Найважливішим показником ефективності кліматичного обладнання є коефіцієнт корисної дії. ККД теплового насоса досить високий в порівнянні з іншими методами нагріву в силу низьких втрат енергії і того, що система є незамкненою.
У чому суть процесу?
Чи звертали ви увагу на те, що задня стінка холодильник нагрівається? Тобто, має місце паркан тепла у менш нагрітих об'єктів (продукти всередині) і передачі її більш нагрітому повітрю в приміщенні. В цьому і суть теплового насоса (ТН).
За допомогою хладагента (майже завжди це фреон) і його фазових переходів з рідкого в газоподібний стан і назад, тепловий насос виробляє перерозподіл тепла від відносно слабко нагрітої речовини до більш нагрітого.
Для прикладу - принцип дії геотермального теплового насоса:
- Незамерзающая підземна вода закачується в певну ємність, яка контактує з холодоагентом.
- Компресор стискає холодоагент, що призводить до поглинання теплової енергії води.
- Холодоагент у випарник, який контактує з тим середовищем, яку нам необхідно нагріти.
- При випаровуванні холодоагент віддає тепло, і прямує назад в компресор на повторення циклу.
Потужний тепловий насос може подібним чином опалювати цілий будинок.
Розглядаючи тепловий насос, плюси і мінуси очевидні. З одного боку, у нас є можливість перерозподіляти тепло на свій розсуд. З іншого боку, на стиск хладагента нам потрібен зовнішній джерело енергії, і витрати цієї енергії можуть перекрити ефект від нагрівання.
Як же оцінюють ефективність ТН?
Методики оцінки ефективності теплових насосів можуть бути різні. Вони грунтуються або на результативності передачі тепла, або на енергетичному балансі. СНиП теплові насоси практично не розглядає, тому доводиться орієнтуватися на показники, слабо освітлені нормативною документацією.
Один з основних показників ефективності - коефіцієнт перетворення теплового насоса. Позначається як COP, і обчислюється він шляхом ділення вихідної температури насоса на різницю між вихідний і вхідний температурами (за Кельвіном - від'ємних значень тут не буде). Припустимо, у нас є тепловий насос «повітря-повітря», ККД якого нам потрібно визначити. Температура повітря зовні 268 градусів за Кельвіном (-5 за Цельсієм). Всередину надходить повітря, нагріте до 295 градусів (22 за Цельсієм). COP буде дорівнює 295 / (295 - 268) = 11.
Важливо розуміти, що отриманий нами результат - нереальний. На те, щоб забрати у відносно холодного повітря стільки тепла нам буде потрібно затратити дуже багато енергії, і, не виключено, що у нас взагалі це не вийде. Економіка використання теплових насосів при такому стані речей буде дуже неприємною.
Максимальним вважається COP на рівні 7, а середнім 3,5-4,5.
Даний показник не є показником ККД. Останній обчислюється як зазвичай: отримана енергія ділиться на витрачену (в Ватах). Якщо у нас є тепловий насос 100 кВт, який видає нам 60 кВт теплової енергії, то його ККД становить 60%. При розрахунку важливо повністю врахувати витрати енергії, не тільки на роботу компресора, але і на перекачку теплоносія і робочого середовища.