VYUŽITÍ DRUHOTNÝCH ZDROJU ENERGIE

Topný faktor ideálního oběhu je tak vyjádřen rovnicí
i2´
−i3
ε
i
=
[-]
i2
− i1
Carnotův oběh tepelného čerpadla je obrácený klasický oběh, který je vyjádřen v T-s
diagramu jako obdélník, kde tepelný oběh probíhá mezi teplotami T 2 a T 1 . Potom Carnotova
účinnost tepelného čerpadla je definována jako
Q2
T2
ε
C
= =
Q2
− Q1
T2
− T1
kde Q
2
je teplo odevzdané do okruhu CZT,
Q
1
je teplo odebrané ze zdroje odpadního tepla,
Q2 − Q 1
je mechanická práce dodaná kompresorem.
Topný faktor skutečného oběhu je vždy nižší než Carnotova oběhu. Snížení je v důsledku
jednak nedokonalosti ideálního oběhu ve vztahu k oběhu Carnotovu, jednak v důsledku
vnitřních ztrát v kompresoru, tepelných ztrát ve výměnících tepla ( ve výparníku a
kondenzátoru) a ztráty energie hnacího agregátu (elektromotoru nebo spalovacího motoru,
příp. spalovací turbiny).
Skutečnou efektivní hodnotu topného faktoru je tedy možno vyjádřit pomocí vztahu:
ε
ef
= ε
i. ηtd
−vn.
ηmech.
ηm
Vnitřní termodynamickou účinnost kompresoru můžeme vyjádřit pomocí entalpií (viz T –
s diagram) jako
i2´
−i1
η
td −vn
=
i − i
η je mechanická účinnost kompresoru,
mech
2
1
η
m
je účinnost hnacího motoru.
Hodnotu ε
ef
pro tepelné čerpadlo s elektrickým pohonem je možno brát přibližně
T2
ε
ef
= ( 0,4 − 0,6 ).
ε
C
= ( 0,4 − 0,6 ).
T2
− T1
Z tohoto výrazu je zřejmé, že velikost topného faktoru bude záviset na teplotách, mezi kterým
tepelný oběh probíhá.
Při vyšších hodnotách teploty T
2
a konstantní hodnotě T1
se topný faktor s rostoucí teplotou
v kondenzátoru zmenšuje, naopak při konstantní teplotě T
2
se s rostoucí teplotou T
1
topný
faktor zvyšuje.
Teplotní poměry ve výparníku a kondenzátoru jsou na obr. 27 a).
Topný faktor pro některé druhy chladiv při konstantní teplotě ve výparníku 10 o C v závislosti
na teplotě v kondenzátoru je na obr. 27 b).
Získané teplo z oběhu tepelného čerpadla lze bohužel využít pouze pro tepelné účely, takže
energetickou hospodárnost je nutno porovnávat s obdobnými tepelnými agregáty (např.
kotle), které však mají vysokou tepelnou účinnost.
Budeme uvažovat toto srovnání:
Tepelné čerpadlo poháněné elektromotorem s topným faktorem ε
ef
= 4 dodá z 1 GJ
elektrické energie do rozvodu 4 GJ tepla, naproti tomu u kotle při účinnosti ηk
= 90%
se dodá
z 1 GJ paliva pouze 0,9 GJ tepla do rozvodu. Zdálo by se tedy, že z energetického hlediska je
tepelné čerpadlo výhodnější než dodávka tepla z palivového kotle.V tomto případě si musíme
uvědomit, že elektrická energie se u nás vyrábí převážně v kondenzačních tepelných
elektrárnách, takže toto porovnání je nutno provést až na primární zdroje energie (PEZ). To
36