index223.pdf

Pompy ciepła

Opis działania pompy ciepła

Autor: Zdzisław Niedziałek

21.07.2006.

Zmieniony 01.12.2009.

Przeznaczenie pompy ciepła Pompa ciepła jest nowoczesnym urz±dzeniem umo¿liwiaj±cym

wykorzystanie energii cieplnej nagromadzonej w ¶rodowisku naturalnym. Przeznaczona jest do

ogrzewania pomieszczeñ i przygotowania ciepłej wody u¿ytkowej. Za pomoc± pompy ciepła mo¿na

czerpaæ energiê z takich ¼ródeł jak: cieki wodne powierzchniowe i podziemne, powietrze i grunt i uzyskaæ

taki sam efekt jak przy tradycyjnym ogrzewaniu przy u¿ycia pieca wêglowego, gazowego czy olejowego.

Pompa jednak posiada t± zaletê, ¿e 75% potrzebnej do celów grzewczych energii czerpie bezpłatnie ze

swego naturalnego otoczenia, a pozostałe 25% stanowi pr±d elektryczny, który jest niezbêdny do napêdu

pompy. Udział poszczególnych ¼ródeł bior±cych udział w wytworzeniu energii grzewczej

Poniewa¿ temperatura wody na wyj¶ciu z pompy ciepła nie powinna przekraczaæ 50°C, dlatego

najbardziej odpowiednim systemem ogrzewania pomieszczeñ jest system niskotemperaturowy

(ogrzewanie podłogowe, za pomoc± grzejników lub klimakonwektorów). Przy wykorzystaniu tego typu

urz±dzeñ, dla uzyskania temperatury komfortu w pomieszczeniach, wystarczaj±ca jest temperatura

zasilania grzejników rzêdu 35°C - 55°C, a tak± wła¶nie daje pompa ciepła.

Pompy ciepła mog± pracowaæ w ró¿nych układach zasilania pomieszczeñ w ciepło:

Układ monowalentny. Układem monowalentnym nazywamy taki system ogrzewania pomieszczeñ, w

którym moc pompy pokrywa 100% zapotrzebowania budynku na ciepło.

Układ biwalentny. W układzie biwalentnym moc pompy dobrana jest w wielko¶ci 75-80%

zapotrzebowania mocy szczytowej. W okresie niskich temperatur zewnêtrznych praca pompy wspierana

jest drugim ¼ródłem w postaci kotła olejowego, gazowego lub grzałki elektrycznej. Pompa

ciepła jest głównym elementem systemu ogrzewania w skład którego wchodzi ¼ródło z jakiego ciepło jest

pobierane oraz instalacja ogrzewania pomieszczeñ .

Pompa ciepła to ekologiczne urz±dzenie, wykorzystuj±ce do ogrzewania b±d¼ chłodzenia naturalne ¼ródła

ciepła. GRUNT (kolektory pionowe i poziome)

Naturalna energia cieplna jest gromadzona w gruncie w sezonie wiosenno - letnim. Ciepło przenika do

ziemi za pomoc± promieniowania słonecznego i opadów atmosferycznych. Poniewa¿ przewodzenie ciepła

z gruntu zwiêksza siê wraz z wilgotno¶ci±, najbardziej skuteczne s± pompy pobieraj±ce ciepło z

wilgotnych gruntów gliniastych. Pobieranie ciepła z ziemi odbywa siê za pomoc± systemu kolektorów

gruntowych wykonywanych z rur polietylenowych o ¶rednicy od 3/4" do 2". Wewn±trz rur kr±¿y

niezamarzaj±ca ciecz (roztwór denaturatu, ergolid) transportuj±ca ciepło. W zale¿no¶ci od powierzchni

działki kolektor mo¿e byæ uło¿ony pionowo lub poziomo. Najbardziej rozpowszechnionymi s± kolektory

poziome.

\t\t\t\t \t\t\t\t

\t\t\t ¬ródło ciepła - kolektory poziome Rury układa siê na

głêboko¶ci od 1,2m do 2m. W jednym wykopie mo¿na uło¿yæ od 1 do 4 rur, przy czym pionowy odstêp

pomiêdzy rurami nie powinien byæ mniejszy ni¿ 30 cm. W zale¿no¶ci od wilgotno¶ci gleby i jej struktury

ilo¶æ rur, któr± nale¿y zakopaæ w ziemi, wynosi od 30 - 50mb./1kW mocy grzewczej pompy.

W wypadkach kiedy nie dysponujemy wymagan± powierzchni± działki mo¿na

wykonaæ kolektor gruntowy pionowy. Rury w kształcie litery U zakopuje siê w pionowych otworach.

Głêboko¶æ otworów uzale¿niona jest od ich ilo¶ci, siatki rozstawu oraz rodzaju gleby. Dla przybli¿onych

obliczeñ mo¿na przyj±æ głêboko¶æ otworu równ± 15 - 20 mb. na jeden kilowat mocy grzewczej pompy, a

rozstaw pomiêdzy otworami 3 - 5 mb.

¬ródło ciepła - kolektory pionowe

Wody naturalne i gruntowe jako ¼ródło ciepła Je¿eli przyszły

u¿ytkownik dysponuje stawem lub jeziorem, mo¿na wykorzystaæ je jako ¼ródło ciepła. Minimalizuje siê

wówczas w znacznym stopniu koszty inwestycji w porównaniu z kosztami zwi±zanymi z robotami

http://pompyciepla.info

Kreator PDF

Utworzono 7 February, 2010, 16:23

Pompy ciepła

ziemnymi. Wê¿ownicê z rur polietylenowych w prosty sposób mo¿na umie¶ciæ na dnie stawu lub jeziora

(stawy) o powierzchni 1000 - 2000m2 i minimalnej głêboko¶ci 1,5-2,5m.

¬ródło ciepła - kolektory poło¿one na dnie zbiorników wodnych ¬ródło ciepła

- odwierty studzienne

Woda gruntowa jest dobrym akumulatorem ciepła słonecznego, o praktycznie stałej

temperaturze utrzymuj±cej siê na poziomie +7 do +12°C. Dziêki temu mo¿emy uzyskaæ najlepsze efekty

energetyczne. Do zbudowania instalacji potrzebne s± dwie studnie. Woda gruntowa czerpana

jest ze studni zasilaj±cej i doprowadzana do parownika pompy ciepła. Tu odbierane jest zawarte w niej

ciepło. Ochłodzona woda odprowadzana jest nastêpnie do studni chłonnej. Do budowy studni nale¿y

uzyskaæ tzw. "pozwolenie wodnoprawne" na eksploatacjê wody gruntowej.

POWIETRZE/WODA

pochodz±ce z procesów technologicznych (np.ciepło z wentylacji lub ¶cieki przemysłowe)

Porównanie kosztów ró¿nych systemów grzewczych

W przeciwieñstwie do kopalin (ropa naftowa, wêgiel) s± to ¼ródła odnawialne. Pompa ciepła sprawia

zatem, ¿e koszty eksploatacji takiego systemu s± ni¿sze (o koszt zakupu paliwa np. gazu) w porównaniu

z kosztami eksploatacji tradycyjnych systemów grzewczych.

Poprzez u¿ycie pompy ciepła, mo¿ecie Pañstwo znacznie zredukowaæ koszty ogrzewania i bie¿±cej ciepłej

wody.

Poni¿szy wykres przedstawia porównanie kosztów eksploatacji systemu grzewczego opartego na pompie

ciepła z innymi ogólnie rozpowszechnionymi systemami. A - pompa ciepła - taryfa

nocna (COP=4,5)

B - pompa ciepła - dwutaryfowa (COP =4,5)

C - pompa ciepła - taryfa dzienna (COP=4,5)

D - wêgiel kamiennyE - gaz ziemny

F - sieæ ciepłownicza (¶rednio)

G - pr±d elektryczny - taryfa nocna

H - propan-butan

I - olej opałowy

J - pr±d elektryczny - taryfa dzienna

Efektywno¶æ pomp ciepła

Prawie 90% zu¿ywanej w gospodarstwach domowych energii przeznacza siê na cele grzewcze, i tutaj

głównie nale¿y szukaæ ¶rodków, prowadz±cych do obni¿enia kosztów ogrzewania mieszkañ. Jednym z

nich jest wła¶nie przedstawiana pompa ciepła CETUS.

Współczynnik efektywno¶ci pracy pompy ciepła mierzony jako stosunek energii cieplnej

uzyskanej do energii elektrycznej pobranej przez silnik sprê¿arki wynosi: wiêkszy od 3,0 przy

poborze ciepła z gruntuwiêkszy od 4,0 przy poborze ciepła ze studni głêbinowej

- wiêkszy od 4,5 przy odzysku ciepła z procesów technologicznych.

h=Q/En [kW/kW] Efektywno¶æ rzeczywista pompy ciepła cetus 22 w zale¿no¶ci od

temperatury dolnego ¼ródła ciepła i temperatury grzania Tk. Zasada działania i budowy pompy

ciepła

Obieg pompy ciepła tworz± elementy:

1. Parownik - wymiennik ciepła, w którym nastêpuje odbiór ciepła ze ¼ródła niskotemperaturowego

(dolne ¼ródło).

2. Skraplacz - wymiennik ciepła, w którym nastêpuje przekazanie energii wysokotemperaturowej do

odbiorów ciepła (górne ¼ródło).

3. Dolne ¼ródło ciepła (np. grunt).

http://pompyciepla.info

Kreator PDF

Utworzono 7 February, 2010, 16:23

Pompy ciepła

4. Sprê¿arka czynnika chłodniczego.

5. Zawór dławi±cy.

6. Górne ¼ródło ciepła (system grzejnikowy).

Sprê¿arka zasysaj±ca pary czynnika chłodniczego powoduje obni¿enie ci¶nienia w

parowniku. Zdławiona do ci¶nienia parowania ciecz czynnika chłodniczego gwałtownie odparowuje, przy

czym ciepło potrzebne do parowania pobiera z obiegu dolnego ¼ródła. Temperatura parowania

w zale¿no¶ci od rodzaju dolnego ¼ródła wynosi:

+5°C do +10°C - dla poboru ciepła z procesów technologicznych.

+0°C do +5°C - dla ciepła ze studni głêbinowych.

-15°C do -5°C - dla poboru ciepła z gruntu. Zassane pary czynnika chłodniczego

uzyskuj± po sprê¿aniu temperaturê ok. 100°C - 110°C i s± przetłaczane do skraplacza. Przepływaj±ce

przez skraplacz medium górnego ¼ródła (woda instalacji centralnego ogrzewania, ciepłej wody u¿ytkowej)

ogrzewa siê odbieraj±c jednocze¶nie energiê ciepln± pobran± z dolnego ¼ródła, powiêkszon± o ilo¶æ

energii elektrycznej zamienionej w ciepło podczas procesu sprê¿ania czynnika chłodniczego. Proces

zachodzi w stałej temperaturze wynosz±cej 40°C - 60°C w zale¿no¶ci od temperatury i natê¿enia

przepływu wody na wlocie do skraplacza. Ciekły czynnik chłodniczy po przej¶ciu przez zawór dławi±cy

rozprê¿a siê do ci¶nienia parowania i ponownie rozpoczyna siê proces pobieranie ciepła z dolnego ¼ródła.

Budowa pompy ciepła

Głównymi elementami pompy ciepła s±: sprê¿arka czynnika

chłodniczegowymiennik ciepłazbiornik ciekłego freonuarmatura układu freonowego: termostatyczny

zawór rozprê¿ny, elektromagnetyczny zawór odcinaj±cy.

odwadniacz, wziernik przepływu ze wska¼nikiem wilgotno¶ci

automatyka steruj±ca

automatyka zabezpieczaj±ca

konstrukcja no¶na

obudowa

sprê¿arka W pompach ciepła CETUS zastosowano hermetyczne sprê¿arki firmy

MANEUROP nie wymagaj±ce chłodzenia ich korpusu w czasie pracy, co w zamkniêtej obudowie pompy

ciepła jest spraw± bardzo istotn±, jednocze¶nie obni¿a koszty.

Wymienniki ciepła Skraplacz i parownik

Obydwa wymienniki produkowane przez firmê SeCeS-Pol wykonane s± ze stali nierdzewnej jako

płaszczowo-rurowe z wê¿ownic± z rur karbowanych. Doziêbiacz

Dla pomp ciepła małych mocy zastosowano doziêbiacze typu H produkcji firmy FRIGA-BON, natomiast

dla pomp ¶rednich i du¿ych mocy doziêbiacze wykonane według własnej technologii wymienników z

wê¿ownic± z rur karbowanych. Zbiornik ciekłego freonu

Pompy ciepła CETUS wyposa¿one s± w zbiornik ciekłego freonu o pojemno¶ci 1,5 do 10 dm3 w

zale¿no¶ci od wielko¶ci pompy. Zbiorniki wykonane s± przez firmê SeCeS-Pol ze stali

Automatyka układu freonowego Układ freonowy wyposa¿ony jest w armaturê produkowan±

przez firmy DANFOSS lub PARKER. Automatyka steruj±ca Cało¶ci±

pracy pompy steruje mikroprocesorowy sterownik typu R 30.20 produkcji firmy COMPIT.

Realizuje on głównie funkcje: odczyt temperatury ciepłej wody wychodz±cej

z pompy ciepła do układucentralnego ogrzewania,

odczyt temperatury ciepłej wody u¿ytkowej,

odczyt temperatury medium dolnego ¼ródła na wyj¶ciu z pompy ciepła,

odczyt temperatury zewnêtrznej,

zabezpiecza pompê ciepła przed zbyt wysok± lub zbyt nisk± temperatur± medium na wyj¶ciu

z pompy ciepła,

zlicza ilo¶æ godzin pracy pompy,

pełni funkcje sterownika pogodowego,

umo¿liwia wykonanie: zmian w stosunku do zadanej charakterystyki grzania układu

centralnego ogrzewania w cyklu ci±głym lub w okre¶lonych godzinach i dniach tygodnia,

- zaprogramowania pracy pompy w priorytecie dla ciepłej wody u¿ytkowej, pompa ciepła posiada

wyprowadzone przył±cze do komputera umo¿liwiaj±ce zdalne sterowanie prac± pompy oraz rejestrowanie

parametrów pracy.

http://pompyciepla.info

Kreator PDF

Utworzono 7 February, 2010, 16:23

Pompy ciepła

Automatyka zabezpieczaj±ca Prawidłowa praca pompy ciepła

zabezpieczona jest - oprócz funkcji realizowanych przez sterownik R 30.20 za pomoc± ni¿ej

wymienionych elementów automatyki: presostat wysokiego i niskiego ci¶nienia produkcji

DANFOSS lub JOHNSON - CONTROLS - chroni sprê¿arkê przed zbyt wysokim lub zbyt niskim ci¶nieniem

w układzie freonowym,

zabezpieczenie przeciwzanikowe fazy i kolejno¶ci fazy F&F produkcji FAEL,

wył±czniki nadmiarowo pr±dowe typu S-191 i S-193 produkcji FAEL, które chroni± instalacjê elektryczn±

przed skutkami ewentualnych przeci±¿eñ i zwaræ w obwodach sprê¿arki i pompy studni głêbinowej

współpracuj±cej z pomp± ciepła.

Konstrukcja no¶na Konstrukcjê no¶n± stanowi± elementy wykonane w cało¶ci ze

stali nierdzewnej. Obudowa Pompy ciepła przeznaczone dla budownictwa

indywidualnego posiadaj± obudowê wykonan± z nietoksycznych ¿ywic epoksydowych w kolorze białym.

Obudowa wykonana jest w formie prostopadło¶cianu o wymiarach 450x550x1000 z demontowaln± tyln±

¶cian±. Na ¶cianie frontowej umieszczone s± wył±czniki pracy pompy oraz sterownik R 30.20. Od

wewn±trz pompa ciepła wypełniona jest mat± izolacyjn± zabezpieczaj±c± wymienniki ciepła przed

stratami oraz tłumi±c± drgania sprê¿arki. Pompy przemysłowe wyposa¿one s± w płyty

osłonowe wykonane z blachy ocynkowanej i wypełnione materiałem izolacyjnym.

http://pompyciepla.info

Kreator PDF

Utworzono 7 February, 2010, 16:23

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: