Sezónní výkonnostní faktor (SPF): efektivní provoz tepelného čerpadla

Různé metody stanovení faktoru sezónní výkonnosti

Při určování faktoru sezónní výkonnosti se zavedly různé metody. Nejspolehlivější metodou je výpočet na základě naměřených hodnot, který odborníci označují také jako faktor sezónní výkonnosti (SPF). Tato metoda však poskytuje spolehlivé výsledky pouze po prvním topném období. Aby bylo možné odhadnout sezónní výkonový faktor ještě před instalací tepelného čerpadla, existují další teoretické metody. Ty jsou definovány v normě VDI 4650 a jsou důležité například pro žádosti o dotace.

Teoretický výpočet součinitele podle VDI 4650

Pokud v době plánování nejsou k dispozici žádné informace o tepelném výkonu nebo spotřebě elektřiny, lze sezónní výkonový koeficient stanovit podle požadavků VDI 4650. Pomocí simulace na hodinovém základě nebo zjednodušené metody založené na různých výkonových údajích stanoví projektanti a odborní instalatéři tzv. sezónní koeficient výkonu (SCOP). Protože se však pro výpočet používají standardní klimatické údaje a teploty v místnosti, může se výsledek lišit od skutečnosti.

Mimochodem: na internetu jsou k dispozici kalkulačky koeficientu výkonu pro tepelná čerpadla. Ty se dotazují na důležité ovlivňující faktory a pomáhají předběžně odhadnout výši. To je zajímavé zejména pro plánování, pokud jde o porovnávání různých topných systémů nebo topných těles.

Výpočet sezónního výkonového faktoru s naměřenými hodnotami (SPF)

Kromě teoretického výpočtu sezónního výkonového faktoru lze charakteristickou hodnotu určit také pomocí skutečných naměřených hodnot. Ty poskytují měřiče tepla a elektroměry, které zaznamenávají množství vydaného tepla a množství spotřebované elektřiny.

Důležité: Pro dosažení konzistentních výsledků je třeba zvolit správné systémové limity. Pokud například měřiče zaznamenávají pouze spotřebu elektřiny kompresoru, je údaj na konci roku nižší, než když se měří spotřeba celého topného systému. To následně ovlivňuje faktor sezónního výkonu tepelného čerpadla. V praxi odborníci zohledňují množství elektřiny spotřebované na regulaci, kompresi a rozvoj zdroje tepla a také spotřebu elektřiny topné tyče, pokud je přítomna.

Jednoduchá rovnice pro stanovení účinnosti

Jakmile jsou měřiče nainstalovány a v provozu, lze vypočítat koeficient sezónní účinnosti. K tomu je třeba odečítat měřiče v pravidelných intervalech a zaznamenávat hodnoty. Poté vypočítejte množství přenesené a odebrané energie za rok. Za tímto účelem odečtěte hodnoty z předchozího roku od hodnot aktuálního roku. Tyto výsledky a následující rovnici pak můžete použít k výpočtu koeficientu sezónního výkonu:

• Sezónní výkonový faktor tepelného čerpadla = přenesené teplo / spotřeba energie.

Protože všechny hodnoty jsou vyjádřeny v kilowatthodinách, výsledkem je bezrozměrná veličina. Tu lze použít v následující rovnici pro odhad spotřeby energie a nákladů na vytápění:

• Spotřeba energie = předané teplo / sezónní výkonový faktor tepelného čerpadla.

Pokud není zapojen žádný jiný generátor tepla, lze předané teplo přirovnat k potřebě tepla v budově. To můžete zjistit nahlédnutím do starých fakturačních údajů nebo do podkladů poskytnutých vaším energetickým poradcem. Poté vydělte potřebu tepla odhadovaným výkonovým faktorem vašeho tepelného čerpadla a získáte spotřebu energie v kilowatthodinách. Po vynásobení aktuální cenou elektřiny získáte možné náklady na vytápění za rok. Tyto dva příklady ilustrují, jak se vypočítává sezónní výkonový faktor:

Tipy, jak zlepšit sezónní výkonnostní faktor tepelného čerpadla

V některých případech lze výsledek zlepšit snížením teplotního spádu. Jedná se o teplotní rozdíl mezi zdrojem tepla a teplotou průtoku. Pokud je nízký, kompresor musí vykonat méně práce, aby ze systému získal stejné množství tepla. Tím se sníží spotřeba energie a zvýší se faktor sezónního výkonu.

Zajistěte maximální účinnost již ve fázi plánování

Pro dosažení vysokého sezónního topného faktoru a úspory nákladů na vytápění je důležité zaujmout komplexní přístup již ve fázi plánování. To platí především pro výběr správného typu tepelného čerpadla.

• Pokud se spotřebitelé rozhodnou například pro tepelné čerpadlo vzduch-voda, je počáteční investice o něco nižší. Vzhledem k nízkým teplotám venkovního vzduchu v zimě je však třeba počítat s vyšší spotřebou elektrické energie.
• Tepelná čerpadla typu solanka/voda mají přístup ke zdroji tepla s vyšší teplotní úrovní a dosahují lepšího sezónního topného faktoru. Mají proto nižší spotřebu, ale jejich pořizovací náklady jsou vyšší.

Odborník radí: Optimalizace sezónního topného faktoru ve stávajících budovách

Pokud je váš vlastní topný systém již v provozu a sezónní výkonový faktor je výrazně nižší než teoreticky stanovená hodnota, lze účinnost zvýšit i dodatečně. Náš odborník na tepelná čerpadla Viessmann Egbert Tippelt vysvětluje, jak toho lze dosáhnout. S tepelnými čerpadly pracuje již téměř čtyři desetiletí a přesně ví, co je důležité. Podle jeho odborných znalostí jsou tato opatření při optimalizaci možná:

• Nastavte topnou křivku: Správným nastavením topné křivky optimálně přizpůsobíte regulaci vytápění vaší budově. Teplota průtoku se sníží, tepelné čerpadlo spotřebuje méně elektřiny a vy ušetříte na nákladech na vytápění.
• Hydraulické vyvážení: Při hydraulickém vyvážení odborníci nastaví topný systém tak, aby dodával do všech místností přesné množství tepla, které potřebují. V praxi to obvykle vede k nižším teplotám průtoku, a tím i k vyššímu sezónnímu topnému faktoru.
• Výměna otopných ploch: Velký potenciál úspor se skrývá v oblasti otopných ploch. Pokud jsou tyto plochy velmi malé, vyžadují vysoké teploty, aby byly schopny předat potřebné teplo. Jejich výměna za větší otopná tělesa, nízkoteplotní otopná tělesa nebo otopná tělesa s tepelným čerpadlem či deskové otopné systémy pomáhá snížit teplotu chladiče (teplotu průtoku tepla). Je to proto, že lze dosáhnout stejného komfortu při nižších teplotách topné vody a efektivnějším provozu tepelného čerpadla.

Zajímavé řešení: inteligentní termostaty od společnosti Viessmann. Ty zajišťují nejen větší pohodlí při nastavování teplot v místnosti. Automaticky také optimalizují topnou charakteristiku a hydrauliku systému, čímž šetří sezónní topný faktor tepelného čerpadla a náklady na vytápění.

Zlepšení tepelné izolace pomocí renovace

Doporučuje se také pracovat na tepelné obálce budovy. Pokud necháte vyměnit okna nebo zateplit stěny a střechy, snížíte potřebu tepla. Otopná soustava může pracovat s nižšími teplotami průtoku a její výkonový koeficient je vyšší. Zvýšená účinnost pak vede k nižší spotřebě elektrické energie a nižším nákladům na vytápění.

Jaká opatření jsou pro koho vhodná, aby se optimalizovalo tepelné čerpadlo a sezónní výkonový faktor, závisí na konkrétní budově. Specializovaní montážní pracovníci a energetičtí poradci si budovu důkladně prohlédnou. Identifikují potenciální úspory a následně navrhnou výhodná řešení renovace.

Další ukazatele účinnosti vytápění z hlediska životního prostředí

Kromě sezónního výkonového faktoru existuje řada dalších ukazatelů účinnosti tepelného čerpadla. Patří mezi ně koeficient účinnosti (COP) a sezónní energetická účinnost vytápění prostoru. Následující přehled vysvětluje, čím se tyto ukazatele od sebe liší a kdy se používají.

• Koeficient výkonnosti (COP): Koeficient výkonu tepelného čerpadla stanovený v laboratorních podmínkách lze často nalézt v dokumentaci výrobce. Je definován jako poměr přenosu tepla a spotřeby energie a měří se v konkrétním provozním bodě. Příslušný provozní bod lze zjistit z použitých indexů, které se skládají ze dvou písmen a dvou čísel. Písmena označují médium - vzduch (A), solanka (B) a voda (W) - a jsou doplněna číselnou hodnotou teploty média. Například COP A5/W35 znamená koeficient výkonu při venkovní teplotě 5 stupňů Celsia a teplotě proudícího média 35 stupňů Celsia.
• Sezónní energetická účinnost vytápění prostoru: Sezónní energetická účinnost vytápění prostoru popisuje dopad topného systému na životní prostředí. Pro výpočet této hodnoty odborníci vynásobí SCOP faktorem primární energie evropského mixu elektrické energie. Toto měřítko je kritériem způsobilosti pro dotace na tepelná čerpadla, a proto má zvláštní význam.

Ze všech předložených ukazatelů vypovídá o skutečné účinnosti konkrétního tepelného čerpadla pouze sezónní výkonový faktor. Je to proto, že vychází ze skutečných naměřených hodnot, zatímco všechny ostatní ukazatele jsou stanoveny v laboratorních podmínkách.