Suorituskyvyn mittaus

[lämppäri]

Miten mittaan käytännössä lämpöpumpun suorituskyvyn? Onko se nyt lämpöteho vai mikä?

esim. ulkolämpötila on tällähetkellä 9.0, sisälämpötila 21. Laitoin ilmalämpöpumpun puhalluksen täydelle teholle, jolloin se puhalsi mittarin mukaan 52 celcius astetta.

Saako tästä laskettua mitään, jos saman tekisi esim. 5 asteen välein ulkoilman jäähtyessä?

 

[teukka]

Kyllähän niitä kaikenlaisia voi laskeskella. Tässä tarvittaisiin luotettava tieto ilman virtausmäärästä. En luottaisi tuollaiseen laskentaan ja yleensäkin lämpötehon mittaaminen suoraan on vaikeaa tällaiselle vempeleelle. Se lämpötila 52 astetta ei kerro juuri mitään tehon laskemiseksi, koska tuo toinen asia eli ilmamäärä on tuntematon.

Paras tapa lienee se, että pidät lämpötilan samana, kun vaihdat vanhan lämmityksen puolelle ja vertaat sitten kulutuksia (mikä se varsinainen lämmitys lieneekään?).

Minä ainakin vertailen siten, että vaihtelen lämmityssysteemiä. Sähkömittaria tai öljyn kulutusta pitää seurata.

Jos mittailet luotettavia arvoja 5 asteen välein, niin kyllähän siitä näkee jotenkin ulkolämpötilan aiheuttaman muutoksen lämmön siirron tehokkuuteen. Lisäksi pitäisi olla kulutusmittari , jotta näet laitteen ottotehon pysyvän samana. Kulutusmittarin voi helposti liittää väliin, jos on pistokeliitäntä. Muuten pitää vähän asennella.

 

[lämppäri]

Kyllähän niitä kaikenlaisia voi laskeskella. Tässä tarvittaisiin luotettava tieto ilman virtausmäärästä.

No valmistajan ilmoituksen mukaan virtausmäärä 540 m3/h ja kulutus mittarin mukaan n. 1000w. Saako näistä mitään aikaiseksi tai osviittaa?

 

[teukka]

Jonkinlainensuuntaa antava arvo saadaan seuraavasti:

Käytin ilman ominaislämpökapasiteettina 1 kJ/kg/aste ja tiheytenä 1,25 kg/kuutiometri ja lämpötilaerona 32 astetta (siis 20:sta 52:een).

Tällöin energiaa saadaan 1*540*1,25*32 kJ/h=21600 kJ/h=6,0 kJ/s=6 kw.

Siis COP olisi nyt noin 6. Arvo näyttää tuohon lämpötilaan järkevän oloiselta, mutta en menisi vannomaansen pätevyydestä

Tarkemmin pitänee laskea vielä ja arvioida kosteuden vaikutus.

 

[kriitikko_o]

Ilman ominaisuuksia: Tiheys : 1,293 kg/m3, Ominaislämpökapasitetti 1,01 kJ/(kgK),
(NTP-olosuhteet eli t=0 °C,p=1,01325 bar)
Lähde: maol-taulukot, otava

 

[teukka]

Näinhän ne ominaisuudet ilmoitetaan. Ja kysessä on siis kuiva ilma nollassa asteessa.

Tiheys pienenee, kun lämpötila nousee. Siksi käytin näppituntumalla arvoa 1,25. Parempi olisi tässä laskennassa ehkä 1,1 kg/kuutio, jolloin arvo pienenee kymmenkunta prosenttia.

Lisäksi kosteus aiheuttaa jonkun verran muutosta tuohon ominaislämpöön. Laskeskelin erään ilmastointitekniikan kaavan perusteella senkin vaikutuksen, mutta ei näyttänyt oleelliselta.

Epämääräisinta tuossa laskennassa on ilmamäärä, joka ei välttämättä toteudu valmistajan ilmoittamalla arvolla. Riippunee mm. laitteen sijaintipaikasta jne...

Sisään menevän ilman lämpötilana voitaneen käyttää huoneen lämpötilaa.

Yksi virhetekijä on sitten kuitenkin mittaaja, joka ei ehkä ole tarpeeksi objektiivinen.

Sain omalla halvalla invertterillä ulostulevan ilman lämpötilaksi 54 astetta, kun oiken hehkutin. Ilman puhallusta pienentämällä lämpötila voi hetkeksi nousta vieläkin ylemmäksi. Tämä viittaa siihen, että aiemmin keskusteltu arvio 50 asteen lämmöstä sisäkennosssa on alakantissa.

Toisaalta näyttäisi nyt siltä, että esim. käyttöveden lämmitykseen tarvittava lämpötila on valmiina näissä ilmalämpöpumpuissa. Kuka tekee ensimmäisenä se, että upottaa sisäyksikön kennon veteen. (ensin on suotavaa poistaa sieltä yksiköstä jotakin...).

 

[Jaska]

Netistä löytyy ainakin seuraava ilma-vesilämpöpumppu. http://greentex.fi/uusi/tuote.php?t=24 Kuinka toimii käytännössä - en tiedä.

 

[lämppäri]

Siis COP olisi nyt noin 6. Arvo näyttää tuohon lämpötilaan järkevän oloiselta, mutta en menisi vannomaansen pätevyydestä

Taitaa nyt mennä jokin pieleen, joko arvot tai kaava. Lämpötilat mittasin suurimmalla puhalluksella n. minuutin päästä puhalluksen alkamisesta.

Tuo cop -arvo luokkaa 6 on ristiriidassa testeihin, joita täälläkin on esitelty. Siinä oli parhaimmilla 7 asteen lämpötilassa 3.4 värmefaktor, COP (IVT, Chofu ja Hitachi).

Mikäli oletetaan valmistajan ilmoittaman virtausmäärän olevan huomattavasti pienempi, ei sillä näyttäisi olevan suurta merkitystä lopputulokseen esim. 20% pienemmällä arvolla kokeiltuna. Yli viiden oltaisiin COP:ssa oltaisiin yhä.

 

[teukka]

cop???

Lämppärille:

Kun mittasin tuon noin 50 asteen lämpötilan sisäyksikön ilmanpuhalluksesta, niin ott teho oli parin kilowatin tienoilla ja COP-arvoksi sain noin 3. Ulkoilman lämpötila oli 6 asteen tienoilla.

Epäilen tuota sinun ottotehoa, jonka sanoit olevan n. 1000 wattia.

Minulla ainakin teho muuttuu melko lailla hiljakseen, joten tuo minuutti tuntuu lyhyeltä. Systeemi ei ole vakiintunut.

Tuo laskukaava on kyllä oikein. Kuten sanoin, niin luotettavien laskujen suorittaminen on monista syistä vaikeaa.

 

[lämppäri]

Re: cop???

Lämppärille:

Kun mittasin tuon noin 50 asteen lämpötilan sisäyksikön ilmanpuhalluksesta, niin ott teho oli parin kilowatin tienoilla ja COP-arvoksi sain noin 3. Ulkoilman lämpötila oli 6 asteen tienoilla.

Epäilen tuota sinun ottotehoa, jonka sanoit olevan n. 1000 wattia.

Minulla ainakin teho muuttuu melko lailla hiljakseen, joten tuo minuutti tuntuu lyhyeltä. Systeemi ei ole vakiintunut.

Tuo laskukaava on kyllä oikein. Kuten sanoin, niin luotettavien laskujen suorittaminen on monista syistä vaikeaa.

Siis kone oli käynyt paljon pitempään täydellä pyynnöllä ja minuutin verran otin lämpömittarilla tietoa. Tuosta ei enää siis noussut ilmapuhalluksen lämpö.

Maksimi ottoteho vehkeellä on 1300w valmistajan mukaan ja myös kulutusmittarin mukaan tuon yli ei ole mennyt koskaan. Pitää vielä selvitellä, jos olen tehnyt jonkin virheen.

Jos ei muuta, niin ainakin suuntaa antava tieto saadaan jos mittaus suoritetaan samalla tavoin (järjestelmällisesti väärin ).

 

[lämppäri]

Re: cop???

Epäilen tuota sinun ottotehoa, jonka sanoit olevan n. 1000 wattia.

Otin testin uusiksi ja sain ottotehon "n. 1000 wattia" täsmälliseksi, eli 1306w.

Tällöin tulos on kertaluokkaa järkevämpi 4,79.

Nyt kylmiä odottelemaan.

 

[Freeze]

:wink:
Miten lämpöpumpun hyötysuhteen voi laskea?
Se on näin helppoa!

Lämpökerroin on lämpöpumpun hyötysuhde.

Suurin mahdollinen lämpökerroin saadaan laskemalla ideaalinen Carnot-prosessi = Ti / (Ti-To)

Esim. ulkoyksikön höyrystyslämpötila To on -20 C ja sisäyksikön lauhtumislämpötila Ti on +40 C. Muutetaan luvut Kelvineiksi To on 253,15 K ja Ti on 313,15 K.
Lasku 313,15 K / ( 253,15 K – 313,15 K ) = 5,22
(60 K)
Eli näissä olosuhteissa suurin mahdollinen ideaalinen hyötysuhde on 5,22
Totuus on hieman karumpi kompressorissa ja prosessissa on aina häviöitä, jotka pienentävät hyötysuhdetta.

Tämä on lähempänä totuutta!

Lämpökerroin saadaan jakamalla lauhduttimen luovuttama lämpö kompressorin tekemällä työllä. Esim. kompressorin ottoteho on 1,3 kW ja lauhduttimen luovuttama lämpöteho 2,99 kW.
Hyötysuhde on tällöin 2,99 / 1,3 = 2,3 (COP).

Kompressorin ottoteho saadaan selville suhtkot tarkasti mittaamalla se esim. jollain suoraan pistotulppaan liitettävällä halppismyymälästä ostetulla energiankulutusmittarilla. Sisäyksikön ja ulkoyksikön puhallinmoottoreiden otto tehot ovat niin pieniä, etteivät ne paljoa tulosta heilauta. Sisäyksikön puhallinmoottorin koko ottoteho muuttuu kokonaisuudessaan kuitenkin lämpötehoksi.

Lauhduttimen (sisäyksikön) luovuttaman lämpötehon laskeminen tarkasti onkin hieman vaikeampaa.

Ensin pitää selvittää kylmäaineen kylmäntuotto (kj/kg) mittausolosuhteessa.
Kylmäntuotto on höyrystimestä lähtevän ja höyrystimeen syötetyn nesteen lämpösisältöjen erotus.
Esim. R-410A höyrystymispaine = 2,8 bar abs(-20 C)
lauhtumispaine = 24 bar abs (+40)

Entalpia saadaan kätevästi R-410A kylmäaineen Log p, h-tilapiirroksesta tai jollakin kylmäaine laskenta ohjelmalla.
Lähtevän höyryn entalpia = 415 kj/kg
tulevan nesteen entalpia = 270 kj/kg
kylmäntuotto on = 145 kj/kg

Seuraavaksi pitää selvittää mikä on kylmäaineen massavirta (kg/s). Se saadaan jakamalla kompressorin kylmäteho (kW) kylmäaineen kylmäntuotolla (kj/kg).
Ongelmana on, että harvoin tiedetään kompressorin kylmäteho juuri näissä olosuhteissa.
Varsinkin näiden ilmalämpöpumppujen invertteri mallien tehoja.
Oletetaan kuitenkin vaikka näin Esim.kompressorin kylmäteho on mitatuissa olosuhteissa 2,1 kW / 145 kj/kg = 0,01448 kg/s
Tämän jälkeen selvitetään, mikä on kompressorilta lähtevän tulistuneen höyryn lämpötila ja entalpia Esim. +69 C (477 kj/kg)
Sitten mitataan kylläisen nesteen lämpötila ja entalpia lauhduttimesta lähtevästä putkesta Esim. +40 C (270 kj/kg).

Ja eikun lopuksi lasketaan lämmöntuotto, joka saadaan kertomalla kompressorin massavirta (kg/s) kompressorilta lähtevän tulistuneen höyryn ja lauhduttimelta lähtevän nesteen entalpioiden erotuksella.
Esim. 0,01448 kg/s x (477 kj/kg – 270 kj/kg) = 2,99 kW
Ja sitten se lämpökerroin 2,99 kW / 1, 3 kW = 2,3 COP
Tämäkin laskutapa on hieman liian positiivinen prosessin hyötysuhdetta ajatellen.
Eikös ollutkin helppoa ja yksinkertaista.
Sitten vain mittailemaan hyötysuhteita.

No leikki leikkinä. Eihän kaikki ole kylmämiehiä. Kyllä sen hyötysuhteen pystyy mittaamaan myös sisäyksikön tulevan ja lähtevän ilman lämpötilaerosta ja ilmamäärästä.

Laitoin laskut vain esimerkin vuoksi, jos halutaan laskea hieman tarkemmin mitä tulee ja mitä menee.