COP (коэффициент производительности) теплового насоса определяется отношением выходной мощности к входной мощности. Этот коэффициент полезен при выборе подходящей системы теплового насоса воздух-воздух для дома или офиса. Глядя на КПД, можно сказать, насколько эффективно работает оборудование.
Лучшей иллюстрацией для понимания является использование в качестве примера электрического обогревателя. Если для обогрева помещения используется электрический обогреватель мощностью 10 Вт, вся подводимая мощность 10 Вт преобразуется в тепловую энергию 10 Вт. Это означает, что 100% подводимой мощности полностью используется для обогрева помещения без каких-либо потерь. Следовательно, КПД электронагревателя=10Вт/10Вт=1:1
В системе теплового насоса тепло снаружи дома передается внутрь помещения за счет цикла сжатия пара. Энергия используется для перемещения наружного тепла в помещение.
Количество тепла, которое может быть перемещено с использованием одной и той же энергии, зависит от температуры и влажности наружного воздуха. Если температура наружного воздуха упадет, количество тепла, которое может быть перемещено, также уменьшится, следовательно, COP также упадет.
Теорема Карно
Согласно теореме Карно, максимальный КПД, который может быть получен в системе с тепловым насосом, определяется по формуле:
Максимальный COP=T(горячий)/[T(горячий)-T(холодный)]
где T(холодная) - температура наружного воздуха в Кельвинах, T(горячая) - температура обогреваемого помещения
Например, если наружная температура 10 °C, а желаемая температура в помещении 25 °C.
COP(Отопление)=[273,15+25]/[(273,15+25)-(273,15+10)]
=298,15/263,15
=35
Это значение 35 является максимальным COP, который может быть достигнут любым оборудованием согласно теоретическим расчетам. В реальной системе полученный COP находится в районе 2-5.
COP теплового насоса с использованием диаграммы P-H
В парокомпрессионном цикле КПД теплового насоса можно получить, анализируя диаграмму энтальпии давления цикла сжатия.
COP=Общая теплота отторжения: Теплота сжатия
Из диаграммы теплота сжатия определяется как h3-h2=145-120 БТЕ/фунт=25 БТЕ/фунт
Общая теплота Отторжения=h3-h1=145-45 БТЕ/фунт=100 БТЕ/фунт
КПД теплового насоса=100: 25=4:1
Это показывает, что система теплового насоса является лучшей альтернативой электрическому отоплению, поскольку 1 единица подводимой мощности способна выдать 4 единицы мощности за счет перемещения тепловой энергии снаружи здания.
Обратите внимание, что по мере того, как температура наружного воздуха падает до 0 °F, COP будет уменьшаться, поскольку количество тепла, которое может быть перемещено в помещение, теперь значительно уменьшено. Следовательно, КПД при этой температуре может снизиться до 1,5:1.
Некоторые устройства оснащены дополнительным обогревателем, который включается, когда температура снаружи падает ниже 0 °F, чтобы обеспечить необходимый обогрев жильцов.
Следовательно, если в месте, где вы остановились, часто бывает температура ниже нуля °F, лучше приобрести тепловой насос со встроенным в устройство вспомогательным нагревателем, чтобы обеспечить достаточный обогрев в экстремальных зимних условиях.