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
εrzeczywiste = 0,013 m3/s * 4,19 kJ/kg*K * (52,1-32,4) / 0,456 kW
εrzeczywiste = 2,3532
εidealne = 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.