Pompa ciepła - maty kapilarne a ogrzewanie podłogowe
W jednostkowym czasie: dolne źródło ciepła o temperaturze T1 dostarcza do odbiegu ciepło o wielkości Q1, sprężarka dostarcza pracę W, natomiast górne źródło ciepła o temperaturze T2 oddaje do budynku ciepło Q2. Dlatego mamy:
Q1+W=Q2.
Z powodu zastosowania dolnego źródła ciepła ilość ciepła oddana do ogrzania budynku jest większa od dostarczonej energii przez sprężarkę: W<Q2. Uogólniona sprawność COP pompy ciepła jest równa stosunkowi ciepłą uzyskanego Q2 do ciepła dostarczonego W,
COP=Q2/W.
Zgodnie z zasadami termodynamiki można wyznaczyć maksymalną wielkość COP:
COPmax=T2/(T2-T1)
wartości T1 oraz T2 należy podać w skali bezwzględnej - w stopniach Kelwina. Rzeczywistą sprawność można obliczyć:
COP=η COPmax
gdzie η to ogólna sprawność układu pompy ciepła oraz cyklu termodynamicznego. Mamy
COP=η T2/(T2-T1).
Założono następujące parametry η=0,55, T2= 35ºC=308 K oraz T1=5ºC=278 K. Parametr T1 został oszacowany dla gruntowego zewnętrznego źródła ciepła - wężownicy wkopanej w ziemi. Temperatura wewnętrznego źródła ciepła została oszacowana na T2=35ºC co co jest temperaturą pracy ogrzewania podłogowego, otrzymujemy
COP=5,7.
Jeśli założymy, że wartość ogólnej sprawności układu η pozostaje w przybliżeniu stała możemy wykonać podobne obliczenia dla niższej temperatury wewnętrznego źródła ciepła, którą możemy otrzymać z wykorzystaniem mat kapilarnych T2=30ºC=303 K, otrzymujemy wtedy:
COP=6,7.
Reasumując, aby uzyskać 1 kWh ciepła na wewnętrznym źródle ciepła należy dostarczyć 0,175 kWh do sprężarki przy zastosowaniu ogrzewania podłogowego, oraz 0,149 kWh przy zastosowaniu mat kapilarnych. Inaczej jeżeli przy ogrzewaniu podłogowym pompa pobiera 1 kWh, przy matach kapilarnych pobiera około 0,85 kWh - około 15% mniejsze zużycie energii.
Zapraszamy do obliczenia rocznego kosztu zużycia energii z wykorzystaniem mat kapilarnych lub ogrzewania podłogowego w różnych wariantach pompy ciepła: w dziale e-nergy BADAJ