VYSOKÉ UENÍ TECHNICKÉ V BRN BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY REKUPERACE TEPELNÝCH ZTRÁT VENKOVNÍMI ZDMI

Transkript

1 VYSOKÉ UENÍ TECHNICKÉ V BRN BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING INSTITUTE OF REKUPERACE TEPELNÝCH ZTRÁT VENKOVNÍMI ZDMI THE RECOVERY OF HEAT LOSS THROUGH OUTSIDE WALLS DIPLOMOVÁ PRÁCE DIPLOMA THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR OTO ONDRÁEK ING. MIROSLAV HOLÝ BRNO 2007

2

3

4

5 1. Pan/paní LICENNÍ SMLOUVA POSKYTOVANÁ K VÝKONU PRÁVA UŽÍT ŠKOLNÍ DÍLO uzavená mezi smluvními stranami: Jméno a píjmení: Oto Ondráek Bytem: Dukelská 566, Nové Msto na Morav Narozen/a (datum a místo): v Novém Mst na Morav (dále jen autor ) 2. Vysoké uení technické v Brn Fakulta strojního inženýrství se sídlem Technická 2896/2, Brno a jejímž jménem jedná na základ písemného povení dkanem fakulty: Doc. RNDr. Ing. Miloš Šeda, Ph.D., editel ÚAI (dále jen nabyvatel ) l. 1 Specifikace školního díla 1. Pedmtem této smlouvy je vysokoškolská kvalifikaní práce (VŠKP): disertaní práce diplomová práce bakaláská práce jiná práce, jejíž druh je specifikován jako... (dále jen VŠKP nebo dílo) Název VŠKP: Vedoucí/ školitel VŠKP: Ústav: Datum obhajoby VŠKP: Rekuperace tepelných ztrát venkovními zdmi Ing. Miroslav Holý Ústav automatizace a informatiky FSI VUT Brno VŠKP odevzdal autor nabyvateli v * : tištné form poet exemplá 2 elektronické form poet exemplá 3 * hodící se zaškrtnte

6 2. Autor prohlašuje, že vytvoil samostatnou vlastní tvrí inností dílo shora popsané a specifikované. Autor dále prohlašuje, že pi zpracovávání díla se sám nedostal do rozporu s autorským zákonem a pedpisy souvisejícími a že je dílo dílem pvodním. 3. Dílo je chránno jako dílo dle autorského zákona v platném znní. 4. Autor potvrzuje, že listinná a elektronická verze díla je identická. lánek 2 Udlení licenního oprávnní 1. Autor touto smlouvou poskytuje nabyvateli oprávnní (licenci) k výkonu práva uvedené dílo nevýdlen užít, archivovat a zpístupnit ke studijním, výukovým a výzkumným úelm vetn poizovaní výpis, opis a rozmnoženin. 2. Licence je poskytována celosvtov, pro celou dobu trvání autorských a majetkových práv k dílu. 3. Autor souhlasí se zveejnním díla v databázi pístupné v mezinárodní síti ihned po uzavení této smlouvy 1 rok po uzavení této smlouvy 3 roky po uzavení této smlouvy 5 let po uzavení této smlouvy 10 let po uzavení této smlouvy (z dvodu utajení v nm obsažených informací) 4. Nevýdlené zveejování díla nabyvatelem v souladu s ustanovením 47b zákona. 111/ 1998 Sb., v platném znní, nevyžaduje licenci a nabyvatel je k nmu povinen a oprávnn ze zákona. lánek 3 Závrená ustanovení 1. Smlouva je sepsána ve tech vyhotoveních s platností originálu, piemž po jednom vyhotovení obdrží autor a nabyvatel, další vyhotovení je vloženo do VŠKP. 2. Vztahy mezi smluvními stranami vzniklé a neupravené touto smlouvou se ídí autorským zákonem, obanským zákoníkem, vysokoškolským zákonem, zákonem o archivnictví, v platném znní a pop. dalšími právními pedpisy. 3. Licenní smlouva byla uzavena na základ svobodné a pravé vle smluvních stran, s plným porozumním jejímu textu i dsledkm, nikoliv v tísni a za nápadn nevýhodných podmínek. 4. Licenní smlouva nabývá platnosti a úinnosti dnem jejího podpisu obma smluvními stranami. V Brn dne: Nabyvatel Autor

7 Abstrakt Diplomová práce Rekuperace tepelných ztrát z venkovních zdí se zabývá teoretickým rozborem problematiky a návrhem vhodných fyzikálních model. Konkrétn návrhem fyzikálního modelu objektu, návrhem systém tepelných erpadel a jejich komponent a návrhem metodiky mení. Abstract This degree work The Recovery of Heat Loss through Outside Walls is dealing with a desk research of these problems and tries to suggest suitable physical analogs. Concretely, it is considering a design of an object physical analog, a design of heat pump systems and their components, as well as a proposal for a measurement procedure.

8

9 Podkování Dkuji tímto vedoucímu diplomové práce Ing. Miroslavu Holému, který mi poskytl dležité informace a kritickými pipomínkami m dovedl k dokonení této diplomové práce.

10

11 strana 11 Obsah Obsah...11 Seznam použitých index a fyzikálních jednotek Úvod Teorie rozbor Tepelná ztráta budovy Ztráty vedení tepla jednoduchou stnou Ztráta vedením tepla složenou stnou Tepelná bilance budovy Teorie tepelného erpadla Fyzikální teorie tepelného erpadla Princip tepelného erpadla Pracovní cyklus tepelného erpadla Zdroje tepla pro tepelná erpadla Návrh potebného výkonu tepelného erpadla Bivalentní provoz tepelného erpadla Stanovení topného faktoru COP a píkonu kompresoru Výpoet výkonu kompresoru a prezu potrubí Sekundární okruh tepelného erpadla s topným okruhem Metodika návrhu fyzikálních model Návrhy fyzikálních model Požadavky na návrhy fyzikálních model a postup Blokové schéma fyzikální model Návrh fyzikálního modelu objektu Volba materiálu fyzikálního modelu objektu Kontrolní výpoet tepelné ztráty modelu Návrh systém tepelného erpadla Stanovení potebného výkonu tepelného erpadla Stanovení teoretického topného faktoru Stanovení prmru potrubí a výkonu kompresoru Mdné potrubí Chladivo Prvky chladivového okruhu Výmníky tepla Kompresor TEV- Termostatický expanzní ventil Presostaty Sbra kapalného chladiva Filtrdehydrátor EMV Elektromagnetický ventil Prhledítko Rozdlova chladiva Chladící okruhy tepelných erpadel Funkce chladivového okruhu rekuperace/voda...45

12 strana Funkce chladivového okruhu tepelného erpadla vzduch/voda Vybrané prvky chladících okruh tepelných erpadel Návrh sekundárního okruhu tepelných erpadel s topným okruhem fyzikálního modelu Sekundární okruh tepelných erpadel s topným okruhem Návrh topného tlesa Stanovení prtoku teplonosné látky v sekundárním okruhu tepelných erpadel s topným okruhem Bivalentní zdroj Vybrané prvky sekundárního okruhu tepelných erpadel s topným okruhem ízení a regulace tepelných erpadel Požadavky na regulaci a ízení model Regulátor pro ízení modelu Návrh primárního okruhu tepelného erpadla s rekuperací Schéma zapojení primárního okruhu Pedbžný návrh a požadavky na rekuperaní výmník Pticestné rozdlovae Regulace primárního okruhu erpadlová jednotka Metodika mení a zpracování dat Metodika mení Mené a stanovené veliiny Metody mení a volba mících pístroj Mení teploty t 1 t Mení prtoku Mení píkonu Tepelný výkon z rekuperaního výmníku Výkon tepelného erpadla Skutený topný faktor COP Vyhodnocování a zpracování namených hodnot Závr Literatura...81 Pílohy...83

13 strana 13 Seznam použitých symbol Základní fyzikální jednotky OZNAENÍ VÝZNAM JEDNOTKY P výkon [W, kw] t teplota [ C] T absolutní teplota [K] dt rozdíl teploty [ C, K] m hmotnost [kg, t] m hmotnostní prtok [kg/s, kg/h] h mrná entalpie [J/kg] t as [s, min, h] e topný faktor [-] (COP) Použité indexy IN OUT EL SK O K teort skut vstupní výstupní elektrický skutený odpaovací kondenzaní teoretický skutený

14 strana 14

15 strana 15 1 Úvod Rekuperace tepla je proces, pi kterém se použité teplonosné médium prostednictvím rekuperaních výmník využívá k pedhevu nov pivádného teplonosného média. Takto ohátému médiu již nemusíme dodat tak velké množství energie pro jeho ohev a tím dochází k úspoe energie na vytápní. V dnešní praxi má rekuperace tepla hlavní význam pi ešení teplovzdušného vytápní a klimatizace, kde se odpadním vzduchem pedehívá erstvý vzduch zvenku. Další možností využití rekuperace tepla v energetice je pi pedehevu teplé užitkové vody. V dob neustálého zdražovaní cen energií má rekuperace své nedílné místo pi ešení úsporných energetických proces. Velikost potebné energie na vytápní urují tepelné ztráty objektu. Tyto ztráty se musejí kompenzovat nov dodanou energií. Tepelné ztráty rozdlujeme podle typu úniku tepla na tepelné ztráty vedením, kdy teplo uniká pes konstrukci objektu do okolního prostedí, a na tepelné ztráty vtráním, kdy teplo uniká do okolního prostedí pes otevené okno. Tepelné ztráty vedením mžeme pouze snížit použitím vhodného izolaního materiálu a tím dojde ke snížení tchto ztrát, ale úpln je odstranit nemžeme. Pi možnosti vytápní tepelnými erpadly se nabízí možnost rekuperace ztrátového tepla vedením, nebo tepelné erpadlo využívá k výrob tepelného energie práv nízkopotenciální teplo z okolního prostedí. Pi použití rekuperaního výmníku by takto rekuperované ztrátové teplo mohlo sloužit jako nízkopotenciální zdroj tepla pro tepelná erpadla. Ovení možnosti a ekonomické efektivnosti rekuperace tepla unikajícího obvodovými zdmi staveb je jedním z dílích úkol výzkumného zámru, o jehož zadání usiluje Ústav automatizace a informatiky FSI VUT v Brn ve spolupráci Ústavem energetiky FSI VUT v Brn. Zadáním této diplomové práce je teoretický rozbor problematiky pokusu, návrh fyzikálních model pro ovení teoretických pedpoklad, návrh metodiky mení, vyhodnocení a zpracování namených hodnot.

16 strana 16

17 strana 17 2 Teoretický rozbor 2.1 Tepelná ztráta budovy Pi stanovení spoteby energií se vychází z tepelné ztráty budovy. Tato ztráta se nejastji poítá podle normy SN , která je urena pro dimenzování vytápcího systému (velikost tles, výkon tepelného erpadla). Je zejmé, že takto vypotená ztráta je spíše vyšší, protože je dležité, aby otopná soustava mla dostatený výkon. Používají se i rzné energetické pirážky. Takto stanovená ztráta se uvádí obvykle v projektové dokumentaci domu (viz. literatura [18]) Ztráty vedení tepla jednoduchou stnou Parametry vedení jednoduchou stnou: plocha stny, kterou mže teplo prostupovat materiál ze kterého je stna vyrobena tlouška stny kterou teplo musí prostoupit teplotní rozdíl povrch stny Obr. 1 VEDENÍ TEPLA JEDNODUCHOU STNOU Rovnice vedení tepla jednoduchou stnou S t Q = λ (2.1) d

18 strana Teoretický rozbor Q množství tepla, které projde stnou [W] S plocha stny [m 2 ] t rozdíl teplot na povrchu stny [ C] souinitel teplotní vodivosti materiálu [W/mK] Ztráta vedením tepla složenou stnou Pedpokládejme, že je k cihlové stn pidána polystyrénová izolace. Souinitele tepelné vodivosti cihel a polystyrénu si oznaíme jako 1 a 2, tloušky stn budou d 1 a d 2, teplota na vnjším povrchu cihle bude t 1, mezi stnami t 2 a na druhém povrchu polystyrénu t 3. Obr. 2 VEDENÍ TEPLA SLOŽNOU STNOU Množství tepla Q, které projde za jednotku asu danou plochou (napíklad 1 m 2 ) cihlové stny, projde i 1 m 2 polystyrénové stny (teplo se mezi stnami neztratí). Mžeme proto pi daném oznaení psát: Q t t t t = λ1 = λ2 (2.2) d1 d2 Stejné teplo projde celou dvojitou stnou a platí tedy: Q t t t t t t = λ1 = λ2 = λ (2.3) d1 d2 d je celkový souinitel tepelné vodivosti dvojité stny a d = d 1 + d 2

19 2. Teoretický rozbor strana 19 Rozdíl teplot vyjadujeme jako t t = t t + ( t t ) (2.4) dosazením do pedchozích vztah d1 + d2 d1 d2 Q = Q + Q (2.5) λ λ λ 1 2 Po vykrácení Q dostáváme výsledný vztah pro souinitele teplotní vodivosti d d1 λ2 + d2 λ1 = λ λ λ 1 2 (2.6) Pomr tloušky stny a souinitele teplotní vodivosti λ d se oznauje jako tepelný odpor R. Potom mžeme psát: S t Q = (2.7) R dále platí, že R = R1 + R2 (2.8) R1 a R2 jsou tepelné odpory jednotlivých vrstev složené zdi.

20 strana Teoretický rozbor 2.2 Tepelná bilance budovy Obr. 3 ENERGETICKÁ BILANCE DOMU Roní potebu tepla na krytí tepelných ztrát dostaneme integrací (setením) okamžitých tepelných ztrát pes celý as topné sezóny. V praxi je používán jednodušší vzorec s takzvanými denostupni D, což je souin potu dn kdy je teba vytápt a rozdílu prmrné vnitní teploty v dom a prmrné venkovní teploty ve vytápném období (viz. literatura [18]). Poet denostup: D = d ( t t ) (2.9) im em Pro eskou republiku jsou prmrné hodnoty: D = 3678 denostup d = 242 dní (vytápcí sezóny) t im = 19 C (prmrná vnitní teplota) t em = 3,8 C (stední venkovní teplota v dob vytápcí sezóny)

21 2. Teoretický rozbor strana 21 Roní poteba tepla pro vytápní E v : Q H 24 Qc ε D = [Wh] (2.10) ( t t ) i e Q C D t i t e výpotová tepelná ztráta opravný souinitel poet denostup vnitní teplota (obvykle 20 C) vnjší výpotová teplota (podle oblasti -12 C, -15 C, -18 C) Obr. 4 ROZLOŽENÍ TEPLOTNÍCH OBLASTÍ V ESKÉ REPUBLICE Urení souinitele : ε = fn fr fu fs ft (2.11) f n je souinitel zohledující nesouasnost jednotlivých vliv na tepelnou ztrátu f r je souinitel zohledující vliv regulace f u je souinitel zohledující teplotní útlumy f s je souinitel zohledující vlastnosti otopné soustavy f t je souinitel zohledující zvýšení vnitní teploty oproti výpotové V pípad, že nejsou dostupné informace potebné pro jeho urení, bere se hodnota = 0,9 (viz. literatura [18]).

22 strana Teoretický rozbor 2.3 Teorie tepelného erpadla Fyzikální teorie tepelného erpadla Tepelné erpadlo je zaízení, které umí využívat nízkopotenciální energii, které je kolem nás obrovské množství. Dokáže ji pevést do užiteného podoby. Ke svému provozu potebuje urité množství energie, obvykle elektrické. Tepelné erpadlo energii nevyrábí, pouze peerpává na vyšší tepelnou úrove. Pi ochlazení vody v topném systému napíklad ze 70 C na 65 C se urité množství tepla pedá do vzduchu, který se jím oheje. Totéž množství tepla (pi stejném objemu vody) dostaneme, ochladíme-li vodu s teplotou 10 C, která je pro nás již studená, na teploto 5 C. Stejné množství tepla se získá i pi ochlazení solanky napíklad z 0 C na -5 C. Podobné úvahy platí i o vzduchu. Odebraná energie z pírody bývá obvykle 1,5 4 x vyšší než vlastní spoteba energie pro pohon. Mítkem energetické výhodnosti tepelného erpadla je proto pomr celkové výstupní energie a energie pro pohon. Pomru íkáme topný faktor (dále jen e nebo COP tzn. Coeficient of Performance). Je to bezrozmrné íslo a jeho velikost se pohybuje podle druhu tepelného erpadla a provozních podmínek bžn v mezích 2,5-5,0, za mimoádn píznivých podmínek i více. To znamená, že za 1kWh zaplacené elektrické energie získáme 2,5-5,0 kwh tepla Princip tepelného erpadla Na vstupní tzv. primární stran tepelného erpadla je vždy výmník tepla, který se nazývá výparník. Sem se pomocí vhodného teplonosného média (vzduch, voda, nemrznoucí sms atd.) pivádí nízkopotenciální teplo zvenku, do druhé jeho poloviny se tryskou termostatického expanzního ventilu vstikuje pod tlakem kapalné chladivo. Tlak ve výparníku za expanzním ventilem je nižší a kapalné chladivo se proto rychle odpauje. Tím se celý výparník podchlazuje na teplotu nižší, než je teplota prostedí, ze kterého se odebírá teplo. Tím je dosaženo toho, že teplo ze,,studené strany ohívá podchlazený plyn a tento ohátý, ale stále ješt studený plyn je nasáván kompresorem. Nasávaný plyn si s sebou nese zvenku získanou energii. Po stlaení kompresorem se plyn siln zaheje. V kompresoru se k energii nesené plynem pidá další ást energie ve form ztrátového tepla z elektromotoru kompresoru a tepla vzniklého tením jeho pohyblivých ploch. Stlaený plyn na výtlaku kompresoru dosáhne vyšší teploty než voda v topném systému a je veden do sekundárního výmníku tzv. kondenzátoru, kterým topná voda proudí. Tam horký plyn zkapalní a pedá teplo chladnjší vod. Kapalina je vedena do expanzního ventilu. Celý cyklus bží spojit stále dokola.

23 2. Teoretický rozbor strana 23 Obr. 5 PRINCIP TEPELNÉHO ERPADLA ZM/VODA Pracovní cyklus tepelného erpadla Na obrázku je znázornn teoretický pracovní cyklus tepelného erpadla. Jde o tzv. T-S diagram, tzv. Carnatv cyklus. T S Obr. 6 PRACOVNÍ CYKLUS TEPELNÉHO ERPADLA teplota entropie Pracovní cyklus se skládá z následujících fází: 1-2 izobarické vypaování (vypaování pi konstantní teplot) 2-3 adiabatické (izoentropická) komprese (pi stálém tlaku)

24 strana Teoretický rozbor 3-4 izotermická kondenzace (kondenzace za konstantní teplot) 4-1 adiabatická (izoentropická) expanze (pi stálém tlaku) Plocha A-1-2-B oznaená jako Q IN je úmrná množství energie získané z nízkoteplotního zdroje tepla, plocha Q EL je úmrná energii dodané ze sít do pracovního cyklu pi kompresi. Souet obou ploch Q OUT je pak úmrný celkové energii, kterou tepelné erpadlo dodává do topného systému. Dležité je to, že celková výstupní energie je vyšší než energie dodaná do kompresoru ze sít. Topný faktor e se pak vypoítá: QOUT ( QIN + QEL ] TOUT e = = = Q Q ( T T ) EL EL OUT IN (2.12) T IN T OUT Q IN Q EL Q OUT =Q IN +Q EL je teplota zdroje tepla [K] je teplota na výstupu [K] je energie získaná z venku (zdarma) pi teplot T IN je energie ze sít potebná pro pohon kompresoru je výsledná energie pi vyšší teplot T OUT Topný faktor COP má vždy vtší hodnotu než 1 a je vyšší tím, ím je rozdíl mezi T IN a T OUT co nejmenší. V praxi to znamená, že je výhodnjší používat zdroje tepla s co nejvyšší teplotou a teplo dodávat s co nejnižší teplotou, jako je napíklad podlahové vytápní (viz. literatura [2]) Zdroje tepla pro tepelná erpadla být: Primárními zdroji tepla pro využití energie prostedí a geotermální energie mohou,,suché zemské teplo hornin (zemní,,suché vrty) podzemní voda (vrty, studnice, zavodnné šachtice starých dlních dl) povrchová voda (vodotee, nádrže, rybníky a jiné akumulace vod) pdní vrstva (zemní kolektory) venkovní vzduch vnitní vzduch (vzduch odvádný vtracím systémem budovy)

25 2. Teoretický rozbor strana 25 Tepelná erpadla mohou využívat jako primární zdroj tepla také teba vzduch ze sklepních i dlních prostor, z tunel, podzemních kolektor, z vtrání budov a výrobních proces apod. Podle druhu ochlazovaného a ohívaného média se tepelná erpadla rozlišují: TYP ERPADLA Vzduch-vzduch Vzduch-voda Voda-voda Zem-voda Voda-vzduch MOŽNOSTI POUŽITÍ Doplkový zdroj tepla, teplovzdušné vytápní,klimatizace Universální typ pro ústední vytápní Využití odpadního tepla,geotermální energie, teplovodní vytápní Universální typ pro teplovodní vytápní zdrojem je vrt nebo pdní kolektor Teplovzdušné vytápcí systémy Tab. 1 PEHLED DRUH TEPELNÝCH ERPADEL Návrh potebného výkonu tepelného erpadla Potebný výkon pro vytápní objektu je dán vypotenou tepelnou ztrátou ve Wattech. Tepelná ztráta objektu udává potebný výkon pro vytápní urený pro tzv. venkovní oblastní výpotovou teplotu (podle SN pro rzné oblasti -12 C, -15 C, nebo 18 C). Celý výkon vypotený podle velikosti tepelných ztrát je potebný dodávat pouze pi nejnižších venkovních teplotách, které trvají jen nkolik dní v roce. Aby výkon tepelného erpadla nebyl pedimenzovaný, používá se tepelné erpadlo asto v kombinaci druhým zdrojem tepla. Tepelné erpadlo pracuje v bivalentním provozu Bivalentní provoz tepelného erpadla Spoteba tepla se bhem roku mní. Pokrytí celé tepelné spoteby tepelného erpadla pak neekonomické (vtší náklady na poízení tepelného erpadla), proto se systém dopluje dalším špikovým zdrojem tepla. Tento zdroj slouží jako i jako záloha pro pípad výpadku tepelného erpadla. Jako jiný bivalentní zdroj lze použit i stávající zdroj tepla (plynový kotel, kotel na plynná paliva), nebo interiérové topidlo (krb, elektrický pímotop, teplovzdušný ventilátor), které nemusí být napojeno na systém ústedního vytápní. V bivalentním provozu pak systém pracuje tak, že v pípad nízkých venkovních teplot bží krom tepelného erpadla druhý zdroj tepla. Výkon tepelného erpadla v bivalentním provozu odpovídá % vypotené tepelné ztráty. U vhodn navržených systém dodává špikový zdroj % celkové spoteby tepla.

26 strana Teoretický rozbor U tepelného erpadla vzduch/voda je bivalentní zdroj nezbytný, aby bylo možné vytápt v pípad poklesu venkovní teploty vzduchu pod -12 C. Pi využití bivalentního provozu je nutné, aby regulace tepelného erpadla a špikového zdroje navzájem spolupracovaly. Obr. 7 BIVALENTNÍ CHOD TEPELNÉHO ERPADLA Stanovení topného faktoru COP a píkonu kompresoru Topný faktor je COP je pomr tepelného výkonu tepelného erpadla a elektrického píkonu. Dále pokraujeme odvozením vztahu pro praktické použití. Vztah pro výpoet topného faktoru:

27 2. Teoretický rozbor strana 27 POUT ( PIN + PEL ) e = = (2.13) P P EL EL e topný faktor [-] P EL elektrický píkon [kw] P IN tepelný výkon z nízkopotenciálního zdroje tepla [kw] P OUT celkový výkon [kw] Vztah pro stanovení potebného výkonu zdroje tepla pi zadaném výstupním výkonu a známé velikosti topného faktoru COP: P IN POUT ( e 1) = (2.14) e Tento vztah nám umožuje stanovit výkon zdroje nízkopotenciálního zdroje tepla na základ požadovaného tepelného výkonu tepelného erpadla a jeho topného faktoru COP. Pi návrhu tepelného erpadla však neznáme hodnotu skuteného topného faktoru COP skut tepelného erpadla, a proto musíme vycházet z hodnoty teoretického topného faktoru COP teoret., který je dán vztahem: e teoret TOUT = ( T T ) OUT IN (2.15) Pro pesnjší výpoet hodnoty teoretické topného faktoru COP se musejí do pedchozího výpotu dosazovat hodnoty teploty chladiva vypaovací T O a kondenzaní T K, které se neshodují s T IN a T OUT. Tento vzorec vycházející T-S diagramu slouží pouze pro orientaní úely. V praxi není dležitý teoretický topný faktor COP samotného tepelného erpadla, ale dlouhodobý tzv. skutený topný faktor COP SK, který se stanový z dlouhodobého mení.

28 strana Teoretický rozbor Výpoet výkonu kompresoru a prezu potrubí V potrubí chladivového okruhu tepelného erpadla proudí chladivo v plynném i v kapalném stavu. Pi výpotu vycházíme z pedpokladu, že hmotnostní prtok chladiva je v každém míst soustavy stejný. V ustáleném provozu se chladivo nikde nehromadí ani nesmí nikde chybt. To znamená, že prmry potrubí budou záviset na tom, v jakém stavu se chladivo nachází a jakou má rychlost proudní. U potrubí s menším prmrem bude rychlost proudní stejné fáze chladiva vtší. Píliš malé prmry potrubí vedou ke zvýšení tlakových ztrát. Tím mže dojít ke snížení celkového výkonu tepelného erpadla pod projektovanou velikost. V okruhu se pohybuje spolen s chladivem také olej. Ten pestavuje asi 3 5 % hmotnostního podílu. Olej se musí vracet do kompresoru a nesmí se hromadit v jiných ástech systému. Sací potrubí musí proto mít takovou velikost, aby bylo plynné chladivo schopno olej spolehliv unášet a vracet zpt do kompresoru. Z toho vyplývá, že musíme pesn dodržet minimální mez rychlosti proudní. Vždy je nutné volit kompromis mezi minimální rychlostí a velikostí tlakových ztrát. Malé potrubí znamená vyšší rychlost proudní, a proto tedy lepší penos oleje, ale vyšší tlakové ztráty. Naopak potrubí s vyšším prezem bude mít tlakové ztráty malé, ale pi malé rychlosti proudní plynu by mohlo dojít ke shromažování oleje napíklad ve výparníku. Po njaké dob provozu by tak mohlo dojít vlivem nedostatku oleje k vážné poruše a ke zniení kompresoru. Pro kapalinová potrubí se volí takové prmry, aby rychlost pohybu kapaliny byla v mezích 0,4-0,8m/s. Zde vyšší prezy potrubí nevadí. Kapalina bude proudit pomaleji. Olej je rozpuštn a chladivo jej unáší v kapalném stavu. Nevýhodou je jen velká cena potrubí a pi vyšších prmrech potrubí i nesnadná manipulace, ohýbání potrubí a nutnost používání ohybových kolínek. OZNAENÍ POUŽITÝCH VELIIN: Q chladící výkon [W] q mrná chladivost [kj/kg] m hmotnostní prtok chladiva [kg/h] h 1 mrná entalpie na výstupu výparníku (plyn) [kj/kg] h 2 mrná entalpie na výtlaku [kj/kg] h 3 mrná entalpie chladiva ped TEV (kapalina) [kj/kg] v p rychlost proudní [m/s] S prez potrubí [m 2 ] V objemový prtok [m 3 /h] v mrný objem [l/kg] w rychlost proudní [m/s] index 1 plyn a sací potrubí index 2 plyn a výtlané potrubí index 3 kapalina a kapalinové potrubí

29 2. Teoretický rozbor strana 29 Výkon závisí na hmotnostním prtoku chladiva a jeho mrné chladivosti. Hmotnostní prtok je m je: ( Q 3,6) m = (2.16) q Mrná chladivost q se urí z tabulky píslušného chladiva jako rozdíl mrné entalpie plynu a mrné entalpie kapaliny pi daných podmínkách. q = h1 h3 (2.17) Objemový prtok: V V = S w 3,6 S = ( w 3,6) (2.18) Sekundární okruh tepelného erpadla s topným okruhem Tepelné erpadlo se v topném systému chová jinak než jiné zdroje tepla. Výkon tepelného erpadla se také nedá jednoduše regulovat, a to ani smrem dol. Jediný vhodný a technicky zdvodnitelný zpsob je regulace zmnou otáek kompresoru. K tomu je teba použít frekvenní mnie, a ne všechny typy kompresor snesou regulaci otáek ve velkém rozsahu, zvlášt s ohledem na mazání. Nevýhodou frekvenních mni je jejich vysoká poizovací cena, která se blíží až k poizovací cen nového kompresoru. Nkterá tepelná erpadla mohou mít i dva kompresory. Obvykle ale výkon tepelného erpadla neodpovídá poteb odbru tepla topnou soustavou. Tepelné erpadlo ale potebuje na výstupu, tj. na sekundárním okruhu, stálý prtok vody. Pokud se v systému používají termostatické ventily, které regulují teplotu topných tles škrcením prtoku nebo trojcestný smšovací ventil, který rovnž omezuje prtok vody ze zdroje, mže se voda v sekundárním okruhu tepelného erpadla zaít rychle pehívat. Pak dochází k astému vypínání a zapínání tepelného erpadla. Proto se mezi tepelným erpadlem a topným systémem zaazuje akumulaní nádrž. Tepelné erpadlo pak vyhívá tuto nádrž a prtok jeho sekundárního okruhu je stálý bez ohledu na množství odebírané vody pi zmnách nastavení trojcestného ventilu topného systému. etnost zapínání a vypínání tepelného erpadla se sníží, nádrž

30 strana Teoretický rozbor akumuluje tepelnou energii a ješt po vypnutí tepelného erpadla ji dodává do topného systému. Stanovení objemu vyrovnávací akumulaní nádrže Postup výpotu objemu akumulaní nádrže: W = dt m 1,163 t (2.19) W [kwh] dt [ C] m [m 3 ] t [h] potebný výkon rozdíl teplot vody množství vody v akumulaní nádrži as Pipojení tepelného erpadla k topnému systému Jako topný systém pro tepelná erpadla je nejvýhodnjší nízkoteplotní podlahové vytápní. Pro dobe tepeln izolovaný objekt je i nejvtších mrazech jeho topný výkon naprosto dostaující (vstupní/výstupní voda asi 40/35 C pi venkovní teplot -20 C). Pokud jsou ale v objektu bžná topná tlesa navrhovaná pro teplotní spád 90/70 C, pak pro možnost pipojení tepelného erpadla, jako hlavního zdroje tepla, musí být teplotní spád snížen na max. 60/50 C. V tomto pípad se ale pvodní tepelný výkon topných tles sníží na 40%. Proto bude nutné úmrn tomu zvýšit jejich plochy. Souasn se také musí úmrn zvýšit prtok topné vody. Pro systémy s tepelným erpadlem se doporuuje používání dvoutrubkových souproudých rozvod topné vody. Jednotrubkové rozvody nejsou vhodné. Ped vstupem kapaliny do výmník tepelných erpadel se musí zaadit vhodné filtry (viz. literatura [2], [15], [17]).

31 strana 31 3 Metodika návrhu fyzikálních model 3.1 Návrhy fyzikálních model Pro realizaci pokusu je nutné navrhnout tyto fyzikální modely a postupy: model objektu systém tepelného erpadla s rekuperací porovnávací systém tepelného erpadla sekundární okruh pro systémy tepelných erpadel primární okruh pro systém tepelného erpadla s rekuperací volba regulace a ízení systém s tepelnými erpadly návrh metodiky mení pokusu a zpracování namených hodnot 3.2 Požadavky na návrhy fyzikálních model a postup Návrh modelu objektu: dostatené tepelné ztráty vedením, dostatená plocha stn, vhodný materiál stn modelu. Návrh systému tepelného erpadla s rekuperací: provoz v bivalentním režimu, zdroj nízkopotenciálního tepla bude rekuperované teplo z rekuperaního výmníku. Návrh systému porovnávacího tepelného erpadla: provoz v bivalentním režimu, zdroj nízkopotenciálního tepla bude okolního vzduchu tepelné erpadlo typu vzduch/voda, systém ízení odtávání námrazy. Návrh sekundárných okruh systém tepelných erpadel: zapojení akumulaní nádrže, nastavení konstantního prtoku v sekundárním okruhu, vhodný topný systém, totožné zapojení pro oba systémy tepelných erpadel. Návrh primárního okruhu tepelného erpadla s rekuperací: vhodný rekuperaní výmník, vhodná regulace teploty teplonosné kapaliny na vstupu do rekuperaního výmníku, vhodný výbr regulátoru primárního okruhu. Návrh regulace a ízení systém s tepelnými erpadly: regulace na pevnou hodnotu v akumulaní nádrži a uvnit modelu objektu, vhodná pro oba systémy. Návrh metodiky mení pokusu a zpracování namených hodnot: volba mených veliin, stanovení postupu mení veliin, volba mících pístroj, volba softwaru pro zpracování namených hodnot

32 strana Metodika návrhu fyzikálních model 3.3 Blokové schéma fyzikální model Obr. 8 BLOKOVÉ SCHÉMA FYZIKÁLNÍHO MODELU S REKUPERACÍ Obr. 9 BLOKOVÉ SCHÉMA ZAPOJENÍ POROVNÁVACÍHO FYZIKÁLNÍHO MODELU

33 strana 33 4 Návrh fyzikálního modelu objektu Návrh fyzikálního modelu objektu vychází z pedbžného výpotu minimální tepelné ztráty. Ta je stanovena z dvodu návrhu komponent systém tepelných erpadel. Výbr komponent je omezen nejmenším vnjším prmrem potrubí 6 mm, od nhož je zptn odvozen minimální chladící výkon a minimální celkový výkon tepelného erpadla. Výpoet minimální hodnoty tepelných ztrát Q ztrátmin je uveden v Píloze.1. Qztrát min = 1850W (4.1) 4.1 Volba materiálu fyzikálního modelu objektu Fyzikální model objektu bude pestavovat krychle o objemu 1m 3. Ztrátová plocha fyzikálního modelu objektu je 5m 2. Spodní strana modelu bude zaizolována vhodným izolaním materiálem. Rozmry i materiál fyzikálního modelu musí být voleny tak, aby tepelné ztráty odpovídaly topnému výkonu použitých tepelných erpadel. Vhodný materiál pro výrobu modelu je vybírán s katalogu stavebních materiál uvedených Píloze.2. Pi volb materiálu rozhodují tyto parametry: souinitel teplotní vodivosti [W/m.K] tlouška materiálu d [mm] Za materiál vhodný na výrobu stn fyzikálního modelu jsou vybrány sádrokartonové desky o parametrech: výrobní rozmry 1200 x mm. souinitel tepelné vodivost sádrokarton = 0,225 W/m.K. tlouška sádrokartonové desky d = 18 mm. 4.2 Kontrolní výpoet tepelné ztráty modelu Tepelné ztráty modelu stanovíme podle vztahu: S t Q = λ (4.2) d

34 strana Návrh fyzikálního modelu objektu sádrokarton = 0,225 W/m.K S = 5 m 2 t = 32 C d = 18 mm = 0,018 m S t 5 32 Q = λ = 0, 225 = 2000W Q > Qztrát min (4.3) d 0,018 Podmínka minimální hodnoty tepelných ztrát je splnna. Navrhnutý materiál a rozmry modelu jsou vhodné pro realizaci fyzikálního modelu objektu.

35 strana 35 5 Návrh systém tepelných erpadel 5.1 Stanovení potebného výkonu tepelného erpadla Systém tepelného erpadla je navrhován pro bivalentním provoz (viz. literatura [2], [6], [17]). Výkon tepelného erpadla budeme dimenzovat na 65% tepelných ztrát modelu. Q = 2000W POUT = Q = 2000 = 1300W (5.1) Potebný výkon tepelného erpadla P OUT = 1,3 kw Stanovení teoretického topného faktoru Stanovení teoretického topného faktoru: Pro stanovení hodnoty teoretického topného faktoru pedpokládáme teplotu T O = -10 C a teplotu T K = 55 C. T O = -10 C T K = +55 C e teoret TOUT ( ,15) = = 6 (5.2) ( T T ) (( ,15) ( ,15)) OUT IN Výpotová hodnota topného faktoru je pouze informativní. Skutená hodnota topného faktoru se bhem topné sezóny výrazn mní, proto musíme hodnotu e teoret snížit. Pro další výpoet volím hodnotu teoretického topného faktoru COP e = 3.

36 strana Návrh systém tepelných erpadel Stanoveni velikosti nízkopotenciálního zdroje tepla: P IN POUT ( e 1) 1300 (3 2) = = = 867W (5.3) e 3 Stanovení píkonu kompresoru P EL = POUT W ( e 1) = (3 1) = (5.4) 5.2 Stanovení prmru potrubí a výkonu kompresoru Výpoty pro z porovnávací chladivo R22 vypaovací teplota t O = -10 C kondenzaní teplota t K = 55 C mrná entalpie chladiva mrný objem chladiva h 1 = 402 kj/kg h 2 = 270 kj/kg v 1 = 0,065 m 3 /kg v 2 = 0,0102 m 3 /kg v 3 = 0,952 dm 3 /kg mrná chladivost q = h1 h3 = = 132 kj / kg (5.5) hmotnostní prtok ( Q 3,6) (867 3,6) m = = = 23, 65 kg / h (5.6) q 132

37 5. Návrh systém tepelných erpadel strana 37 objemové prtoky a výkon kompresoru V = m v = = m h (5.7) , 65 0, 065 1,53725 / V = m v = = m h (5.8) ,65 0,0102 0,25 / V = m v = = m h (5.9) , 65 0, , 0225 / doporuené rychlosti proudní chladiva v chladivovém potrubí w 1 = 10 m/s w 2 = 12m/s w 3 = 0,6 m/s stanovení obsahu potrubí: S V 1,537 = 1 1 ( w1 3600) = ( ) = S S V 0,25 = 2 2 ( w2 3600) = ( ) = V 0, 0225 = 3 3 ( w3 3600) = (0,6 3600) = 0, m 0, m 0, m (5.10) (5.11) (5.12) výpoet prmr potrubí 4 S 4 0, = = = = (5.13) π π 1 d1 0, 0074m 6,9mm 4 S 4 0, = = = = (5.14) π π 2 d2 0,003m 3,0mm 4 S 4 0, = = = = (5.15) π π 3 d3 0,0037m 3,7mm Z vypotených hodnot a pitení dvou 2 mm za tloušku stn trubek pak volíme prmry potrubí:

38 strana Návrh systém tepelných erpadel D1 = 10mm D = 6mm D 2 3 = 6mm Mdné potrubí Trubky pro chladící techniku se liší od jiných, nap. topenáských, pedevším istotou mdi a tím, že jsou zhotoveny z bezkyslíkaté mdi. Vnjší prmry trubek jsou obvykle v ad 6, 8, 10, 12, 16, 18, 22, 24, 28 mm, tlouška stny je 1mm. Tyto trubky snesou velmi vysoké tlaky. Mdné trubky pro chladící techniku se dodávají jako tvrdé nebo mkké. Tvrdé jsou dodávány v délkách 5m. Tyto trubky jsou ueny jen pro rovné úseky potrubí, ohýbat se dají jen po vyžíhání. Mkké trubky jsou dodávány v délkách 50m nebo 25m a jsou svinuté v kolech. Lze je snadno ohýbat a upravovat pro daný typ spojení Chladivo Chladivo je nositelem energie v tepelném erpadle, bez nj by systém nemohl fungovat. Je celá ada druh chladiv, ale pro použití v tepelném erpadle se hodí je nkterá z nich. Mohou to být ist jednosložkové sloueniny, nebo smsi dvou i více slouenin. Chladiva se dají rozdlit podle rzných charakteristických vlastnosti Oznaování chladiv Písmeno R je první písmeno anglického slova,,refrigerant, chladivo. Písmeno C u nkterých chladiv má význam,,vycliv, cyklický. V tabulce jsou popsány jednotlivé skupiny podle íselného oznaení. R10 až R50 Skupina na bázi metanu R110 až R170 Skupina na bázi etanu R216 až R290 Propanová skupina RC316 až RC318 Skupina cyklických uhlovodík R400 až R411 B Zeotropní smsi chladiv R500 až R509 Azeotropní smsi chladiv R600 až R620 Ostatní organické sloueniny R630 až R631 Sloueniny dusíku R702 až R764 Anorganická chladiva R1112 až R1270 Nenasycené uhlovodíky Tab. 2 ROZDLENÍ SKUPIN CHLADIV PODLE ÍSELNÉHO OZNAENÍ

39 5. Návrh systém tepelných erpadel strana Rozdlení chladiv podle fyzikálních vlastností Podle teplotních vlastností a pomru složek lze chladiva rozdlit na azeotropní a zeotropní. Azeotropní chladiva jsou taková chladiva, která se chovají jako isté kapaliny. Bhem fázové pemny z páry na kapalinu se složení par a kapaliny nemní. Mohou to být chladiva jednosložková, ale i více složková. Azeotropní chladivo je nap. R22, R290, azeotropní sms je nap. R502 i R507. Zeotropní chladiva jsou smsi obvykle 2 až 4 druh chladiv, která mají bhem fázové pemny páry na kapalinu promnné složení. Pokud je rozdíl teplot nasycených par složek velmi malý, nazývají se blízce azeotropními. Zeotropní chladivo je nap. R407a, zatímco sms R404a je sms blízce azeotropní. U zeotropních chladiv se udává tzv. teplotní zklus (glide), což je rozdíl teplot varu pi stejném tlaku. Bývá to nkolik K, ale mohou to být i desítky K. CHLADIVO R22 Patí do skupiny tzv. mkkých freon HCFC. Je to chlordifluormetan, CHCIF 2. Používá se s oleji M, AB i POE. Obchodní název je Forane 22. Slouží jako referenní chladivo pro srovnávání. Chladivo R22 je bezbarvá kapalina i plyn. Je neholavé a nevýbušné. Není jedovaté a nenapadá žádné bžn užívané konstrukní prvky. Má velice výhodné termodynamické vlastnosti. Jeho použití sahá do vypaovacích teplot až -70 C. Má vyšší kompresní tlaky než nap. R12. Pi teplotách nad 330 C se rozkládá na chlorovodík, fluorovodík a stopy fosgenu. 5.3 Prvky chladivového okruhu Výmníky tepla Výmník tepla je konstrukní prvek, který zprostedkovává penos, neboli výmnu tepla mezi médii tak, aby nedošlo k jejich fyzickému kontaktu. Pro výmnu tepla platí druhá vta zákona termodynamiky, která íká, že teplo se pedává pouze z prostedí s vyšší teplotou do prostedí s nižší teplotou. V tepelném erpadle slouží výmníky k pedávání tepla z vnjšího prostedí, tedy ze zdroje tepla, do chladiva v chladivovém okruhu a z nj pak do vody topného systému. Podle požití se nazývají výparníky nebo kondenzátory. Každý výmník je charakterizován celou adou parametr. Jedním z parametr je plocha, pes kterou se ob média stýkají. Dalším dležitým parametrem je závislost

40 strana Návrh systém tepelných erpadel tlakových ztrát na prtoku média. Tato závislost není lineární a vyjaduje se obvykle graficky. Penesený výkon závisí mimo jiné na množstevním prtoku za jednotku asu a teplotním spádu. Existuje celá ada rzných typ výmník. Pro penos tepla mezi médii kapalina/chladivo se v tepelných erpadlech obvykle používají deskové výmníky, pro penos tepla vzduch/chladivo trubkové lamelové, doplnné ventilátorem Kompresor Kompresor slouží v tepelném erpadle ke stlaování par chladiva, které vznikají ve výparníku. Stlaené páry se siln zahejí a vedou se do kondenzátoru, kde zkapalní a pedají teplo do topné vody. Tlaky v sacím a výtlaném potrubí závisejí na použitém chladivu na nastavených pracovních podmínkách. Obvykle se pohybují v tchto mezích: sací tlak 0,1-0,5 MPa, výtlak 0,5-2,5 MPa. Samotné kompresory jsou schopné dosahovat tlak pes 3 MPa. Proto v nich bývají vestavny ochranné prvky proti nárstu tlaku, obvykle petlakové ventily. Pomr výtlaného a sacího tlaku se nazývá kompresní pomr. Teploty nasávaných par se pohybují obvykle v mezích C, výtlané teploty se pohybují v mezích C. Dležitým parametrem kompresor bez ohledu na typ je sací výkon. Udává se v m 3 /hod peerpaného plynu. Jde o objem nasávaných par vztažených k tlaku v sacím hrdle. Z vlastnosti chladiva, z jeho tzv. objemové chladivosti v J/m 3 K, se pak dá stanovit celkový chladící výkon kompresoru a tím množství peerpaného tepla. Druh podle provedení Druh podle principu Obvyklý topný výkon [kw] hermetický pístový 1 až 8 válcový do 50 hermetický spirálový (scroll) do 50 hermetický rotaní do 10 polohermetický pístový 1 až 8 válcový do 200 polohermetický šroubový do 300 otevené provedení pístový do 100 otevené provedení šroubový stovky kw Tab. 3 DRUHY KOMPRESOR PRO TEPELNÁ ERPADLA HERMETICKÉ provedení kompresoru má ve spolené nádob a na spolené hídeli elektromotor i kompresor. Olejová nápl je také spolená. Výhodou je naprostá tsnost, z nádoby vede jen sací a výtlané porubí. Nemžeme tedy docházet k únikm chladiva.

41 5. Návrh systém tepelných erpadel strana 41 POLOHERMETICKÉ provedení kompresoru má elektromotor i kompresor na jedné hídeli v hermetické skíni, takže mezi sebou nepotebují žádná tsnní. Elektromotor, ventilová deska kompresoru i kliková skí jsou ale pístupné pomocí demontovatelných vík. Tyto kompresory bývají obvykle pístové a používají se pro vtší chladící zaízení. OTEVENÉ provedení pedstavuje pouze samotný kompresor. Jeho hídel je utsnna ucpávkou proto úniku chladiva a vychází ven ze skín. Pohon mže zajišovat nejen elektromotor, ale také spalovací nebo jiný motor TEV- Termostatický expanzní ventil Jeho pesný název je termostatický expanzní ventil (dále jen TEV), nkdy nazývaný vstikovací ventil. Jeho úkolem v chladícím okruhu je vstikovat do výparníku správné množství kapalného chladiva tak, aby byl výparník správn plnn a ml optimální provozní režim. Konstrukní provedení je vícemén ustálené a u rzných výrobc se liší je detaily. Hlavní ásti termostatického expanzního ventilu je tryska, která je otevírána silou, vytvoenou vzájemným psobením nkolika veliin. Tyto síly jsou vytváeny tlakem plyn na membránu ventilu a pružinou regulaního šroubu. Dležitou ástí termostatického expanzního ventilu je teplotní idlo, nazývané tykavka. Je to malá nádobka naplnná vhodným médiem, u kterého se pi zvyšování teploty zvyšuje tlak. Tlak se penáší pomocí kapiláry na membránu termostatického expanzního ventilu. Tlak nad membránou roste s vypaovací teplotou tykavky, tlak pod membránou roste s vypaovací teplotou chladiva. Rozdíl tchto tlak odpovídá pehátí chladiva a vytváí sílu, která psobí proti síle pružiny ventilu a otevírá i zavírá trysku ventilu. Obr. 10 PRICIPIÁLNÍ SCHÉMA TERMOSTATICKÉHO EXPANZNÍHO VENTILU

42 strana Návrh systém tepelných erpadel Vnjší vyrovnání tlaku Pro použití TEV v pípadech, kdy je tlaková ztráta výparníku vysoká, napíklad u výparník vzduch/chladivo u tepelného erpadla vzduch/voda s rozdlovaem chladiva, se používá TEV s tzv. vnjším vyrovnáním tlaku. Místo kde se snímá tlak, pak není pímo za tryskou jako v obyejném TEV, ale na výstupu výparníku. Informace o tlaku je do TEV pivedena kapilárou. Tímto zpsobem se eliminuje vliv pomrn velké tlakové ztráty výparníku Presostaty Presostaty jsou nastavitelné tlakové spínae. Podle použití se dlí na sací a výtlané, které se vzájemn liší jen rozsahem možného nastavení vypínacích tlak. Mívají nastavitelnou hysterezi, což rozdíl mezi tlakem vypnutí a zapnutí. Havarijní vysokotlaký presostat se po aktivaci musí zapnout run tlaítkem. Tato funkce se dá ešit i elektricky použitím malého relé a bžného presostatu. Presostat pro vysoký tlak se aktivuje tehdy, peruší-li se odvádní tepla z kondenzátoru tepelného erpadla vinou poruchy obhového erpadla nebo i jiné píiny, která zpsobí omezení prtoku topné vody. Teplota v kondenzátoru se zane zvyšovat a bude narstat i kondenzaní tlak. Ten mže pekroit povolenou hranici danou vlastností vybraného chladiva. Kompresory jsou sice vybaveny petlakovou pojistkou, ale tento režim innosti jim nesvdí a vždy znamená závadu systému. Nkterá zaízení mohou mít provozní vysokotlaký presostat a souasn i vysokotlaký havarijní presostat, který je nastaven na vyšší tlak. Presostat pro nízký tlak plní pojistnou funkci na primární stran tepelného erpadla. Pokles sacího tlaku je zavinn poklesem teploty vstupního média a to je opt havarijní stav. Dojde-li nap. k perušení nebo omezení obhu primární vody (solanky) v tepelném erpadle, teplota ve výparníku siln poklesne. Pokles teploty je provázen poklesem sacího tlaku a nízkotlaký presostat vypne kompresor. Extrémním pípadem by mohl být i únik chladiva ze systému. V tomto pípad by se sací tlak snížil až po odpaení celého objemu kapalné fáze chladiva. Píinou poklesu sacího tlaku mže být i porucha elektromagnetického ventilu. Obr. 11 JEDNODUCHÝ PRESOSTAT, STUPNICE VLEVO PRO NASTVANÝ VYPÍNACÍ TLAK, STUPNICE VPRAVO VELIKOST HYSTEREZE

43 5. Návrh systém tepelných erpadel strana 43 Elektrické kontakty presostat bývají dimenzovány na provozní proudy malých jednofázových kompresor. Po stránce konstrukce bývají presostaty ešeny jako samostatné pístroje pro sání a výtlak, nebo jako sdružené. V sériov vyrábných tepelných erpadlech bývají pímo na potrubí montovány malé tlakové snímae s pevným nastavením tlak z dvod levnjší výroby. Mívají však omezený rozsah zmn nastavení tlaku Sbra kapalného chladiva Sbra je tlaková nádoba, která slouží jako zásobník celého množství kapalného chladiva v tepelném erpadle a odluova bublin. Zajišuje, aby do TEV picházela pouze kapalina. Výstup isté kapaliny tvoí trubka, která sahá až ke dnu. Na výstupu bývá pivaen trojcestný ventil se servisním vývodem. U vtších typ tam je obvykle závitový vývod a na nm je pomocí pevlené matky upevnn ventil Rotalock. Sbra má objem nkolika litr. Bývá konstruován na výšku, ale mže to být také vodorovná válcová nádoba bez ventil. Sbra musí být dimenzován na maximální provozní tlak v systému. Obr. 12 PRINCIP SBRAE KAPALNÉHO CHLADIVA Filtrdehydrátor Filtrdehydrátor slouží k pohlcování škodlivin z okruhu chladiva, vody a také drobných pevných ástic. Od výrobce je na obalu šipkou oznaen smr prtoku kapalného chladiva a ten se musí striktn dodržet. Montuje se ve svislé poloze z dvodu rovnomrnjšího prtoku kapalného chladiva tak, aby pívod kapaliny byl nahoe. Dodávají se pro pipojení pájením nebo kalíškovými spoji. Pokud se v systému objeví vlhkost, musí se filtrdehydrátor co nejdíve vymnit. V tchto pípadech je vhodnjší volit filtrdehydrátor s kalíškovým pipojením. Vnjší prmr pipojovacího potrubí se volí podle prmru kapalinového potrubí. Je lepší osadit objemov vtší typ.

44 strana Návrh systém tepelných erpadel Obr. 13 PRINCIP FILTRDEHYDRÁTORU EMV Elektromagnetický ventil Do kapalinového potrubí se ped TEV zaazuje elektromagnetický ventil, který po odstavení kompresoru uzave pívod kapalného chladiva. Ventil se znovu oteve až pi spuštní kompresoru. Cívky elektromagnet ventil mívají obvykle provozní naptí 24V- AC, 24-DC nebo 230-AC. Pipojení potrubí bývá pájecí nebo kalíškové. Ventily se rozdlují podle funkce do dvou skupin. Malé ventily jsou ovládány pímo elektromagnety, vtší potebují ke své správné innosti malý rozdíl tlak. Nazývají se servoventily a velikost minimálního tlakového rozdílu udává výrobce Prhledítko Obr. 14 PRHLEDÍTKO S KALÍŠKOVÝM PIPOJENÍM K POTRUBÍ Slouží ke sledování toku kapaliny v potrubí. Mívá také indikátor vlhkosti. Pítomnost vlhkosti se projeví zmnou barvy mezikruží, napíklad ze zelené na žlutou. Po vysušení chladiva se barva indikátoru vrátí na pvodní. Prhledítko se zaazuje za sbra chladiva a filtrdehydrátor blízko vstupu do TEV. V tomto míst už nesmí být v chladivu bublinky. Jejich pítomnost signalizuje závadu - málo chladiva nebo zúžení potrubí njakou pekážkou. Prhledítka mívají vývody na pipájení nebo kalíškové pipojení. Prmr pívodního potrubí se volí podle dimenze celého kapalinového potrubí,

45 5. Návrh systém tepelných erpadel strana 45 stejn jako u filtrdehydrátoru. Víko s okénkem se obvykle dá odšroubovat a bývá utsnno pryžovým O-kroužkem Rozdlova chladiva Je to malé tleso ve tvaru kužele s jedním centrálním vstupním otvorem o velikosti pívodní Cu trubky a více výstupními otvory s úmrn menšími prmry. Výstupy mohou bát jen dva, ale mže jich být také 8, podle potu sekcí výparníku, ke kterému je pipojen. Typické použití rozdlovae je u lamelových trubkových výparníku vzduch/voda. Aby se chladivo dokonale rozdlilo, je teba dbát na správnou polohu rozdlovae. Musí se umístit tak, aby využíval vliv gravitace. Jeho osa proto musí být svislá a chladivo se pivede shora nebo zdola. Všechny vývody z rozdlovae do jednotlivých sekcí výparníku musí být stejn dlouhé. 5.4 Chladící okruhy tepelných erpadel Funkce chladivového okruhu rekuperace/voda Výtlané potrubí kompresoru vede do horního vývodu kondenzátoru. Zde chladivo zkapalní a pedá své teplo do vody v topném okruhu. Chladivo se již jako kapalina shromažuje ve sbrai kapalného chladiva, kde se zbaví bublinek. Trubkou vedenou ode dna sbrae je kapalina vedena pes filtrdehydrátor, elektromagnetický uzavírací ventil a prhledítko do trysky TEV. Výstup TEV je veden do dolní ásti výparníku. Zde se chladivo odpaí a jako plyn se siln podchladí. Odebere teplo z primární strany a takto oháté je nasáváno kompresorem Funkce chladivového okruhu tepelného erpadla vzduch/voda Zapojení chladivového okruhu tepelného erpadla vzduch/voda je totožné jako zapojení chladivového okruhu tepelného erpadla rekuperace/voda. Pi poklesu venkovní teploty pod 0 C se na výparníku tepelného erpadla tvoí námraza. To mže ohrozit správný chod tepelného erpadla a zapíinit poškození jeho komponent. Pro odstranní problému námrazy existují dva druhy zapojení chladivového okruhu tepelného erpadla vzduch/voda. V prvním zpsobu zapojení je použit výparník s elektrickým odtávání námrazy jednotlivých ástí výparníku. Tyto výparníky jsou sice dražší, ale tato cena je kompenzována jednoduchým zapojením.

46 strana Návrh systém tepelných erpadel V druhém zpsobu zapojení je použit tycestný ventil pro obrácení chodu tepelného erpadla a tím doasnému vyhívání výparníku a odtáním námrazy. Zapojení tohoto typu má nevýhodu ve složitosti konstrukce chladivového okruhu. Režim odtávání námrazy ídí regulátor tepelného erpadla. V pípad námrazy sepne regulátor elektrický výhev výparníku a bude ho držet zapnut než námraza odtaje. Popis principu odtávání se zapojení tycestného ventilu tycestný reverzní ventil slouží k pepnutí funkce tepelného erpadla. V nakresleném stavu je tepelné erpadlo v normálním režimu, tj. kompresor vhání stlaený plyn do kondenzátoru a nasává plynné chladivo z výparníku s ventilátorem. V innosti je TEV 1. Kondenzující kapalné chladivo protéká oteveným zptným ventilem ZV 2 do sbrae a postupuje pes filtrdehydrátor, elektromagnetický ventil a prhledítko do TEV 1. Zptný ventil ZV 1 je tlakem této kapaliny uzaven a umožuje TEV 1 správnou funkci. V pípad námrazy, kterou je poteba odstranit odtáním se pepne funkce tepelného erpadla pomocí tycestného ventilu. Kompresor te bude tlait horký plyn do výparníku. Tam odevzdá své teplo a tím zpsobí odtátí nežádoucího ledu. Kapalné chladivo potee obrácen oteveným zptným ventilem ZV 1, prhledítkem, EMV a filtrdehydrátorem do sbrae kapalného chladiva a odtud do TEV 2. Zptný ventil ZV 2 se uzave. Do kondenzátoru bude vstikováno kapalné chladivo, které se v nm odpaí a bude odebírat teplo z topné vody. Takto ohátí plyn bude nasáván kompresorem. Tento režim je pouze krátkodobý a trvá jen do doby odstranní námrazy. Pak se tycestný ventil vrátí do pvodní polohy Vybrané prvky chladících okruh tepelných erpadel (více literatura [11]) VÝPARNÍKY ECO-EP pro tepelná erpadla vzduch/voda EP 100 ED 890W El. Odtávání 300W A=460 B= K HERMETICKÝ PÍSTOVÝ KOMPRESOR ACC S12TN Pro chladivo R 22 Výkon 862 W pro T O = -10 C a T K = 55 C, HP 5/8, 2800K

47 5. Návrh systém tepelných erpadel strana 47 KOMBINOVANÝ PRESOSTAT P736LCA-9300 FAVOR COOL 230/50Hz rozsah leva -0,5 až 7 bar, rozsah pravá 3-30 bar, spád 0,5-3, automatický reset 680K ELEKTROMAGNETICKÝ VENTIL CASTEL 1028/2 Pipojení ODF, pro trubku 6mm PRHLEDÍTKO 3740/2 Letovací 6mm 352K 261K FILTRDEHYDRÁTOR PÁJECÍ Typ 32 pro 6mm, objem 80cm3, délka 99mm, šíka 52mm 125K SBRA KAPALNÉHO CHLADIVA CR 101 Objem 1,3l, vstup 3/8 SAE, výstup 1/4 SAE 550K EXPANZNÍ VENTIL HONEYWELL TMV X Pro chladivo 22, rozsah -45 C - 15 C 1040K Tryska VD 0,5 jmenovitý výkon 0,9kW 228K DESKOVÝ KONDENZÁTOR 115x520mm, doporueno 30 desek DESKOVÝ VÝPARNÍK 115x520mm, doporueno 40 desek MDNÉ TRUBKY Kat. íslo 11M M01010 Název Cu trubka mkká 6x1x50m Cu trubka mkká 10x1x50m Forma dodání Hmotnost svitku / tye Maximální provozní tlak* Vnitní objem Délka trubky na litr Množství na palet / svarzku (velký svazek) Množství na palet / svazku (malý svazek) ks v m kg bar l/m m/l m m 50 7, ,013 79, , ,050 19,

48 strana Návrh systém tepelných erpadel Schémata zapojení chladivových okruh tepelných erpadel Obr. 15 SCHÉMA ZAPOJENÍ KOMPONET CHLADIVOVÉHO OKRUHU TEPELNÉHO ERPADLA S REKUPERACÍ

49 5. Návrh systém tepelných erpadel strana 49 Obr. 156 ZAPOJENÍ CHLADIVOVÉHO OKRUHU TEPELNÉHO ERALDA S ELEKTRICKÝM ODTÁVÁNÍM NÁMRAZY

50 strana Návrh systém tepelných erpadel Obr. 17 ZAPOJENÍ CHLADIVOVÉHO OKRUHU VZDUCH/VODA S REŽIMEM ODTÁVANÍ NÁMRAZY OBRÁCENÍM CHODU POMOCÍ TYCESTNÉHO VENTILU

51 strana Návrh systém tepelných erpadel 5.5 Návrh sekundárního okruhu tepelných erpadel s topným okruhem fyzikálního modelu objektu Oba modely tepelných erpadel jsou navrženy pro naprosto shodný model reálného objektu s naprosto stejnými tepelnými ztrátami. Proto bude tento návrh shodný pro oba sekundární okruhy Sekundární okruh tepelných erpadel s topným okruhem Sekundární okruh tepelných erpadel se bude skládat z obhového erpadla, kondenzátoru, filtru a potrubí. Pro následné mení je do sekundárním okruhu zapojen vhodný prtokomr. Obr. 16 SCHÉMA SEKUNDÁNÍHO OKRUHU S TOPNÝM SYSTÉM Volba topného systému Pro návrh topného systému volíme teplotní spád 60/50. Jako topné tleso je nejvhodnjší vytápní pomocí teplovodního trubkového konvektoru, který konstrukn podobný konvektoru podlahového vytápní. Návrh plochy konvektoru pak dle podobnosti bude vycházet z návrhu pro plošná vytápní dle normy SN EN až 3 (viz. literatura [2], [6], [7], [8], [14]). Pro materiál trubek bude použito mdné potrubí o vnjším prmru 10mm (více literatura [27]). Tento prmr je vhodný zejména pro jeho mechanické vlastnosti a snadné tvarování do potebného tvaru. Vinutí je voleno podobným zpsobem jako u podlahových systému.

52 strana Návrh systém tepelných erpadel Návrh topného tlesa Obr. 17 SCHÉMA VINUTÍ TOPNÉHO KONVEKTORU Stanovení tepelného výkonu otopné plochy: q = α ( t t ) (5.16) P m i kde: P 10 W/m 2.K souinitel pestupu tepla potrubí - vzduch t m 60 C teplota topné vody t i 20 C vnitní teplota modelu objektu q t t W m 2 = α P ( m i ) = 10 (60 20) = = 400 (5.17) Stanovení celkové otopné plochy: S P Q q C = (5.18) Q C 2000 W celková tepelná ztráta objektu q 400 W.m -2 tepelný výkon otopné plochy

53 5. Návrh systém tepelných erpadel strana 53 S P Q q C 2 = = = 5m (5.19) Z dvod malé plochy uvnit modelu objektu volíme plochu topného konvektoru 5x1m 2. Topné konvektory budou umístny podél obvodových stn a na podlaze uvnit fyzikálního modelu objektu Pibližné urení délky topného hadu: S P 5 L = = = 34m (5.20) l 0, Stanovení prtoku teplonosné látky v sekundárním okruhu tepelných erpadel s topným okruhem P OUT = 2 kw dt = 10 C P 2 3 m = OUT = = 0,19 m / h ( dt 1,163) 10 1,163 (5.21) Bivalentní zdroj Cílem experimentu je porovnání spoteby energie pro udržování teploty 20 stup uvnit obou model po dobu topné sezóny. K tomu je nutná výkonová rezerva pro období nižších teplot. Bivalentní zdroj slouží pouze k dodání chybjícího tepelného výkonu pi nižších teplotách a náklady na jeho energii nejsou pro experiment podstatné. Proto je voleno technicky nejjednodušší ešení a tím je pímotopný elektrický teplovzdušný ventilátor umístný uvnit každého z model.

54 strana Návrh systém tepelných erpadel Vybrané prvky sekundárního okruhu tepelných erpadel s topným okruhem WPX - HADICE PRO TEPELNÁ ERPADLA Teplotní rozsah: od -45 C do +100 C Maximální tlak: 15 bar Provozní tlak: 10 bar Maximální podtlak: 0,6 bar Drsnost potrubí k = 0,01 mm Vnitní stna: EPDM, bezešvá (více literatura [28]) OBHOVÉ ERPADLO WILO RS 25/4 230V Max. výkon 2,8 m3/hod. max. dopr. výška 4,3 m nastavitelné 3 stupn regulace pípustný teplotní rozsah -10 C C píkon 65 W cena 1956 K (viz. literatura [29]) FILTR AQUA Y Jemnost filtrace 130 mikron Provozní tlak 6 bar Jmenovitý prtok 3,5 m 3 /h Maximální provozní teplota 60 C (více literatura [31]) SESTAVA R1 S KONCOVKOU 3/4" EK Pticestné provedení cena 1990 K (viz. literatura [21]) TEPLOVZDUŠNÝ VENTILÁTOR LUXTRONIC TV 03 T teplovzdušný ventilátor

55 5. Návrh systém tepelných erpadel strana 55 3 provozní funkce teplý vzduch 2000W nastavitelná teplota pomocí termostatu ochrana proti pehátí kontrolka provozu píkon 2000W naptí 230 V ~ 50 Hz rozmry 22 x 26,5 x 14 cm (viz. literatura [32]) MDNÉ POTRUBÍ Kat. íslo 11M01010 Název Cu trubka mkká 10x1x50m Forma dodání Hmotnost svitku / tye Maximální provozní tlak* Vnitní objem Délka trubky na litr Množství na palet / svarzku (velký svazek) Množství na palet / svazku (malý svazek) ks v m kg bar l/m m/l m m 50 12, ,050 19,

56 strana 56

57 strana 57 6 ízení a regulace tepelných erpadel 6.1 Požadavky na regulaci a ízení model Pi návrhu regulace systému s tepelným erpadlem je dležité rozhodnout v jakém provozu bude tepelné erpadlo zapojeno. Pi monovalentním provozu se regulace navrhuje pouze pro tepelné erpadlo. Pi bivalentním provozu tepelného erpadla je nutné navrhnout regulaci tak, aby oba zdroje mohly navzájem spolupracovat. Regulátoru je volem pro oba typy tepelných erpadel. Požadavky na regulátor: možnost ízení v bivalentním provozu tepelného erpadla. zapnutí bivalentního zdroje pi nedostatku výkonu tepelného erpadla možnost na stavení asu do zapnutí bivalentního zdroje regulace dle nastavitelné hodnoty teploty uvnit fyzikálního modelu objektu možnost ízení režimu odtávaní námrazy ízení obhového erpadla v sekundárním okruhu tepelného erpadla ízení ventilátoru výparníku tepelného erpadla vzduch/voda 6.2 Regulátor pro ízení modelu UNIVERZÁLNÍ REGULÁTOR PRO TEPELNÁ ERPADLA Elektronický regulátor pro ovládání tepelných erpadel vzduch/voda s automatickým odtávacím cyklem, pro tepelná erpadla zem/voda a voda/voda s ochranou proti zamrznutí výparníku. Provedení pro uchycení na lištu DIN35, šíka 4 moduly (více literatura [22]). VŠEOBECNÉ VLASTNOSTI Regulátor je uren pro ízení tepelných erpadel vzduch/voda, zem/voda i voda/voda. Tepelné erpadlo je spouštno podle nastaveného algoritmu na základ teploty v referenní místnosti. Regulovaná teplota a její hystereze (rozdíl mezi teplotou vypnutí a

58 strana ízení a regulace systém tepelných erpadel optovného zapnutí) se dá nastavit manuáln na pevnou hodnotu, nebo ji regulátor mní podle venkovní teploty. Regulátor má vstupy pro presostaty vysokého i nízkého tlaku a blokování provozu v dob trvání vysokého tarifu elektrické energie. V dob trvání vysokého tarifu je volitelná možnost ponechat v innosti tepelné erpadlo a blokovat pídavný zdroj tepla, nebo lze blokovat vše. Regulátor má nastavitelné intervaly mezi opakovanými starty tak, aby nedocházelo k astému zapínání kompresoru. Pokud se na sekundární stran použije elektricky ovládaný servoventil pro uzavení okruhu vody pi vypnutém tepelném erpadle (motoricky ovládaný nebo ovládaný termohlavicí), regulátor nejdíve zapne otevírání tohoto ventilu, zkontroluje prtok vody a pak zapne kompresor. Pokud by bhem provozu došlo k omezení prtoku, poklesu i nárstu tlaku mimo nastavené meze, systém se vypne. Obnovení provozu vyžaduje zásah obsluhy. Regulátor umožuje zapnutí pídavného topení po nastaveném ase v pípad, že by výkon tepelného erpadla pi nízkých venkovních teplotách nestail. Spuštní tepelného erpadla je možné blokovat nastavením minimální venkovní teploty. Všechny parametry je možné mnit v uživatelsky pístupném menu, nebo v servisním menu, které je pístupné pes heslo. Obr. 18 UNIVERSÁLNÍ REGULÁTOR PRO TEPELNÁ ERPADLA Specifické vlastnosti pro rzné druhy tepelných erpadel Tepelné erpadlo vzduch/voda: Regulátor ovládá ventilátor výparníku, obhové erpadlo sekundárního okruhu spolen s uzavíracím ventilem, kompresor, tycestný ventil a pídavný zdroj tepla. Odtávání námrazy je automatické, ídí se pomocí rozdílu venkovní teploty a teploty výparníku. Podmínky pro start odtávání a jeho prbh lze programov nastavit, nebo je možno zvolit mén výhodné asové odtávání.

59 6. ízení a regulace systém tepelných erpadel strana 59 Tepelné erpadlo s rekuperací: Regulátor ovládá obhové erpadlo sekundárního okruhu, elektromagnetický ventil chladiva, kompresor a doplkový zdroj tepla. Obr. 19 SCHÉMA ZAPOJENÍ REGULÁTORU

60 strana 60

61 strana 61 7 Návrh primárního okruhu tepelného erpadla s rekuperací Návrh primárního okruhu tepelného erpadla je nejdležitjším bodem návrhu model a prvk pro realizaci pokusu rekuperace tepla z venkovních zdí. Proto tomuto problému je vnována celá jedna kapitola. 7.1 Schéma zapojení primárního okruhu Obr. 20 BLOKOVÉ SCHÉMA ZAPOJENÍ PRIMÁRNÍHO OKRUHU TEPELNÉHO ERPADLA REKUPERACE/VODA 7.2 Pedbžný návrh a požadavky na rekuperaní výmník Tento návrh je pouze pedbžný a slouží jako orientaní. Podrobný návrh rekuperaního výmníku je pedmtem dalšího dílího výzkumu. Rekuperaní výmník je zaízení, které slouží k zachycení ztrátového tepla a tím umožní rekuperaci tchto ztrát. Materiál rekuperaního výmníku je volen tak, aby nedošlo

62 strana Návrh primárního okruhu tepelného erpadla s rekuperací ke zvyšování tepelných ztrát, proto volíme materiál dle hodnoty souinitele teplotní vodivost. Volíme plastické hmoty hps ( = 0,16 W/m.K). Všechny spoje na rekuperaním výmníku jsou lepené. Parametry rekuperaního výmníku Poet desek = 1 Šíka kanálk 10 mm Vzdálenost mezi kanálky = 5 mm Poet kanálk = 66 Teplosmnná plocha = 1 m 2 Profil kanálk dle desky SN1 (viz. Obr. 24) Obr. 21 PROFIL KANÁLK SN1 Obr. 22 PEDBŽNÝ NÁVRH KONSTRUKCE REKUPERANÍHO VÝMNÍKU

63 7. Návrh primárního okruhu tepelného erpadla s rekuperací strana Pticestné rozdlovae Rekuperaní výmníky primárního okruhu tepelného erpadla s rekuperací budou do primárního okruhu zapojeny pomocí soustavy pticestných rozdlova, které umožní rovnomrné rozdlení teplonosné kapaliny do rekuperaních výmník umístných na venkovních stranách modelu objektu. Obr. 23 BLOKOVÉ SCHÉMA PTICESTNÉHO ROZDLOVAE SESTAVA R1 S KONCOVKOU 3/4" EK Pticestné provedení cena 2150 K (viz. literatura [20]) 7.4 Regulace primárního okruhu Regulace primárního kruhu tepelného erpadla rekuperace voda je nejdležitjší regulací pokusného modelu pro zjišování možností rekuperace ztrátového tepla venkovní zdí. Potebnou vlastností primárního okruhu je, aby teplonosná kapalina vstupující do rekuperaních výmník mla stejnou teplotu jako teplota venkovního vzduchu. Stejná teplota teplonosné kapaliny a teplota venkovního vzduchu je volena proto, abychom mohli porovnat chod tepelného erpadla s rekuperací a tepelného erpadla vzduch/voda a abychom zárove zabránili dalšímu nárstu tepelné ztráty fyzikálního modelu objektu.

64 strana Návrh primárního okruhu tepelného erpadla s rekuperací Pi návrhu regulace budeme vycházet ze vztahu P = dt m k (7.1) P potebný výkon dt teplotní rozdíl ( ochlazení ) m prtok teplonosné kapaliny k teplotní koeficient teplonosné kapaliny ( 1,163 voda, 1,022 solanka ) Z pedchozího vztahu vyplývá možnost regulovat teplotu teplonosné kapaliny pomocí vhodné zmny velikosti prtoku tak, aby dostaten ovlivnila velikost ochlazení teplonosné kapaliny. Zmnou prtoku teplonosné kapaliny ovlivníme velikost ochlazení a pomocí vhodné regulaní jednotky jsme schopni tuto hodnotu ochlazení pizpsobit velikosti venkovní teploty. Tyto vlastnosti umožuje ídit a regulovat tzv. erpadlová jednotka. Vypotené hodnoty prtoku pro regulaci primárního okruhu jsou uvedeny v Píloze erpadlová jednotka erpadlová skupina FlowCon S Jednotrubková erpadlová skupina, s integrovaným regulátorem DeltaSol BS Pro. Obsahuje hydraulické komponenty nutné k provozu solárního systému a primárního systému tepelného erpadla (viz. literatura [24]). Obr. 24 ERPADLOVÁ JEDNOTKA FLOWCON S

65 7. Návrh primárního okruhu tepelného erpadla s rekuperací strana 65 Vybavení: Integrovaný regulátor DeltaSol BS Pro 3 ks idel Pt1000 erpadlo WILO Star ST20/6 Tlakomr Solární pojistný ventil 6 bar Napouštcí a vypouštcí ventily Uzavírací kulový ventil Odvzdušovací ventil Zptná klapka Regulátor prtoku s prtokomrem Montážní sada na stnu vetn držáku expanzní nádoby Flexibilní pipojovací potrubí expanzní nádoby 0,5 m Automatický ventil pro pipojení expanzní nádoby Tepelná izolace Expanzní nádrž je volena v pomru objem 2l na 100l teplonosné kapaliny Obr. 25 SLOŽENÍ KOMPONENT ERPADLOVÉ JEDNOTKY

66 strana Návrh primárního okruhu tepelného erpadla s rekuperací Regulátor DeltaSol Pro Pi použití regulace Delta Sol BSpro regulujeme prtok na základ venkovní teploty pomocí obhového erpadla. Maximální prtok je nastaven škrtícím ventilem na prtokomru a pi zmn venkovní teploty je redukován výkon obhového erpadla. Obr. 26 REGULÁTOR DELTASOL PRO UŽITÝ V ERPADLOVÉ JEDNOTCE PRIMÁRNÍHO OKRUHU Podsvtlený displej se schématickým zobrazením systému a teploty Až 4 teplotní idla Pt polovodiová relé pro ízení rychlosti erpadla Funkce mení dodaného tepla Snadná obsluha 2x teplotní idlo FRP6, kabel z PUR 2,5 m WPX - HADICE PRO TEPELNÁ ERPADLA Teplotní rozsah: od -45 C do +100 C Maximální tlak: 15 bar Provozní tlak: 10 bar Maximální podtlak: 0,6 bar Drsnost potrubí k = 0,01 mm Vnitní stna: EPDM, bezešvá (více literatura [28]) SOLANKA Alkohol a voda: sms 25% etanolu (etylalkoholu) a 75% vody). Vyšší viskozita, nižší teplotní vodivost než u vody