Politechnika Warszawska

Wydział Inżynierii Środowiska

Ogrzewnictwo – Laboratorium

Wyznaczenie współczynnika COP dla układu

pompy ciepła w centrali wentylacyjnej.

Prowadzący: mgr inż. Dariusz Ksionek

Wykonali: Wojciech Marcinkiewicz
Robert Jastrzębski
Jan Wolski
Grupa: COWiG 4

Rok akademicki: 2012/2013r.

1. Wstęp Teoretyczny

Oczywistym sprawą w technice wykonawczej oraz w projektowaniu systemów wentylacyjnych jest fakt że powietrze nawiewane winno być podgrzane do wymaganej temperatury zanim zostanie dostarczone do przeznaczonych pomieszczeń, w okresie niskich temperatur zewnętrznych. Jednak względy ekonomiczne związane z zużyciem energii zmuszają do zastosowania systemów pozwalających zaoszczędzić energie przy wykorzystaniu ciepła z powietrza usuwanego z pomieszczenia celem ogrzania powietrza nawiewanego. Jednym z takich metod może być metoda z pompą ciepła. Pompa ciepła to urządzenie w którym przebiega termodynamiczny obieg lewobieżny.

Zadaniem tego urządzenia jest pobieranie energii (ciepła) ze źródła o niższym potencjale (źródła dolnego) i przekazywaniu energii do źródła o wyższym potencjale (źródła górnego) kosztem energii elektrycznej pobieranej do napędu sprężarki. W układach wentylacyjnych źródłem dolnym jest powietrze usuwane z pomieszczenia, źródłem górnym natomiast powietrze zewnętrzne. Ciepło z powietrza wywiewanego odbierane jest w parowaczu Powietrze zewnętrzne ogrzewa się natomiast w skraplaczu.

Podczas przebiegu ćwiczenia laboratoryjnego przebadany został układ centrali nawiewną wyciągowej z pompą ciepła. A konkretnie zmierzono określone parametry m In. Temperaturę i prędkość przepływu powietrza, celem wyznaczenia parametru zwanego współczynnikiem wydajności cieplnej, będącym odzwierciedleniem sprawności badanego układu. Współczynnik ten można obliczyć z prostych zależności:

1. Opis stanowiska pomiarowego

RYSUNEK

1. Opracowanie wyników

COP = Qs/P

Qs = ρ *cp* V *(t2 – t1)

Ro – gęstość powietrza , cp – cieplo właściwe,

V - strumień objętościowy powietrza

t1- temperatura powietrza przed skraplaczem

t2 – temperatura powietrza za skraplaczem

1. Obliczenia

t1 [ºC] przed skraplaczem	t2 [ºC] za skraplaczem	t4 [ºC] przed parowaczem	t3 [ºC] za parowaczem	Moc elektryczna [W]	Vskr [m/s]	Vpar [m/s]	Q skr [W]	Qpar [W]	COP skr
25,3	38,4	21,3	9,7	430	3,88	2,01	1015	518	2,36
25,5	39	21,3	9	430	3,9	2,02	1051	552	2,44
25,3	39,9	21,2	8,8	430	3,99	1,98	1163	545	2,70
25,4	40,8	21,2	8,8	430	3,99	1,97	1226	542	2,85
25,5	41,8	21,3	8,7	430	3,95	1,98	1285	554	2,99
25,4	42,3	21,4	8,5	430	3,95	1,94	1332	556	3,10
25,6	42,2	21,2	8,5	430	3,9	1,95	1292	550	3,01
25,5	42,4	21,3	8,5	430	3,73	1,95	1258	554	2,93
25,5	41,6	21,1	8,4	430	3,73	1,9	1199	536	2,79
25,6	41,5	21,3	8,2	430	3,73	1,94	1184	564	2,75
25,46	40,99	21,26	8,71	430	3,875	1,964	1201	547	2,79
Gęstość	1,124	1,25
Cp	1,005	1,005

P = Moc – 80 watt

Pole przekroju = 0,15^2 * Pi/4

1. Wnioski:

Wykonane obliczenia pozwalają stwierdzić iż, współczynnik wydajności cieplnej klasuje się w granicach lekko poniżej normy tj. od 3 do 5, która określono na podstawie najlepszych wskaźników ekonomicznych. Powodem dla którego COP osiągnął taką wartość jest ustabilizowanie się układu podczas poprzednich próbnych serii pomiarowych których wyniki nie zostały zawarte w sprawozdaniu. Można jednoznacznie stwierdzić że miara temperatury za i przed skraplaczem ma kluczową rolę dla współczynnika COP, Im różnica tych temperatur jest większa tym współczynnik będzie większy. Jednak wszystko zależy od zastosowania urządzenia wymieniającego ciepło gdyż:
W przypadku chłodziarek im wyższą temperaturę ma powietrze odbierające ciepło od skraplacza, tym sprawność układu jest mniejsza.

W przypadku pomp ciepła im niższą temperaturę ma powietrze dostarczające ciepło do parownika, tym sprawność układu jest mniejsza.