Pompa ciepła 10 kW nie zużywa 10 kW energii elektrycznej. W oznaczeniu urządzenia 10 kW oznacza zwykle moc grzewczą, czyli ilość ciepła oddawanego do instalacji, a nie pobór prądu. Rzeczywisty pobór energii zależy od warunków pracy i sprawności wyrażonej przez COP albo sezonowo przez SCOP.
Najkrótsza odpowiedź jest taka: pompa ciepła o mocy grzewczej 10 kW najczęściej pobiera około 2–4 kW mocy elektrycznej, ale przy sprzyjających warunkach może zejść niżej, a przy niskiej temperaturze zewnętrznej i wysokiej temperaturze zasilania może pobierać więcej. Dlatego pytanie o zużycie energii przez pompę 10 kW nie ma jednej stałej odpowiedzi bez podania temperatury zewnętrznej, temperatury wody na zasilaniu i parametrów konkretnego modelu.
Jak to policzyć?
Dla pojedynczego punktu pracy wystarcza prosty wzór:
pobór mocy elektrycznej [kW] = moc grzewcza [kW] / COP
Jeżeli pompa oddaje 10 kW ciepła i pracuje z COP równym 5,0, pobór wynosi około 2,0 kW. Przy COP 4,0 będzie to 2,5 kW. Przy COP 3,0 wyjdzie około 3,33 kW, a przy COP 2,5 około 4,0 kW. Ten wzór dobrze pokazuje, dlaczego ta sama pompa raz pobiera niewiele ponad 2 kW, a innym razem ponad 4 kW.
Jeżeli celem jest policzenie energii zużytej w czasie, trzeba dodać drugi krok:
zużycie energii [kWh] = pobór mocy [kW] × czas pracy [h]
Jeżeli pompa pobiera średnio 2,6 kW i pracuje przez 8 godzin, zużyje około 20,8 kWh energii elektrycznej. Taki model jest dobry do liczenia dobowego lub tygodniowego, ale nie nadaje się sam z siebie do rzetelnego oszacowania rocznego zużycia.
Dla całego sezonu grzewczego lepszy jest wzór oparty na SCOP:
zużycie energii elektrycznej [kWh/rok] = zapotrzebowanie budynku na ciepło [kWh/rok] / SCOP
Jeżeli budynek potrzebuje rocznie 12 000 kWh ciepła, a pompa ma SCOP 4,0, zużycie energii elektrycznej wyniesie około 3000 kWh/rok. To podejście jest technicznie poprawniejsze niż mnożenie mocy znamionowej przez liczbę godzin, ponieważ uwzględnia sezonową sprawność urządzenia.
Co pokazują karty katalogowe pomp około 10 kW?
Dane katalogowe dobrze pokazują, jak bardzo zmienia się pobór energii przy różnych parametrach zasilania i temperaturze zewnętrznej. Dla modelu Rotenso Aquami Split 10 kW karta katalogowa podaje przy punkcie A7/W35 moc grzewczą 10,00 kW, pobór mocy 2,00 kW i COP 5,00. Przy A7/W45 ta sama pompa ma nadal 10,00 kW mocy grzewczej, ale pobór rośnie do 2,63 kW, a COP spada do 3,80. Przy A7/W55 moc grzewcza wynosi 9,50 kW, pobór 3,06 kW, a COP spada do 3,10.
To oznacza, że wzrost temperatury zasilania z 35°C do 55°C podniósł pobór mocy z 2,00 kW do 3,06 kW. Różnica wynosi około 53%. Taki skok nie wynika ze zmiany samej wielkości urządzenia, tylko z warunków pracy. To jedna z najważniejszych rzeczy do pokazania, bo właśnie tutaj najczęściej pojawia się błędne uproszczenie, że pompa „10 kW” zawsze zużywa podobną ilość energii.
Karta katalogowa Thermatec R290 10 kW pokazuje to jeszcze szerzej. Dla A7/W35 producent podaje zakres wydajności grzewczej 3,50–12,66 kW, pobór mocy elektrycznej 0,87–3,73 kW oraz COP 4,02–4,97. Dla A7/W55 zakres wydajności grzewczej wynosi 4,23–14,53 kW, pobór 1,45–4,28 kW, a COP 2,92–3,39. W tej samej karcie podano także SCOP 5,14 dla klimatu umiarkowanego przy 35°C oraz SCOP 3,92 przy 55°C.
Dane z Mitsubishi Electric dla jednostki 10 kW pokazują z kolei typowy punkt katalogowy: moc grzewcza 10,0 kW, pobór mocy elektrycznej 2,63 kW i COP 3,90. To jest dobry punkt odniesienia dla osoby, która szuka odpowiedzi. Ile mniej więcej pobiera taka jednostka bez wchodzenia jeszcze w bardzo rozbudowane modele sezonowe.
Co najbardziej wpływa na zużycie energii?
Największy wpływ ma temperatura zasilania instalacji. Im wyższej temperatury wymaga system grzewczy, tym niższa sprawność pompy i większy pobór prądu. Dla układów niskotemperaturowych, takich jak ogrzewanie podłogowe, parametry są zwykle wyraźnie lepsze niż dla instalacji wymagających 50–55°C. To nie jest drobna różnica. To jeden z głównych powodów, dla których dwa budynki z pozornie tą samą pompą mogą mieć zupełnie inne rachunki za energię.
Drugim kluczowym czynnikiem jest temperatura zewnętrzna. Dane NIBE pokazują to bardzo wyraźnie. Dla jednostki zbliżonej klasą mocy przy A7/W35 pobór mocy wynosi około 1,09 kW, natomiast przy -7/W35 rośnie do około 3,27 kW. To prawie trzykrotna różnica. Przy tych samych założeniach budynek zimą może więc zużywać znacznie więcej energii elektrycznej niż w okresach przejściowych.
Znaczenie ma także sposób modulacji sprężarki i obciążenie częściowe. Karty katalogowe nowoczesnych urządzeń pokazują zakresy mocy i zakresy poboru, a nie jeden stały punkt. Oznacza to, że pompa nie pracuje cały czas w jednej pozycji. Urządzenie dopasowuje moc do obciążenia, a to wpływa na chwilowy pobór i na wynik sezonowy. Z punktu widzenia użytkownika najważniejsze jest więc nie tylko to, jaka jest moc nominalna pompy. Jak również jak szeroko urządzenie moduluje i jakie ma SCOP.
Ile to może dawać dziennie, miesięcznie i rocznie?
Jeżeli przyjąć uproszczony scenariusz, w którym pompa 10 kW pobiera średnio 2,5 kW i pracuje 6 godzin efektywnej pracy sprężarki na dobę, dzienne zużycie wyniesie około 15 kWh. Przy 10 godzinach pracy będzie to około 25 kWh. Gdy średni pobór wzrośnie do 3,5 kW, te same czasy pracy dadzą odpowiednio około 21 kWh i 35 kWh na dobę. To nie są wartości uniwersalne, ale dobrze pokazują rząd wielkości.
W skali miesiąca dużo zależy od temperatury zewnętrznej i zapotrzebowania budynku. Gdy urządzenie zużywa średnio 20 kWh na dobę, daje to około 600 kWh miesięcznie. Przy 30 kWh na dobę będzie to około 900 kWh. Takie wyliczenia są użyteczne do oszacowania rachunków, ale nie zastąpią modelu opartego na SCOP i rocznym zapotrzebowaniu na ciepło.
Najbardziej technicznie poprawny sposób oceny rocznej to punkt wyjścia od potrzeb budynku. Jeżeli budynek potrzebuje rocznie 8 000 kWh ciepła i pompa ma SCOP 4,5, zużycie energii elektrycznej będzie około 1778 kWh. Przy 12 000 kWh ciepła i SCOP 4,0 będzie to około 3000 kWh. Przy 18 000 kWh i SCOP 3,5 około 5143 kWh. Widać więc jasno, że samo określenie „pompa 10 kW” nie wystarcza do uczciwego policzenia zużycia rocznego.
Typowy błąd w interpretacji
Najczęstszy błąd polega na założeniu, że pompa 10 kW pobiera 10 kW energii elektrycznej, czyli 10 kWh w ciągu godziny pracy. To błędne założenie miesza moc grzewczą z poborem elektrycznym. W rzeczywistości pompa ciepła przenosi energię z dolnego źródła i tylko część energii pobiera z sieci. Dlatego pobór elektryczny jest niższy od mocy grzewczej i zależy od COP albo SCOP.
Drugim błędem jest porównywanie różnych pomp wyłącznie po mocy nominalnej. Dwie jednostki opisane jako 10 kW mogą mieć różne COP, różny zakres modulacji, różne zachowanie przy 55°C i różne SCOP. Z perspektywy kosztów eksploatacji ważniejsze od samej nazwy modelu jest to, ile energii urządzenie zużywa przy parametrach odpowiadających konkretnej instalacji i konkretnemu budynkowi.
Wniosek techniczny
Pompa ciepła 10 kW najczęściej zużywa około 2–4 kW mocy elektrycznej. Jednak dokładna wartość zależy od COP, temperatury zewnętrznej i temperatury zasilania. Dla punktów katalogowych typu A7/W35 pobór może wynosić około 2,0–2,6 kW. Przy wyższej temperaturze zasilania albo gorszych warunkach pogodowych może wzrosnąć do około 3,0–4,3 kW.
Jeżeli celem jest ocena rachunków, trzeba patrzeć nie na samą moc 10 kW, lecz na SCOP i zapotrzebowanie budynku na ciepło. Dopiero taki zestaw danych pozwala oszacować zużycie energii elektrycznej w skali sezonu i roku. Sam symbol „10 kW” mówi za mało, żeby policzyć to rzetelnie.
Źródła:
https://energy.ec.europa.eu/topics/energy-efficiency/heat-pumps_en
https://thermosilesia.pl/assets/default/system_object_files/3abe6011195089344bfc08637d197c2f.pdf
https://thermatec.pl/assets/files/PL-Thermatec-karta-TH-R290-S10-3P-www.pdf