Prilikom planiranja ili zamjene sistema grijanja, jedan od ključnih zadataka je izbor pouzdanog i efikasnog izvora toplote. Korisnici prirodno teže rješenju koje će pružiti optimalnu udobnost uz što niže troškove rada i minimalan uticaj na okolinu.

Autor: Tarik Garib, MA ing.maš.

Prilikom planiranja ili zamjene sistema grijanja, jedan od ključnih zadataka je izbor pouzdanog i efikasnog izvora toplote. Korisnici prirodno teže rješenju koje će pružiti optimalnu udobnost uz što niže troškove rada i minimalan uticaj na okolinu. Na tržištu se kao jedno od najnaprednijih rješenja izdvajaju toplotne pumpe, koje proizvođači često predstavljaju kroz impresivne vrijednosti koeficijenta performanse (COP) postignute u laboratorijskim uslovima, iako se ti rezultati u realnim uslovima rada nerijetko razlikuju zbog uticaja spoljašnje temperature, potrebne temperature grijanja, režima rada i specifičnosti same instalacije.

Laboratorijski COP i testiranje prema EN 14511

Koeficijent performanse (COP) označava odnos između isporučene toplotne energije i utrošene električne energije. Primjerice, COP = 3 znači da toplotna pumpa isporuči 3 kWh toplote za svaki 1 kWh potrošene električne energije (≈300% efikasnosti). Visok COP podrazumijeva manju potrošnju električne energije za istu količinu proizvedene toplote, što je osnovni razlog zbog kojeg se toplotne pumpe smatraju izuzetno efikasnim sistemima grijanja.

Važno je naglasiti da se svaka vrijednost COP-a odnosi na tačno definisane radne uslove. Oni se obično označavaju oznakama poput A7/W35, gdje “A7” znači spoljašnja temperatura vazduha od +7 °C, a “W35” temperaturu izlazne vode od 35 °C. Standard EN 14511 definiše ove referentne uslove testiranja u laboratorijskim okruženjima. Za vazduh–voda toplotne pumpe tipične referentne tačke su npr. A12, A7, A2, A–7 i A–15 (spoljašnji vazduh 12 °C, 7 °C, 2 °C, –7 °C, –15 °C) u kombinaciji sa niskim (W35), srednjim (W45), visokim (W55) ili vrlo visokim (W65) temperaturama grijane vode na izlazu. Na ovim standardnim tačkama svi proizvođači mjere učinak, čime se omogućava objektivno poređenje uređaja[1].

Laboratorijska ispitivanja prema EN 14511 izvode se u kontrolisanim uslovima. Naprimjer, COP pri A7/W35 često se navodi kao pokazatelj optimalne efikasnosti vazduh–voda pumpe. U tom režimu, spoljašnji vazduh od +7 °C služi kao izvor toplote, dok se toplota predaje sistemu grijanja na 35 °C – što je tipično za podno grijanje. Manja temperaturna razlika između izvora toplote i sistema grijanja znači i viši COP. Na primjer, pri +7 °C vani i temperaturi vode od 35 °C pumpa može postići COP ≥ 4, dok pri nižim spoljašnjim temperaturama i/ili višim temperaturama grijanja efikasnost opada.

Treba imati na umu da laboratorijski COP predstavlja trenutnu efikasnost u stabilnom režimu, pod idealno definisanim uslovima. Proizvođači često naglašavaju upravo te vrijednosti, poput “COP = 4,5 (A7/W35)”, koje pretpostavljaju optimalne okolnosti koje u praksi nisu uvijek ostvarive. U stvarnim uslovima, promjena spoljašnje temperature sa +7 °C na –7 °C ili povećanje temperature grijanja sa 35 °C na 55 °C može značajno smanjiti COP. Upravo zato standard EN 14511 predviđa čitav niz referentnih tačaka, jer poređenje COP vrijednosti ima smisla samo ako su uslovi mjerenja identični. Na primjer, COP od 4 pri A7/W35 nije direktno uporediv sa COP-om od 3 pri A–7/W55, budući da drugi slučaj podrazumijeva daleko zahtjevnije uslove rada i prirodno nižu efikasnost.

Razlike između laboratorijskog i stvarnog COP-a

U realnim uslovima rada, toplotne pumpe rijetko postižu iste radne parametre kao u laboratorijskim testovima. Na primjer, vazduh–voda toplotna pumpa u kontinentalnoj klimi Bosne i Hercegovine tokom većeg dijela zime radi pri spoljašnjim temperaturama oko nule ili ispod nule, često između –5 °C i –10 °C u jutarnjim satima, a ne pri +7 °C kao u standardnim ispitivanjima. Ako korisnik posjeduje klasičan radijatorski sistem, u pravilu će biti potrebno zagrijavanje vode na 50–60 °C kako bi se održala željena temperatura u prostorijama, posebno u starijim i slabije izoliranim objektima. Oba ova faktora imaju negativan uticaj na trenutni koeficijent performanse.

Slika 1: Uticaj spoljašnje temperature na COP vazduh-voda toplotne pumpe.

Uticaj spoljašnje temperature na efikasnost jasno se može vidjeti na krivuljama koje prikazuju rad pri podnom grijanju (temperatura vode 35 °C) i pri klasičnom radijatorskom sistemu (temperatura vode 55 °C). Već pri oko 0 °C spoljašnje temperature, COP u radijatorskom režimu može pasti na približno 2,0, dok u podnom režimu ostaje oko 3,0, zahvaljujući nižoj temperaturi vode. Na –7 °C razlika postaje izraženija, podno grijanje može zadržati COP od oko 2,4, dok kod radijatorskog grijanja vrijednost pada na približno 1,5–2,0. Iako se ove brojke razlikuju ovisno o modelu pumpe, trend je jasan: što je niža temperatura izvora toplote i viša potrebna temperatura grijanja, to je efikasnost manja.

Dodatno, vazdušne toplotne pumpe pri spoljašnjim temperaturama nižim od približno +5 do +7 °C povremeno moraju provoditi cikluse odleđivanja zbog kondenzacije i stvaranja leda na isparivaču. Tokom tih ciklusa toplota se privremeno crpi iz sistema grijanja kako bi se otopio led, što smanjuje ostvareni COP u prosjeku za 0,3 do 1,0. Iako standardna ispitivanja uključuju uticaj odleđivanja, u praksi učestalost ovih ciklusa može varirati zavisno od vlažnosti zraka, konstrukcije uređaja i načina upravljanja, što može dodatno umanjiti efikasnost u vlažnim zimskim danima.

Na laboratorijske rezultate dodatno utiču i stabilni, kontrolisani uslovi u kojima se mjerenja provode. U stvarnosti, toplotna pumpa radi u dinamičnom režimu, pri čemu se intenzitet rada mijenja tokom dana i noći, a uređaj često prelazi iz režima grijanja prostora u režim pripreme potrošne tople vode, pri čemu se voda u bojleru zagrijava na 50–55 °C ili više, što privremeno smanjuje efikasnost. Česta uključenja i isključenja, neoptimalne postavke, nedovoljni protoci kroz izmjenjivač toplote ili greške u regulaciji dodatno mogu smanjiti ostvareni COP.

Rezultati najveće dosadašnje terenske studije, koja je obuhvatila 1023 instalirane toplotne pumpe u centralnoj Evropi, pokazuju da 17% vazdušnih i 2% zemlja–voda pumpi nije dostiglo deklarisanu efikasnost prema važećim standardima. Utvrđeno je i da je oko 10% sistema predimenzionisano, što dovodi do neefikasnog rada i čestog gašenja, dok je približno 1% sistema imalo nedovoljnu snagu. Ovi podaci jasno ukazuju na to da razlika između kataloške i stvarne efikasnosti nije izuzetak, već relativno česta pojava, uzrokovana kombinacijom klimatskih uslova, karakteristika sistema grijanja i kvaliteta ugradnje[2].

Zbog navedenih razloga, stručnjaci sve češće preporučuju upotrebu sezonskog koeficijenta performanse (SCOP) umjesto pojedinačne vrijednosti COP-a. SCOP predstavlja prosječnu efikasnost toplotne pumpe tokom cijele grijne sezone, pri čemu se u obzir uzimaju promjene spoljašnje temperature i različiti nivoi opterećenja sistema. Evropski standard EN 14825 definiše metodologiju izračuna SCOP-a, pri čemu se razlikuju tri klimatske zone: topla (npr. južna Evropa, projektna temperatura oko +2 °C), srednja (veći dio Bosne i Hercegovine, projektna temperatura oko –10 °C) i hladna (sjever Evrope, projektna temperatura oko –22 °C). Za svaku zonu standard propisuje skup referentnih spoljašnjih temperatura i trajanja koji zajedno predstavljaju tipičan tok grijane sezone.

Proizvođači najčešće navode SCOP za niskotemperaturnu primjenu (podno grijanje, temperatura polazne vode oko 35 °C) i/ili srednjetemperaturnu primjenu (radijatorski sistemi, temperatura polazne vode oko 55 °C). Primjera radi, savremena toplotna pumpa nominalne snage 8 kW može imati SCOP (35 °C) = 4,0 i SCOP (55 °C) = 3,1 u srednjoj evropskoj klimi. Iako u idealnim uslovima trenutni COP može prelaziti vrijednost 5, prosječne sezonske vrijednosti kreću se oko 4 za podno grijanje i oko 3 za radijatorske sisteme. U kontinentalnoj klimi, prema terenskim mjerenjima, SCOP se najčešće nalazi u rasponu od 2,5 do 3,5.

Slika 2: Poređenje deklarisanog COP-a i sezonskog SCOP-a

Slika 2 prikazuje razliku između deklarisanog COP-a i realnijeg SCOP-a za tipičnu vazduh–voda toplotnu pumpu. Deklarisani COP od približno 4 odnosi se na idealne laboratorijske uslove (A7/W35), dok sezonski SCOP, približno 3, odražava prosječnu efikasnost ostvarenu tokom grijane sezone u umjerenoj klimi. Iako je SCOP uvijek niži od idealnog COP-a, pruža korisnicima realnija očekivanja u pogledu ušteda i stvarnih performansi sistema.

[1] REHVA Journal Independent testing of heat pumps is needed for reliable COP (https://www.rehva.eu/rehva-journal/chapter/independent-testing-of-heat-pumps-is-needed-for-reliable-cop)

[2] Estimation of energy efficiency of heat pumps in residential buildings using real operation data | Nature Communications (https://www.nature.com/articles/s41467-025-58014-y)