Miten lämpöpumpun COP lasketaan ja mitkä asiat siihen vaikuttavat?

Lämpöpumpun hyötysuhteen mittaamiseen käytetään yleisesti COP-arvoa (Coefficient of Performance), joka kertoo, kuinka paljon lämpöenergiaa laite tuottaa suhteessa siihen, kuinka paljon sähköenergiaa se kuluttaa. Yksinkertaisimmillaan COP on siis lämpöpumpun tuottaman lämmön ja sen kuluttaman sähkön välinen suhde: 

COP = tuotettu lämpöenergia (kW) / käytetty sähköenergia (kW) 

Esimerkiksi, jos lämpöpumppu tuottaa 4 kilowattia lämpöä ja kuluttaa 1 kilowatin sähköä, sen COP on 4. Tämä tarkoittaa, että jokaista käytettyä sähköenergiakilowattia kohti saadaan neljä kilowattia lämpöä. 

COP-arvo ja todellisuus 

Lämpöpumppujen teknisissä tiedoissa ilmoitettu COP on lämpöpumppujen hyötysuhdetta kuvaava arvo, joka mitataan testilaboratoriossa vakioiduissa olosuhteissa. COP arvojen ilmoittamiseen käytetään useimmiten EN 14511 standardia. Standardi sallii neste-neste-lämpöpumpuille +/-5 %:n vaihteluvälin mittaustarkkuudelle. Testilaboratoriossa saadut tulokset antavat luotettavaa tietoa laitteiden suorituskyvystä. Reaalimaailmassa, ja järjestelmätasolla, lämpöpumpun todellinen suorituskyky voi poiketa merkittävästikin optimaalisista luvuista useista eri tekijöistä johtuen.  

Mitkä asiat vaikuttavat COP-arvoon? 

Lämpöpumppu on tärkeä osa lämmitysjärjestelmää ja koko järjestelmän toiminta vaikuttaa lämpöpumpun COP-arvoon. COP-lukuun vaikuttaa moni tekijä – tässä niistä keskeisimmät:

1. Järjestelmän suunnittelu

Lämpöpumppujärjestelmän suunnittelu on keskeisessä asemassa COP-arvon määräytymisessä. Huolellisesti suunniteltu järjestelmä ottaa huomioon useita tekijöitä, kuten lämmönlähteen ja lämmityskohteen ominaisuudet, järjestelmän mitoituksen sekä tarvittavien komponenttien yhteensopivuuden. Esimerkiksi oikein suunniteltu putkisto minimoi lämpöhäviöt, ja sopivasti valitut säätölaitteet varmistavat energiatehokkaan toiminnan. Energialähteen vaikutus hyötysuhteeseen muodostuu höyrystimelle johdetun energian lämpötilasta ja kiertopumpun kuluttamasta sähköstä.  

2. Lämpöpumpun teknologia ja komponentit

Modernit lämpöpumput, joissa käytetään invertteritekniikkaa, pystyvät säätelemään kompressorin nopeutta portaattomasti. Lämpöpumpun hyötysuhde vaihtelee suhteessa kompressorin pyörimisnopeuteen. Invertterillä ohjatun lämpöpumpun paras hyötysuhde saavutetaan kompressorin keskitaajuusalueilla.  

Myös kylmäaineen tyyppi, lämmönvaihtimien mitoitus ja säätöautomaatio vaikuttavat COP-arvoon. Pitkät käyntijaksot auttavat lämpöpumppua toimimaan tehokkaammin, sillä jatkuva käynnistyminen ja pysähtyminen kuluttavat enemmän energiaa ja heikentävät hyötysuhdetta.

3. Lämmönlähteen lämpötila

Lämpöpumpun hyötysuhde on sitä parempi, mitä lämpimämpi sen lämmönlähde on. Esimerkiksi maalämpöpumppu saa energiansa maaperästä, jossa lämpötila on melko vakaa vuoden ympäri. Ilma-vesilämpöpumppu sen sijaan hyödyntää ulkoilmaa, jonka lämpötila voi talvella laskea huomattavan alhaiseksi. Mitä kylmempi ulkoilma, sitä enemmän kompressorin täytyy tehdä työtä, ja sitä matalammaksi COP putoaa.

4. Lämmitysjärjestelmän lämpötila

Myös lämpöpumpun tuottaman menoveden lämpötila vaikuttaa COP-arvoon. Jos järjestelmässä on korkean lämpötilan patterit (esim. vanhoissa rakennuksissa), lämpöpumpun on tuotettava kuumempaa vettä, jolloin kompressori joutuu tekemään suuremman työn, mikä laskee hyötysuhdetta. Lattialämmityskohteissa riittää tyypillisesti matalampi menoveden lämpötila, jolloin COP pysyy korkeampana.

5. Kiertopumppujen toiminta

Kiertopumppujen toiminta on tärkeä tekijä lämpöpumpun hyötysuhteen kannalta. Energiatehokas kiertopumppu, joka säätää veden virtausnopeutta automaattisesti lämmitystarpeen mukaan, voi parantaa järjestelmän kokonaishyötysuhdetta merkittävästi. Liiallinen virtaus tai väärin mitoitettu pumppu voi kuitenkin johtaa ylimääräiseen energiankulutukseen ja laskea COP-arvoa.  

Optimaalisesti toimiva kiertopumppu tukee lämpöpumpun toimintaa varmistamalla tasaisen lämmönjakelun ja vähentämällä järjestelmän kuormitusta, mikä auttaa säilyttämään korkeammat hyötysuhdeluvut koko järjestelmän käyttöiän ajan.

6. Asennus ja huolto

Vaikka lämpöpumpun tekniset arvot olisivat erinomaiset, väärin toteutettu asennus tai puutteellinen huolto voivat heikentää suorituskykyä merkittävästi. Esimerkiksi liian pitkät tai huonosti eristetyt putkivedot, likaiset suodattimet tai väärät asetukset voivat laskea COP-arvoa.

Yhteenveto 

COP on tärkeä mittari lämpöpumpun tehokkuudelle, mutta se ei yksin riitä kertomaan laitteen kokonaissuorituskyvystä. Oikea mitoitus, hyvä asennus ja olosuhteisiin sopiva lämpöpumpputyyppi ovat keskeisiä tekijöitä, jotta saavutetaan hyvä hyötysuhde koko käyttöiän ajan. LVI-ammattilaisen asiantuntemus on arvokasta, kun tavoitteena on optimaalinen energiatehokkuus ja käyttömukavuus.