Der COP sagt aus, wie viel Heizwärme $\dot{Q}_{\mathrm{Heizwärme}}$ man aus dem eingesetzten elektrischen Strom $P_{\mathrm{Strom}}$ erhält. Er ist somit ein Maß für die jährlich anfallenden Betriebskosten und den direkten CO2-Ausstoß der Wärmepumpe. Je höher der COP, desto mehr Teile Heizwärme erhält man aus einem Teil elektrischem Strom und desto günstiger ist der Betrieb einer Wärmepumpe. Ebenfalls sinkt der CO2-Ausstoß bei steigendem COP. In Abbildung 1 ist das Beispiel einer Wärmepumpe mit einem COP von 3 gegeben.
Die Heizwärme setzt sich aus dem aufgenommenem Strom und der aus der Umgebung aufgenommen Wärme zusammen.
Der COP ist aber physikalisch hauptsächlich von der Temperaturdifferenz zwischen Wärmequelle $T_{\mathrm{Wärmequelle}}$ und Raumtemperatur $T_{\mathrm{Raum}}$ begrenzt. Diese charakteristische Temperaturdifferenz wird auch Temperaturhub der Wärmepumpe genannt. Im perfekten Fall hängt der COP also nur von dieser Temperaturdifferenz ab und lässt sich nach folgender Gleichung berechnen. Achtung! In dieser Gleichung müssen die Temperaturen in der Einheit K und nicht in °C eingesetzt werden. Zur Erinnerung 0 K = -273,15 °C.
Er wird dann auch reversibler COP genannt, da keine irreversiblen Verluste, z. B. durch Reibung, stattfinden. Der Verlauf des reversiblen COP ist in Abbildung 2 für eine perfekte Wärmepumpe gegeben, die einen Raum bei sich ändernder Quellentemperatur auf 22 °C erwärmen muss. Die Wärmequelle kann je nach Wärmepumpentyp die Umgebungsluft, das Erdreich, ein kaltes Fernwärmenetz oder sonstige Abwärme sein. Je kleiner der Temperaturhub ist, desto höher ist der COP. Daher haben Wärmepumpen, die das Erdreich als Wärmequelle nutzen prinzipiell einen höheren COP, da die Temperatur während der Heizperiode im Erdreich höher ist als die der Umgebungsluft. Diese vorgestellte Gesetzmäßigkeit gilt für alle Wärmepumpen auch für die hypothetische perfekte Wärmepumpe ohne Verluste.
von der Raumtemperatur und der Quellentemperatur.
In realen Anlagen ist der COP zusätzlich von der Qualität der verwendeten Apparate wie dem Kompressor und den Wärmeübertragern sowie dem Betriebsverhalten abhängig. Je schlechter z. B. die Schmierung im Verdichter ist oder die Verschmutzung in einem Wärmeübertrager, desto größer sind die Effizienzverluste in diesen Apparaten. Diese Apparate können noch weiter verbessert werden.
Die Steigerungen des SCOP (englisch: Seasonal Coefficient Of Performance, zu Deutsch „Saisonale Leistungszahl“), der ein nach Quellen- und Senkentemperaturen gewichteter COP ist, liegt zum Durchschnitt bei maximal 20 %, siehe Abbildung 1.
Kommentare powered by CComment