KOMBINACE TEPELNÝCH ČERPADEL A FOTOVOLTAICKÝCH SYSTÉMŮ

Transkript

1 KOMBINACE TEPELNÝCH ČERPADEL A FOTOVOLTAICKÝCH SYSTÉMŮ Tomáš Matuška a kol. Energetické systémy budov Univerzitní centrum energeticky efektivních budov ČVUT v Praze Aquatherm

2 KOMBINACE FVSYSTÉMU A TEPELNÉHO ČERPADLA elektricky poháněná tepelná čerpadla nízké provozní topné faktory pro přípravu teplé vody v úsporných domech je vysoký podíl tepla na ohřev vody náročná na primární neobnovitelnou energii náročná na emise CO 2 kombinace s FV systémem snížení spotřeby elektrické energie ze sítě snížení energetické náročnosti systému zvýšení místního využití produkce FV systému Aquatherm

3 KOMBINACE FVSYSTÉMU A TEPELNÉHO ČERPADLA Aquatherm

4 MODELOVÝ DŮM rodinný dům Hamry u Hlinska tepelná ztráta 4.5 kw podlahové vytápění 40/35 C, větrací jednotka, atd. 4 osoby á 50 l/os.den (45 C) Aquatherm

5 MODELOVÝ DŮM Aquatherm

6 KONVENČNÍ KOMBINACE PRO VYTÁPĚNÍ A PŘÍPRAVU TEPLÉ VODY 1 kw p 3 kw p 630 kwh/rok 6 kw p 5.5 kw B0/W kwh/rok 3400 kwh/rok 70 m 900 l 6 m kwh/rok SPF = 2.7 Aquatherm

7 ANALÝZA bez vazby běhu tepelného čerpadla na výrobu FV systému odběry teplé vody provoz tepelného čerpadla mimo dobu produkce fotovoltaické elektřiny odběry tepla pro vytápění v zimě, v noci Aquatherm

8 KONVENČNÍ KOMBINACE S FV SYSTÉMEM 6 KW P -LÉTO Aquatherm

9 KONVENČNÍ KOMBINACE S FV SYSTÉMEM 6 KW P -ZIMA Aquatherm

10 ADAPTIVNÍ PROVOZ TEPELNÉHO ČERPADLA PODLE FV SYSTÉMU adaptivní regulace max. příkon P TC = 2.2 kw (B0/W55) Aquatherm

11 OPTIMÁLNÍ PRAHOVÁ HODNOTA PRO NUCENÉ SPUŠTĚNÍ TČ? Aquatherm

12 OPTIMÁLNÍ PRAHOVÁ HODNOTA PRO NUCENÉ SPUŠTĚNÍ TČ? Aquatherm

13 VÝHODY ADAPTIVNÍ REGULACE bez adaptace provozu TČ adaptivní provoz TČ -21 % -29 % Aquatherm

14 ADAPTIVNÍ PROVOZ KOMBINACE S FV SYSTÉMEM 6 KW P -LÉTO Aquatherm

15 ADAPTIVNÍ PROVOZ KOMBINACE S FV SYSTÉMEM 6 KW P -ZIMA Aquatherm

16 ADAPTIVNÍ PROVOZ DETAIL ZIMA konvenční adaptivní Aquatherm

17 ZÁVĚR konvenční kombinace FV systému a tepelného čerpadla může uspořit elektřinu ze sítě, ale málo... využití produkce FV elektřiny řádově procenta pokrytí spotřeby el. energie 10 až 15 % adaptivní regulace výrazně snižuje spotřebu elektřiny ze sítě především u větších FV systémů: využití FV produkce 20 až 30 % pokrytí spotřeby el. energie 30 až 40 % prahová hodnota výkonu FV systému pro adaptivní provoz na úrovni cca 50 % max. příkonu tepelného čerpadla Aquatherm

18 KUDY DÁL?? Aquatherm

19 KOMBINACE FVSYSTÉMU A TEPELNÉHO ČERPADLA A DLOUHODOBÉ AKUMULACE Aquatherm

20 SIMULACE: SYSTÉM léto PV systém 6 kw p odběr TV 200 l/den 45 C odběr VYT 40/35 C vzduchový chladič síť TČ zima 900 l zemní zásobník 285 m 3 Aquatherm

21 SIMULACE: SYSTÉM léto PV systém 6 kw p odběr TV 200 l/den 45 C odběr VYT 40/35 C vzduchový chladič síť TČ 900 l zemní zásobník 285 m 3 Aquatherm

22 ZEMNÍ ZÁSOBNÍK Aquatherm

23 TEPELNÉ ČERPADLO MODELOVÁNÍ A TESTOVÁNÍ Aquatherm

24 ZÁSOBNÍK TEPLA MODELOVÁNÍ A TESTOVÁNÍ Aquatherm

25 SIMULACE: VÝSLEDKY PRO SYSTÉM SPF = 6.0 SPF = 2.7 Aquatherm

26 SIMULACE: VÝSLEDKY PRO SYSTÉM Aquatherm

27 SIMULACE: CELKOVÉ VÝSLEDKY hodnocení budovy roční spotřeba elektrické energie 1078 kwh/rok více než 80 % energie je kryto z OZE roční sezónní topný faktor celého systému SPF = 6.0 využití produkce FV elektřiny 44 % neobnovitelná primární energie 14 kwh/m 2.rok Aquatherm

28 DEMONSTRACE SYSTÉMU systém instalován v demonstračním objektu pro účely několikaletého sledování funkce instalace vyvinutých prototypů (tepelné čerpadlo, kombinovaný zásobník, zemní sezónní zásobník zabudován ve stavbě) ostrý provoz od října 2017 (pozdní dodávka a zprovoznění FV systému) Aquatherm

29 DEMONSTRACE SYSTÉMU dlouhodobý monitoring měřeno celkem 150 veličin: teploty, průtoky, výkony, tepelné toky v systému vertikální teplotní profil v zemním polomasivu Aquatherm

30 FUNKCE CHLADIČE PŘEHŘÁTÝCH PAR Aquatherm

31 ZEMNÍ ZÁSOBNÍK SONDA V NEOVLIVNĚNÉ OBLASTI Aquatherm

32 ZEMNÍ ZÁSOBNÍK SONDA UPROSTŘED ZÁSOBNÍKU Aquatherm

33 DEMONSTRACE SYSTÉMU RD Hamry u Hlinska monitoring (1. fáze - ověření funkce): léto zima 2017 monitoring (2. fáze ověření modelu): 2018 rok 2018: první sezóna s nabíjením sezónního zásobníku od jara další výsledky budou prezentovány na konferenci Alternativní zdroje energie 2018 v Kroměříži Aquatherm

34 Řešeno v rámci projektu TAČR TA Udržitelný energetický zdroj pro téměř nulové budovy tomas.matuska@uceeb.cz Aquatherm