Меню

Cop тепловых насосов коэффициент мощности

Коэффициент преобразования (COP)

Что такое СОР ? (Coefficient of performance) или КОП по нашенски.
От чего зависит этот коэффициент преобразования, почему разные производители насосов стараются указать у своей модели СОР лучше, чем у модели конкурента ?
Почти 200 лет назад уже была известна простая формула.
тогда ещё ни о каком знании строения вещества речь не шла.
Но формула прекрасно работала в паровозах и работает до сих пор
в современных тепловых двигателях.
Коэффициент полезного действия тепловой машины.

КПД = ( ТнТх ) / Тн

Тн температура нагревателя в градусах Кельвина
Тх температура охладителя в градусах Кельвина

Считается что Кельвин 150 лет назад тоже приложил руку и голову к
идее ТН, первый ТН несколько лет спустя построил австриец Риттенгер,
практическое использование началось 70 лет назад, а особенный интерес
возник 40 лет назад в связи с проблемами энергосбережения.
В тепловых насосах КПД тепловой машины перевернули вверх тормашками
и назвали коэффициентом преобразования ( трансформации)

СОР = Т out / ( T outT in )

где Т out температура выхода ( нагревателя)
T in температура входа (охладителя )

Это так называемый идеальный коэффициент.
В реальности его надо умножить ещё на коэффициенты:
— потерь, связанных с неидеальностью тепловых процессов, протекающих в испарителе и конденсаторе, из за неидеальности теплофизических характеристик хладонов
-необратимых потерь при сжатии
-потерь механических (трение и т.п.) в компрессорах
-потерь механических и электрических в двигателях
и прочее, как трение в трубах и т.п.

Для справки – КПД компрессора, в зависимости от его
типа и мощности колеблется от 0,2 до 0,8

Для наших типов ( поршень,спираль, ротор) и мощностей в единицы киловатт — не более 0,5- 0,7

КПД электропривода с мех потерями 0,7-0,95.

Берём стандартный B0W35 кипение -5 = 268 по Кельвину.
конденсация +40 = 313 по Кельвину.

313 / (313-268) = 6,5 Это идеальный коэффициент.
Умножаем на 0,7 и 0,9 получим 4,1 в лучшем случае.
Учитывая остальные потери будет уже около 4. В жизни где то так и бывает.
Отчего при одинаковых температурах на входе и выходе
могут быть разные СОР у разных ТН.
Наверно Карно тут не причём. Виноваты коэффициенты потерь
в компрессоре и электроприводе. Если достичь больше 0,7 и
0,95 соответственно очень сложно, то меньше – всегда пожалуйста.
Китайские товарищи с легкостью нам это доказывают.
Можно несколько повысить СОР другим способом, если применить в
ТН другие теплообменники, которые позволят уменьшить разницу между температурой кипения и входящим рассолом и сделать её меньше 5 градусов, ну скажем 2.
Так же и на высокой стороне, между температурой конденсации и выходящей водой – тоже 2 градуса..
Тогда идеальный СОР будет 310 / (310-271) = 7,95
С учётом 0,7 и 0,9 результирующий СОР получится уже 5.
Но такой способ может сделать ТН золотым, он возможен лишь с
увеличением эффективности теплообменников, со своими возникающими при этом проблемами.
Китайские товарищи на это вряд ли пойдут, СОР тем не менее
указывают иногда завышенный. Может КПД электромоторов
у них выше 0,99 ? И cos фи для них не указ.
Или придумали новый метод китайского изоэнтропного сжатия без потерь в своих компрессорах.
Вряд ли. К пределу совершенства подошли уже давно и на этом типе оборудования перешагнуть планку можно только в рекламных слоганах манагеров.

Раз уж зашел разговор про СОР тепловых насосов, и от чего он зависит, немного отвлечёмся и разовьём эту тему.
Как можно было заметить выше, в формуле СОР = Т вых / ( Т вых – Т вх )
нет ничего кроме температуры источника тепла и температуры на выходе.
Мы же привыкли вычислять СОР делением полученного количества тепла на затраты, нужные для высасывания его из внешнего источника.
Да ещё желательно сразу в киловатт часах. Так наверно удобнее переводить в деньги.
200 лет назад, когда вывели эту простую формулу ещё толком не знали про
электроэнергию, не было электромоторов, не было бензина-керосина, так как ещё не заинтересовались нефтью, да и до Федерального Резерва Америки было ещё целых 100 лет.
Вполне хватало для теоретических расчётов только значений температуры.

Читайте также:  Как правильно стравить воздух из насоса отопления

Что такое температура? Грубо говоря, это мера внутренней энергии, учитывающая сумму всего того что происходит внутри вещества в какой то момент.
До сих пор по отдельности все эти процессы посчитать невозможно, так как их скорее
надо рассматривать с точки зрения теории вероятности и статистики.
Это сообразили ещё тогда.
Представления о столкновениях атомов и молекул были развиты Клаузиусом и Максвеллом. Тем самым была создана база для статистического описания термодинамических явлений. Равновесное состояние газа, по Максвеллу, возникает в результате многократных энергетических обменов между хаотически движущимися и сталкивающимися молекулами.
Больцман впервые стал рассматривать понятие «энтропия» как меру хаотичности движения атомов и молекул. Он проанализировал не только состояние равновесия, но и эволюцию системы к состоянию равновесия. При этом возникла проблема асимметрии между прошлым и будущим вещества. Больцман обнаружил, что процессы в неорганическом мире имеют определенную направленность — от менее вероятных состояний к более вероятным. Изменение распределения скоростей молекул из-за их свободного движения соответствует обратимой части процесса, а вклад, вносимый в изменение состояния системы столкновения молекул газов, — необратимой частью.

Это и сейчас сразу понять непросто, но тогда телевизора не было, калькуляторов-
компьютеров тоже, а мозги уже работали неплохо, для удобства вычислений давно были придуманы логарифмы, дифференцирование и интегрирование (логарифмическая линейка существовала к тому времени уже 200 лет).
А вообще, кроме температуры, достаточно ещё всего четырёх единиц, чтобы описать зависимость одних вещей от других, происходящих во всём мире.
-длина/толщина
-масса (кг)
-время (сек)
-сила тока (Ампер)
Есть ещё сила света (кандела), её как и температуру наверно не смогли выразить через длину/массу/время/силу тока.

Источник статьи: http://vmestogaza.ru/index.php/teoreticheskie-osnovy/instruktsiya-viessmann/10-teoriya/podskazki-decabrino/35-koeffitsient-preobrazovaniya-cop

Коэффициент преобразования = Т2 / (Т2 — Т1)

где Т1 — температура источника тепла (грунта, воды, воздуха), Т2 — температура воды в отопительном контуре (температура воды, циркулирующей в трубках теплого пола, теплого плинтуса). Таким образом, величина COP зависит от температуры источника тепла и температуры в системе отопления дома(на входе и выходе теплового насоса).

При расчете коэффициента преобразования температура рассчитывается в Кельвинах, то есть в абсолютных величинах, отсчитываемых от абсолютного ноля. Для перевода градусов Цельсия в Кельвины, к первым необходимо прибавить 273 градуса.

Формула на конкретном примере:

Например, геотермальный тепловой насос собирает энергию грунта при температуре +1 Цельсия, или 274 Кельвина и отдает эту энергию воде в отопительном контуру при температуре +55 Цельсия или 328 К. Получается следующая формула:

Коэффициент преобразования = 328К / (328К — 274К) = 6,07

Однако следует помнить, что такой расчет дает слишком завышенное значение, так как рассчитывается исходя из того, что все составляющие теплового насоса работают со 100% КПД, то есть сами не потребляют энергии. В реальности же, компрессор и другие составляющие теплового насоса значительно снижают значение коэффициента преобразования.

Нормальным считается коэффициент со значением 3. Такое и выше значение можно получить сохраняя минимальную разницу температур на входе и выходе из ТН. На температуру наружного источника тепла (грунта, воды, воздуха) повлиять невозможно, поэтому необходимо стараться поддерживать на более низком уровне температуру на выходе из теплового насоса. Именно поэтому теплые полы, работающие при температурах около 30 градусов идеально подходят для работы с тепловым насосом.

Источник статьи: http://aistt.ru/stati/20-chto-takoe-cop-teplovogo-nasosa

СОР теплового насоса

COP теплового насоса

COP теплового насоса. (COP) — Coefficient of performance, коэффициент преобразования электрической энергии в тепловую.

Как делать измерения COP теплового насоса?

Один и тот же отрезок можно измерять разными рулетками. А если речь идет о правильных замерах, то рулетка, разумеется, должна соответствовать метрологическим стандартам. Именно поэтому все счетчики тепловой или электроэнергии должны периодически проходить проверку на предмет погрешности.

Сразу же следует обратить внимание на производителя теплового насоса. Хочется надеяться на честность отечественных производителей, но учитывая общую ситуацию в стране возникает много вопросов к тому, кто проверяет отечественных производителей на предмет правильности производимых замеров, и проверяют ли вообще? Такая же ситуация и с тепловыми насосами, произведенными в стране восходящего солнца. Не все производители пренебрегают правилами, но все-таки рекомендуем обращать внимание на этот момент.

Читайте также:  Перевернуть насос в системе отопления

Другое дело с европейскими производителями. В отличие от нас, на западе давным-давно развивается мир энергоэффективных технологий. Есть множество ассоциаций производителей и независимых энергетических агентств. Поэтому любой производитель находится под пристальным вниманием как конкурентов, так и независимых агентств. К тому же жесткая политика ЕС по усовершенствованию энергоэффективных технологий, принуждает производителей быть более ответственными при проектировании теплонасосов и приведении измерений COP теплового насоса в соответствии с существующими стандартами.

Пример: каждый европейский производитель любой отопительной техники в обязательном порядке должен указывать класс энергоэффективности своего продукта.

А стандарты бывают разные…

Поэтому, если вы сравниваете COP разных тепловых насосов, обратите внимание, по каких “стандартах” были произведены замеры.

Пример: любой производитель может сделать замеры COP, померяв, сколько тепла выдает компрессор — например 4,5 кВт тепловой энергии, и сколько потребляет компрессор — например 1 кВт электроэнергии. Получается, COP теплового насоса — 4,5. При этом не стоит забывать что для работы геотермального насоса необходимо практически безостановочная работа как минимум двух циркуляционных насосов: насос циркуляции по грунтовому контуру, насос циркуляции по контуру отопления. Если учитывать потребление электроэнергии этими циркуляционными насосами, получим общее потребление электроэнергии системой например — 1,1 кВт электроэнергии. А значит, и COP будет уже не 4,5 а 4,09. Разница есть?

Поэтому рекомендуем искать значение COP, которое соответствует одному из стандартов, например EN14511.

Этот европейский стандарт учитывает потребление электроэнергии циркуляционными насосами. Также он нормирует, при каких температурных параметрах на входе и на выходе с теплового насоса нужно производить замеры.

Циркуляционные насосы

Предположим, Вы читаете характеристики на хороший европейский тепловой насос.

Производитель — известный бренд, все замеры выполнены в соответствии с нормами EN14511.

На что следует обратить внимание? Давайте рассмотрим все те же циркуляционные насосы. Мы уже поняли, что любой производитель, делающий замеры своего оборудования в соответствии с EN14511, обязан учитывать мощность циркуляционных насосов. Но обратите внимание на конструкцию теплового насоса. Что если в нем нет встроенных насосов, а производитель предлагает приобрести их отдельно. В таких случаях производитель, для увеличения COP заинтересован уменьшить количество электроэнергии, потребляемой циркуляционными насосами. Поэтому он принимает в расчет характеристики самых энергоэффективных циркуляционных насосов. Но на практике, когда Вам устанавливают такой тепловой насос, скорее всего поставят обычные циркуляционные насосы, так как применение самых энергоэффективных циркуляционных насосов может увеличить смету на приличную сумму. В связи с этим тепловые насосы со встроенными циркуляционными насосами имеют более правдоподобный COP, так как Вы получите фактически те циркуляционные насосы, которые реально учитывались в замерах COP.

Похожая ситуация со встроенными бойлерами. Если бойлер встроен, имеется минимальное расстояние от источника тепла до бойлера — соответственно меньшие теплопотери на магистральных трубопроводах. Как правило, системы со встроенными бойлерами имеют больший класс энергоэффективности, нежели системы с отдельно стоящими бойлерами.

Реальная эффективность

Расстояние от Киева до Львова по прямой 468 км. Если Вы не владеете вертолетом, Вам эта цифра ни к чему, так как расстояние по дороге составляет 542 км. В этих 74 км и есть разница между теорией и практикой. Точно также обстоят дела и с COP. Приобретая тепловой насос, который при определенных условиях выдает COP на уровне 6, в реальной жизни вряд ли стоит рассчитывать на стабильный COP на протяжении всего сезона на уровне 6. Откровенно говоря, нам неизвестны случаи применения теплового насоса в бытовых условиях, когда он выдает такой высокий COP. В Украине существует определенное количество промышленных объектов, на которых реализованы схемы применения тепловых насосов с отбором тепла от сточных вод.

Читайте также:  Ремонт водяного насоса автомобиля газ 24 волга

Например, в одном из санаториев установлен тепловой насос NIBE, который отбирает тепло из стоков, которые поступают из лечебных ванн. Поскольку температура таких стоков высокая, то и COP довольно таки приличный. В частных же домовладениях, где проживает пусть даже 10 человек, невозможно получить такой большой объем теплой воды, с которой тепловой насос смог бы отбирать тепло для отопления. Поэтому в реальных условиях, температура носителя, от которого мы отбираем тепло (грунт, вода и т д) не может быть высокой, а следовательно COP не может быть более 5.

Параметры замеров COP.

COP измеряют при определенных параметрах.

Что это значит? B -brain (рассол), W- water (вода).

Если первая буква B значит мы отбираем тепло от рассола. Если W — от воды.

Вторая буква W — указывает на то что тепловой насос греет воду.

Цифровое обозначение указывает на температуру.

EN14511 B0/W35 .

EN14511 B0/W35 значит, что COP замеряли по стандарту EN14511 с учетом потребления электроэнергии циркуляционными насосами. Данный COP справедливый, если мы отбираем с грунта теплоноситель с температурой 0 градусов и отдаем в систему отопления теплоноситель с температурой 35 градусов.

И сразу важный момент. Предположим, у вас низкотемпературная система отопления (в доме только теплые полы и/или теплые стены). Предположим, на улице -20 градусов. При такой температуре на улице, для компенсации теплопотерь, даже с применением теплого пола, необходимо подавать в систему отопления 40-45 градусов. А значит и COP при таких температурах на улице будет другой, а точнее, он будет соответствовать B0/W45. Разумеется, -20 не каждый день бывает, поэтому с применением теплых полов, большую часть года тепловой насос будет иметь COP актуальный для B0/W35, но в сильные морозы COP немного снизится и его значение будет скорее соответствовать B0/W45

Вы можете сравнивать 2 тепловых насоса.

Модель F1255-12 F1255-16
COP при 0/35 4,87 4,85
COP при 0/45 3,75 3,77

Первый ( F1255-12 ) имеет хоть и незначительно, но более высокий COP теплового насоса при параметрах 0/35. Однако при параметрах 0/45, COP более низкий. Если по расчетам системы отопления, температурный график 45/35 (температура теплоносителя на подаче 45 градусов, обратка — 35 градусов), то более эффективным решением будет модель F1255-16. В межсезонье, когда нет необходимости подавать в систему отопления теплоноситель с температурой 45 градусов, более энергоэффективная работа будет с использованием модели F1255-12. В данном примере разница COP не существенная, так как в сравении участвуют теплонасосы одной линейки, но на практике часты случаи, когда разница более выражена.

А как же тогда выбрать тепловой насос, если одна и та же модель может быть более или менее энергоэффективной, в зависимости не только от системы отопления, но и от времени года? Для этого есть еще один параметр энергоэффективности системы — SCOP.

Каждый производитель заинтересован продать свое оборудование. Как сделать продукт более привлекательным? Учитывая, что тепловой насос является энергоэффективным устройством, конечно же повысить его COP. Поэтому все стремятся сделать продукт, который будет выдавать максимальный COP при параметрах регламентированных в EN. Но что происходит при других параметрах?

Пример. Бортовой компьютер современного автомобиля показывает мгновенный и средний расход топлива. Мгновенный расход топлива может колебаться в зависимости от того, как сильно Вы жмете на газ. Но Вас наверняка не интересует, сколько вы тратите литров в данную секунду, ведь убрав ногу с педали газа, мгновенный расход показывает 0. Наверняка более информативным является средний показатель расхода топлива.

SCOP как раз таки является средним показателем энергоэффективности теплового насоса. Он учитывает климатологию определенного региона, также учтено, что температура теплоносителя будет меняться, в зависимости от температуры на улице, а значит будет изменяться и мгновенный COP теплового насоса.

Таким образом, в примитивном представлении SCOP это среднее значение всех мгновенных COPов в отопительном сезоне (для определенной климатической зоны).

Источник статьи: http://freenergy.com.ua/ru/cop-teplovogo-nasosa/

Adblock
detector