Zakaj ima klima razlicni moci za gretje in hlajenje? In zakaj je zmeraj hladilna moc manjsa?
Podvprasanje:
Ce imamo 1kg vode pri 10st C in jo hocemo ogreti na 50, porabimo doloceno kolicino energije. Kaj pa ce imamo vodo pri 50st C in jo hocemo ohladiti na 10, ali porabimo enako količino energije?
Moč klime
Re: Moč klime
Razlikovati moras gretje in toplotno crpanje. Hladilno-grelne naprave ponavadi delujejo kot toplotne crpalke. To pomeni, da v primeru hlajenja vlagamo delo, da vzamemo toploto prostoru in jo skupaj z dodanim delom oddamo na zunanji strani. V grelnem nacinu princip obrnemo. Na racun zunanjega zraka torej dobimo vec toplote, kot smo vlozili elektricnega dela. Oba izkoristka sta odvisna od temperaturne razlike. Simbolicno, ce je vlozeno delo A, odvzeta toplota na hladilnem delu Q in oddana toplota na grelnem delu E, potem velja E=A+Q.
Za podvprasanje enako: ce GREJEMO, potem je enostavno \(Q=mc(T_2-T_1)\). Ce pa toploto CRPAMO, bomo potrebovali za precrpanje iste toplote manj dela. Enolicnega odgovora ni, ker so izkoristki mocno odvisni od temperaturnih razlik. Za hlajenje pa enako - jasno je, koliko toplote moramo odvzeti. Ce je okolica hladnejsa od koncne temperature, potem samo pocakamo da se samo ohladi (ne potrebujes nobenega dodatnega dela). Ce pa hladis pod temperaturo okolice moras dodati doloceno kolicino dela, spet odvisno od temperaturne razlike.
Za podvprasanje enako: ce GREJEMO, potem je enostavno \(Q=mc(T_2-T_1)\). Ce pa toploto CRPAMO, bomo potrebovali za precrpanje iste toplote manj dela. Enolicnega odgovora ni, ker so izkoristki mocno odvisni od temperaturnih razlik. Za hlajenje pa enako - jasno je, koliko toplote moramo odvzeti. Ce je okolica hladnejsa od koncne temperature, potem samo pocakamo da se samo ohladi (ne potrebujes nobenega dodatnega dela). Ce pa hladis pod temperaturo okolice moras dodati doloceno kolicino dela, spet odvisno od temperaturne razlike.
Re: Moč klime
Bo najboljse, da operiramo s konkretnimi podatki:
Imamo klasično klimatsko napravo z grelno močjo 3kW in hladilno 2,6kW. Ce je npr. pozimi zunaj \(-10^\circ C\) lahko prostor segrejemo na \(+20^\circ C\). \(\Delta T\) je torej 30. Ce pa imamo poleti zunaj \(+35^\circ C\) bomo isti prostor stezka ohladili na \(+20^\circ C\), kaj sele na \(+5^\circ C\) (da bi \(\Delta T\) bil enak kot pri gretju, ali pa vsaj ustrezno manjsi glede na hladilno moc). Ne vem zakaj je toliko tezje hladiti kot ogrevati, ce pa so komponente naprave (uprajalnik, kondenzator, plin) iste.
Recimo, da ima okolica \(+10^\circ C\) in posoda z vodo (npr. 1kg) prav tako \(+10^\circ C\) in jo segrejemo na \(+50^\circ C\). Rabimo torej \(168 kJ\) energije. Ce hocemo to narediti v 1 minuti, rabimo torej vir toplote moci \(2,8 kW\).
Se pravi, ce bi hoteli ohladiti vodo iz \(+50^\circ C\) (velja za okolico in vodo) na \(+10^\circ C\) (okolica je se zmeraj \(+50^\circ C\) ) v istem casu, bi nasa hladilna moc morala biti ista, kot v primeru ogrevanja?
Imamo klasično klimatsko napravo z grelno močjo 3kW in hladilno 2,6kW. Ce je npr. pozimi zunaj \(-10^\circ C\) lahko prostor segrejemo na \(+20^\circ C\). \(\Delta T\) je torej 30. Ce pa imamo poleti zunaj \(+35^\circ C\) bomo isti prostor stezka ohladili na \(+20^\circ C\), kaj sele na \(+5^\circ C\) (da bi \(\Delta T\) bil enak kot pri gretju, ali pa vsaj ustrezno manjsi glede na hladilno moc). Ne vem zakaj je toliko tezje hladiti kot ogrevati, ce pa so komponente naprave (uprajalnik, kondenzator, plin) iste.
Recimo, da ima okolica \(+10^\circ C\) in posoda z vodo (npr. 1kg) prav tako \(+10^\circ C\) in jo segrejemo na \(+50^\circ C\). Rabimo torej \(168 kJ\) energije. Ce hocemo to narediti v 1 minuti, rabimo torej vir toplote moci \(2,8 kW\).
Se pravi, ce bi hoteli ohladiti vodo iz \(+50^\circ C\) (velja za okolico in vodo) na \(+10^\circ C\) (okolica je se zmeraj \(+50^\circ C\) ) v istem casu, bi nasa hladilna moc morala biti ista, kot v primeru ogrevanja?
Re: Moč klime
Ce so podane grelne in hladilne moci dejanske moci gretja / hlajenja, potem veljajo samo za doloceno temperaturo. Tudi ce so misljene elektricne moci, je sprejemljivo, da je hladilna moc malo manjsa, zaradi tehnicnih omejitev. Prostora v resnici sploh ni tako tezko ohladiti, dejansko potrebujes priblizno enake moci v primeru klimatske naprave. Razlika je v tem, da poleti prihaja toplota od zunaj ne samo s prevajanjem z zunanjega zraka, temvec predvsem preko sevanja (direktna soncna svetloba skozi okna in vpad na streho). Klimatska naprava res deluje na razliko med zunanjo in notranjo temperaturo, soncno gretje pa poteka na precej visji temperaturni razliki. Hladilnik, ki je bolje izoliran, brez tezav doseze temperature pod 5 stopinj.
Na drugem primeru najprej povemo izkoristke. Izkoristek idealnega hladilnega stroja:
\(\eta_1=\frac{T_1}{T_2-T_1}\)
izkoristek toplotne crpalke (okrog obrnjen hladilnik)
\(\eta_2=\frac{T_2}{T_2-T_1}\)
V obeh primerih je \(T_2\) na topli strani, \(T_1\) pa na hladni. Izkoristek pri hlajenju s 50 na 10 stopinj je zato
\(\eta_1=8.1\)
Izkoristek navadnega gretja (brez crpanja) je
\(\eta=1\)
Izkoristek gretja s toplotno crpalko je v tvojem primeru enak hladilnemu izkoristku, kot si predvideval (ker sta temperaturi obrnjeni).
\(\eta_2=\eta_1\)
Tvojih 168kJ velja pri izkoristku 1 (navadnem gretju). Pri toplotnem crpanju potrebujes manj energije (izkoristek je na zacetku neskoncen, ker je temperaturna razlika 0, potem pa pada do 8.1 ker narasca imenovalec v izkoristku, podobno pri hlajenju). Ce pointegriras rezultat za gretje dobis 10.9kJ. Za hlajenje dobis 11.3kJ, razlika pride, ker se enkrat spreminja nizja, drugic pa visja temperatura. Gretje s toplotnim crpanjem je tudi v neidealnem primeru bistveno bolj ekonomicno od gretja z grelci, ker pri crpanju vecino toplote "ukrades" od zunaj, le stroski instalacije so visji.
Na drugem primeru najprej povemo izkoristke. Izkoristek idealnega hladilnega stroja:
\(\eta_1=\frac{T_1}{T_2-T_1}\)
izkoristek toplotne crpalke (okrog obrnjen hladilnik)
\(\eta_2=\frac{T_2}{T_2-T_1}\)
V obeh primerih je \(T_2\) na topli strani, \(T_1\) pa na hladni. Izkoristek pri hlajenju s 50 na 10 stopinj je zato
\(\eta_1=8.1\)
Izkoristek navadnega gretja (brez crpanja) je
\(\eta=1\)
Izkoristek gretja s toplotno crpalko je v tvojem primeru enak hladilnemu izkoristku, kot si predvideval (ker sta temperaturi obrnjeni).
\(\eta_2=\eta_1\)
Tvojih 168kJ velja pri izkoristku 1 (navadnem gretju). Pri toplotnem crpanju potrebujes manj energije (izkoristek je na zacetku neskoncen, ker je temperaturna razlika 0, potem pa pada do 8.1 ker narasca imenovalec v izkoristku, podobno pri hlajenju). Ce pointegriras rezultat za gretje dobis 10.9kJ. Za hlajenje dobis 11.3kJ, razlika pride, ker se enkrat spreminja nizja, drugic pa visja temperatura. Gretje s toplotnim crpanjem je tudi v neidealnem primeru bistveno bolj ekonomicno od gretja z grelci, ker pri crpanju vecino toplote "ukrades" od zunaj, le stroski instalacije so visji.