1خلفية الديناميكية الحرارية
بناءً على دورة كارنو، يتم تعريف أقصى COP نظري لمضخة حرارة من مصدر هواء على النحو التالي:
COP_max = T_hot / (T_hot - T_cold)
حيث T هي درجة الحرارة المطلقة في كلفن. تبين الصيغة أن كلما كان الفرق في درجة الحرارة بين المصدر والمغسلة أصغر، كلما كانت الكفاءة أعلى.
في الأنظمة الحقيقية ، تكون درجة حرارة التشغيل الفعلية أقل بكثير من هذه الحد الأقصى النظري. وفقًا لدليل ASHRAE (2020) ،المضخات الحرارية الحديثة من مصدر الهواء لا تصل عادة إلى 40٪ إلى 60٪ من حد كارنو بسبب الخسائر الحرارية وعدم كفاءة المكونات.
البصيرة الهندسية: مبدأ كارنوت هو معيار قياسي قيم، ولكن سلوك النظام في العالم الحقيقي يتم تحريكه من قبل أداء ضاغط، خصائص المبرد الحرارية الفيزيائية،واستراتيجيات التحكم في النظام.
2بيانات الميدان
تقدم جمعية مضخات الحرارة من مصدر الهواء الأوروبية (EHPA) نتائج اختبار الأداء الموسمي التي تسلط الضوء على تأثير انخفاض درجات الحرارة المحيطة:
عندما تنخفض درجة الحرارة الخارجية من 7 درجة مئوية إلى -7 درجة مئوية:
انخفاض COP من مضخة الحرارة من مصدر الهواء من 4.2 إلى 3.1 (-26٪)
انخفاض COP من مضخة الحرارة الأرضية من 5.1 إلى 4.3 (-16%)
هذه الاتجاهات منتشرة في المناطق المناخية ذات الطلب الأكبر على التدفئة. على سبيل المثال ، في جنوب فنلندا ، سجلت بعض الوحدات السكنية قيم COP أقل من 2.0 خلال الطقس البارد لفترة طويلة.
3آليات خفض COP
درجات الحرارة الخارجية المنخفضة يمكن أن تسبب انخفاضًا كبيرًا في COP لمضخات الحرارة من مصدر الهواء للأسباب التالية:
1) انخفاض ضغط التبخر ، ونسبة ضغط الكمبسر أعلى ، وزيادة استهلاك الطاقة
2) انخفاض تدفق كتلة المبرد ، مما يضعف نقل الحرارة إلى البخار
3) دورات ذوبان متكررة ، والتي تستهلك الطاقة الإضافية وتعطل التشغيل في الحالة الثابتة
1خلفية الديناميكية الحرارية
بناءً على دورة كارنو، يتم تعريف أقصى COP نظري لمضخة حرارة من مصدر هواء على النحو التالي:
COP_max = T_hot / (T_hot - T_cold)
حيث T هي درجة الحرارة المطلقة في كلفن. تبين الصيغة أن كلما كان الفرق في درجة الحرارة بين المصدر والمغسلة أصغر، كلما كانت الكفاءة أعلى.
في الأنظمة الحقيقية ، تكون درجة حرارة التشغيل الفعلية أقل بكثير من هذه الحد الأقصى النظري. وفقًا لدليل ASHRAE (2020) ،المضخات الحرارية الحديثة من مصدر الهواء لا تصل عادة إلى 40٪ إلى 60٪ من حد كارنو بسبب الخسائر الحرارية وعدم كفاءة المكونات.
البصيرة الهندسية: مبدأ كارنوت هو معيار قياسي قيم، ولكن سلوك النظام في العالم الحقيقي يتم تحريكه من قبل أداء ضاغط، خصائص المبرد الحرارية الفيزيائية،واستراتيجيات التحكم في النظام.
2بيانات الميدان
تقدم جمعية مضخات الحرارة من مصدر الهواء الأوروبية (EHPA) نتائج اختبار الأداء الموسمي التي تسلط الضوء على تأثير انخفاض درجات الحرارة المحيطة:
عندما تنخفض درجة الحرارة الخارجية من 7 درجة مئوية إلى -7 درجة مئوية:
انخفاض COP من مضخة الحرارة من مصدر الهواء من 4.2 إلى 3.1 (-26٪)
انخفاض COP من مضخة الحرارة الأرضية من 5.1 إلى 4.3 (-16%)
هذه الاتجاهات منتشرة في المناطق المناخية ذات الطلب الأكبر على التدفئة. على سبيل المثال ، في جنوب فنلندا ، سجلت بعض الوحدات السكنية قيم COP أقل من 2.0 خلال الطقس البارد لفترة طويلة.
3آليات خفض COP
درجات الحرارة الخارجية المنخفضة يمكن أن تسبب انخفاضًا كبيرًا في COP لمضخات الحرارة من مصدر الهواء للأسباب التالية:
1) انخفاض ضغط التبخر ، ونسبة ضغط الكمبسر أعلى ، وزيادة استهلاك الطاقة
2) انخفاض تدفق كتلة المبرد ، مما يضعف نقل الحرارة إلى البخار
3) دورات ذوبان متكررة ، والتي تستهلك الطاقة الإضافية وتعطل التشغيل في الحالة الثابتة
