Teoreettinen maximi COP

[Pottu]

Laskin huvikseni oheisen käyrän, kommentoikaa, pitääkö paikkaansa. Lähteenä on sivusto http://en.wikipedia.org/wiki/Coefficient_of_performance.

Teoriassa olisi siis mahdollista saada COP 4,8 vielä -40, jonka pitäisi kyllä jo riittää näilläkin leveysasteilla päälämmönlähteeksi.

Mikähän on käytännössä syynä siihen, että teoreettisesta COPista ollaan vielä niin kaukana? Tekniikka lienee vielä lapsenkengissä.. Tässä pari mieleen tullutta syytä:
1. Huurteenpoisto. Tälle ei liene paljon tehtävissä? Paitsi optimoimalla algoritmi siten että sitä ei tehdä turhaan eikä tarpeettoman pitkään.
2. Lämpöpumppu perustuu siihen, että kaasu puristetaan paineeseen pumpulla, jolloin se tiivistyy. Toisella puolella paine puretaan ahtaalla venttiilillä, eli pumpulla kaasuun ahdettu energia päästetään tässä vaiheessa harakoille. Voisiko painetta purettaessa käyttää esim. ahtimen tyyppistä vehjettä, joka ottaisi kaasun paineessa olevan energian talteen ja käyttäisi sitä toisella puolella pumpun apuna? Vai onko ajatuksena että kylmäaine luovuttaa ko. energian lähes kokonaisuudessaan tiivistyessään sisällä olevassa lämmönvaihtimessa?
------------------
Sisälämpötila: 21

Ulkolämpötila COP
-40 4,82
-35 5,25
-30 5,76
-25 6,39
-20 7,17
-15 8,17
-10 9,48
-5 11,31
0 14,00
5 18,38
10 26,73
15 49,00
------------

 

[teukka]

Vs: Teoreettinen maximi COP

Tuo teoreettinen arvo COPille on samaa, kuin jos lasketaan auton kuluttaman polttoainemäärän minimi välillä Oulu-Helsinki. Polttoainetta ei tarvita ollenkaan, jos unohdetaan kitka ja muut reaaliset tekijät.

Ensimmäisenä tulee mieleen, että lämpö ei siirry ilman lämpötilaeroa. Jos sisälle halutaan lämpötila 21 astetta, niin ei riitä, että vesikierron pattereissa kiertää 21-asteinen vesi. Siis ylempi lämpötila pitää olla ilmalämpöpumpuissakin 50 celsiuksen tienoilla - muuten lämmönvaihtimen pitää olla seinän kokoinen. Myöskin ulkona tarvitaan lämpötilaeroa, jne...

Näiden ehtojen jälkeen voi tarkastella teknisiä laiterajoituksia.

 

[Joppe112]

Vs: Teoreettinen maximi COP

Mikähän on käytännössä syynä siihen, että teoreettisesta COPista ollaan vielä niin kaukana? Tekniikka lienee vielä lapsenkengissä.. Tässä pari mieleen tullutta syytä:

2. Lämpöpumppu perustuu siihen, että kaasu puristetaan paineeseen pumpulla, jolloin se tiivistyy. Toisella puolella paine puretaan ahtaalla venttiilillä, eli pumpulla kaasuun ahdettu energia päästetään tässä vaiheessa harakoille. Voisiko painetta purettaessa käyttää esim. ahtimen tyyppistä vehjettä, joka ottaisi kaasun paineessa olevan energian talteen ja käyttäisi sitä toisella puolella pumpun apuna? Vai onko ajatuksena että kylmäaine luovuttaa ko. energian lähes kokonaisuudessaan tiivistyessään sisällä olevassa lämmönvaihtimessa?
------------------

Juuri noin voidaan tehdä EVI-tekniikassa (= economizer yms) kun/jos se tulee laajemmin joskus tavallisiin massojen lämpöpumppuihin mukaan. Nyt näyttää vaan edelleen siltä, että tavallisen tehokkaamman invertteripohjaisen ilmanvaihtokoneen markkinoillakin tekee niin kovin hyvin jo bisnestä, ettei monenkaan valmistajan mielenkiinto riitä soveltaa tehokkaampia tekniikoita pelkästään lämpöpumppujen takia valmistuslinjoillaan - vaikka ne tunnetaankin jo käytännön kokeista hyvin. :-\

Nykyisten ILPojen sisäyksikön kokohan on pitkälti kompromissi tavallisen ilmanvaihtokoneen ja pohjoisen olosuhteissa vaaditun entistä suuremman max lauhduttimen väliltä. Näin ollen, se väistämättä muodostuu pullonkaulaksi prosessille kun pakkanen alkaa kunnolla paukkua ulkona. Tehokkain tunnettu lauhdutin suoritusarvojen perusteella löytyy Sanyo 124:sta.

Jos haluat pyöritellä prosessin käytännön esteitä tarkemmin PCllä, niin lataa ihmeessä koneellesi tanskalaisten mainio CoolPack -simulointisofta. Sillä kyllä selviää moni juttu + vähän enemmänkin.

 

[ras13n]

Vs: Teoreettinen maximi COP

Jopelle: Eli pitääkö maallikon ymmärtää asia niin että copit ei parane - ennen kuin tulee uudenlaiset kompurat käyttöön ? Ihmettelin promotelec kohdassa että parissa vuodessa -7 cop:t eivät ole juuri paranneet.

On reaalista odottaa, että nykyisillä sarjatuotantokompuroilla/lauhduttimella eli 2000eur paketilla , joku valmistaja kaivaa esim. cop 4 -7:ssa ?

 

[janti]

Vs: Teoreettinen maximi COP

On reaalista odottaa, että nykyisillä sarjatuotantokompuroilla/lauhduttimella eli 2000eur paketilla , joku valmistaja kaivaa esim. cop 4 -7:ssa ?

Onnistuu varmasti jos kompuraa ajetaan -7 asteen pakkasella ~40-50% osateholla
=> mutta tällöin lämpöteho on huomattavasti pienempi kilpaileviin laitteisiin verrattuna

Katseleppa esim. Mitsubishi FA25 tuloksia sieltä Promoteleciltä -7 asteessa.
Mitsulle FA25 on ilmoitettu ottotehon vaihteluväliksi 195W-1450W. Elikä Promotelecin COP 3,19 -7 asteessa on saavutettu juuri 40% osateholla (580W/1450W=40%).

 

[Joppe112]

Vs: Teoreettinen maximi COP


ras13n: tekniikka minusta näyttääpi siltä, että tuommoinen EVI-ahdettu lämpöpumppu R410a:lle voidaan toteuttaa kahdella eri tavalla ihan yhtä hyvin:

• Kahdella erillisellä kompuralla, joita mikroprosessori säätelee tarkasti. Näin tehdään USA:n markkinoille jo nyt myytävässä Hallowell -pumpussa.
• Yhdellä kompuralla, jossa on 2 tuloputkea + 1 lähtöputki. Tälle tekniikalle on juuri se patentoitu Copeland:n kompura olemassa markkinoilla.

Jos kylmäkytkentäpiirejä katselee, niin molemmathan toteuttavat saman päämäärän: pakkasolosuhteissa lauhduttimesta yli jäävä paineistettu kaasu otetaan välistä talteen ja sen sisältämä energia menee suoraan takaisin puristusprosessiin käymättä ulkona kylmässä.

Molempiin tekniikoihin liittyy tietysti omistajiensa patentit, jotka vielä pistävät jäitä hattuun toistaiseksi jopa aasialaisille copycat -valmistajille... :-\

Tuohon kysymykseen 2000 eur:n hinnasta a la X vuotta on aika mahdoton ennustaa vielä oikein mitään: viime kädessä hintakehitys riippuu aina siitä tuleeko tästä tekniikasta koskaan bulkkituotetta myynti- ja valmistusmäärissä vai ei. Jos Kiinassa yleistyy lämmittäminen ILPoilla, niin tn ovat paljon paljon paremmat tällekin kehitykselle.

 

[Joppe112]

Vs: Teoreettinen maximi COP



Tämän ketjun alkuperäiseen kysymykseen löytyy myös melko hyvä selvitys nyky-ILPojen rajoituksista:

Ec = T / (T - Tu) = T / DT
...
Ideal processes are not possible. However the Coefficient Of Performance of the Heat Pump process including the losses, will be actually lower. Due to thermal, mechanical and electrical losses, as well as the power requirement of the auxiliary pump (eg brine circulating) the effectively achieved COP or E is smaller than Ec.

For rough estimate E can be set equal to 0,5 x Ec

Eli jakamalla kakkosella ideaalikaavan COP saadaan syntymään melko järkevä arvio nykysysteemien todelliselle suorituskyvylle. Siis puolet lämpöenergiasta jää vaan syntymättä tavalla tai toisella.

Tätä keskustelua olisi aika hyödyllistä jatkaa siihen suuntaan, että osoitettaisiin tarkemmin erilaisten hävikkien ja sähkömekaanisen moottorin huonoudesta aiheutuvat prosessin puutteet ideaaliprosessiin verraten.

Lähde: The Heat Pump Cycle

 

[teukka]

Vs: Teoreettinen maximi COP

Taitaa olla lisäksi niin, että T on se lauhduttimen lämpötila eikä huoneen lämpötila ja Tu ei ole ulkolämpötila, vaan höyrystimen lämpötila.

Environment tarkoittanee siis sisällä lauhdutinta ja ulkona höyrystintä.

Näilläkin korjauksilla päästään lähemmäksi oikeaa, eikä tarte käyttää tuota kakkosella jakamista, jolle ei ole oikeastaan mitään muuta järkevää perustetta, kuin se, että muuten tulee väärä vastaus.

Nollakelillä ja nykytekniikalla siis maksimi-COP olisi noin 325/55 eli 6.

Kirjoittelen tätä muuten mökillä keskellä Lapin kairaa. Kävin Elisasta noutamassa sellaisen mobiilin laajakaistamokulan, joka täällä kairassa toimii lappilaisella nopeudella (384). 24 kk sopimus tekee alennuksen kanssa noin 16 euroa/kk. Maalikylissä tällainen 512-nopeuskin riittää hyvin. Jos on kovin kiireinen ja nopeampi kuin tavallinen korvallisen raaputtaja, niin saahan näitä kahteen megaan saakka - hinta vähän nousee.

 

[zadah]

Vs: Teoreettinen maximi COP

Pannaan sitten vielä Refrigerant utilitiessien näkemys asiasta, eli teoreettinen maksimi COP 5,25 arvoilla lauhtuminen 45 astetta (ISO sisäyksikkö) ja höyrystyminen 0 astetta, superheattia 7 astetta, mikä on aikalailla normaali arvo:

 

[zadah]

Vs: Teoreettinen maximi COP

Ja lisää laskelmointia. Äärimmäinen maksimi COP R410A:lla 0 asteessa. Käytössä äärettömän ISO höyrystin ja lauhdutin ja kompurana häviötön Scroll . Sisälämpö 21 astetta. COP 12,34: