Seminarium CERED, Płock, 10.03.2009 Rozwój pomp ciepła sprawność energetyczna i ekologia mgr inż. Marek Skupiński Hibernatus Sp. z o.o. Wadowice
Firma Hibernatus Firma Hibernatus powstała w 1991 roku, od powstania sukcesywnie propaguje w Polsce rozwój efektywnego zarządzania energią, zarówno w budownictwie mieszkalnym jak i w przemyśle stosując odnawialne, a zarazem ekologiczne źródła energii takie jak pompy ciepła. Strona internetowa: www.hibernatus.com.pl
Firma Hibernatus Strona internetowa: www.hibernatus.com.pl
Trój-medialne pompy ciepła Para przegrzana opuszczająca sprężarkę ma temperaturę sięgającą nawet +120 O C, Przepływa ona przez pierwszy wymiennik ciepła (S3-S4), w którym się schładza do temperatur rzędu +90 O C, Następnie para z pierwszego wymiennika płynie do drugiego, oddając ciepło (S4-S5), głównie ciepło skraplania, które zapewnia skroplenie czynnika roboczego.
Pompy ciepła w systemach skojarzonych Jeżeli będzie wykorzystane ciepło dolnego i górnego źródła ciepła pompy ciepła, to znaczy pompa będzie jednocześnie grzała i chłodziła, wtedy mamy do czynienia z skojarzoną gospodarką pompy ciepła.
Czynniki chłodnicze Amoniak Propan Dwutlenek węgla CFC (R12) HCFC (R22) HFC (R407C)? 1930 1987 2000 2008
Propan jako zamiennik freonów Propan według ozn. ASHRAE R290 ma dłuższą tradycję niż związki grupy CFC. Jako czynnik chłodniczy o bardzo zbliżonych właściwościach do freonu R22, a zatem i do R407C jest bardzo dobrym substytutem dla pomp ciepła. Dodatkowo jest o wiele bardziej przyjazny dla środowiska. Posiada jednak kilka negatywnych cech związanych z bezpieczeństwem!!
Własności propanu Ogólne: Naturalny gaz organiczny Bezzapachowy i bezbarwny Masa cząsteczkowa - 44,10 kg/kmol Temperatura krytyczna - 96,82ºC Ciśnienie krytyczne - 42,56 bar Normalna temperatura wrzenia -42,9ºC Współczynnik ODP - 0 Współczynnik GWP - 0 Mieszalność z olejami wymaga zastosowania olejów mineralnych o zwiększonej lepkości Własności chemiczne nie jest agresywny w stosunku do wszystkich materiałów konstrukcyjnych
Własności bezpieczeostwa jest gazem palnym, i wybuchowym przy stężeniu w powietrzu od 2 do 10%.
Pompa ciepła na propan Przed stworzeniem specyfikacji pompy ciepła na propan trzeba przyjrzeć się następującym aspektom: 1. Bezpieczeństwa, 2. Efektywności energetycznej.
Porównanie własności Propan posiada zbliżone właściwości termodynamiczne jak R407C. Niższa wartość sprężu osiągana dla propanu jest niewątpliwie najważniejszą jego zaletą. Ze względu na dużą objętość właściwą pary zasysanej i prawie dwukrotnie zwiększonej objętości w porównaniu do R407C wymagane jest dobranie odpowiednio większego parownika, który pozwoli bez zakłóceń, poprawnie pracować układowi.
Specyfikacja pompy ciepła Pompa ciepła o mocy grzewczej około 8 kw typu woda/woda przeznaczona do podgrzewania wody centralnego ogrzewania oraz grzania ciepłej wody użytkowej.
Specyfikacja pompy ciepła Kompresor: Scroll Copeland ZR28K3E, Ttłokowy Danfoss MPZ054, Wymienniki ciepła: spiralne firmy SPIREC, płytowe firmy SWEP, Zawór rozprężny: Danfoss TEZ2, Sporlan SQE, Elektrozawór: Alco BVAM10, Sporlan E5S130E, Olej: 4GS dla kompresora firmy Copeland, w wypadku kompresora firmy Danfoss olej już został dostarczony wraz z kompresorem.
Przedmiot badao eksperymentalnych 1. Propan jest łatwopalnym gazem i wybuchowym, więc jego ilość powinna być zminimalizowana. Stosowanie nowych rozwiązań dla wymienników ciepła, kompresorów, odpowiednia optymalizacja średnic połączeń oraz ich długości, 2. Sprawdzenie różnych konfiguracji układu termodynamicznego, w celu uzyskania odpowiednio wysokiego współczynnika efektywności przy zminimalizowanej ilości gazu.
Przedmiot badao eksperymentalnych 3. Przetestowanie oleju, jego odpowiedniej ilości oraz porównanie kilku typów olejów.
Stanowisko doświadczalne Firma Hibernatus posiada nowoczesne stanowisko testowania pomp ciepła, na którym szczegółowo badane są wszystkie pompy ciepła, wyznaczane ich charakterystyki cieplne i określane sprawności. Stanowisko jest w pełni zautomatyzowane i kontrolowane przez komputer.
Schemat stanowiska testowego
Testy pompy ciepła na propan A. w tym układzie zastosowano podstawowe elementy obiegu termodynamicznego tj. parownik, kompresor, skraplacz, termostatyczny zawór rozprężny,
Testy pompy ciepła na propan B. w tym układzie dodano zbiornik cieczy,
Testy pompy ciepła na propan C. w ostatnim układzie, zastosowano dochładzacz cieczy wraz ze zbiornikiem cieczy.
Testy pompy ciepła na propan l.p. Ilość czynnika Dodatkowo elementy obiegu termodynamicznego 1 0,9 kg Dysza D2 2 0,9 kg Dysza D4, zbiornik cieczy 0,5L 3 1 kg Dysza D3 4 1,1 kg Dysza D3 5 1,1 kg Dysza D4, zbiornik cieczy 0,5L 6 1,2 kg 7 1,35 kg Dysza D4, zbiornik cieczy 0,5L, dochładzacz czynnika Dysza D4, zbiornik cieczy 0,5L, dochładzacz czynnika
COP Testy pompy ciepła na propan Współczynnik efektywności 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 1 2 3 4 5 6 7 Propane (10ºC/50ºC) Hibernatus W2W0E (10ºC/50ºC) Propane (10ºC/35ºC) Hibernatus W2W0E (10ºC/35ºC)
Pomysły na następne badania Cele przyszłych badań: Zmniejszenie odległości oraz średnic połączeń między komponentami, Test pompy ciepła o mniejszej mocy, Sprawdzenie nowego oleju 5GS, Zastosowanie innego typu komponentów.
Wnioski Propan okazuje się bardzo dobrym substytutem, który może zastąpić aktualnie stosowany freon R407C w pompach ciepła. Zamiarem Unii Europejskiej jest całkowite wykluczenie freonów i ich pochodnych z zastosowań w urządzeniach tego typu.
Wnioski Stosowanie propanu jako czynnika zastępczego w nie zmienionej pompie ciepła (drop-in) nie jest możliwe. Zmiana czynnika na propan wymaga dostosowania układu pompy ciepła (retrofit).
Wnioski Dodatkowo rygorystyczne przepisy zmuszają do ciągłego poszukiwania rozwiązań konstrukcyjnych, które pozwolą osiągnąć odpowiednią efektywność energetyczną przy zachowaniu bezpieczeństwa użytkowania.
Wnioski Nowoczesne budownictwo energooszczędne sprzyja zastosowaniom pomp ciepła na propan, przede wszystkim w domach jednorodzinnych. Przy zmniejszonym zapotrzebowaniu na ciepło wystarczające są pompy ciepła małej mocy (3-4 kw) z bardzo małym ładunkiem czynnika, nie stwarzające zagrożenia.
Koniec DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ!