Энергоэффективность — ключевой показатель кондиционеров, тепловых насосов и осушителей. До подбора оборудования и согласования системы термодинамический расчёт позволяет понять, к каким параметрам эффективность наиболее чувствительна. На примере хладагента R290 в статье рассматривается влияние переохлаждения, перегрева, температуры кипения и температуры конденсации на холодильный COP, а затем обсуждается, какой параметр менять в первую очередь при ограниченных ресурсах.
Условия расчёта
Расчёт выполнен для одноступенчатого теоретического парокомпрессионного цикла, свойства взяты из открытой библиотеки CoolProp. Базовый режим: температура кипения 0 °C, перегрев 10 °C, температура конденсации 40 °C, переохлаждение 5 °C, изоэнтропный КПД компрессора 75 %. Потери давления в трубопроводах не учитываются, как и теплообменные ограничения — площадь теплообменника и расход воздуха. Холодильный COP в базовом режиме — около 4,29. Далее в каждом случае меняется только один параметр, остальные остаются базовыми.
1. Переохлаждение: стабильный линейный выигрыш
При увеличении переохлаждения с 5 °C до 15 °C COP растёт с 4,29 примерно до 4,69. В этом диапазоне каждый дополнительный градус переохлаждения даёт около 0,04 COP, почти линейно.
2. Перегрев: в теории влияние очень мало
При увеличении перегрева с 10 °C до 20 °C COP меняется лишь с 4,29 примерно до 4,32 — менее 0,01 на градус. В теоретическом цикле на R290 перегрев почти не является рычагом эффективности.
3. Температура кипения: чем выше, тем больше выигрыш
При повышении температуры кипения с 0 °C до 10 °C COP растёт с 4,29 примерно до 6,18, причём выигрыш на градус увеличивается: около +0,15 при 0→1 °C и около +0,24 при 9→10 °C.
4. Температура конденсации: чем ниже, тем больше выигрыш
При снижении температуры конденсации с 40 °C до 30 °C COP растёт с 4,29 примерно до 6,07. И здесь каждый градус ценнее предыдущего: около +0,14 при 40→39 °C и око