Pompy ciepła

Wyznaczanie współczynnika efektywności energetycznej cz.1

Wykres entalpia – ciśnienie.
Według wskazań manometrów prowadzimy na wykresie dwie poziome linie, pokazujące ciśnienie parowania i skraplania. W miejscu przecięcia linii ciśnienia wysokiego i zmierzonej temperatury gorącego gazu (T1) wyznaczamy punkt (1). Punkt (2) jest temperaturą (T2) ciekłego czynnika na wyjściu skraplacza. Punkt (3) powstaje z przecięcia linii pionowej poprowadzonej od punktu (2) do linii poziomej ciśnienia parowania. Punkt (4) powstaje w miejscu przecięcia linii niskiego ciśnienia z temperaturą (T4) zmierzoną na wyjściu parownika.
Uwaga. Do wskazań manometru należy dodać ciśnienie atmosferyczne (około 1 bar), gdyż wykres Molliera odnosi się do ciśnienia absolutnego, a manometry mechaniczne pokazują ciśnienie w układzie względem ciśnienia atmosferycznego

Wyznaczanie współczynnika efektywności energetycznej

Współczynnik efektywności energetycznej, czyli tzw. COP, stał się terminem ogólnie znanym. Powód jest oczywisty, im wyższa wartość COP tym niższe koszty ogrzewania. Producenci pomp ciepła podają oczywiście zawsze wielkość tego współczynnika, ale dla pompy ciepła podłączonej do wzorcowej instalacji dolnego i górnego źródła. W praktyce, czyli w konkretnej instalacji, jest zawsze gorzej. Jest wiele przyczyn, które prowadzą do pogorszenia COP Nawet bez dokonywania pomiarów szydło i tak wyjdzie z worka, o czym zorientuje się najprędzej użytkownik płacący wysokie rachunki za energię elektryczną.

Istnieje możliwość bardzo dokładnego określenia tego współczynnika, w przypadku konkretnej działającej instalacji. Jak zwykle potrzebne będą trzy termometry, stacja manometrów, amperomierz no i wykres entalpia – ciśnienie.

Wykres Molliera przedstawiony na rysunku powyżej, nazywany jest często wykresem „log p-h”. Nazwa wzięła się stąd, że skala ciśnienia jest skalą logarytmiczną. Wypada jeszcze dla porządku wspomnieć, co to takiego jest „entalpia”. Entalpia jest po prostu energią wewnętrzną czynnika chłodniczego wyrażoną w kJ/kG. Korzystając z wykresu Molliera można określić praktycznie wszystkie parametry układu chłodniczego. Na przykład mierząc tylko ciśnienie skraplania, można bezpośrednio z wykresu odczytać wartość temperatury skraplania. Można też odczytać stopień suchości pary (stopień odparowania). Wykres log p-h pozwala w prosty sposób obliczyć rzeczywisty współczynnik efektywności energetycznej (COP) dla danej pompy ciepła.

Przeprowadzimy teraz obliczenie COP posługując się nieco uproszczoną wersją wykresu Moliera. Pionowe linie niebieskie pokazują wartości entalpii właściwej (energii wewnętrznej) dla kolejnych cykli obiegu termodynamicznego. Na odcinku 3-4 czynnik chłodniczy zaczyna parować i tym samym pobiera energię z dolnego źródła. Dokładnie jest tak, że przed odparowaniem czynnik ma entalpię 225 kJ/kg, a po dojściu par czynnika do sprężarki jego entalpia wzrasta do 435 kJ/kg, czyli przyrost entalpii wyniesie w tym przypadku 435 – 225 = 210.

W sprężarce energia par czynnika ulega dalszemu zwiększeniu, kosztem zużycia energii elektrycznej. Wielkość tego przyrostu obliczamy z wykresu na odcinku 4-1. Entalpia wyjściowa wynosi w tym przypadku 435 kJ/kg, a końcowa 472 kJ/kg, czyli entalpia wynikowa to 472 – 435 = 37.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *