Coeffient Of Performance (C.O.P.)
El C.O.P. es un factor utilizado para dar el rendimiento de una bomba de calor cuando trabaja en ciclo de calor. Su valor es:
Potencia calorífica obtenida del condensador (Kcal./h.) C.O.P.= Potencia eléctrica absorbida por el equipo x 860 Kcal./Kw.
Como ejemplo podemos ver que el C.O.P. (o rendimiento calorífico en relación a la energía absorbida), de una resistencia eléctrica pura es igual a 1, debido a que por cada Kw. absorbido de la red eléctrica obtenemos 860 Kcal. Aplicando la formula anterior tenemos:
860 Kcal./h.C.O.P. resistencia eléctrica = =1 1 Kw./h. x 860 Kcal./Kw.
En un equipo bomba de calor aire-aire que trabaje en ciclo de calefacción pueden obtenerse C.O.P. de hasta 3, lo que quiere decir, en este caso, que por cada Kw. consumido por el equipo podemos obtener una potencia calorífica tres (3) veces superior a la que obtendríamos con una resistencia eléctrica pura que absorbiese la misma potencia eléctrica de la red. En otras palabras, en este equipo que tiene un C.O.P. de 3 por cada Kw. absorbido se obtienen 860 x 3 = 2.580 Kcal./h.
Los valores del C.O.P. los proporciona el fabricante del equipo y varían en función directa con la temperatura exterior. Cuanto más baja es la temperatura exterior, más bajo es el C.O.P. que proporciona una bomba de calor.
Deben distinguirse dos tipos de C.O.P.:
1. El C.O.P instantáneo. Es el que proporciona el equipo para unas condiciones de funcionamiento fijas. Este dato es el que habitualmente se proporciona en los cataáogos técnicos de los fabricantes.
Sin embargo, en el transcurso de una temporada de calefacción, las condiciones de temperatura exterior están variandoconstantemente. En consecuécia, el C.O.P. que proporciona el equipo también esta fluctuando, siguiendo las variaciones de la temperatura exterior.
A fin de poder calcular el C.O.P. de cualquier equipo que este funcionando en una instalación determinada, a lo largo de toda una temporada de calefacción debe procederse a calcular el C.O.P. estacional.
2. El C.O.P. estacional. Es el real de una instalación durante un periodo de tiempo determinado.
Para proceder a su calculo puede utilizarse el sistema que a continuación se indica.
Calculo del C.O.P. estacional de una instalación.
Para proceder a efectuarlo deben conocerse:
1.º El numero de horas anuales que una temperatura fija da en el lugar donde se tiene instalado el equipo.
2.° La potencia térmica necesaria para mantener las condiciones de confort dentro del local que nos ocupa para cada una de las temperaturas exteriores que se darán en el lugar de la instalación. (Debe trazarse la recta de cargas del local en función de la temperatura exterior).
3.º El rendimiento calorífico de la bomba de calor para cada temperatura exterior. (Dato que proporciona el fabricante).
4.º La potencia absorbida por el equipo, para cada una de las condiciones del apartado 3 anterior que se consideren.
Con los datos anteriores, debe confeccionarse una tabla (ver figura 9) que una vez completada nos dará el valor del C.O.P. estacional de un equipo concreto aplicado a una instalaci6n determinada.
Ejemplo del calculo del C.O.P. Estacional
La tabla de la fig. 9 consta de 10 columnas, cada una de las cuales indica:
Col. 1. Temperatura exterior °C. En esta columna se indican los valores de la temperatura exterior a los que el equipo funcionara durante todo el intervalo considerado (una estación invernal, por ejemplo). Lógicamente, cuantos mas valores de temperatura exterior consideremos, mas preciso será el resultado final. Sin embargo, tomando intervalos de 5ºC. da una precisión suficiente.
Col. 2. Kcal./h. necesarias. En esta columna se indica la potencia calorífica necesaria en el local acondicionado para mantener las condiciones de diseño. Es función de la temperatura exterior y es un dato que se toma de la recta de cargas del local considerado.
Col. 3. Kcal./h. B.C. En esta columna se anotan los rendimientos caloríficos de la bomba de calor para cada uno de los valores de temperatura exterior considerados. Este dato lo proporciona el fabricante del equipo.
Col. 4. Potencia absorbida por la B.C. (Kw.). En esta columna se anotan los valores de la potencia absorbida por la bomba de calor. (Dato que proporciona el fabricante.) Es importante recordar que la potencia absorbida que debe considerarse no es solamente la del compresor del equipo sino que además debe sumarse a la anterior toda la potencia que consumen los ventiladores, etc., que monta el acondicionador, así como la consumida durante el deshielo de la batería exterior.
Col. 5. Horas de funcionamiento. En esta columna se anotan las horas que durante el periodo de tiempo que se considera, la temperatura exterior considerada se dará en ellugar de la instalación. Este dato debe obtenerse de las tablas facilitadas por los organismos adecuados.
Col. 6. Factor de funcionamiento. Este factor es el resultado de dividir el dato de la columna 2 (Kcal./h. necesarias) entre el dato de la columna 3 (Kcal./h. que proporciona la bomba de calor). Nos indica el % de la potencia calorífica de la bomba de calor que se precisa para mantener las condiciones de diseño en el interior del local cuando se de la temperatura exterior considerada.
Col. 7. Kw./h. consumidos. Es el resultado de multiplicar el valor de la columna 4 (Potencia absorbida) por la columna 5 (Horas de funcionamiento) y por el valor de la columna 6 (Factor de funcionamiento). El valor resultante es la potencia consumida por el acondicionador bomba de calor durante los periodos en que se da la temperatura exterior considerada.La suma total de todos los valores parciales (obtenidos para cada temperatura exterior), de esta columna da la potencia consumida por el equipo durante todo el periodo de tiempo considerado.
Col. 8. Kcal./h. complementarias. Tal como se ha dicho anteriormente, la potencia calorífica que proporciona una bomba de calor disminuye con la disminución de la temperatura exterior. En consecuencia, pueden existir zonas en las que para temperaturas exteriores bajas, el calor proporcionado por el equipo no sea suficiente para mantener las condiciones de diseño del local considerado. En estos casos, el equipo bomba de calor va provisto de unas resistencias eléctricas complementarias que sólo se ponen en funcionamiento cuando la temperatura exterior es tal que el equipo considerado solo, no puede mantener las condiciones de diseño. Estas resistencias solo pueden conectarse cuando un termostato situado en el exterior lo permite y van mandadas por el termostato situado en el interior del espacio acondicionado.En esta columna se anotan las Kcal./h. necesarias para complementar la potencia calorífica que proporciona el equipo para una temperatura exterior dada. Es el resultado de restar el valor de la columna 2 (Kcal./h. necesarias en el local) del de la columna 3 (Kcal./h. que proporciona la bomba).
Col. 9. Factor de Kw. Es el resultado de dividir el valor hallado en la columna 8 entre 860 Kcal./h.
Col. 10. Kw./h. de resistencia complementaria. Es el resultado de multiplicar el valor de la columna 5 (Horas de funcionamiento) por el de la columna.9 (Factor Kw.). Nos indica el valor de los Kw./h. utilizados por las resistencias complementarias para ayudar a la bomba de calor a mantener la temperatura de diseño para una temperatura exterior fija.La suma de todos los valores parciales de esta columna nos da el valor total de los Kw./h. consumidos por las resistencias complementarias durante el periodo de funcionamiento considerado.
Supongamos ahora que se quiere saber el -C.O.P. estacional de un equipo instalado en un clima a donde se dan anualmente las siguientes temperaturas:
900h.año-15°C. 700h.año-10°C. 400h.año-5°C. 50h.año-0°C.
Para las temperaturas consideradas, las necesidades térmicas del local son las siguientes (para mantener 21° C. en el interior):
Para15°C.-3.158Kcal./h.Para10°C.-5.790Kcal./h.Para5°C.-8.420Kcal./h.Para0°C.-11.053Kcal./h.
La potencia calorífica proporcionada por el equipo bomba de calor seleccionado y su potencia absorbida son:
Para 15° C. exterior proporciona 10.200 Kcal./h. - 3,6 Kw. Para 10° C. exterior proporciona 9.200 Kcal./h. - 3,4 Kw. Para 5° C. exterior proporciona 7.800 Kcal./h. - 3,2 Kw.Para 0° C. exterior proporciona 6.500 Kcal./h. - 3,0 Kw.
Con estos datos procederemos a confeccionar la tabla antes mencionada, quedando como se indica en la fig. 10.
De esta tabla puede deducirse que:
a) El calor anual precisado por el local (a las temperaturas consideradas), es la suma de los valores de la columna 2 multiplicados por sus correspondientes horas de funcionamiento (columna 5) y tiene un valor de:
(3.158 x 900) + (5.790 x 700) + (8.420 x 400) + (11.053 x 50) =10.815.000 Kcal./h.
b) El consumo total de la bomba de calor para este periodo que hemos considerado (un año) es la suma de los valores de las columnas 7 y 10.
3.933 + 552=4.485 KWA.
c) El C.O.P. estacional (anual en este ejemplo) por definición es el resultado de dividir la potencia calorífica proporcionada por la bomba de calor entre la potencia absorbida por ella para proporcionar este calor (expresado este divisor en unidades de calor).
10.815.000 Kcal./hC.O.P. estacional = =2,84.485 Kcal./h. x 860 Kcal./Kw.
Este resultado nos indica que con este equipo se ha conseguido un rendimiento térmico 2,8 veces superior para acondicionar el local considerado que si se hubiesen utilizado resistencias eléctricas puras. En otras palabras, esta bomba de calor tiene un rendimiento del 280 % sobre una resistencia eléctrica.
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