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Heat Pump COP Calculator

히트펌프 COP/SCOP 에너지 절감 계산기

카르노 COP (이상)

15.13

실제 COP (~45% 카르노)

6.81

전기 입력

1.55 kW

비용 (HP vs 저항)

$0.186/hr vs $1.266/hr

저항 대비 에너지 절감

85.3%

외부 온도별 COP

-10°F

2.98

0°F

3.41

10°F

3.97

20°F

4.77

30°F

5.96

40°F

7.95

50°F

11.92

Heat Pump COP Calculator 소개

히트펌프 COP 계산기는 카르노 열역학 이론을 기반으로 외부 온도와 실내 온도로부터 히트펌프의 성능 계수(COP)를 계산합니다. 외부 온도(°F), 실내 온도(°F), 난방 용량(BTU/h), 전기 요금($/kWh)을 입력하면, 먼저 이상적인 카르노 COP를 Th / (Th - Tc)로 계산합니다(Th는 실내, Tc는 외부 절대 온도(켈빈)). 실제 COP는 카르노 COP의 45%로 추정하는데, 이는 압축기 비효율, 열교환기 손실, 냉매 사이클 비가역성을 반영한 표준 엔지니어링 근사값으로 현대적인 가변 속도 히트펌프의 일반적인 성능을 나타냅니다.

이 도구는 히트펌프 시스템을 평가하는 주택 소유자, 난방 기술을 비교하는 HVAC 엔지니어, 에너지 감사자, 건물 성능 분석가들이 활용합니다. 핵심 출력값은 전기 저항 난방(정의상 COP = 1.0)과 비교한 에너지 절감률입니다. 실제 COP 2.5인 히트펌프는 같은 열출력을 내기 위해 저항 난방기의 40%만 전기를 사용하므로 60% 절감됩니다. 동일한 용량에서 히트펌프와 저항 난방기의 시간당 운영 비용도 함께 표시해 경제적 비교를 직관적으로 보여줍니다.

추가로 실내 온도를 고정한 상태에서 외부 온도 -10°F부터 50°F까지 7개 온도에서의 예상 실제 COP 표도 제공합니다. 이를 통해 히트펌프의 기본 특성인 외부 온도가 낮아질수록 온도 차이가 커져 압축기가 더 많이 일해야 하므로 COP가 감소하는 현상을 시각적으로 확인할 수 있습니다. 매우 낮은 외부 온도에서는 COP가 1.0에 가까워져 보조 전기 저항 히터가 더 실용적인 선택이 됩니다. 모든 계산은 서버 호출 없이 브라우저에서 완전히 이루어집니다.

주요 기능

  • 외부·실내 온도를 켈빈으로 변환한 카르노 COP 계산
  • 카르노 COP의 45%로 실제 COP 추정 (실용적인 효율 근사값)
  • 난방 용량의 BTU/h에서 kW 변환 (1 BTU/h = 0.000293071 kW)
  • 히트펌프 vs 전기 저항 난방기의 시간당 운영 비용 비교
  • 저항 난방 대비 히트펌프 에너지 절감률 강조 표시
  • 실내 온도 고정, 외부 온도 7단계(-10°F~50°F) COP 비교 표
  • 히트펌프의 필요 전기 입력 전력(kW) 주요 출력값으로 표시
  • 에너지 및 비용 데이터가 서버로 전송되지 않는 완전한 클라이언트 처리

자주 묻는 질문

히트펌프의 COP란 무엇인가요?

COP(성능 계수)는 전기 에너지 소비량 대비 전달된 열 에너지의 비율입니다. COP 3.0인 히트펌프는 전기 1 kWh당 열 3 kWh를 공급합니다. 전기 저항 난방(COP = 1.0)과 달리 히트펌프는 열을 생성하는 것이 아니라 외부에서 실내로 이동시키기 때문에 COP가 1보다 클 수 있습니다.

카르노 COP란 무엇이고 어떻게 계산하나요?

카르노 COP는 두 온도 사이에서 작동하는 히트펌프의 이론적 최대 효율입니다. Th / (Th - Tc)로 계산하며, Th는 실내(고온부) 온도, Tc는 외부(저온부) 온도로 모두 켈빈(°C + 273.15) 단위를 사용합니다. 어떤 실제 히트펌프도 카르노 COP를 초과할 수 없습니다.

실제 COP를 카르노의 45%로 추정하는 이유는 무엇인가요?

실제 히트펌프는 압축기 비효율, 냉매 압력 손실, 열교환기 온도 접근, 모터 손실로 인해 카르노 이상값에 도달할 수 없습니다. 연구와 제조사 데이터에 따르면 잘 설계된 히트펌프는 카르노 COP의 40-50%를 달성합니다. 이 계산기는 대표적인 중간 추정값으로 45%를 사용합니다. 실제 COP는 장비 유형과 작동 조건에 따라 다릅니다.

외부 온도가 히트펌프 COP에 어떤 영향을 미치나요?

외부 온도가 낮아질수록 온도 차이(Th - Tc)가 커져 열 공급 단위당 압축기 일이 더 많이 필요해지므로 COP가 감소합니다. 외부 온도 50°F에서 히트펌프 COP는 3-4 정도이지만 -10°F에서는 1.5-2까지 낮아질 수 있습니다. 5-15°F 이하에서 많은 공기열원 히트펌프는 보조 저항 난방을 사용합니다.

히트펌프가 전기 저항 난방보다 얼마나 에너지를 절감하나요?

절감률은 (1 - 1/COP) × 100%입니다. COP 2.5인 히트펌프는 저항 난방 대비 (1 - 1/2.5) × 100% = 60%를 절감합니다. COP 3.0에서는 67%, COP 4.0에서는 75% 절감됩니다. 이 계산기는 절감률과 두 방식의 시간당 비용을 함께 표시합니다.

BTU/h 난방 용량이란 무엇인가요?

BTU/h(시간당 영국 열단위)는 난방 시스템이 열을 공급하는 속도입니다. 일반적인 가정용 히트펌프는 24,000-60,000 BTU/h(2-5톤) 범위입니다. 이 계산기는 BTU/h를 kW(1 BTU/h = 0.000293071 kW)로 변환해 해당 COP에서 필요한 전기 입력 전력을 계산합니다.

입력은 화씨로 하는데 계산은 왜 켈빈을 사용하나요?

입력 필드는 미국 HVAC 시장의 표준 단위인 화씨를 사용합니다. 계산기는 내부적으로 (°F - 32) × 5/9 + 273.15 공식을 적용해 켈빈으로 변환한 후 카르노 공식을 사용합니다. 변환이 올바르게 이루어지므로 어떤 온도 단위를 입력에 사용하더라도 결과는 동일합니다.

이 계산기는 어떤 유형의 히트펌프에 적용되나요?

이 계산기는 주거용으로 가장 일반적인 공기열원 히트펌프에 주로 적용됩니다. 지열(지하열원) 히트펌프는 겨울철 지온이 기온보다 안정적이어서 일반적으로 더 높은 COP를 달성합니다. 카르노 COP의 45% 근사값은 현대적인 인버터 구동 공기열원 히트펌프를 가장 잘 나타냅니다.