970×90

Współczynnik efektywności COP

Najistotniejszym parametrem charakteryzującym pracę pompy ciepła jest współczynnik wydajności grzejnej COP (z. ang Coefficient of Performance). Współczynnik ten zależny jest od dwóch wartości: mocy grzewczej pompy i mocy elektrycznej pobranej z sieci. Zależność tą przedstawia wzór 1.

 Wzór nr 1
Wzór nr 1

gdzie:
Q-moc grzewcza [kW],
Qe -moc pobrana z sieci [kW].
Wskaźnik COP pompy ciepła można również obliczyć ze wzoru 2.

 

 Wzór nr 2
Wzór nr 2

gdzie:
Q b -obciążenie cieplne budynku [kW],
W hp -zużycie energii przez pompę ciepła [kW],
W cp -zużycie energii przez pompy cyrkulacyjne [kW].

 

 

Moc grzewcza pompy Q jest zależna od współpracującego z pompą ciepła dolnego i górnego źródła oraz parametrów instalacji centralnego ogrzewania [3]. Wartość tego współczynnika waha się najczęściej w granicach 3÷4,5 [4]. W celu uzyskania wysokiego współczynnika wydajności zalecana jest jak najmniejsza różnica temperatur pomiędzy czynnikiem grzewczym w obiegu dolnego i górnego źródła ciepła [2].

 

W celu analizy współczynnika COP Luo J., przeprowadził badania systemu zasilanej z gruntu pompy ciepła, zainstalowanej w budynku biurowym, trzypiętrowym, zlokalizowanym w południowych Niemczech. Ogrzewany budynek posiadał 1530 m2 powierzchni, w skład wchodziły: biura, sale konferencyjne i korytarze. 1150 m2 z całkowitej powierzchni, stanowiły pomieszczenia klimatyzowane. Sondy gruntowe wykonano w 18 odwiertach, w trzech wielkościach średnic: 121 mm, 165 mm oraz 180 mm. Głębokość odwiertów wynosiła 80 m. W okresie letnim pompa ciepła pracowała jako urządzenie chłodnicze, odprowadzając ciepło z budynku i magazynując je w gruncie. Zastosowano również zbiornik buforowy w celu ograniczenia strat energii podczas częstego włączania i wyłączania urządzenia pompy. Magazynował on ciepłą wodę w zakresie 35 ÷ 45°C. Jeśli temperatura w buforze spadła poniżej 35°C, pompa ciepła zaczynała pracę. Instalacja grzewcza składała się z w większości z grzejników podłogowych, zaprojektowanych na utrzymanie temperatury podłogi na poziomie 21°C.

W celu zbadania efektywności systemu na początku i końcu każdej pętli wymiennika gruntowego zamontowane zostały przepływomierze oraz czujniki temperatury PT 100. Temperatura powietrza oraz gruntu również zostały zmierzone. Na rysunku 1 przedstawiono wyniki pomiarów poszczególnych temperatur w sezonie zimowym.

Rozkład temperatur w sezonie zimowym
Rys. 1. Rozkład temperatur w sezonie zimowym [1]
Podczas sezonu zimowego pomiary wykazały różnicę temperatury czynnika na wyjściu z pętli na poziomie 3°C. Oznacza to, że czynnik odbierał ciepło od gruntu podwyższając swoją temperaturę. Rozkład temperatur w sezonie letnim ilustruje rysunek 2.

Rozkład temperatur w sezonie letnim
Rys. 2. Rozkład temperatur w sezonie letnim [1]
W sezonie letnim, różnica między czynnikiem na wejściu i wyjściu z sondy głębinowej wynosiła 1,5°C, co wskazuje na przesyłanie energii cieplnej do gruntu i schłodzenie czynnika.

 

Analizie poddano dwa warianty współczynnika efektywności. Pierwszy z nich (COP2) obejmował znaczące straty energii z kolektorów poziomych w zimie. Drugi wariant (COP1) nie rozpatrywał tych strat. Wartości współczynników COP zestawiono na rysunku 3.

Wartości współczynnika COP
Rys. 3. Wartości współczynnika COP [1]
Dla typowego dnia zimowego w wariancie nie obejmującym strat z kolektorów poziomych, współczynnik efektywności kształtował się na średnim poziomie 3,9. Wartość ta wynosiła 75 % maksymalnej wartości. Dla wariantu COP2 współczynnik wyniósł 3,4 [1].

Opracowała: mgr inż. Wiktoria Matyjaszczyk
Bibliografia
1. Luo J., Rohn J., Bayer M., Priess A., Wilkmann L., Xiang W., 2015, Heating and cooling performance analysis of a ground source heatpump system in Southern Germany, Geothermics, 53, 57-66.
2. Morrone B., Coppola G., Raucci V.,2014, Energy and economic savings using geothermal heat pumps in different climates, Energy Conversion and Management, 88, 189-198.
3. Pisarev V., Projektowanie instalacji grzewczych z pompami ciepła, Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 2013. 4. Zawadzki M., Kolektory Słoneczne Pompy Ciepła Na Tak, Polska Ekologia, Warszawa 2003.

 

Podobne posty

Zostaw odpowiedź

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


+ 2 = dziewięć