Как рассчитать COP теплового насоса и длину геотермального контура в 2026 году?
COP = η · Tконд ÷ (Tконд − Tисп), где Tконд и Tисп — абсолютные температуры конденсации и испарения в кельвинах, а доля от идеального цикла η принята равной 0,5. Электрическая мощность компрессора вычисляется как P = Qотоп ÷ COP, а отбор тепла из источника — Qист = Qотоп − P. Длина геотермального контура определяется делением Qист на удельный отбор: 15–35 Вт/м для горизонтального коллектора в зависимости от грунта и 50 Вт/м для вертикального зонда. Для схем воздух-вода и вода-вода рассчитываются расход воздушного потока испарителя и расход воды из скважины по объёмной теплоёмкости. Модель COP по циклу Карно и поправка на реальную машину
Коэффициент преобразования идеального теплового насоса определяется обратным циклом Карно: COPКарно = Tконд ÷ (Tконд − Tисп). Чем меньше перепад между температурой конденсации и испарения, тем выше КПД цикла: при подаче 35 °C и источнике 0 °C идеальный COP достигает 8,8.
Реальные компрессорные машины работают в диапазоне 40–55% от цикла Карно из-за потерь в компрессоре, дросселе и теплообменниках. Оценка с коэффициентом 0,5 даёт COP около 4,4 для грунт-воды при подаче 35 °C, что совпадает с паспортными данными современных тепловых насосов для низкотемпературных систем.
Как длина геотермального контура зависит от отбора тепла?
Длина контура определяется требуемым отбором тепла из грунта Qист и удельной теплоотдачей погонного метра. Горизонтальный коллектор в суглинке отдаёт 25 Вт/м, во влажной глине до 35 Вт/м, а в сухом песке всего 15 Вт/м. Для теплового насоса мощностью 12 кВт с COP 4,4 отбор из грунта составляет около 9,3 кВт, что требует горизонтального контура длиной около 372 м в суглинке или вертикального зонда глубиной 186 м при удельном отборе 50 Вт/м. Точную конфигурацию скважин и укладки утверждает проект на основе геологии участка и СП 60.13330.