KOMBINACE TEPELNÝCH ČERPADEL A FOTOVOLTAICKÝCH SYSTÉMŮ Tomáš Matuška a kol. Energetické systémy budov Univerzitní centrum energeticky efektivních budov ČVUT v Praze Aquatherm 2018 1 34
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 2018 2 34
KOMBINACE FVSYSTÉMU A TEPELNÉHO ČERPADLA Aquatherm 2018 3 34
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 2018 4 34
MODELOVÝ DŮM Aquatherm 2018 5 34
KONVENČNÍ KOMBINACE PRO VYTÁPĚNÍ A PŘÍPRAVU TEPLÉ VODY 1 kw p 3 kw p 630 kwh/rok 6 kw p 5.5 kw B0/W35 3060 kwh/rok 3400 kwh/rok 70 m 900 l 6 m 2 2450 kwh/rok SPF = 2.7 Aquatherm 2018 6 34
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 2018 7 34
KONVENČNÍ KOMBINACE S FV SYSTÉMEM 6 KW P -LÉTO Aquatherm 2018 8 34
KONVENČNÍ KOMBINACE S FV SYSTÉMEM 6 KW P -ZIMA Aquatherm 2018 9 34
ADAPTIVNÍ PROVOZ TEPELNÉHO ČERPADLA PODLE FV SYSTÉMU adaptivní regulace max. příkon P TC = 2.2 kw (B0/W55) Aquatherm 2018 10 34
OPTIMÁLNÍ PRAHOVÁ HODNOTA PRO NUCENÉ SPUŠTĚNÍ TČ? Aquatherm 2018 11 34
OPTIMÁLNÍ PRAHOVÁ HODNOTA PRO NUCENÉ SPUŠTĚNÍ TČ? Aquatherm 2018 12 34
VÝHODY ADAPTIVNÍ REGULACE bez adaptace provozu TČ adaptivní provoz TČ -21 % -29 % Aquatherm 2018 13 34
ADAPTIVNÍ PROVOZ KOMBINACE S FV SYSTÉMEM 6 KW P -LÉTO Aquatherm 2018 14 34
ADAPTIVNÍ PROVOZ KOMBINACE S FV SYSTÉMEM 6 KW P -ZIMA Aquatherm 2018 15 34
ADAPTIVNÍ PROVOZ DETAIL ZIMA konvenční adaptivní Aquatherm 2018 16 34
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 2018 17 34
KUDY DÁL?? Aquatherm 2018 18 34
KOMBINACE FVSYSTÉMU A TEPELNÉHO ČERPADLA A DLOUHODOBÉ AKUMULACE Aquatherm 2018 19 34
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 2018 20 34
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 2018 21 34
ZEMNÍ ZÁSOBNÍK Aquatherm 2018 22 34
TEPELNÉ ČERPADLO MODELOVÁNÍ A TESTOVÁNÍ Aquatherm 2018 23 34
ZÁSOBNÍK TEPLA MODELOVÁNÍ A TESTOVÁNÍ Aquatherm 2018 24 34
SIMULACE: VÝSLEDKY PRO SYSTÉM SPF = 6.0 SPF = 2.7 Aquatherm 2018 25 34
SIMULACE: VÝSLEDKY PRO SYSTÉM Aquatherm 2018 26 34
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 2018 27 34
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 2018 28 34
DEMONSTRACE SYSTÉMU dlouhodobý monitoring měřeno celkem 150 veličin: teploty, průtoky, výkony, tepelné toky v systému vertikální teplotní profil v zemním polomasivu Aquatherm 2018 29 34
FUNKCE CHLADIČE PŘEHŘÁTÝCH PAR Aquatherm 2018 30 34
ZEMNÍ ZÁSOBNÍK SONDA V NEOVLIVNĚNÉ OBLASTI Aquatherm 2018 31 34
ZEMNÍ ZÁSOBNÍK SONDA UPROSTŘED ZÁSOBNÍKU Aquatherm 2018 32 34
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 www.azecr.cz Aquatherm 2018 33 34
Řešeno v rámci projektu TAČR TA04021243 Udržitelný energetický zdroj pro téměř nulové budovy tomas.matuska@uceeb.cz Aquatherm 2018 34 34