OBLICZENIA HYDRAULICZNE, CHŁODZENIE POMPĄ CIEPŁA, COP, SCOP, SPF I ANALIZA PRACY.

HTML
DOWNLOAD

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "OBLICZENIA HYDRAULICZNE, CHŁODZENIE POMPĄ CIEPŁA, COP, SCOP, SPF I ANALIZA PRACY."

Laura Szydłowska
7 lat temu
Przeglądów:

1 OBLICZENIA HYDRAULICZNE, CHŁODZENIE POMPĄ CIEPŁA, COP, SCOP, SPF I ANALIZA PRACY. dr inż. Natalia Fidorów-Kaprawy Wymienniki poziome 1

Sondy pionowe PRZEPŁYWY W ŹRÓDLE CIEPŁA 1 Przepływ

danych technicznych) 2 Przepływ nominalny przez pompę

7 K) 3 Przepływ nominalny przez pompę ciepła (z

2 Sondy pionowe PRZEPŁYWY W ŹRÓDLE CIEPŁA 1 Przepływ nominalny przez pompę ciepła po stronie solanki (z danych technicznych) 2 Przepływ nominalny przez pompę ciepła (z danych technicznych) t = 5 K (max. 7 K) 3 Przepływ nominalny przez pompę ciepła (z danych technicznych) 4 Przepływ wynikający z obliczeń t = 10 K

Przy doborze pompy obiegowej źródła (4) bierzemy pod uwagę obieg o większych stratach ciśnienia (tu ), a na drugim obiegu dobieramy ręczny zawór równoważący.

3 OBLICZENIA HYDRAULICZNE, RÓWNOWARZENIE PRZEPŁYWÓW W ŹRÓDLE Obliczenia podobne jak w przypadku innych instalacji grzewczych. Pompy obiegowe (7 i 8) dobieramy na straty ciśnienia od najbardziej niekorzystnie położnego odbiornika do bufora. Jeżeli nie zastosujemy bufora, uwzględniamy straty do pompy ciepła włącznie. Przy doborze pompy obiegowej źródła (4) bierzemy pod uwagę obieg o większych stratach ciśnienia (tu ), a na drugim obiegu dobieramy ręczny zawór równoważący. DOBÓR ZAWORU NADMIAROWO-UPUSTOWEGO Zawór upustowo-różnicowy jest stosowany w systemach zmiennoprzepływowych (np. instalacje z zaworami termostatycznymi lub zaworami dwudrogowymi wyposażonymi w siłowniki). Zapewnia przepływ cyrkulacyjny proporcjonalny do liczby zamkniętych zaworów, jednocześnie ograniczając maksymalne ciśnienie różnicowe w obiegu. 3

DOBÓR ZAWORU NADMIAROWO-UPUSTOWEGO Dobór pompy obiegowej Parametry pracy: Wysokość podnoszenia H = 25,1 kpa Strumień: Q = 2 m 3 /h (~ 2000 l/h) Sposób pracy:

!! Minimalny przepływ przez skraplacz Odczytany z karty katalogowej pompy ciepła: 1500 l/h DOBÓR ZAWORU NADMIAROWO-UPUSTOWEGO BPV firmy IMI TA DN 25 nastawa

4 DOBÓR ZAWORU NADMIAROWO-UPUSTOWEGO Dobór pompy obiegowej Parametry pracy: Wysokość podnoszenia H = 25,1 kpa Strumień: Q = 2 m 3 /h (~ 2000 l/h) Sposób pracy: Ze stałą prędkością obrotową!!! Minimalny przepływ przez skraplacz Odczytany z karty katalogowej pompy ciepła: 1500 l/h DOBÓR ZAWORU NADMIAROWO-UPUSTOWEGO BPV firmy IMI TA DN 25 nastawa 25* Początek otwarcia: 25 kpa Wysokość podnoszenia pompy przy wydajności 1,5 m 3 /h 29 kpa Przepustowość ZNU: 600 l/h (za mało!!!) Hydrolux firmy IMI TA DN 20 nastawa 250 mbar Początek otwarcia: 25 kpa Wysokość podnoszenia pompy przy wydajności 1,5 m 3 /h 29 kpa Przepustowość ZNU: 2000 l/h 4

CHŁODZENIE AKTYWNE Chłodzenie aktywne polega na odwróceniu obiegu pompy ciepła (za pomocą zaworu 4-drogowego zamienia się funkcjami skraplacz i parownik) W powietrznych pompach ciepła w taki sam

5 CHŁODZENIE AKTYWNE Chłodzenie aktywne polega na odwróceniu obiegu pompy ciepła (za pomocą zaworu 4-drogowego zamienia się funkcjami skraplacz i parownik) W powietrznych pompach ciepła w taki sam sposób może następować odszranianie parownika Schemat działania odwracalnej pompy ciepła w trybie: ogrzewania (a), chłodzenia (b) PASYWNE CHODZENIE POMPĄ GRUNTOWĄ Podczas chłodzenia pasywnego nie używa się sprężarki Czynnik krążący w instalacji ogrzewania podłogowego jest schładzany w wymienniku zasilanym z drugiej strony glikolem z wymiennika gruntowego System zużywa jedynie niewielka ilość energii elektrycznej do napędu pomp obiegowych Jego moc jest ograniczona Schemat działania instalacji chłodzenia pasywnego z zastosowaniem ogrzewania podłogowego 5

PASYWNE CHODZENIE POMPĄ GRUNTOWĄ Chłodzenie pasywne zasilane gruntową pompą ciepła może być realizowane za pomocą instalacji podłogowej służącej do ogrzewania w zimie lub za pomocą innej instalacji

6 PASYWNE CHODZENIE POMPĄ GRUNTOWĄ Chłodzenie pasywne zasilane gruntową pompą ciepła może być realizowane za pomocą instalacji podłogowej służącej do ogrzewania w zimie lub za pomocą innej instalacji (sufity chłodzące, klimakonwektory) Temperatura czynnika zasilającego chłodzenie powierzchniowe jest ograniczona, ponieważ nie można na powierzchni podłogi lub sufitu dopuścić do kondensacji pary wodnej z powietrza OGRZEWANIE Z GWC 6

7 CHŁODZENIE Z GWC OKREŚLANIE WSPÓŁCZYNNIKÓW EFEKTYWNOŚCI POMP CIEPŁA Medium źródła / odbiornika B = Brine (ang. solanka) W = Water (ang. woda) A = Air (ang. powietrze) COP 4,0 (B0/W35) COP 3,0 (A2/W35) COP 3,3 (B0/W50) COP 2,8 (A2/W50) EER = Q CH / Q EL COP=Q GRZ / Q EL Q GRZ = Q CH + Q EL COP=(Q CH +Q EL )/Q EL = 1+EER EER 2,5 (A35/W8) EER 2,8 (A35/W18) COP = Q GRZ / Q EL Q EL = Q GRZ / COP Q CH = Q GRZ Q EL = Q GRZ ( 1 1 /COP) 7

8 COP, SCOP i SPF POMPY CIEPŁA COP chwilowy współczynnik efektywności pompy ciepła określający efektywność w ustalonych warunkach pracy urządzenia SPF (Seasonal Performance Factor) sezonowy współczynnik efektywności pompy ciepła SCOP (Seasonal Coefficient Of Performance) sezonowy współczynnik efektywności pompy ciepła Określa wydajność pompy ciepła w ciągu całorocznej pracy Zależy od wielu czynników: Temperatury (zmienności temperatur) dolnego źródła Warunków klimatycznych w miejscu zainstalowania pompy ciepła Temperatury zasilania górnego źródła Trybu pracy ogrzewania (stała temperatura krzywa grzewcza) Udziału ciepłej wody użytkowej w ogólnym zapotrzebowaniu na ciepło METODY SZACOWANIA WARTOŚCI SEZONOWEGO WSPÓŁCZYNNIKA EFEKTYWNOŚCI DLA POMP CIEPŁA Norma PN-EN :2008 Instalacje ogrzewcze w budynkach. Metoda obliczania zapotrzebowania na ciepło i oceny sprawności instalacji. Część 4-2. Źródła ciepła do ogrzewania miejscowego, instalacje z pompami ciepła. Norma EN Klimatyzatory, ziębiarki cieczy i pompy ciepła ze sprężarkami o napędzie elektrycznym, do grzania i ziębienia - Badanie i ocena w warunkach niepełnego obciążenia oraz obliczanie wydajności sezonowej Niemiecka metoda w oparciu o wytyczne VDI 4650 stosowana również w Austrii Austriacka metoda OIB RL 6. Szwajcarska metoda WPesti adoptowana również w Austrii pod nazwą JAZCALC (na stronach internetowych dostępny jest dla każdego, bezpłatny arkusz kalkulacyjny do obliczeń SPF). Komputerowe programy symulacyjne (np. niemiecki WP-OPT, szwajcarski EWS, programy komputerowe producentów pomp ciepła). 8

Klimatyzatory, ziębiarki cieczy i pompy ciepła ze sprężarkami

9 PORÓWNANIE METOD OBLIENIOWYCH SCOP STANDARDOWE WARUNKI BADANIA POMP CIEPŁA Norma europejska: PN-EN :2012 Klimatyzatory, ziębiarki cieczy i pompy ciepła ze sprężarkami o napędzie elektrycznym, do grzania i ziębienia - Część 2: Warunki badań 9

10 WARUNKI BADANIA POMP CIEPŁA WODA-WODA W TRYBIE OGRZEWANIA WARUNKI BADANIA POMP CIEPŁA POWIETRZE-WODA W TRYBIE OGRZEWANIA 10

11 RÓŻNICE MIĘDZY WSPÓŁCZYNNIKAMI COP OKREŚLANYMI WG RÓŻNYCH NORM Wcześniej współczynniki COP określane były wg normy EN 255, obecnie powinny być określane na podstawie normy EN Wartości wyznaczone z tych dwóch norm mogą się znacznie różnić Norma EN zakłada mniejszą różnice temperatur na instalacji grzewczej Do określenia współczynnika COP w normie EN wlicza się energię elektryczną pobrana przez urządzenia pomocnicze (pompy, wentylatory, sterowniki) Przykładowe wartości COP wyznaczone różnymi metodami Punkt pracy COP wg EN T = 5 K COP wg EN-255 T = 10 K Różnica w COP Pompa ciepła powietrze/woda A2/W35 3,3 3,5 7,0 % Pompa ciepła solanka/woda B0/W35 4,3 4,6 6,4 % WPŁYW SYSTEMU NA EFEKTYWNOŚĆ PCG Obciążenie cieplne budynku Moc pompy ciepła Zużycie Energia grzewcza Parametry c.o. SCOP c.o. Czas pracy c.o. 18,7 18,53 (B5/W40) /30 3 5, ,7 18,53 (B5/W40) /40 3 5,08 (-8%) 18,7 18,53 (B5/W40) /32 3 5,66 (+1,6%) 22,4 18,53 (B5/W40) /32 3 5,66 (+1,6%)

12 WPŁYW SYSTEMU NA EFEKTYWNOŚĆ PCP Obciążenie cieplne budynku 5,4 (T PB = -10 C) Moc pompy ciepła 7,0 (A0/W35) Zużycie 3567 Energia grzewcza Parametry c.o o C 38/32 SCOP c.o. 2,49 3,57 5,4 (T PB = -10 C) 5,4 (T PB = -10 C) 8,1 (T PB = -5 C) 7,0 (A0/W35) 7,0 (A0/W35) 7,0 (A0/W35) o C 40/ o C 50/ o C 38/32 2,49 3,52 (-1,4%) 2,49 3,25 (-8%) 2,49 3,46 (-3%) PRACA POMPY CIEPŁA POWIETRZE/WODA W CIĄGU ROKU KALENDARZOWEGO miesiąc t e śr Q bilans l d Q cwu φ śr Q śr tz (c.o.) COP co tz (cwu) COP cwu E el co E el cwu - 0 C - - kw 0 C - 0 C - styczeń -1, ,59 5,77 35,0 3,1 55,0 1, luty -1, ,59 5,71 35,0 3,2 55,0 1, marzec 1, ,51 4,93 35,0 3,4 55,0 2, kwiecień 5, ,42 4,04 35,0 4,2 55,0 2, maj 10, ,26 2,48 35,0 4,9 55,0 2, czerwiec 15, ,0 3,2 92 lipiec 16, ,0 3,3 92 sierpień 16, ,0 3,3 92 wrzesień 13, ,19 1,89 35,0 5,3 55,0 3, październik 8, ,31 3,04 35,0 4,7 55,0 2, listopad 4, ,44 4,28 35,0 4,0 55,0 2, grudzień 0, ,54 5,25 35,0 3,3 55,0 1, SUMA SUMA 3568 SUMA SCOP 3,4 2,4 SCOP śr 3,1 12

WSPOMAGANIE POWIETRZNEJ POMPY CIEPŁA GRZAŁKĄ ELEKTRYCZNĄ t e L g ϕ Q bud Q 35 pc Q bud E co gel Q 55 pc Q śr cwu Q wym cwu Q cwu E cwu gel 0 C h - kw kw kw kw kw -16 6 1,00 9,7 0,0 58 58 0,0 0,4 3,3

13 WSPOMAGANIE POWIETRZNEJ POMPY CIEPŁA GRZAŁKĄ ELEKTRYCZNĄ t e L g ϕ Q bud Q 35 pc Q bud E co gel Q 55 pc Q śr cwu Q wym cwu Q cwu E cwu gel 0 C h - kw kw kw kw kw ,00 9,7 0, ,0 0,4 3,3 2,4 2, ,94 9,2 6, ,8 0,4 3,3 2, ,89 8,6 7, ,2 0,4 3,3 8, ,83 8,1 7, ,7 0,4 3,3 16, ,78 7,5 8, ,8 0,4 3,3 25, ,72 7,0 8, ,2 0,4 3,3 28, ,67 6,5 8, ,1 0,4 3,3 70, ,61 5,9 8, ,9 0,4 3,3 176, ,56 5,4 8, ,8 0,4 3,3 344, ,50 4,9 7, ,7 0,4 3,3 316, ,44 4,3 9, ,7 0,4 3,3 321, ,39 3,8 10, ,3 0,4 3,3 324, ,33 3,2 11, ,5 0,4 3,3 295, ,28 2,7 11, ,0 0,4 3,3 307,6 > ,22 2,2 >11, >10 Udział: 0,35% Udział: 0,11% TEMPERATURA ZASILANIA A ZUŻYCIE ENERGII miesiąc t e śr, o C Q co, l d φ śr Q śr co,kw t z(c.o.)1 COP co1 t z(c.o.)2 COP co2 E el co1 E el co2 styczeń -0, ,54 5, ,2 55 1, luty -0, ,54 5, ,2 55 1, marzec 2, ,45 4, ,6 55 2, kwiecień 7, ,33 3, ,5 55 2, maj 12, ,19 1, ,3 55 3, czerwiec 17,3 30 lipiec sierpień 17,8 31 wrzesień 13, ,17 1, ,3 55 3, październik 8, ,29 2, ,8 55 2, listopad 3, ,43 4, ,8 55 2, grudzień -1, ,56 5, ,1 55 1, SUMA Przy zmianie temperatury zasilania z 35 C na 55 C średnioroczne COP spada z 3,43 na 1,95. Zużycie energii elektrycznej wzrasta o 75 % 13

Podobne dokumenty

Szacowanie SCOP na podstawie wytycznych VDI 4650 cz. 1 i cz.2 Kalkulator SCOP na www.portpc.pl

Szacowanie SCOP na podstawie wytycznych VDI 4650 cz. 1 i cz.2 Kalkulator SCOP na www.portpc.pl Mgr inż. Paweł Lachman Dr inż. Marian Rubik 17 października 2013, Warszawa Wytyczne VDI 4650 ark. 1(marzec