Pompy ciepła - układy hybrydowe



Podobne dokumenty
Skojarzone układy Hewalex do podgrzewania ciepłej wody użytkowej i ogrzewania budynku

I Bałtyckie Forum OZE. Praktyczne zastosowanie pomp ciepła w nowoczesnych instalacjach grzewczych i chłodzących. Sławomir Burdalski.

Zastosowanie OZE i mikrokogeneracji. nzeb. dr inż. Adrian Trząski

Pompy ciepła

Kolektory słoneczne z 45% dotacją

Alternatywne źródła energii

Wpływ sposobu ogrzewania na efektywność energetyczną budynku

DOKUMENTACJA TECHNICZNA INSTALACJI POMPY CIEPŁA POWIETRZE-WODA. do grzania c.w.u.

Koszty podgrzewania ciepłej wody użytkowej

Opracowanie charakterystyki energetycznej wg nowych wymagań prawnych

Integracja PV z innymi systemami dom plus energetyczny

Rynek pomp ciepła 2017 Perspektywy rozwoju rynku do 2020 r. Główne czynniki wzrostu rynku

Jakie są systemy ogrzewania z pompą ciepła?

- stosunek kosztów eksploatacji (Coraz droższe paliwa kopalne/ coraz tańsze pompy ciepła)

URZĄDZENIA GRZEWCZE NA PALIWA STAŁE MAŁEJ MOCY wyzwania środowiskowe, technologiczne i konstrukcyjne

Plan prezentacji. Rodzaje urządzeń do pozyskiwania energii słonecznej. Korzyści płynące z zastosowania technologii solarnych

1. PROJEKTOWANA CHARAKTERYSTYKA ENERGETYCZNA

Projekt 1. Udowodnij, że moduły fotowoltaiczne cienkowarstwowe są sprawniejsze od krystalicznych, przy mniejszym promieniowaniu słonecznym.

Informacja o pracy dyplomowej

Innowacyjna technika grzewcza

DOKUMENTACJA TECHNICZNA INSTALACJI POMPY CIEPŁA POWIETRZE-WODA. do grzania c.w.u.

POPRAWA EFEKTYWNOŚCI ENERGETYCZNEJ SZPITALA

P R Z E W I D Y W A N A C H A R A K T E R Y S T Y K A E K O N O M I C Z N O - E N E R G E T Y C Z N A Dla projektu budynku jednorodzinnego - "AGATKA"

Zasada działania jest podobna do pracy lodówki. Z jej wnętrza, wypompowywuje się ciepło i oddaje do otoczenia.

Budownictwo pasywne i jego wpływ na ochronę środowiska. Anna Woroszyńska

ANALIZA MOŻLIWOŚCI WYKORZYSTANIA WYSOKOEFEKTYWNYCH SYSTEMÓW ALTERNATYWNYCH ZAOPATRZENIA W ENERGIĘ I CIEPŁO

DOKUMENTACJA TECHNICZNA INSTALACJI POMPY CIEPŁA SOLANKA-WODA. do grzania c.w.u. i c.o.

Odnawialne źródła energii - pompy ciepła

Projektowana charakterystyka energetyczna

Odnawialne źródła energii- kolektory słoneczne we współpracy z pompami ciepła

Jakość energetyczna budynków

Symulacja działania instalacji z pompą ciepła za pomocą WP-OPT Program komputerowy firmy WPsoft GbR, Web: info@wp-opt.

Krok 1 Dane ogólne Rys. 1 Dane ogólne

Analiza efektywności zastosowania alternatywnych źródeł energii w budynkach

1 DEVI. DEVI najtańsze ogrzewanie domów

Czym w ogóle jest energia geotermalna?

Jak działają pompy ciepła?

Różnorodne zastosowania powietrznych pomp ciepła Daikin Altherma

Projektowana charakterystyka energetyczna

Projektowana charakterystyka energetyczna

Klimatyzacja & Chłodnictwo (2)

Projektowana charakterystyka energetyczna

Audyt energetyczny klucz do optymalnej termomodernizacji budynków. Źródła finansowania przedsięwzięć termomodernizacyjnych i ekoenergetycznych

Dobór kolektorów słonecznych na basenie w Białej k/prudnika

Projektowana charakterystyka energetyczna

Wdrażanie efektywnych rozwiązań na przykładach technologii wykorzystujących OZE w służbie zdrowia

Poprawa efektywności energetycznej i ekonomicznej na przykładzie zakładu metalurgicznego

Kolektory słoneczne. Viessmann Sp. Z o.o

Projektowana charakterystyka energetyczna

Projektowana charakterystyka energetyczna

Pompy ciepła do c.w.u. wschodząca gwiazda rynku techniki podgrzewu

Dobry Klimat dla Dolnego Śląska

Rynek&urządzeń&grzewczych&w&Polsce& wobec&nowych&wymogów&ekologicznych& i&wymogów&etykietowania&energetycznego&

Projektowana charakterystyka energetyczna

Projektowana charakterystyka energetyczna

Jaką moc cieplną uzyskuje kolektor słoneczny?

Spotkanie informacyjne Instalacje solarne Pompy ciepła Fotowoltaika

STOWARZYSZENIE LOKALNA GRUPA DZIAŁANIA TURYSTYCZNA PODKOWA

ANALIZA TECHNICZNO - EKONOMICZNA SYSTEMU GRZEWCZEGO OPARTEGO NA POMPIE CIEPŁA

Projektowana charakterystyka energetyczna

Realizacja instalacji wykorzystujących kolektory słoneczne w budownictwie gminnym. Inwestycje OZE w projektach gminnych (perspektywa )

Obliczenia wstępne i etapy projektowania instalacji solarnych

Analiza zastosowania alternatywnych/odnawialnych źródeł energii


Odnawialne Źródła Energii (OZE) PREZENTACJA DLA MIESZKAŃCÓW GMINY ZIELONKI

Oszczędzanie energii w oparciu o case study z Polski

Prof. dr hab. inż. Jacek Zimny. mgr inż. Piotr Michalak

Schematy instalacji solarnych. Schemat 1

Instalacje z kolektorami pozyskującymi energię promieniowania słonecznego (instalacje słoneczne)

Projektowana charakterystyka energetyczna

Nowoczesne technologie w klimatyzacji i wentylacji z zastosowaniem gazowych pomp ciepła GHP. dr inż. Tomasz Wałek

ZASTOSOWANIE ORAZ DOBÓR POMP CIEPŁA MARKI SILESIA TERM

Schematy instalacji solarnych proponowanych dla inwestycji w prywatnych budynkach mieszkalnych na terenie powiatu suskiego

Spis treści. 4. WYMIANA POWIETRZA W BUDYNKACH Współczynnik przenoszenia ciepła przez wentylację 65

EkoEnergia Polska Sp. z o. o. Kielce, 2017

Projektowana charakterystyka energetyczna

Jasło, ul. Floriaoska 121 Tel./fax: Ekologiczne i ekonomiczne aspekty zastosowania pomp ciepła

Projektowana charakterystyka energetyczna

Projektowana charakterystyka energetyczna

Nagroda Fundacji Poszanowania Energii, Nagroda Ministra Budownictwa i Gospodarki Przestrzennej Za Nowoczesność, Najlepsza Budowa Roku 1992.

Projektowana charakterystyka energetyczna

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

Projektowana charakterystyka energetyczna

Zasada działania. 2. Kolektory słoneczne próżniowe

Studia podyplomowe Instalacje Odnawialnych Źródeł Energii w Przedsiębiorstwie na zajęciach wyjazdowych

Projektowana charakterystyka energetyczna

Zastosowane technologie i praktyczne doświadczenia użytkownika budynku pasywnego

Projektowana charakterystyka energetyczna

Projektowana charakterystyka energetyczna

Projektowana charakterystyka energetyczna

Jerzy Żurawski Wrocław, ul. Pełczyńska 11, tel ,

Środowiskowa analiza optymalizacyjno porównawcza możliwości wykorzystania systemów alternatywnych zaopatrzenia w energię i ciepło

Projektowana charakterystyka energetyczna

Zastosowanie gazowych pomp ciepła GHP w klimatyzacji i wentylacji. dr inż. Tomasz Wałek

Projektowana charakterystyka energetyczna

Transkrypt:

Pompy ciepła - układy hybrydowe dr hab. inż. Brunon J. Grochal, prof. IMP PAN / prof. WSG Bydgoszczy Instytut Maszyn Przepływowych PAN Prezes Polskiego Stowarzyszenia Pomp Ciepła mgr inż. Tomasz Mania PSPC/NEXUM doktorant Politechniki Gdańskiej / IMP PAN 2002-2012 POLSKIE STOWARZYSZENIE POMP CIEPŁA www.pompaciepla.org CZŁONEK EUROPEJSKIEGO STOWARZYSZENIA POMP CIEPŁA www.ehpa.org

Plan prezentacji 1. Kilka słów o układach hybrydowych 2. Dlaczego kolektory słoneczne? 3. Przykłady instalacji z pompami ciepła i kolektorami energii słonecznej 4. Zalety instalacji hybrydowej z kolektorami energii słonecznej 5. Niedostatki instalacji hybrydowej z kolektorami energii słonecznej 6. Podsumowanie

1. Kilka słów o układach hybrydowych Ogólnie układy hybrydowe z pompami ciepła z wykorzystaniem więcej niż jednego źródła energii są bardziej złożone od układów prostych korzystających z jednego źródła energii. Analiza techniczno-ekonomiczna pokazuje jednak, że nie jest optymalnym rozwiązaniem instalowanie pompy ciepła o mocy określonej maksymalnym zapotrzebowaniem na energię cieplną. Już choćby z tego powodu zalecane jest wykorzystywanie układów hybrydowych z dodatkowym szczytowym źródłem energii cieplnej. W ogóle sama pompa ciepła może jednak korzystać z kilku różnych dolnych źródeł energii (na przykład ścieków wody, czy powietrza wentylacyjnego), jak też zasilać kilka różnych odbiorów. Mówimy wtedy także o układzie hybrydowym. Dodatkowym dolnym źródłem ciepła - uważanym za dość typowe - mogą być kolektory energii słonecznej, jak to pokazano na schemacie poniżej.

Schematy układów instalacji z pompą ciepła: A) z jednym dolnym źródłem ciepła (układ monowalentny), B) z dwoma dolnymiźródłami ciepła (układ biwalentny). PC pompa ciepła, DZ1 pierwsze dolne źródło ciepła (powietrze, woda albo grunt), DZ2 drugie dolne źródło ciepła (KS - kolektor energii słonecznej), CO + CWU górne źródło ciepła (odbiór ciepła do ogrzewania pomieszczeń i do podgrzewania ciepłej wody użytkowej)

2. Dlaczego kolektory słoneczne? Z punktu widzenia zapewnienia mocy szczytowej instalowanie kolektorów energii słonecznej nie jest rozwiązaniem celowym, ponieważ najwięcej energii dostarczają one latem, kiedy zapotrzebowanie energii do ogrzewania pomieszczeń jest minimalne. Zimą potrzebne jest więc inne źródło szczytowe. Warto natomiast zwrócić uwagę na możliwość wspomagania zasadniczego dolnego źródła ciepła (na przykład gruntowego) energią pozyskiwaną w kolektorach energii słonecznej w okresach wiosny i jesieni. Jesienią promieniowanie słoneczne może wnieść istotny wkład w polepszenie eksploatacji zasadniczego dolnego źródła ciepła poprzez jego oszczędzanie na czas zimy. Wiosną promieniowanie słoneczne może wnieść istotny wkład w polepszenie eksploatacji zasadniczego dolnego źródła ciepła poprzez wspomaganie jego zasobu pomniejszonego czerpaniem energii w zimie. Nadwyżki energii pozyskiwanej z kolektorów energii słonecznej latem mogą zostać wykorzystane do doładowywania zasadniczego dolnegoźródła ciepła (grunt).

3. Przykłady instalacji z pompami ciepła i kolektorami energii słonecznej Harcerski Ośrodek Morski w Pucku 2 pompy ciepła (dwustopniowe) o mocy grzejnej 43 kw każda (Vitocal 300, typ WW 232, producent Viessmann), współczynnik efektywności energetycznej 5,79 (przy nominalnej temperaturze wody grzejnej 35/20 o C) 1 kocioł wodny dwupaliwowy o mocy 63 kw (olej/gaz, typ Vitola 200, producent Viessmann) 8 płaskich kolektorów energii słonecznej po 2,5 m2 każdy (typ Vitosol 200, producent Viessmann) W wyniku uprzedniej termomodernizacji uzyskano obniżenie sezonowego zapotrzebowania ciepła z 41 kwh/m 2 a do 27 kwh/m 2 a.

Harcerski Ośrodek Morski (HOM) w Pucku HOM w Pucku kolektory energii słonecznej HOM w Pucku 2 pompy ciepła i 4 zbiorniki akumulacyjne

HOM w Pucku schemat instalacji

Dom Pomocy Społecznej w Nowej Wsi Ełckiej Kolektory energii słonecznej na dachu Domu Pomocy Społecznej w Nowej Wsi Ełckiej 1 pompy ciepła o łącznej mocy grzejnej 400 kw (producent Aland sp. z o.o.) 1 kocioł wodny gazowy, 160 płaskich kolektorów energii słonecznej po 2 m 2 każdy Pompy ciepła pobierają ciepło także ze ścieków (wodnych) kuchni i pralni oraz powietrza wentylacyjnego. W pierwszym sezonie grzewczym uzyskano obniżenie zużycia gazu odniesieniu do okresu przed modernizacją instalacji. o połowę w

Maszynownia instalacji w Nowej Wsi Ełckiej

Kolektory energii słonecznej na dachu Domu Pomocy Społecznej w Nowej Wsi Ełckiej

Molo sopot budynek kubaturowy Instalacja pompy ciepła z wodą morską jako dolnym źródłem w układzie z pośrednim wymiennikiem ciepła wraz z kolektorami słonecznymi. Moc grzewcza pompy ciepła: 60 kw Kolektory słoneczne: 5 szt., płaskie Dolneźródło: woda morska Odległość od lądu około 550 m Bardzo niekorzystne warunki termiczne (owiewanie)

Uzyskana roczna oszczędność energii, dzięki pokryciu zapotrzebowania na ciepło przez pompę ciepła waz z kolektorami energii słonecznej (o powierzchni 9,135 m 2 ) wynosi: 18 971,6 kwh/rok, natomiast ograniczenie emisja CO 2 wynosi : 17 ton CO 2 w skali roku, co wynika z obliczenia przedstawionego poniżej: - przy ogrzewaniu pompą ciepła, wraz z kolektorami energii słonecznej, zużywana jest ilość energii elektrycznej (do napędu pompy ciepła i urządzeń pomocniczych) : 87,22 (kwh/(m 2 rok)) x 276,69 m 2 x (1/SPF) = 24 132,90 (kwh/rok) x (1/4,68) = 5 155,4 kwh/rok - przy ogrzewaniu elektrycznym zużywano by energii elektrycznej 87,22 (kwh/(m 2 rok)) x 276,69 m 2 = 24 127,0 kwh/rok Oszczędność energii elektrycznej w wyniku zastąpienia ogrzewania bezpośredniego (elektrycznego) ogrzewaniem pompą ciepła wynosi więc: (24 127 5 155,4) kwh/rok = 18 971,6 kwh/rok W polskich warunkach emisja CO 2 wynosi około 900 g/kwh energii elektrycznej, wobec tego obliczeniowe ograniczenie emisja wynosi: 0,9 (kg/kwh) x 18 971,6 (kwh/rok) = 17 074 kg CO 2 w skali roku.

4. Zalety instalacji hybrydowej z kolektorami energii słonecznej Kolektory energii słonecznej pozwalają uzyskiwać wysokie wartości współczynnika efektywności energetycznej dzięki pobieraniu energii cieplnej ze źródła o stosunkowo wysokiej temperaturze to jest od cieczy podgrzanej w kolektorach. Same kolektory pracują przy wysokiej sprawności nie jest potrzebne wysokie podgrzanie cieczy chłodzącej, dzięki temu małe są straty energii do otoczenia. Energia głównego dolnego źródła jest przed sezonem grzewczym oraz w jego początkowym okresie oszczędzana na okres maksymalnego zapotrzebowania, pod koniec sezonu jest uzupełniana energią pozyskaną z kolektorów energii słoneczne. W sumie bardzo istotna poprawa warunków eksploatacji głównego dolnego źródła pompy ciepła, z możliwością zmniejszenia jego wielkości (kosztu!).

5. Niedostatki instalacji hybrydowej z kolektorami energii słonecznej Wprowadzenie dodatkowego dolnego źródła jakiegokolwiek, a więc także kolektorów energii słonecznej stawia wyższe wymagania co do systemu sterowania i kontroli. Schemat instalacji hybrydowej może być nieraz dość skomplikowany. Nie jest to naturalnie przeszkoda nie do pokonania na obecnym etapie rozwoju technologii sterowania systemami, szczególnie w sytuacji, kiedy i tak przewidywane jest wprowadzenie monitorowania instalacji w celu zliczania zysków energii z OZE. Zainstalowanie kolektorów energii słonecznej nie uwalnia od konieczności dysponowania źródłem szczytowym. Ten niedostatek usunąć można łatwo poprzez włączenie do systemu magazynu ciepła/chłodu. Zmienia to jednak całkowicie koncepcję wykorzystania OZE, w kierunku racjonalizacji użytkowania energii oszczędzanie energii poprzez jej magazynowanie obecnie wychodzi na pierwszy plan przy projektowaniu zwłaszcza dużych systemów, ale coraz częściej także małych instalacji.

6. Podsumowanie Skojarzony system grzewczy bazujący na pompie ciepła i wykorzystaniu kolektorów energii słonecznej jest niezwykle interesującym wariantem przy projektowaniu instalacji w układzie hybrydowym, to jest zaopatrujących w ciepło kilka odbiorów i/lub korzystających z kilkuźródeł ciepła. Wykorzystanie kolektorów energii słonecznej współpracujących z pompą ciepła zdecydowanie poprawia warunki eksploatacji zasadniczego (zwłaszcza gruntowego) źródła ciepła. Możliwe jest uzyskanie bardzo wysokich wartości współczynnika efektywności energetycznej pompy ciepła, pozyskuje się dodatkowe ilości energii ze środowiska. Złożoność systemu sterowania i kontroli instalacji w układzie hybrydowym wymaga troskliwego projektowania i zastosowania odpowiedniego, dobrego oprogramowania. Zagadnienia te są obecnie już dobrze opanowane. Liczba tego rodzaju instalacji systematycznie rośnie, zbierane są doświadczenia eksploatacyjne i nadal prowadzone są badania nad możliwością zwiększenia efektywności układów hybrydowych. Nowe podejście do projektowania obecnie instalacji hybrydowych wiąże się ze zwróceniem baczniejszej niż dotychczas uwagi na rolę magazynowania energii w racjonalizacji użytkowania energii oraz wykorzystaniu OZE.

DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ dr hab. inż. Brunon J. Grochal Polskie Stowarzyszenie Pomp Ciepła wojtek@imp.gda.pl + 48 606 410 448