Πώς να βρείτε τον συντελεστή απόδοσης μιας αντλίας θερμότητας
Το COP ενός θερμικού κινητήρα ή ο συντελεστής απόδοσης είναι ο πιο σημαντικός τρόπος για να μετρήσετε πόσο αποδοτικός είναι. Δεν μπορείτε να συγκρίνετε αντλίες θερμότητας, ψυγεία και κλιματιστικά χωρίς αυτό.
Εάν έχετε θερμοσίφωνα με βαθμολογία απόδοσης 3,5, είναι πολύ καλύτερο από το να έχετε έναν θερμοσίφωνα με βαθμολογία απόδοσης 2. Λέγεται ότι οι καλύτεροι θερμοσίφωνες χωρίς δεξαμενή είναι αποδοτικοί.
Παράδειγμα:Οι περισσότεροι θερμοσίφωνες που δεν χρησιμοποιούν πολλή ηλεκτρική ενέργεια έχουν περίπου 9.000 W. Όσοι έχουν 15+ GPM μπορούν να χρησιμοποιούν έως και 36 kWh την ώρα. Οι αντλίες θερμότητας υψηλής COP είναι απαραίτητες για τη μείωση του κόστους ηλεκτρικής ενέργειας. Για παράδειγμα, εάν έχετε ένα φορητό κλιματιστικό που λειτουργεί με μπαταρία και δεν καταναλώνει πολλή ενέργεια, θα έχετε χαμηλό COP.
Δείτε πώς υπολογίζεται το COP, το υψηλότερο COP και πώς αλλάζει ο λογαριασμός ρεύματος όταν υπάρχουν διαφορετικές μονάδες HVAC με άλλους COP.
Πώς να υπολογίσετε το COP;
Τύπος COP
Αν θέλετε να καταλάβετε πόσο καλά λειτουργεί μια αντλία θερμότητας, ακολουθεί ο τύπος COP:
COP =Q/W
Q είναι πόση θερμότητα θα παράγει ο θερμαντήρας εάν κάνουμε μια συγκεκριμένη ποσότητα εργασίας (W).
Η θερμότητα που αφαιρούμε από μια κρύα δεξαμενή ονομάζεται Q. Τα κλιματιστικά εκτελούν διάφορες λειτουργίες, συμπεριλαμβανομένης της λήψης της θερμότητας από ένα δωμάτιο (κρύα πισίνα).
Λάβετε υπόψη ότι το COP για θέρμανση και ψύξη μπορεί να είναι διαφορετικό. Οι καλύτερες mini-split αντλίες θερμότητας, για παράδειγμα, μπορούν να ψύξουν και να θερμάνουν έναν χώρο.
Ένα σύστημα mini-split ήχου έχει συνήθως αναλογία COP ψύξης 2 ή περισσότερο και αναλογία COP θέρμανσης 3 ή περισσότερο, αλλά αυτό δεν συμβαίνει πάντα.
Χρησιμοποιώντας τον 1ο νόμο της θερμοδυναμικής και κάνοντας λίγα μαθηματικά, μπορούμε να δούμε τις τιμές COP για μια υποθετική 100% ιδανική αντλία θερμότητας και 100% τέλειο κλιματιστικό (το ονομάζουμε επίσης μηχανή Carnot). Ας ξεκινήσουμε με την αντλία θερμότητας:
Συντελεστής απόδοσης αντλίας θερμότητας (COP)
Ο ακόλουθος τύπος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό του μέγιστου COP μιας αντλίας θερμότητας:
αντλία COPheat =Thot/(Thot-Tcold)
Αυτή είναι η ζεστή, ανακουφιστική θερμοκρασία που θέλουμε κατά τους ψυχρούς χειμερινούς μήνες (95 βαθμούς Φαρενάιτ ή 308 βαθμούς Κέλβιν).
Το Tcold υποδηλώνει το σημείο πήξης όταν αρχίζει να λειτουργεί η αντλία θερμότητας (57F ή 287K).
Ο θεωρητικός μέγιστος συντελεστής απόδοσης (COP) προσδιορίζεται ως εξής:
αντλία θερμότητας COP =308K / (287K-308K) =14,67
Επομένως, ο συντελεστής απόδοσης μιας αντλίας θερμότητας (COP) μπορεί να είναι μεγαλύτερος από 10.
Ωστόσο, ο πραγματικός συντελεστής απόδοσης μιας αντλίας θερμότητας (COP) είναι πολύ χαμηλότερος.
Το χρυσό πρότυπο για τον υπολογισμό του συντελεστή απόδοσης μιας αντλίας θερμότητας είναι η χρήση Thot =95F (308K) και Tcold =32F (273K). Αυτό υποδηλώνει ότι το μέγιστο COP είναι 8,8 σε έναν τέλειο κόσμο. Ωστόσο, είναι πιο ασήμαντο στην πράξη.
Πράγματι, το μέγιστο COP μιας αντλίας θερμότητας είναι περίπου 4,5. Υπάρχουν πολλές αντλίες θερμότητας που καταναλώνουν λιγότερη ενέργεια εάν ο συντελεστής απόδοσής τους (COP) είναι μεγαλύτερος από 3.
Ψυχρή θερμοκρασία (βαθμοί κελσίου)
Αυτό το γράφημα δείχνει πόσο αποδοτικός είναι ο υψηλός συντελεστής απόδοσης των αντλιών θερμότητας. Ορίσαμε το COP 2 στο μηδέν και υπολογίσαμε την ποσοστιαία αύξηση της απόδοσης των αντλιών θερμότητας με υψηλότερο COP.
Για παράδειγμα, μια αντλία 3.2 COP καταναλώνει 60% λιγότερη ενέργεια από μια αντλία 2 COP.
Συντελεστής απόδοσης κλιματιστικών
Τώρα, ας προσδιορίσουμε τη θεωρητική μέγιστη απόδοση μιας συσκευής ψύξης. Συγκεκριμένα, ένα ψυγείο ή ένα κλιματιστικό. Μπορούμε να συμπεράνουμε τον «συντελεστή απόδοσης Carnot» για μια συσκευή ψύξης χρησιμοποιώντας τον πρώτο νόμο της θερμοδυναμικής:
COPcooling=Tcold / (Thot-Tcold)
Το κρύο είναι η επιθυμητή θερμοκρασία ψύξης στο δωμάτιό σας κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού. Ο όρος "Thot" αναφέρεται σε μια παρατεταμένη περίοδο έντονης ζέστης.
Σκεφτείτε τι θα ήταν το COP ενός κλιματιστικού σε ένα τυποποιημένο εύρος θερμοκρασίας μεταξύ Thot =95F (308K) και Tcold =32F (273K). Λαμβάνουμε 7,8 όταν συνδέσουμε τη θερμοκρασία στον παραπάνω υπολογισμό ψύξης COP.
Αν θυμάστε, ο μέγιστος συντελεστής απόδοσης μιας αντλίας θερμότητας ήταν 8,8. Εάν θέλετε να αγοράσετε ένα νέο κλιματιστικό, αναζητήστε ένα με συντελεστή απόδοσης (COP) μεγαλύτερο από 2. Αυτός είναι ένας πολύ υψηλός συντελεστής προμήθειας για μια χρήσιμη συσκευή ψύξης HVAC.
Τυπικά, το ζήτημα είναι ότι οι τιμές COP δεν βρίσκονται πουθενά, ούτε καν στα φύλλα προδιαγραφών. Η ενεργειακή απόδοση συχνά ποσοτικοποιείται χρησιμοποιώντας αξιολογήσεις EER και SEER, που υπολογίζονται χρησιμοποιώντας το COP ενός συστήματος HVAC. Για παράδειγμα, αναλύσαμε τις αξιολογήσεις EER των καλύτερων φορητών κλιματιστικών.
SCOP ή COP εποχιακό
ΤοSCOP, που σημαίνει Εποχιακός Συντελεστής Απόδοσης, κυκλοφόρησε το 2013. Ο συντελεστής απόδοσης (COP) μετρά την ενεργειακή απόδοση ενός συστήματος θέρμανσης ή ψύξης. Ο υπολογισμός του SCOP στοχεύει στον αντικειμενικό προσδιορισμό της ενεργειακής απόδοσης κατά τη διάρκεια της χειμερινής περιόδου (για θέρμανση) και της καλοκαιρινής περιόδου (για ψύξη).
Το SCOP και το COP έχουν παρόμοια σύνδεση με το SEER και το EER.
Το SCOP θα παρείχε μια πολύ πιο ακριβή ένδειξη της ενεργειακής απόδοσης μιας συσκευής HVAC στην πραγματικότητα, δηλαδή κατά τη διάρκεια μιας προσεχούς καλοκαιρινής περιόδου.
Το SCOP πρότεινε μια ολοκαίνουργια τεχνική για τον προσδιορισμό της εποχιακής απόδοσης ψύξης και θέρμανσης. Ως αποτέλεσμα, η αναλογία SCOP είναι ασυνήθιστη σε παλαιότερες συσκευές. Πράγματι, ακόμη και οι νέες συσκευές σπάνια περιέχουν SCOP στα φύλλα προδιαγραφών τους επειδή δεν έχουν ακόμη μετρηθεί.
Συμπέρασμα
Ένας ιδανικός συντελεστής απόδοσης μπορεί να βρεθεί σε οποιαδήποτε αντλία θερμότητας (COP). Πολλά πράγματα κάνουν τον συντελεστή της έκδοσης πιο μικρό από όσο θα έπρεπε, όπως μηχανικές ή ηλεκτρικές απώλειες στον ανεμιστήρα ή στον συμπιεστή ή λάθη στις συσκευές μέτρησης, ειδικά όταν λαμβάνετε τη θερμοκρασία του λαμπτήρα υγρού. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ο συντελεστής απόδοσης δεν είναι τόσο υψηλός όσο θα έπρεπε (WBT).
