COP چیست؟ EER چیست؟ +[فرمول محاسبه در HVAC]

cop چیست

ضریب عملکرد یا COP (بعضی اوقات CP یا CoP) است. COP بیانگر عددی شاخص، جهت تعیین میزان بهینه بودن مصرف انرژی در دستگاه های سرمایشی و گرمایشی سیکل تبرید مانند چیلر هوا خنک، چیلر آب خنک،  پکیج یونیت روف تاپ ، پمپ حرارتی VRF خانگی و صنعتی، کولر گازی و اسپلیت و غیره است.

1. COP بالاتر معادل بهره وری بالاتر ، مصرف انرژی کمتر و در نتیجه هزینه های عملیاتی کمتر است.
2. COP معمولاً بیش از 1 است ، به خصوص در پمپ های حرارتی.

cop مخفف چیست

• سی او پی مخفف Coefficient Of Performance است.

اکثر سیستم های تهویه مطبوع دارای COP 2.3 تا 3.5 هستند. برای انتقال حرارت نسبت به تبدیل به گرما کار کمتری لازم است و به همین دلیل پمپ های حرارتی ، سیستم های تهویه مطبوع و سیستم های برودتی می توانند ضریب عملکردی (COP) بیشتر از یک داشته باشند. با این حال ، این به معنای کارآیی آنها بیش از 100٪ نیست ، به عبارت دیگر ، هیچ موتور حرارتی نمی تواند بازده حرارتی 100٪ یا بیشتر داشته باشد. برای سیستم های کامل ، محاسبات COP باید شامل مصرف انرژی تمام دستگاه های کمکی مصرف کننده برق باشد. COP وابستگی زیادی به شرایط کارایی ، به ویژه دمای مطلق و دمای نسبی بین سینک و سیستم دارد و معمولاً در برابر شرایط پیش بینی شده رسم یا میانگین می شود.

(نحوه تعیین رتبه برچسب مصرف انرژی سازمان استاندار ایران که طبق جدول بالا در وسایل برقی رتبه‌بندی می شود.)

ضریب بهره وری چیست؟ (EER)

EER مخفف کلمه Energe Efficiency Ratio می‌باشد که به معنی ضریب راندمان انرژی یا ضریب بهره‌وری انرژی است. به بیان ساده این عدد نمایانگر میزان‌ سرمای تولید شده به میزان برق مصرف شده می باشد. هرچه این عدد بالاتر باشد، دستگاه راندمان انرژی بالاتری دارد و برق کمتری مصرف می‌کند.

نسبت بهره وری انرژی (EER) یک دستگاه خنک کننده HVAC برابر می شود با نسبت انرژی خنک کننده خروجی (در BTU) به انرژی الکتریکی ورودی (در وات) در یک نقطه عملیاتی مشخص است. 

EER معمولاً با دمای 95 درجه فارنهایت و دمای داخلی (هوای برگشتی) 80 درجه فارنهایت و رطوبت نسبی 50 درصد محاسبه می شود.

سیستم HVAC چیست؟

سیستم HVAC (اِچ وَک) مخفف Heating, Ventilating and Air Conditioning است. اچ واک ها داخل ساختمان ها و همچنین در فرایندهای صنعتی استفاده می شود. که این انرژی مصرف شده، به میزان تغییرات بار، تغییرات فصلی، وضعیت عملکرد و نگهداری، شرایط محیطی و غیره بستگی دارد. سیستم های HVAC نقطه عطفی در سیستم های مکانیکی ساختمان هستند که آسایش حرارتی را برای سرنشینان همراه با کیفیت هوای داخلی فراهم می کنند. سیستم های HVAC را می توان با توجه به مناطق مختلف ، موقعیت مکانی و توزیع به سیستم های مرکزی و محلی طبقه بندی کرد. تجهیزات اولیه HVAC شامل تجهیزات گرمایشی ، تجهیزات تهویه و تجهیزات سرمایشی یا تهویه مطبوع است. سیستم های HVAC مرکزی در مکانی دور از ساختمان در یک اتاق تجهیزات مرکزی قرار دارند و هوای مطبوع را توسط یک سیستم کانال کشی انتقال می دهند. سیستم های HVAC کوچک (خانگی) می توانند در مجاور مکان مورد نیاز واقع شوند و نیازی به کانال کشی نیست. 

در ادامه، به نحوه محاسبه ضریب بهره چیلر، ضریب مصرف انرژی چیلر، ظرفیت برج خنک کننده و توان کمپرسور در سیستم های گرمایش و تهویه ‌هوا (HVAC) پرداخته می شود.

مقدار قابل توجهی از انرژی، توسط سیستم های تهویه مطبوع و سرمایشی، داخل ساختمان ها و همچنین در فرایندهای صنعتی مصرف می شود. که این انرژی مصرف شده، به میزان تغییرات بار، تغییرات فصلی، وضعیت عملکرد و نگهداری، شرایط محیطی و غیره بستگی دارد. بنابراین، جهت ارزیابی عملکرد سیستم های تهویه مطبوع، همه این موارد را تا حد ممکن باید در نظر گرفت. در این مقاله، به نحوه محاسبه ضریب بهره چیلر، ضریب مصرف انرژی چیلر، ظرفیت برج خنک کننده، توان کمپرسور، .... پرداخته می شود.

تست COP و EER در سیستم سرمایشی

هدف از انجام این تست، تأیید عملکرد یک سیستم سرمایشی، از طریق اندازه گیری های میدانی است. در این آزمایش، ظرفیت برج خنک کننده (بر حسب تن تبرید) و انرژی مورد نیاز، در شرایط عملیاتی واقعی اندازه گیری خواهد شد. این آزمایش، با هدف تخمین میزان مصرف انرژی بر حسب بار واقعی در شرایط طراحی صورت می گیرد.

اصطلاحات و تعاریف مورد نیاز جهت انجام تست 

 تن تبرید :(TR) یک تن تبرید، مقدار گرمای لازم جهت ذوب یک تن یخ صفر درجه، در یک شبانه روز می باشد، که معادل است با: 3024 کیلو کالری در ساعت  (kCal/h) یا 12000 بی تی یو در ساعت (Btu/h) یا 3.516 کیلووات گرمایی.

تعیین ظرفیت برج خنک کننده در سیستم HVAC

• کمیتی است که در آن، دبی آب اواپراتور، در اختلاف آنتالپی آب ورودی و خروجی به خنک کننده، ضرب شده و بر حسب کیلو کالری در ساعت و تن تبرید بیان می گردد. 
  
• نسبت (kW/ton): این کمیت به عنوان بازده شناخته شده، اما در حقیقت، از تقسیم توان ورودی به موتور کمپرسور، بر تن خنک کننده حاصل می شود یا کیلووات بر تن. هر چه مقدار kW/ton کمتر باشد، بازده دستگاه بالاتری خواهد داشت.
  
• ضریب بهره چیلر (COP): ضریب عملکرد چیلر یا ضریب بهره چیلر، عبارت است از تقسیم توان خروجی (خنک کننده) بر توان ورودی به کمپرسور.
  
• نسبت بهره وری انرژی (EER): اغلب، عملکرد چیلرهای کوچکتر و واحدهای پشت بامی، بر حسب ERP به جای کیلووات بر تن اندازه گیری می شود. ERP، از تقسیم ظرفیت خنک کنندگی چیلر  )بر حسب (Btu / h  بر توان ورودی آن (بر حسب وات) و در شرایط بار کامل محاسبه می گردد. هر چه میزان EER بالاتر باشد، دستگاه از بازدهی بالاتری برخوردار است.

مقدماتی بر اندازه گیری داده ها

حداقل سه مجموعه داده، پس از ایجاد شرایط پایدار، به فواصل هر پنج دقیقه گرفته می شود. برای اینکه تأثیرات شرایط گذرا را به حداقل برسانیم، باید قرائت آزمون، تقریباً به صورت همزمان صورت گیرد. 

 روش محاسبه

این تست، شامل اندازه گیری گرمای خالص گرفته شده از آب، هنگام عبور از اواپراتور، با تعیین موارد زیر می باشد:
الف: دبی آب سرد
ب: اختلاف دمای بین آب ورودی و خروجی
گرمای گرفته شده از آب سرد برابر است با حاصلضرب دبی آب سرد، اختلاف درجه حرارت آب و گرمای ویژه آب که به صورت زیر تعریف می شود.

فرمول محاسبه ظرفیت برج خنک کننده بر حسب تن (TR)

توضیحات فرمول محاسبه ظرفیت برج کننده سیستم اچ واک

که در این معادله:
m: دبی آب سرد (kg/hr)
(kcal/kg˚C) آب ویژه گرمای〖:c〗_p
 :t_in دمای آب سرد در ورودی اواپراتور (˚C)
:t_out دمای آب سرد در خروجی اواپراتور (˚C)

اندازه گیری دقیق دما، در سیستم های تهویه مطبوع و سرمایشی بسیار حیاتی است و محاسبات باید با در نظر گرفتن حداقل یک رقم اعشار صورت گیرد. 

اندازه گیری دبی آب سرد در سیستم HVAC

در صورت عدم دسترسی به جریان سنج آنلاین، دبی آب سرد را می توان با روش های زیر اندازه گیری کرد:
•    در صورت در دسترس بودن مخزن گرم و سرد، با خاموش کردن پمپ ثانویه، می توان جریان را از کاهش یا افزایش سطح مخزن اندازه گیری نمود.
•    در روش غیر تهاجمی به یک جریان سنج اولتراسونیک کاملاً کالیبره شده نیازمند است که با کمک آن می توان میزان دبی را در سیستم به راحتی اندازه گیری کرد. 
•    اگر میزان افت فشار به مقادیر طراحی نزدیک باشد، می توان جریان آب پمپ را همان جریان نامی طراحی فرض کرد.

فرمول اندازه گیری توان کمپرسور سیستم HVAC 

با استفاده از یک آنالیزور توان قابل حمل، می توان توان کمپرسور را اندازه گیری کرد که مستقیماً آن را بر حسب  کیلووات نشان می دهد. در غیر این صورت، باید از آمپرمتر یا دستگاه تستر tong جهت اندازه گیری جریان استفاده نمود. سپس توان را می توان با فرض ضریب توان 0.9 محاسبه کرد.

توان بر حسب کیلووات

فرمول محاسبه (COP) و (EER) سیستم های تهویه HVAC

معمولاً بازده انرژی Chiller به صورت یکی از نسبت های زیر بیان می شود:
 

1- فرمول ضریب بهره چیلر (COP)

2- فرمول ضریب مصرف انرژی چیلر (EER)

3- فرمول محاسبه توان بر تن (KW)

ابتدا نسبت کیلووات بر تن را از پارامترهای اندازه گیری شده محاسبه می کنیم.

از این داده ها در روابط زیر، جهت محاسبه سایر پارامترهای بهره وری انرژی، استفاده کنید:

ضریب بهره چیلر 

نسبت بازدهی انرژی 

ارزیابی عملکرد سیستم تهویه مطبوع HVAC

می توان برای سیستم های تهویه مطبوع متمرکز، جریان هوا در هواساز ها (AHU) را با کمک فشارسنج اندازه گیری کرد. داده ها می توانند برای تعیین آنتالپی (محتوای گرمای هوا در ورودی و خروجی AHU) همراه با نمودار روان سنجی شکل زیر استفاده شوند.
 

بار حرارتی

m: دبی آب سرد (kg/hr)
:t_in آنتالپی هوای ورودی در AHU (kJ/kg) 
:t_out آنتالپی هوای خروجی در AHU (kJ/kg)
می توان بار حرارتی را از نظر تئوری، با تخمین بارهای گرمایی مختلف، هم محسوس و هم نامحسوس، در اتاق تهویه مطبوع محاسبه نمود (به کتاب های راهنمای استاندارد تهویه مطبوع مراجعه کنید). تفاوت بین این دو، تلفات ناشی از نشتی، بارهای ناخواسته، ورود حرارت و غیره را نشان می دهد.

مقادیر و اندازه هایی که باید در حین تست ثبت گردد

جهت اندازه گیری پارامترهای زیر، باید تمام ابزارهای مورد استفاده، از جمله گیج ها و دماسنج ها در محدوده قرائت تست شوند.
 اواپراتور
الف: دمای آب ورودی به اواپراتور 
ب: دمای آب خروجی به اواپراتور 
ج: دبی آب سرد 
د: افت فشار آب اواپراتور (ورودی به خروجی)

کمپرسور 
ت: توان ورودی به توان الکتریکی کمپرسور (kW)
 

مثال

به عنوان مثال، در سیستم خنک کننده کارخانه آبجوسازی، اتیلن گلیکول از مبرد ثانویه استفاده می کند.40 TR ظرفیت برج خنک کننده طراحی شده است. آزمایشی برای بدست آوردن ظرفیت عملکرد و نسبت های عملکرد انرژی صورت گرفت. مقدار جریان در مخزن گرم، با خاموش کردن پمپ ثانویه و اندازه گیری اختلاف سطح مخزن اندازه گیری شد.

مقادیر و داده های اندازه گیری

   = (-) 1°C دمای آنتالپی گلیکول (Ethylene glycol) ورودی به اواپراتور

  = (-) 4°C  دمای آنتالپی اتیلن گلیکول خروجی به اواپراتور

  = 13200 kg/hrمیزان دبی اتیلن گلیکول

 = 0.7 kg/cm² افت فشار اتیلن گلیکول اواپراتور (ورودی و خروجی)

  = 39.5 kWتوان ورودی به توان الکتریکی کمپرسور (kW)

  = 2.34 kCal/kg˚Cظرفیت گرمایی ویژه اتیلن گلیکول

ظرفیت برج خنک کننده

   30.65 TR=

ضریب بهره چیلر

ضریب مصرف انرژی چیلر

نمودار روان سنجی سیستم HVAC

خریداران عزیز شما میتوانید با مراجعه به بخش فروشگاهی وب سایت ترموتجهیز از قیمت و کیفیت محصول آگاهی کامل کسب کرده و پس از دریافت مشاوره تخصصی، تجهیزات مورد نیاز خود را به 3 روش مختلف خریداری نمائید. 

✍تیم تحریریه ترموتجهیز به شما پیشنهاد می کند تا در خصوص این مطالب نیز مطالعه ای داشته باشید!

• محاسبه ظرفیت چیلر و مینی چیلر +[فرمول و نکات مهم]
  
• cfm چیست؟ [فرمول محاسبه میزان هوادهی فن، هواساز، ماینر و...]
  
• محاسبه بازده استاتیک (SE) + بازده کل (TE) فن سانتریفیوژ
  
• محاسبه ظرفیت کولر گازی [btu اسپلیت اتاق 12 تا 41 متری]