성적계수(COP)

정의

성적계수는 냉동 사이클이나 열펌프 사이클에서 투입 일 대비 얻은 열량의 비다.

COP는 냉동효과 또는 방열량을 투입 일로 나눈 무차원 값이다.

값이 클수록 같은 일로 더 많은 열을 옮기므로 효율이 좋다는 뜻이다.

냉방과 난방의 COP

냉방은 저온 쪽에서 열을 빼내는 것이 목적이라 증발기 흡수열을 분자로 쓴다.

난방은 고온 쪽에 열을 공급하는 것이 목적이라 응축기 방출열을 분자로 쓴다.

열은 일을 해야 옮겨지므로 난방 열량은 흡수열과 압축일의 합이다. 그래서 난방 COP가 냉방 COP보다 1만큼 크다.

계산 예제

가상의 히트펌프가 고온 측에 12 kW를 공급하고 압축기 소비일률은 3 kW다.

같은 장치를 냉방으로 쓰면 냉동능력은 9 kW이고, 냉방 COP는 3.0이다.

두 값의 차이는 1이다. 난방 COP는 냉방 COP보다 항상 1만큼 크다는 관계와 일치한다.

EER과 IPLV

COP는 무차원이고 EER은 Btu/h를 W로 나눈 값이라 단위가 남는다.

EER은 COP에 3.412를 곱해 구한다. 1 W·h가 3.41214 Btu이기 때문이다.

IPLV는 부하율별 COP를 가중 평균한 값이라 부분부하 운전을 반영한다.

EER은 정격 한 점에서 측정하므로 계절 효율을 나타내지 못한다. 이때 SEER을 쓴다.

헷갈리는 점과 직접 풀기

첫째, EER과 COP를 같은 값처럼 쓰면 감점된다. 단위를 환산해서 말해야 한다.

둘째, 냉방 COP와 난방 COP를 같은 조건으로 말하면 안 된다. 난방은 1만큼 크다.

셋째, 정격 COP만 쓰면 안 된다. 측정 조건과 부분부하 특성을 함께 써야 한다.

COP 향상과 정리

앞 문제의 정답은 3.5다. EER 12를 3.412로 나누면 약 3.5가 된다.

COP를 높이려면 응축온도를 낮추고 증발온도를 높여 압축일을 줄인다.

압축기 효율을 높이면 동력이 절감된다. 과냉각과 과열도도 적정하게 관리한다.

정리하면 COP는 투입 일 대비 열량의 무차원 비이고, 난방 COP는 냉방 COP보다 1만큼 크다.