acele minute consumă fără să încălzească casa.