열펌프의 원리와 성적계수

Heat Pump & COP

열펌프는 같은 증기압축 사이클을 냉방과 난방에 모두 써요. 사방밸브로 흐름을 뒤집으면 실내 열교환기가 증발기·응축기로 바뀌어요. 난방 COP는 냉방 COP보다 대략 1이 커요. 동일 Te·Tc 조건에서 COPh ≈ COPc + 1 관계를 모드 전환으로 확인해 봐요.

한 사이클로 냉·난방

🔑 열펌프의 핵심

①냉방: 실내=증발기(흡열), 실외=응축기(방열)

②난방: 실내=응축기(방열), 실외=증발기(외기에서 흡열)

③사방밸브가 냉매 흐름을 반전시켜 역할을 바꾼다

④동일 Te·Tc 역사이클에서 w가 같을 때 효과만 냉열·온열로 갈린다

모드 전환과 COP 관계

냉방 성적계수 COPc3.5

💡 관찰

①현재 모드: 냉방

②COPc ≈ 3.50, COPh ≈ 4.50

③동일 온도조건: 난방 열 = 냉동효과 + 압축일 → COPh = COPc + 1

④외기 저온에서 실외 증발 능력이 떨어지면 난방 COP도 하락

성적계수 공식

냉방 COP

COP_c = q_ew

냉동효과 ÷ 압축일

난방 COP

COP_h = q_e + ww = COP_c + 1

응축 방열량 ÷ 압축일

에너지 관계

q_c = q_e + w

응축부하 = 냉동효과 + 압축일

시험 포인트

🎯 시험 포인트

①열펌프 = 증기압축 사이클 + 사방밸브(역할 반전)

②냉방: 실내 증발 / 난방: 실내 응축

③COPh = COPc + 1 (동일 Te·Tc 이론 관계)

④q_c = qₑ + w 이므로 난방 효과가 냉방 효과보다 큼

⑤외기 온도·제상 운전이 실제 난방 성능에 영향

📝 대표 기출 유형

①COPc=3일 때 이론 COPh는? (답: 4)

②난방 시 실내 열교환기는? (답: 응축기)

③냉·난방 전환 기기는? (답: 사방밸브)