外気温は空気熱源ヒートポンプのCOPにどのように影響しますか？

1熱力学背景

カーノ・サイクルに基づいて,空気源熱ポンプの理論上の最大COPは以下のように定義される.

COP_max = T_hot / (T_hot - T_cold) コップ_マックス = T_hot / (T_hot - T_cold) コップ_マックス = T_hot / (T_hot - T_cold)

公式は,ソースとシンク間の温度差が小さいほど効率が高くなることを示しています.

実際のシステムでは,実際の動作温度はこの理論上の最大値よりもはるかに低い.ASHRAEハンドブック (2020年) によると,現代の空気源熱ポンプは,熱力学的損失や部品の非効率性により,カーノ限界の40%から60%しか達成しない..

エンジニアリングの洞察:カーノ原理は 価値ある基準ですが 現実世界でのシステムの振る舞いは 圧縮機の性能 冷却剤の熱物理的特性システム制御戦略.

2フィールドデータ

欧州空気源熱ポンプ協会 (EHPA) は,環境温度の低下の影響を示す季節性性能試験結果を提供しています.

外気温が7°Cから-7°Cに下がると

空気源熱ポンプのCOPは4.2から3.1 (-26%) に低下します

地下温室温室効果ポンプのCOPは5.1から4.3に低下 (-16%)

この傾向は,暖房需要が高い気候帯で顕著である.例えば,フィンランド南部では,長期間の寒い天候でCOP値が2.0以下であることが記録されている.

3COP 削減メカニズム

室外温度が低い場合,空気源熱ポンプのCOPは以下の理由で著しく低下する可能性があります.

1) 蒸発圧が低く,コンプレッサー圧力の比率が高く,エネルギー消費量が増加

2) 冷却剤の質量流量が減り,蒸発器への熱伝送が損なわれる

3) 常時 解凍 サイクル の ため に 補助 電源 を 消費 し,安定 状態 の 動作 を 妨げ ます