COP теплового насоса
Тепловой насос – отличие КПД от COP (КОП)
Стоимость тепловых насосов
Для понятия принципа работы теплового насоса условно допустим, что имеем дело с трансформатором тепла (тепловым насосом) типа воздух-воздух в двух закрытых помещениях объемом 300 м3 и 30м3 как на рисунках ниже.
В начальных условиях в двух помещениях одинаковая температура – 10 градусов Цельсия.
Рис.1 Начальные условия перед работой теплового насоса
Трансформатор тепла забирает от 300 кубов по 1 градусу с куба и передает их(300 градусов) помещению 2, т.е. в идеальном результате помещение 2 с 30 кубами воздуха получает 300 градусов, в итоге это по 10 градусов на куб, в результате – в помещении устанавливается температура 20 градусов.
Рис. 2 Результат работы теплового насоса
Это при идеальной передаче тепла. На практике «вмешивается КПД термотрансформатора» и конечно же теплопотери в зависимости от теплоизоляции помещений. Если последнее опустим, то итоговая температура в малом помещении 2 рассчитывается по формуле:
Т2= T1 + V1 x DT х КПД/V2, где
Т2 – итоговая температура после трансформации тепла в помещении 2
Т1 – исходная температура в обоих помещениях в начале (будем считать одинакова)
V1 – объем первого помещения (300 куб в данном случае)
V2 – объем второго помещения (30куб)
DT – понижение температуры в первом помещение (количество забираемого тепла, забираемого с 1 куба воздуха первого помещения)
Исходя из этой формулы КПДтермотрансформатора = (T2 – T1) x V2 / V1 x DT
На практике мы никогда не получим КПД больше 1, т.е. при передаче от одного источника тепла другому источнику мы не можем получить в итоге больше тепла, чем забрали. Единицу тоже вряд ли получим – ведь тепловой насос не идеальный трансформатор тепла и не идеальная машина.
На рисунке показано, что для «привода» термотрансформатора (теплового насоса) мы используем внешний источник энергии W. В данном случае я для простоты подсчетов взял «прогрев» 30 кубового помещения, так как условно на практике для прогрева подобного помещения электротенами с практически 100% КПД используется 1 кВт /ч электроэнергии. В нашем случае, так же только веря практике и законам работы холодильных машин и тепловых насосов возможно, что тепловой насос для прогрева 30 кубового помещения потратит всего 0,25 кВт /ч электроэнергии (W). Из этих цифр вытекает коэффициент COP, который равен отношению возможно необходимой затраченной электроэнергии при отсутствии источника низкопотенциального тепла к реально затраченной электроэнергии при работе теплового насоса на прогрев помещения. И если для прогрева малого помещения электротенами без внешних источников теплоты (практически с КПД равным единице или 100%) необходимо 1кВт/ч электроэнергии, а термотрансформатором затрачено 0,25кВт/ч для такого же прогрева, то значит:
COP = 1/0,25 = 4.
Другими словами КОП - это отношение тепловой мощности, заведенной в помещение тепловым насосом к реально затраченной тепловым насосом электрической мощности.
Так же на практике при использовании тепловых насосов мы забираем тепло не у 300 кубов внешнего помещения, как показано на рисунках, а у «всей окружающей среды» - будь то наружный воздух или грунт – вода земли. Во всех случаях мы ограничены техническими решениями «забора» низкопотенциальной теплоты (вентиляторы, насосы, теплообменники…) и природными изменениями у источников низкопотенциальной теплоты (движение воздушных масс или ветер, движение грунтовых вод и т.д.), но условно мы считаем что источник низкопотенциальной теплоты неограничен! Имеем ввиду, что постоянно забирая например тепло у воздуха(грунта) мы не считаем, что температура окружающей среды из-за этого понижается...
Рашид
08.11.10г.
