Obnovitelné zdroje energie

Podobné dokumenty
Obnovitelné zdroje energie Budovy a energie

Obnovitelné zdroje energie Budovy a energie

ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra Technických zařízení budov

Obnovitelné zdroje energie

TEPELNÁ ČERPADLA. Bořivoj Šourek Ústav techniky prostředí, Fakulta strojní ČVUT v Praze

Požadavky tepelných čerpadel

Tepelnáčerpadla, pracovní látky, principy, zdroje, zapojení, příklady využití 1. Pracovní látky - chladiva

Technické údaje LA 60TUR+

Milan Trs, GEROtop TEPELNÁ ČERPADLA SYSTÉM ZEMĚ VODA TOPENÍ A CHLAZENÍ V JEDNÉ TECHNOLOGII

EFEKTIVNÍ ENERGETICKÝ REGION JIŽNÍ ČECHY DOLNÍ BAVORSKO

EU peníze středním školám digitální učební materiál

Alternativní zdroje v bytových domech

Split-systémy vzduch-voda HPAW

1. Úvod 2. Teorie tepelného čerpadla

Investice do Vaší budoucnosti. Projekt je spolufinancován Evropskou Unií prostřednictvím Evropského fondu pro regionální rozvoj

TEPELNÉ VLASTNOSTI HORNIN A JEJICH VLIV NA VYUŽITÍ ZEMNÍHO TEPLA

TECHNICKÉ PARAMETRY SPLIT

NIBE TRAINING. NIBE ENERGY SYSTEMS Zásady instalace tepelných čerpadel NIBE

Tepelná čerpadla. Proč Vaillant? Tradice, kvalita, inovace, technická podpora. arotherm VWL vzduch/voda

Technický list. Elektrické parametry. Bivalentní zdroj. Max. výkon bivalentního zdroje při velikosti jističe *

Kogenerace s parním strojem. Limity parního motoru

Splitové tepelné čerpadlo vzduch/voda VITOCAL 100-S

Tepelná čerpadla + solární soustavy = konkurence nebo spolupráce?

Hybridní tepelné čerpadlo co se nezalekne žádného provozu - První tepelné čerpadlo, které umí využívat tepla z okolního vzduchu i z

1 Tepelná čerpadla Genia Air Split

VÝSLEDKY OVĚŘOVÁNÍ ZEMNÍHO MASIVU JAKO ZDROJE ENERGIE PRO TEPELNÁ ČERPADLA. Technická fakulta České zemědělské univerzity v Praze

Chlazení kapalin. řada WDE. CT120_CZ WDE (Rev.04-11)

TECHNICKÉ PARAMETRY TERRA NEO

Tepelná čerpadla. Proč Vaillant? Tradice, kvalita, inovace, zákaznický servis. arotherm VWL vzduch/voda

Obnovitelné zdroje energie

TEPELNÁ ČERPADLA VZUCH - VODA

Zpracování teorie 2010/ /12

Logafix WPL pro venkovní instalaci

METODIKA PRO NÁVRH TEPELNÉHO ČERPADLA ZEMĚ VODA

TEPELNÁ ČERPADLA EKOLOGICKÁ A ÚSPORNÁ ŘEŠENÍ PRO RODINNÉ DOMY, BYTOVÉ DOMY, VEŘEJNÉ OBJEKTY A FIRMY

Tepelná čerpadla. princip funkce topný faktor typy tepelných čerpadel hodnocení provozu tepelných čerpadel otopné soustavy

Vaillant arotherm VWL (provedení vzduch/voda)

TECHNICKÉ PARAMETRY AMBIENT

Buderus Tepelná čerpadla vzduch/voda splitové provedení. Logatherm WPLS.2. Všestranné využití obnovitelné energie. Teplo je náš živel

Technické údaje SI 75TER+

Technické údaje SI 130TUR+

NIBE SPLIT ideální řešení pro rodinné domy

TEPELNÁ ČERPADLA VZUCH - VODA

Obnovitelné zdroje. 1 Tepelná čerpadla arotherm split. Modul: Tepelná čerpadla. Verze: 01 arotherm split VWL S vzduch/voda 04-E2

Tepelná čerpadla MATOUŠ FOREJTEK 1.S

VÍCE-VÝMĚNÍKOVÁ TEPELNÁ ČERPADLA

TECHNICKÉ PARAMETRY DYNAMIC

Alfea. tepelné čerpadlo vzduch/voda TECHNICKÉ INFORMACE. Extensa Extensa Duo Excellia Excellia Duo Hybrid Duo Gas Hybrid Duo Oil.

Energie z hlubin. Teplo z nitra země je přenášeno na povrch vodou nebo párou.

Tepelné čerpadlo LORIA

TEPELNÁ ČERPADLA S MĚNIČEM. měničem dokáže efektivně pracovat s podlahovým topením i vodními fan-coily a radiátory pro ohřev či chlazení.

Technická data TČ vzduch voda ACOND - SPLIT (G2) Hodnoty měření 8/2011 8(G2) 12(G2) 14(G2) 17(G2) 20(G2)

EU peníze středním školám digitální učební materiál

TECHNICKÉ PARAMETRY TERRA NEO

TEPELNÁ ČERPADLA ŘADY NTČ invert. měničem dokáže efektivně pracovat s podlahovým topením i vodními fan-coily a radiátory pro ohřev či chlazení.

TEPELNÁ ČERPADLA ROTEX vzduch-voda

MODERNÍ SYSTÉM. Inteligentní zařízení pro teplovzdušné vytápění a větrání s rekuperací tepla s tepelným čerpadlem vzduch-voda. Výstup.

Výkon a COP v závislosti na teplotě topné vody 8 COP. Výkon (kw)

Splitová tepelná čerpadla vzduch/voda

TEPELNÁ ČERPADLA REGULUS PROJEKČNÍ PODKLADY PRO MODELY TC08, TC13, TC16, TC18

Tepelná čerpadla ecogeo. pro topení a chlazení

teplou vodou. Typ BWC pojistnou skupinou Typ WW & tepelné čerpadlo voda/voda & 8,0 až 21,6 kw

Tepelná čerpadla Buderus inteligentní řešení pro vytápění a ohřev teplé vody

Tepelná čerpadla vzduch/voda arotherm VWL. Obnovitelná energie chytře

Tepelné čerpadlo LORIA. Úsporné řešení pro váš domov.

Nezávislost na dodavatelích tepla možnosti, příklady. Tomáš Matuška Ústav techniky prostředí Fakulta strojní, ČVUT v Praze

Klimatizační systémy a chlazení pro vzduchotechniku

Obnovitelné zdroje energie

Tepelná čerpadla IVT s.r.o.,průmyslová 5, PRAHA 10 Tel: , Fax: ,

TEPELNÁ ČERPADLA. vytápění ohřev vody řízené větrání

Ukázka knihy z internetového knihkupectví

TECHNICKÉ INFORMACE. Alfea. tepelné čerpadlo vzduch/voda

Předběžný návrh řešení systému vytápění pomocí: tepelného čerpadla Vaillant geotherm VWS (provedení země/voda)

Předběžný návrh řešení systému vytápění pomocí: tepelného čerpadla Vaillant geotherm VWS ( provedení země/voda)

České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební ESB2. Výroba, distribuce a emise chladu v budovách Část 2

TEPELNÉ ČERPADLO THERMA V VZDUCH / VODA

Tepelná čerpadla. Proč Vaillant? Tradice, kvalita, inovace, technická podpora. flexotherm exclusive flexocompact exclusive

TOSHIBA ESTIA UNIKÁTNÍ KVALITA TEPELNÝCH ČERPADEL VZDUCH-VODA

Technický list pro tepelné čerpadlo země-voda HP3BW-model B

Nízká provozní teplota. Ekologické. Certifikace dle EN Mikroprocesorová regulace

V zimě teplo a v létě chlad ze vzduchu! Teplo je náš živel. Tepelná čerpadla vzduch-voda splitové provedení. Logatherm WPLS Comfort

Švédská tepelná čerpadla

Vitocal: využijte naši špičkovou technologii tepelných čerpadel pro vaše úspory.

Chlazení kapalin. řada WDC. CT125_CZ WDC (Rev.04-11)

TOSHIBA ESTIA TEPELNÁ ČERPADLA VZDUCH-VODA

Kompaktní vzduch-voda

Švédská tepelná. čerpadla. pro vytápění, ohřev teplé užitkové vody, větrání a klimatizaci. Přehled sortimentu a ceník 2005

Tepelné čerpadlo země/voda určené pro vnitřní instalaci o topném výkonu 5,9 kw

Tepelné čerpadlo Excellence pro komfortní a úsporný dům

NOVINKY TEPELNÁ ČERPADLA

TEPELNÁ ČERPADLA prospekt 04/p/2018 Vyrobeno v Polsku

1/62 Nízkopotenciální zdroje tepla

Technické údaje LA 18S-TU

Tomáš Matuška Ústav techniky prostředí, Fakulta strojní RP2 Energetické systémy budov, UCEEB ČVUT v Praze 1/39

Energetické systémy pro nízkoenergetické stavby

Atlantic ALFEA. Tepelná čerpadla vzduch / voda.

Zdroje tepla pro pasivní domy. Tomáš Matuška Energetické systémy budov, UCEEB Ústav techniky prostředí, Fakulta strojní ČVUT v Praze

tepelného čerpadla Vaillant geotherm VWL (provedení vzduch/voda)

Snížení energetické náročnosti ZŠ Dolní Újezd (okr. Svitavy)

Předběžný návrh tepelného čerpadla Vaillant arotherm VWL (provedení vzduch/voda)

Transkript:

ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra Technických zařízení budov Obnovitelné zdroje energie doc. Ing. Michal Kabrhel, Ph.D. Pracovní materiály pro výuku předmětu. 1 Tepelná čerpadla 2 1

Tepelné čerpadlo Tepelné čerpadlo je stroj, který čerpá teplo z jednoho místa na jiné vynaložením vnější práce. Obvykle je to z chladnějšího místa na teplejší. Použití: Chladící stroje Zdroje tepla Tepelný stroj, umožňující využití nízkopotenciálního tepla okolí pro energetické systémy budov. 2. termodynamický zákon Určuje směr, kterým probíhají přirozené procesy Žádný tepelný stroj pracující mezi dvěma teplotami nemůže mít vyšší účinnost než Carnotův stroj pracující mezi stejnými teplotami. Teplo nemůže při styku dvou těles různých teplot samovolně přecházet z tělesa chladnějšího na těleso teplejší. 3 Typy tepelných čerpadel Tepelné čerpadlo Absorpční tepelná čerpadla pracují bez kompresoru, méně nehlučná, nutný zdroj tepla (spalování paliva, solární energie) Sorpční oběh (absorpce = pohlcování uvnitř dané látky např. plynů v kapalině, adsorpce = pohlcování na povrchu látky) Kompresorová tepelná čerpadla Parní oběh nejběžnější systém pohon zajišťuje kompresor Elektrická elektrický motor oddělený - kompaktní Plynová plynový motor - turbína 4 2

Kompresorové tepelné čerpadlo Základní části tepelného čerpadla výparník kompresor kondenzátor expanzní ventil teploty a tlaky primárního okruhu Vlastnosti: Kompresor Výparník Kondenzátor Expanzní ventil (elektronický, termostatický) http://vytapeni.tzb-info.cz/tepelna-cerpadla/9147-ac-heating-faktory-ovlivnujici-ucinnost-tepelnych-cerpadel 5 Tepelné čerpadlo Pracovní diagramy tepelného čerpadla P-V diagram (tlak-objem) T-S diagram (teplota-entropie) http://www.calorex.com/ http://www.mpoweruk.com/heat_engines.htm 6 3

Kompresorové tepelné čerpadlo TČ s pístovými kompresory - levnější, hlučnější, nižší topný faktor. Životnost 15 let. TČ se spirálovými kompresory Scroll - dražší, nejlepší topný faktor, nejpoužívanější typ. Životnost kompresoru Scroll min. 20 let. TČ se šroubovými kompresory www.viessmann.cz www.eccb.cz 7 V absorpčním oběhu koluje chladivo a absorpční látka Páry chladiva odcházející z výparníku jsou absorbovány v absorbéru do kapalné absorpční látky za současného uvolnění absorpčního tepla. Vzniklá kapalná směs je čerpadlem dopravena do části oběhu s vyšším pracovním tlakem. Po zvýšení teploty směsi jsou páry chladiva v desorbéru vypuzeny z absorpční kapaliny. Absorpční tepelné čerpadlo http://energetika.tzb-info.cz/kogenerace/6519-systemy-spolecne-vyrobyelektricke-energie-tepla-a-chladu 8 4

Chladiva Chladiva Čisté kapaliny jedno nebo vícesložkové např. R22 (chlorodifluormethan), R21, R123, R124 Pozor na možné problémy s doplňování/změnou nevhodného chladiva v TČ (např. dříve R22 (freon)-1.1.2010 zákaz používání pro údržbu a servis, 1.1.2015 zákaz používání zařízení) Směsi 2-4 chladiv Nestejnoměrné vypařování a kondenzace Např. R407 www.pentabell.cz 9 Carnotův cyklus Teoretický nereálný cyklus Nezohledňuje řadu důležitých vlastností pracovní látku, teplosměnné plochy, tepelné ztráty Skutečný topný faktor je nižší řádově o 50-60% Reálný provoz tepelného čerpadla Podchlazení chladiva - Výhodné pro správnou funkci expanzního ventilu - Zvyšuje se topný faktor http://vytapeni.tzb-info.cz/tepelna-cerpadla/9147-ac-heating-faktory-ovlivnujici-ucinnost-tepelnych-cerpadel 10 5

Tepelné výměníky Kapalinový výměník Předávání tepla Deskový výměník - složený z tenkých kovových destiček Trubkový žebrovaný výměník zásobníky Vzduchový výměník Trubkový výměník http://www.alfalaval.com/ 11 Topný faktor Tepelné čerpadlo Vyjadřuje poměr dodaného tepla k množství spotřebované energie (2-5). Q E množství tepla, které TČ vyrobí (kwh) množství energie spotřebované na provoz TČ (kwh) www.ekowatt.cz 12 6

Trocha teorie.. COP - Coefficient of Performance Charakteristika kompresoru, vznikl pro odlišení vlastností tepelných čerpadel Udávají výrobci za laboratorních-určených podmínek EER-Energy Efficiency Ratio Topný faktor vztažen k primárnímu okruhu charakteristika chladícího stroje Pro TČ voda-voda, země-voda i provoz čerpadel EER = P E 13 Regulace výkonu Inverter frekvenční měnič otáček Regulace výkonu kompresoru (40-100%) Pozvolný rozběh kompresoru Pulsní regulace regulace komprese Regulace výkonu 10-100% Speciální solenoidový ventil umožňuje měnit tlak v horní části kompresoru (Scroll) přepínání-pulsy digital scroll Regulace obtokem kompresoru Regulace množstvím nasátého chladiva 14 7

Pracovní teploty Max. teplota získaná z běžného TČ 55 C Pro vyšší teploty nutné zvolit jiné řešení Více okruhový systém (např.2 kompresory) Vstřikování páry do kompresoru (EVI) http://www.alfaco.cz/novinky/117/evi.html 15 Vysokoteplotní aplikace EVI enhanced vapour injection Až 65 C i při nízkých venkovních teplotách Vhodné pro rekonstrukce 16 8

Tepelné čerpadlo Základní požadavky kladené na zdroj energie pro TČ: dostupnost kapacita vyšší teplota Zdroj tepla Vzduch Země Spodní voda (studny) Teploty +25 až -18 C 2-10 C 8-12 C Povrchová voda (vodoteč) +18 až 0 C 17 Tepelné čerpadlo vzduch-voda Nižší cena Provozně horší COP Nutnost řešení hlučnosti ventilátoru na výparníku Provedení Samostatná venkovní a vnitřní jednotka Kompaktní provedení vnitřní Kompaktní provedení venkovní Zdroj tepla Okolní vzduch Levnější varianta, výměník vně nebo uvnitř objektu, nutné velké množství vzduchu vyšší hlučnostnároky na umístění, funkce do cca -12 C, nebezpečí namrzání výměníku. Odpadní vzduch Výhodný zdroj tepla pokud je v dostatečném množství. 18 9

Tepelné čerpadlo vzduch-voda Samostatná venkovní jednotka Výparník musí být umístěn na betonovém bloku či loži poblíž venkovní stěny budovy Vzdálenost mezi stěnou a jednotkou musí být nejméně 180 mm (rohové umístění 250 mm) Výfuk vzduchu alespoň 1m Podloží musí umožňovat odtok kondenzátu a roztátého sněhu - pod venkovní jednotkou kamenný obrubník, 50-100 cm vyplněno štěrkem 19 Tepelné čerpadlo vzduch-voda Kompaktní provedení vnitřní Celé tepelné čerpadlo je umístěno ve vnitřním prostoru. Sání i výfuk vzduchu musejí být v dostatečné vzdálenosti od sebe, aby nedocházelo k míchání vzduchu. Umístění v technickém prostoru uvnitř budovy je výhodné i s ohledem na hluk v exteriéru, umístěni však musí odpovídat dispozici budovy a umístění pobytových místností. www.topeni-chlazeni.cz 20 10

Tepelné čerpadlo vzduch-voda Kompaktní provedení venkovní Řešení, kdy je celé tepelné čerpadlo je umístěno ve venkovním prostoru. Výhodou je, že toto zařízení nezabírá žádný vnitřní prostor a lze tu využít i hořlavá chladiva např. propan. www.nibe.cz www.energiehome.eu 21 Zdroj tepla Tepelné čerpadlo země-voda soustava vrtů (hlubinný, povrchový, koaxiální) plošný zemní výměník energetické piloty 22 11

Tepelné čerpadlo země-voda Vrty Nutná schopnost uvrtat danou hloubku vrtu V CZ cca 20 profi firem Vývrt zeminy cca 1m3 Vrty běžně do hloubky 100m(zvládnutelné 130-150m) duplexy rozteč vrtů cca 10m, volíme zpravidla stejnou hloubku vrtů např. 2x70m Cena vrtu cca 1000Kč/m Zkouška vrtu tlaková, průtoková 23 Zemské teplo Solární energie má rozhodující vliv na teplotu zeminy do hloubky cca 15 m Pod touto hloubkou se již neprojevuje vliv ročních období určující je dodávka tepla ze země Teplota v hloubce 20 m je cca 10 C každých 30m stoupá o cca 1 C (geotermický gradient 3K/100m) Tepelná vodivost země průměrně 2W/m.K 24 12

Hlubinné vrty v průběhu životnosti vrtu dochází k úbytku potenciálu závislé na vzdálenosti vrtů, typu zeminy a odebíraném výkonu 25 Způsob vrtání Vrtání s vodním výplachem např. Tč voda-voda, průměr 160mm Rotačně příklepová technologie Nejběžnější způsob vrtání se vzduchovým výplachem Pro TČ země-voda, průměr 120-200 mm Při tlaku 20-24 barů je vytlačována rozvrtaná hornina a podzemní voda na povrch Ovlivněna je přívrtová zóna (desítky až výjiměčně stovky metrů) Dochází k turbulentnímu proudění v okolí vrtu zákal vody V případě podzemních trhlin se výplach může šířit mimo vrtný stvol - ztráta výplachu dlouhodobý zákal vody 26 13

Hlubinné vrty výkon vrtu závisí na typu horniny a typu sondy průměrně lze počítat s chladícím výkonem 50 W.m -1 délky vrtu při ročním době provozu 2400h vrty běžně do hloubky 130 m, rozteč vrtů cca 10m, volíme zpravidla stejnou hloubku vrtů např. 2x70m nižší tlakové ztráty důležitý vliv má voda teploty primárního okruhu -4 až 4 C (střed 0 C) Hlubinný vrt Měrný tepelný tok (W/m) Suché podloží (sedimenty s vodivostí do 1,5 W/m.K) Normální podloží Pevné skalní podloží Vodou nasycené sedimenty Pevné skalní podloží (skála s vodivostí nad 3 W/m.K) 20 50 (max. bezpečná hodnota ) Hornina s výskytem podzemní vody až 100 70 27 Hlubinné vrty Nesmí být poškozeny hydrogeologické vrstvy Nutné zajistit vodivé spojení vrtu a okolí Jílocementy (vodivost 0,6-0,8) Termosměsi (vodivost 2,1-2,5) Vždy platí, že materiál použitý pro primární systém potrubí TČ by měl být vzhledem k ekonomické náročnosti vrtů co nejlepší, aby vrty bylo možné využívat co nejdéle. Záruka na vrt 10let Životnost vrtů dle materiálů 50 let Legislativa: Územní řízení projekt na vrt Hydrogeologický posudek Nad 30kW udělat průzkumný vrt (TRT thermal response test) 28 14

Hlubinné vrty výstroj vrtu tvarové uspořádání výměníku Jednoduché Duplexní (o cca 12% lepší) řešení spodní části výměníku kvalitní plasty (PE)-RC materiál zhlaví vrtu 29 Povrchové vrty-energetické koše Vrty hloubky 5m vzdáleny 3-4 m, odstup od budovy 2m Délka sondy 3m (délka 40m, průměr 40cm) Vhodné pro malé pozemky kde není možné provést hloubkové vrty. Paralelní zapojení nebo až 3 sondy sériově. Výkon 400-700 W/m (1,4kW chladícího výkonu pro 2400h) Pomalejší reakce na solární energii www.rehau.cz 30 15

Technologie trubka v trubce Pro vytápění i chlazení Doplňkový systém Délky: 20, 30, 40 a 50 m Koaxiální sondy 31 Tepelné čerpadlo země-voda Plošné výměníky Půda se ochlazuje tepelným výměníkem z plastového potrubí plněného nemrznoucí směsí Ochlazování půdy Výkopové práce a plocha pozemku 32 16

Výkonové charakteristiky plošného výměníku Standardní plošný zemní kolektor výkony pro odběr tepla (W/m2) Suchá písčitá půda 8-15 Vlhká písčitá půda 15-20 Suchá jílovitá půda 20-25 Vlhká jílovitá půda 25-30 Půda s protékající spodní vodou 30-35 Dimenzování velikosti výměníku provádět podle doby provozu ne podle maximálního výkonu TČ. 33 Dimenzování TČ Bod bivalence představuje bod, kdy je nutné připojit k tepelnému čerpadlu, s ohledem na potřebu tepla, další zdroj (běžně 0 až -7 C) Monovalentní zdroj Vícevalentní zdroj Bivalentní Alternativně bivalentní TČ zcela vypne pod určitou teplotou 35 17

Doba provozu TČ Optimálně 1800-2400h/rok (má vliv na živostnost zařízení) Životnost 30tis.h (50) Výpočet: Potřeba tepla 15000kWh/rok Výkon TČ 15000/2400=6,25kW V podkladech výrobce pro A2W35 TČ o výkonu 8kW 15000/8=1875h OK 36 Běžný objem 15-30l/kW akumulátor tepla Min. doba provozu 10 min, zvýšení teploty v zásobníku o 10 C 37 18

Chlazení pomocí TČ Reversní provoz - obrácení provozu TČ, tedy odebírání tepla v interiéru a jeho odevzdávání v primární části. Technicky je nutné provést instalaci speciálních armatur, které toto obrácení běhu umožní. Přímé chlazení - kompresor TČ není v provozu a teplo z interiéru je odváděno do země nebo vody. Chlazení interiéru přímo chladem ze země nebo vody. Tento způsob chlazení je energeticky úsporný a má využití u budov s nízkou spotřebou energie. 38 Schéma provozu Reverzní tepelné čerpadlo Využití dvou expanzních ventilů a 4 cestné armatury 39 19

Energetické piloty Objem betonu a zeminy pod slouží jako akumulátor chladu nebo tepla. Využití stavebních pilot. Piloty o průměru 0,12-1,2m a hloubce 3-30 m. Možné použití systému přímého chlazení (bez TČ). Min. teplota-2 C (nebezpečí promrzání zeminy) 40 20