Podstata problému
Účinnost stroje je užitečný výdělek dělený vstupní energií a nikdy nemůže dosáhnout 1 — vždy něco ztratíte. Chladicí stroje se měří jinak. Jejich výkonnostní ukazatel je topný faktor (COP, Coefficient of Performance): užitečně přemístěné teplo dělené zaplacenou elektrickou prací.
- Chladicí režim: COP_chlad = Q_zima / W — teplo odebrané ze studené strany (kW) dělené elektrickým příkonem kompresoru (kW).
- Topení (ohřev): COP_topení = Q_teplo / W — teplo dodané na teplou stranu dělené týmž W.
Protože energie se v oběhu zachovává, platí Q_teplo = Q_zima + W, z čehož plyne praktická identity:
COP_topení = COP_chlad + 1
Jednotka odebírající 4 kW z venkovního vzduchu při spotřebě 2 kW dodává do interiéru 6 kW — topný COP 3. Ten kilowatt navíc není nic jiného než elektrická práce kompresoru, která se na místě mění v teplo.
COP není pevné číslo ze štítku: závisí především na teplotním zdvihu — rozdílu teplot výparníku a kondenzátoru. Malý rozdíl znamená snadné čerpání a vysoký COP; velký rozdíl nutí kompresor tvrdě pracovat a COP klesá. Orientačně každé snížení zdvihu o 1 K vydělá zhruba 2–3 % COP.
Příklad z praxe
Dům topí vzduch–voda tepelným čerpadlem. Při podlahovém topení stačí voda o ~35 °C; při klasických radiátorech potřebuje ~55 °C. V den s −5 °C se teplotní zdvih liší o 20 K, takže radiátorová varianta běží třeba na COP 2,5, zatímco podlahová dosáhne 4,0 — zhruba o 40 % méně elektřiny za úplně stejné teplo. Proto rekonstrukce s tepelným čerpadlem tak často končí nadrozměrnými radiátory nebo podlahovými okruhy: topné plochy se volí tak, aby chránily COP.
Častá chyba
Považovat COP vyšší než 1 za „účinnost přes 100 %" a tedy nemožný. Nejedná se o porušení termodynamiky: v odporovém topidle je elektřina teplem (COP je maximálně 1), ale tepelné čerpadlo používá elektřinu k čerpání tepla, které už ve venkovním vzduchu existuje, ne k jeho vytváření. Druhá past: EER (BTU/h chlazení na watt) není COP — pro převod podělte EER číslem 3,412.