吸收式热泵的制冷COP到底怎么算?
吸收式热泵的制冷COP到底怎么算?这是很多接触余热利用、暖通空调系统的人常问的问题。其实答案藏在“性能系数”的本质里——用输出的制冷量,对比输入的驱动能量。吸收式热泵的制冷COP制冷性能系数,核心定义只有一句话:制冷量Qc与驱动热源提供的有效热量Qg的比值。公式写出来更直白:
COPₙ = Qc / Qg
这里的“制冷量”很好理,就是热泵每小时能生产的冷量比如给建筑供冷的功率,单位通常是kW或kJ/h;“驱动热源热量”则是热泵运行时,从外部热源比如蒸汽、热水、工业余热吸收的热量,同样用功率单位表示。 举个最常见的例子:一台溴化锂吸收式制冷机,给商场提供冷量,每小时能输出800kW的制冷量Qc=800kW。驱动它的是0.6MPa的饱和蒸汽,每小时消耗的蒸汽热量是320kW蒸汽的焓值计算:1kg蒸汽的汽化潜热约2156kJ,每小时用150kg蒸汽就是150×2156=323400kJ/h,约323400÷3600≈89.8kW?不对,等一下,重新算——比如每小时用150kg蒸汽,蒸汽的焓是2756kJ/kg,凝结水焓是670kJ/kg,那么1kg蒸汽的有效热量是2756-670=2086kJ,150kg就是150×2086=312900kJ/h≈86.9kW?不对,应该是每小时用蒸汽的质量流量乘以蒸汽焓-凝结水焓。比如每小时用200kg蒸汽,蒸汽焓2750kJ/kg,凝结水焓650kJ/kg,那么驱动热量Qg=200×(2750-650)=200×2100=420000kJ/h=116.7kW。如果制冷量是300kW,COP就是300÷116.7≈2.57。 再换个工业余热的例子:用工厂的废热水驱动吸收式热泵,热水流量是12m³/h,进口温度95℃,出口温度75℃。水的比热容是4.18kJ/kg·℃,那么驱动热量Qg=12×1000kg/h×4.18kJ/kg·℃×(95-75)℃=12×1000×4.18×20=1003200kJ/h≈278.7kW。如果这台热泵的制冷量是800kW,COP就是800÷278.7≈2.87。 要意的是,这里的“驱动热源热量”必须是热源实际传递给热泵的有效热量。比如蒸汽要算“焓差”蒸汽焓减凝结水焓,热水要算“温差热”流量×比热容×进出口温差,这些都是热源真正用来驱动热泵循环的能量。至于辅助电力比如溶液泵、冷剂泵的耗电,因为占比极小通常1%-3%,工程中几乎不会算进去——除非极致精确,才会把辅助电力加到分母里,但实际很少这么做。 还有一点要明确:吸收式热泵的制冷COP和压缩式热泵不同。压缩式用电力驱动,COP是制冷量除以电功;吸收式用热量驱动,COP是制冷量除以热量。比如压缩式COP可能3-5,但吸收式通常1.5-3——可别觉得低,因为吸收式用的是“废热”“低品位热”,比如工厂的余热、太阳能热水,这些热量本来要排走,现在用来制冷,相当于“变废为宝”。 下来,吸收式热泵的制冷COP计算就两步:
1. 算准“输出的制冷量”Qc——热泵每小时能产生的冷量;
2. 算准“输入的驱动热量”Qg——热源传递给热泵的有效热量;
3. 用Qc除以Qg,就是COP。 其实没那么复杂,非是“输出的冷”除以“输入的热”。搞懂这个逻辑,再算准两个数值,吸收式热泵的制冷COP就再也不是难题。
