Soojuspump või elektriküte: mõistame COP-i erinevust

COP 4.9 tähendab, et soojuspump annab iga tarbitud 1 kW elektri kohta 4.9 kW soojust, kandes tasuta soojust õhust. See on 4–5 korda ökonoomsem kui elektriboiler – see pole maagia, vaid füüsika.

Sissejuhatus: tüüpiline valikusituatsioon

Kujutage ette olukorda: majaomanik Tallinnas kaalub 12 kW vananenud elektriboileri väljavahetamist. Kataloogi sirvides peatub ta 12 kW soojuspumbal Mycond BeeEco, kus on märgitud COP 4.85. Kirjelduses öeldakse, et see tähendab peaaegu viiekordset elektrisäästu võrreldes elektriboileriga. "Kuidas see võimalik on? — mõtleb omanik. — Kas see tähendab, et pump kulutab sama kütte saamiseks 4.85 korda vähem elektrit? Kas see ei riku füüsikaseadusi?"

Just selline küsimus tekib paljudel, kes puutuvad esimest korda kokku soojuspumba kontseptsiooniga. COP-i mõistmine on võtmetähtsusega kütte süsteemi teadlikul valikul, eriti Eesti kliimas, kus küttehooaeg kestab 7–8 kuud.

Mis on COP: selgitus ilma valemiteta

COP (Coefficient of Performance) — see on soojuspumba kasuteguri koefitsient, mis näitab saadud soojusenergia suhet tarbitud elektrienergiasse. Lihtsamalt öeldes vastab COP küsimusele: mitu kilovatti soojust annab süsteem iga kilovati tarbitud elektri kohta.

Kui võtta näiteks soojuspump Mycond BeeEco COP-iga 4.85, tähendab see, et iga 1 kW tarbitud elektri kohta annab süsteem 4.85 kW soojusenergiat. Võrdluseks: elektriboiler COP-iga 1.0 annab vaid 1 kW soojust 1 kW elektri kohta.

Kust see "lisajõud" siis tuleb? Kas see ei riku energia jäävuse seadust? Mitte mingil juhul. Soojuspump ei tooda energiat ega oma kasutegurit üle 100%. See lihtsalt kannab juba olemasoleva soojuse ümbritsevast keskkonnast (õhust, pinnasest, veest) hoonesse.

Illustratiivne analoogia: kujutage ette, et soojuspump ei ole küttekeha, vaid "soojuse transport". See on nagu veok, mis kulutab 1 liitri kütust (1 kW elektrit), kuid veab 4.85 tonni koormat (4.85 kW soojust). Koorem on ümbritsevast õhust võetud soojus, kütus on elekter, mis on vajalik kompressori tööks, mis seda soojust "pumpab".

Kuidas soojuspump töötab: füüsiline põhimõte

Et mõista, kust tuleb nii kõrge efektiivsus, vaatleme soojuspumba töö füüsilist põhimõtet. Süsteem töötab samal põhimõttel mis külmkapp, kuid vastupidises suunas.

Töötsükkel koosneb neljast peamisest etapist:

1. Aurusti (välisseade) sisaldab külmaainet, mis keeb väga madalal temperatuuril (-30°C). See võimaldab tal võtta soojust õhust isegi temperatuuril -25°C (sest soojus liigub soojemalt kehalt külmemale). Seejuures külmaaine aurustub.

2. Kompressor surub gaasilise külmaaine kokku, tõstes oluliselt selle temperatuuri (kuni +55–75°C olenevalt mudelist). Just kompressori tööle kulubki elektrienergia.

3. Kondensaator (sissepaigaldatav plokk) annab kuuma külmaaine soojuse üle kütteveesüsteemile. Pärast soojuse loovutamist kondenseerub külmaaine taas vedelikuks.

4. Paisuventiil alandab külmaaine rõhku, mis viib selle temperatuuri languseni, ja tsükkel kordub.

Võtmemoment: kompressor kulutab elektrit mitte soojuse tootmiseks, vaid selle ülekandmiseks. See on nagu külmkapp vastupidi — külmkapp viib soojuse kambrist välja, soojuspump toob soojuse väljast tuppa.

Erinevad Mycondi mudelid kasutavad selle protsessi optimeerimiseks erinevaid tehnoloogiaid:

• BeeEco: varustatud Highly rootorkompressoriga, kasutab keskkonnasõbralikku külmaainet R290 (propaan), töötab temperatuurivahemikus -25°C kuni +45°C.
• BeeSmart: kasutab Mitsubishi kompressorit, külmaainet R32, omab invertertehnoloogiat sujuvaks võimsuse reguleerimiseks.
• BeeThermic: varustatud Panasonic kompressoriga, millel on EVI-tehnoloogia (Enhanced Vapor Injection), mis võimaldab hoida kõrget efektiivsust ka madalatel välisõhu temperatuuridel ja kõrgetel etteandetemperatuuridel.

Elektriküte: otsene energia muundamine

Et paremini mõista soojuspumba efektiivsust, võrdleme seda elektriküttega, mis töötab otsese energia muundamise põhimõttel.

Elektriboiler või elektrikonvektor töötab väga lihtsal põhimõttel: elekter muundatakse otse soojuseks kütteelementide (TEN või spiraal) kaudu. Kui läbi kütteelementide läbib elektrivool, kuumenevad need ja annavad soojuse üle veele (boileri puhul) või õhule (konvektori puhul).

Energia jäävuse seaduse kohaselt muundub 1 kW elektrienergiat ligikaudu 1 kW soojusenergiaks. Seetõttu on elektrikütte kasuteguri koefitsient (COP) alati ligikaudu 1.0. Kaasaegsete elektriboilerite kasutegur võib ulatuda 98–99%-ni, kuid see ei muuda 1:1 suhet tarbitud elektri ja saadud soojuse vahel.

Elektriküte ei ole iseenesest halb valik — see on lihtsalt füüsiliselt teistsugune põhimõte. See ei kanna soojust ümbritsevast keskkonnast, vaid tekitab selle otse elektrist.

Võrdlus: 1 kW elektrit = ? kW soojust

Selguse huvides võrdleme, kui palju soojust saab 1 kilovatist elektrist sõltuvalt küttesüsteemist.

Põhijäreldus: soojuspump annab iga tarbitud kilovati elektri kohta 3.2–4.85 korda rohkem soojust kui otsene elektriküte. See ei ole turundustrikk, vaid energia ülekande füüsiline põhimõte.

Mis mõjutab COP-i: temperatuur ja töörežiim

Oluline on mõista, et soojuspumba COP ei ole püsiv suurus. Tõhusust mõjutavad välised tingimused ja töörežiim.

Välisõhu temperatuur avaldab COP-ile märkimisväärset mõju:

• +7°C juures (A7): COP on kõrgeim, sest õhus on palju soojust, mida on lihtne "koguda".
• -7°C juures: COP väheneb, sest õhus on vähem soojusenergiat.
• -25°C juures: COP on madalaim, kuid jääb siiski üle 1.0, mis on endiselt efektiivsem kui elektriboiler.

Näiteks Mycond MBasic soojuspumba puhul:

• COP A7/W35: 4.0-4.3
• COP -7°C juures: 2.6-2.9

See tähendab, et isegi -7°C pakasega on soojuspump 2.6–2.9 korda efektiivsem kui elektriboiler.

Söötava vee temperatuur mõjutab samuti COP-i oluliselt:

• W35 (põrandaküte): kõrgem COP väiksema temperatuuri erinevuse tõttu külmaaine ja soojuskandja vahel.
• W55 (radiaatorid): madalam COP, kuna kompressor peab kõrgema temperatuuri saavutamiseks tegema rohkem tööd.

Näide Mycond BeeThermic: SCOP 4.58 W35 puhul versus 3.28 W55 puhul.

Kõrgete etteandetemperatuuride korral tõhususe tõstmiseks kasutab Mycond BeeThermic EVI-tehnoloogiat (Enhanced Vapor Injection). See tehnoloogia võimaldab Panasonic kompressoril säilitada kõrge efektiivsuse ka kõrgete etteandetemperatuuride ja madalate välisõhutemperatuuride korral.

SCOP vs COP: hooajaline tõhusus

Soojuspumba valikul on oluline eristada COP-i ja SCOP-i (Seasonal Coefficient of Performance).

COP on hetkelise tõhususe näitaja konkreetsetes tingimustes (näiteks A7/W35). See näitab soojuspumba efektiivsust ühes kindlas tööpunktis.

SCOP on kogu küttehooaja keskmistatud tõhusus, mis arvestab temperatuuri muutusi. SCOP näitab, milline on soojuspumba tegelik efektiivsus kogu küttehooaja jooksul arvestades konkreetse piirkonna kliimat.

SCOP on olulisem näitaja, kuna see demonstreerib tegelikku aastast säästu, mitte ainult ideaaltingimustes saavutatut. See on eriti oluline Eestis, kus temperatuurid küttehooaja vältel oluliselt kõiguvad.

Mycondi hooajalise tõhususe näited:

• BeeSmart: SCOP 4.72-4.98 — üks turu kõrgeimaid hooajalisi tõhususi.
• MBasic: SCOP 4.50-4.65 — tagab stabiilse säästu kogu hooaja vältel.

Säästu arvutamine: võrdlusmetoodika

Kuidas ise arvutada soojuspumba paigaldamisest tulenevat potentsiaalset säästu teie kodu jaoks? Pakume lihtsa algoritmi.

Korrektseks arvutuseks vajate järgmisi andmeid:

• Maja pindala ja arvutuslik küttekoormus (tavaliselt 80–120 W/m² sõltuvalt soojustusest)
• Küttehooaja kestus teie piirkonnas (päevade arv)
• Süsteemi keskmine töövõimsus (tavaliselt 40–60% maksimaalsest)
• Teie elektritariif

Elektritarbimise arvutusvalem:

Elektriboileri puhul (COP = 1.0):

Tarbimine = Võimsus × Tööaeg päevas × Hooaja päevade arv

Soojuspumba puhul:

Tarbimine = (Võimsus × Tööaeg päevas × Hooaja päevade arv) ÷ keskmine SCOP

Vaatame metoodika näidet (ilma konkreetsete hindadeta):

Maja 150 m², vajalik maksimaalne võimsus 12 kW, kuid keskmiselt töötab süsteem 50% võimsusel = 6 kW. Küttehooaeg kestab 200 päeva, süsteem töötab aktiivselt 12 tundi päevas.

• Elektriboiler tarbib: 6 kW × 12 h × 200 päeva = 14,400 kWh hooaja kohta
• Soojuspump MBasic (keskmine SCOP 4.5) tarbib: 14,400 ÷ 4.5 = 3,200 kWh hooaja kohta
• Elektrienergia kokkuhoid: 14,400 - 3,200 = 11,200 kWh hooaja kohta

Rahalise säästu teada saamiseks korrutage säästetud kilovatt-tunnid (11,200) oma kohaliku tariifiga.

Olulised märkused:

• Tegelik SCOP sõltub teie piirkonna kliimast (mida külmem, seda madalam SCOP)
• BeeEco COP-iga 4.8–4.9 annab 8–9% suurema säästu võrreldes MBasicuga
• BeeSmart SCOP-iga 4.72–4.98 on üks tõhusamaid valikuid
• Need arvutused hõlmavad ainult ekspluatatsioonikulusid, mitte seadme ja paigalduse maksumust

Millal COP ei päästa: soojuspumpade piirangud

Kuigi soojuspumbad on tavaliselt märksa tõhusamad kui elektriboilerid, on olukordi, kus nende eelised pole nii ilmsed:

• Väga vanad majad suurte soojakadudega: kui hoone vajab kõrget etteandetemperatuuri (W65–W75), võib COP langeda tasemele 2.5–3.0. Siiski on soojuspump ka sellisel juhul efektiivsem kui elektriboiler.
• Äärmiselt külm kliima: temperatuuridel alla -25°C töötavad enamik soojuspumpi piiratud tõhususega (kuigi BeeEco töötab kuni -25°C, kuid madalama COP-iga).
• Välisseadme paigalduskoha puudumine: korterites ilma rõdu või kõrvalmaata võib välisseadme paigaldamine olla keeruline.
• Piiratud eelarve: soojuspumba alginvesteering on märkimisväärselt suurem võrreldes elektriboileriga, kuid ajas kompenseerub see madalamate ekspluatatsioonikulude arvelt.

Tasub rõhutada, et isegi COP 2.5–3.0 korral on soojuspump siiski 2.5–3.0 korda ökonoomsem kui elektriboiler.

COP mõõtmise metoodika: standardid EN 14511 ja EN 14825

Kuidas olla kindel, et tootja näidatud COP vastab tegelikkusele? Selleks on olemas rahvusvahelised soojuspumpade testimise standardid:

• EN 14511: Euroopa standard COP mõõtmiseks fikseeritud tingimustes (A7/W35, A-7/W35 jne). Määratleb testimise metoodika ja tingimused, milles tõhusust tuleb mõõta.
• EN 14825: standard SCOP arvutamiseks eri Euroopa kliimavööndite jaoks, mis arvestab hooajalisi temperatuuri muutusi.
• Heat Pump Keymark: sõltumatu Euroopa soojuspumpade kvaliteedisertifikaat, mis kinnitab, et toode vastab kõigile Euroopa standarditele.

Oluline mõista: soojuspumba andmelehel märgitud COP ei ole reklaaminumber, vaid standardiseeritud katsete tulemus vastavalt kehtestatud normidele.

Kõik Mycondi seeriad (BeeEco, BeeSmart, BeeThermic, MBasic) on testitud standardite EN 14511 ja EN 14825 järgi, mis kinnitab deklareeritud omaduste paikapidavust.

Invertertehnoloogia ja selle mõju tõhususele

Üks teguritest, mis mõjutab oluliselt soojuspumba hooajalist tõhusust, on kompressori tüüp. Invertertehnoloogia tõstab SCOP-i märgatavalt võrreldes traditsiooniliste on/off-süsteemidega.

Tavaline kompressor (on/off) töötab põhimõttel "kõik või mitte midagi": kas täisvõimsusel või väljalülitatuna. See viib sagedaste käivituste ja seiskamisteni, tekitades lisakadusid käivitustel ning põhjustades ebastabiilse temperatuuri.

Inverterkompressor suudab sujuvalt reguleerida oma võimsust 20%–110% ulatuses vastavalt vajadusele. See võimaldab hoida stabiilset temperatuuri ilma tipukoormusteta ja vähendab käivituskadusid.

Kõik Mycondi seeriad (BeeEco, BeeSmart, BeeThermic, MBasic, BeeHeat) kasutavad invertertehnoloogiat, mis tõstab reaalse hooajalise COP-i 15–25% võrreldes vanade on/off-süsteemidega.

Alternatiivsed külmaained: R32 vs R290

Külmaaine tüüp mõjutab samuti soojuspumba efektiivsust. Kaasaegsetes süsteemides on levinumad R32 ja R290 (propaan).

• R32: kasutatakse Mycond BeeSmart, BeeHeat, BeeThermic ja MBasic mudelites. Sellel on madal GWP (globaalset soojenemist soodustav potentsiaal), hea tõhusus ja see on mittesüttiv, mis lihtsustab paigaldust ja kasutamist.
• R290 (propaan): kasutatakse Mycond BeeEco mudelis koos Highly kompressoriga. See on looduslik gaas null GWP-ga ning suurepäraste termodünaamiliste omadustega, mis tagavad kõrgema COP-i. Süttivuse tõttu kasutatakse seda ainult monoplokkides, kus kogu külmaaine paikneb välisseadmes.

Mycond BeeEco koos Highly rootorkompressori ja külmaainega R290 saavutab COP 4.85 just tänu propaani ideaalsetele omadustele külmaainena ning rootorkompressori optimeeritud konstruktsioonile.

Võrdlustabel: valik COP-i ja tingimuste järgi

Optimaalse soojuspumba valiku lihtsustamiseks konkreetsetes tingimustes pakume Mycondi seeriate võrdlustabelit:

Levinud vead ja müüdid COP-i kohta

Vaatleme levinumaid arusaamatusi soojuspumpade kasuteguri koefitsiendi kohta:

• Müüt 1: "COP 4.85 = 485% kasutegur." See on vale tõlgendus. COP ei ole kasutegur, vaid soojusülekande koefitsient. Kasutegur on alati alla 100%, kuid COP võib olla oluliselt üle 1, kuna arvesse võetakse ümbritseva keskkonna tasuta energiat.
• Müüt 2: "Mida kõrgem COP, seda parem." Mitte alati. Kõrge COP A7/W35 tingimustes võib järsult langeda -15°C juures või kõrgete etteandetemperatuuride (W55) korral. Olulisem on valida soojuspump, mis hoiab stabiilset COP-i reaalses ekspluatatsioonis.
• Müüt 3: "Soojuspump ei tööta talvel." Tegelikult töötab, kuid veidi madalama COP-iga. Isegi COP 2.5 temperatuuril -20°C on ikkagi 2.5 korda parem kui elektriboiler.
• Müüt 4: "Andmelehel olev COP on reklaamvale." Ei, see on standardiseeritud testide tulemus vastavalt Euroopa normile EN 14511.

KKK

Mis on COP ja kuidas seda mõista?

COP (Coefficient of Performance) — see on kasuteguri koefitsient, mis näitab saadud soojusenergia suhet tarbitud elektrienergiasse. COP 4.85 tähendab, et 1 kW elektri kohta annab soojuspump 4.85 kW soojust, kasutades ümbritseva keskkonna tasuta soojust.

Miks on COP üle 1, kui kasutegur ei saa olla üle 100%?

COP ei ole kasutegur. Kasutegur mõõdab energia muundamise efektiivsust, COP aga soojusülekande efektiivsust. Soojuspump ei loo energiat, vaid kannab selle üle ümbritsevast keskkonnast, seega võib COP olla üle 1 rikkumata füüsikaseadusi.

Kui palju soojuspump tegelikult säästab võrreldes elektriboileriga?

Tegelik sääst sõltub SCOP-ist (hooajalisest COP-ist), mis arvestab temperatuuri muutusi hooaja jooksul. Eesti mõõdukas kliimas tarbib soojuspump SCOP-iga 4.5 umbes 4–4.5 korda vähem elektrit võrreldes elektriboileriga.

Kas soojuspump töötab talvel -20°C juures?

Jah, kaasaegsed Mycondi soojuspumbad töötavad temperatuuridel kuni -25°C, kuigi nende COP väheneb. Isegi madalatel temperatuuridel on need elektriboileritest tõhusamad (COP > 2.0).

Mis on parem: kõrge COP A7/W35 tingimustes või stabiilne madalatel temperatuuridel?

See sõltub teie piirkonna kliimast. Eesti jaoks, kus talved on küllaltki külmad, on olulisem valida mudel, mis hoiab stabiilset COP-i madalatel temperatuuridel, või pöörata tähelepanu SCOP-ile, mis kajastab keskmist tõhusust kogu küttehooajal.

Kuidas kontrollida, et tootja ei ületa COP-i näitajaid?

Otsige Euroopa standardite EN 14511 ja EN 14825 sertifitseerimist ning sõltumatuid kvaliteedisertifikaate nagu Heat Pump Keymark. Kõik Mycondi mudelid on need testid läbinud, mis tagab deklareeritud näitajate usaldusväärsuse.

Kas elektriboiler võib olla soojuspumbast kasulikum?

Mõnel juhul, nagu väga piiratud algne eelarve või välisseadme paigalduskoha puudumine, võib elektriboiler olla praktilisem lahendus. Kuid ekspluatatsioonikulude vaates on soojuspump peaaegu alati pikaajaliselt soodsam.

Kokkuvõte

COP-i (kasuteguri koefitsiendi) mõistmine on võtmetähtsusega kütte süsteemi teadlikul valikul. Soojuspump ei riku füüsikaseadusi — see kasutab lihtsalt ümbritseva õhu tasuta energiat, mis on olemas ka miinuskraadidega.

Mycondi soojuspumpade COP 4.0–4.9 tähendab reaalset 4–5-kordset säästu võrreldes elektriboileriga. See ei ole turundustrikk, vaid füüsikaline põhimõte, mida kinnitavad rahvusvahelised standardid ja sõltumatud testid.

Soovite teada täpset säästu oma kodu jaoks Tallinnas, Tartus, Narvas või mõnes muus Eesti linnas? Mycondi insenerid valivad teie tingimustele sobivaima mudeli maksimaalse COP-iga. Jätke taotlus saidil mycond.eu ja saate professionaalse konsultatsiooni!