SPRAWOZDANIE : LABORATORIUM TERMODYNAMIKA - POMPY CIEPŁA

HANNA SZCZYPIÓR GR 30/B

Cel ćwiczenia : Eksperymentalne wyznaczenie rzeczywistego współczynnika wydajności.

1. Pompa ciepła

Pompa ciepła jest maszyną cieplną wymuszającą przepływ ciepła z obszaru o niższej temperaturze do obszaru o temperaturze wyższej. Proces ten przebiega wbrew naturalnemu kierunkowi przepływu ciepła i zachodzi dzięki dostarczonej z zewnątrz energii mechanicznej (w pompach ciepła sprężarkowych) lub energii cieplnej (w pompach absorpcyjnych).

Dodatkową zaletą pomp ciepła jest możliwość ich pracy w układzie odwracalnym, tj. jako urządzenie ogrzewcze lub chłodzące. Eksploatacja pomp ciepła w trybie chłodzenia umożliwia częściową klimatyzację pomieszczeń, a zatem podniesienie standardu komfortu cieplnego w pomieszczeniach także w sezonie letnim.

W ostatnich latach w Polsce obserwuje się znaczny wzrost zainteresowania pompami ciepła. Jest to spowodowane wzrostem cen surowców energetycznych, rozwojem i doskonaleniem konstrukcji różnych systemów pomp ciepła oraz koniecznością ograniczenia zanieczyszczenia środowiska produktami spalania paliw pierwotnych. Jednocześnie Polska, zgodnie z postanowieniami UE, musi znacznie zwiększyć w krajowym bilansie energetycznym udział energii pozyskiwanej ze źródeł odnawialnych, co wymaga szerszego zastosowania pomp ciepła.

2. Rodzaje pomp ciepła

• gruntowe (solanka/woda, bezpośrednie odparowanie/woda, bezpośrednie odparowanie/bezpośrednie skraplanie),

• wodne (woda/woda, woda/powietrze),

• powietrzne (powietrze/woda, powietrze/powietrze).

3. Schemat pompy ciepła

4. Pomiary

Lp.	T	degC	p	bar abs	h	kJ/kg
1	10,5	10	p1/4	3,7	h1	403,1
2	52,1	52,6	p2/3	13,7	h2	425,3
3	32,4	32,7	p2/3	13,7	h3	246,6
4	9,7	9,6	p1/4	3,7	h4	246,7

przepływ = 46,2 l/h = 0,013 m3/s

produkowane ciepło = 177,1 kJ/kg

ciepło pobierane z sieci = 22,8 kJ/kg

pobór energii = 208W

produkcja mocy = 456W = 0,456 kW

COP rzeczywiste = 456W/208W = 2,19

eksperymentalne ustalenie rzeczywistego współczynnika wydajności

ε_rzeczywiste = 0,013 m3/s * 4,19 kJ/kg*K * (52,1-32,4) / 0,456 kW

ε_rzeczywiste = 2,3532

ε_idealne = 425,3 - 246,6 / 425,3-403,1 = 8,05

5.Wnioski

Pompy ciepła wykorzystują energię cieplną, które znajduję się w naturalnych pokładach. Konstrukcja pomp ciepła umożliwia pozyskanie energii cieplnej z różnych źródeł, np. ziemia, powietrze, woda. Źródła te z racji niskiej temperatury nie nadają się do bezpośredniego wykorzystania, ale właśnie dzięki pompie ciepła możliwe jest pozyskanie tej energii w sposób ekonomicznie opłacalny. Pompa dostarcza więcej ciepła niż zużywa prądu więc jest to źródło energii odnawialnej. Wysoki koszt instalacji pompy ciepła zwraca się w ciągu kilku lat użytkowania. Dodatkowa zaleta stosowania pomp to zmniejszenie emisji dwutlenku węgla, która w Polsce do 2020 roku musi zostać redukowana o 20%.

Wybierając pompę ciepła należy zwracać uwagę na rodzaj COP podawanego przez producenta/sprzedawcę - najważniejsze jest rzeczywiste. Różnica pomiędzy COP rzeczywistym a idealnym jest bardzo duża co może stać się niemiłym zaskoczeniem podczas użytkowania.