Cvičení 5 Bilancování provozu epelných čerpadel Příklad 1 Poměrná úspora elekrické energie Dům o pořebě epla 10 MWh/rok e vyápěn elekrickými přímoopy. Sanove úsporu elekrické energie při nasazení epelného čerpadla s ročním opným fakorem SCOP = 3.0 (TC1) a SCOP = 6.0 (TC2). O kolik více elekrické energie se ušeří efekivněším epelným čerpadlem? Řešení pořeba elekrické energie pro vyápění E PT = 10 MWh/rok pořeba elekrické energie pro vyápění méně efekivním epelným čerpadlem E TC1 = E PT/SCOP 1 = 3.33 MWh/rok pořeba elekrické energie pro vyápění efekivněším epelným čerpadlem E TC2 = E PT/SCOP 2 = 1.67 MWh/rok úspora elekrické energie nasazení méně efekivního epelného čerpadla UE TC1 = 6.7 MWh/rok úspora elekrické energie nasazení efekivněšího epelného čerpadla UE TC2 = 8.3 MWh/rok (UE TC2 UE TC1)/UE TC1 = 0.25 UE TC2/UE TC1 = 1.25 Úspora použiím efekivněšího epelného čerpadla e o 25 % vyšší než při použií epelného čerpadla s polovičním opným fakorem. Příklad 2 Minimální roční opný fakor Jaký e minimální roční opný fakor epelného čerpadla SCOP, aby dosáhlo úspory primárního paliva oproi plynovému kondenzačnímu koli s provozní účinnosí 95 %. Účinnos výroby a disribuce elekrické energie z primárního paliva e 35 %. Řešení SCOP > k / e SCOP > 0.95 / 0.35 = 2.71
Příklad 3 Inervalová meoda V rodinném domě e epelné čerpadlo země-voda se zemními vry použio pro vyápění a přípravu eplé vody. Vyápění Dům o epelné zráě 30 kw pro návrhové podmínky e,n = -18 C, i,n = 20 C Oopné období 235 dní, e,p = 3.0 C, i,p = 20 C VYT z ip i, N ep e, N 24 d 20 3 30 0,8 24 235 = 60 556 kwh/rok 20 18 Oopná sousava 50/40 C, oopná ělesa (eploní exponen m = 1.3) Oběhové čerpadlo mezi epelným čerpadlem a zásobníkem oopné vody má pracovní příkon 20 W. Teplá voda 6 osob, 60 l/os.den, přirážka na epelné zráy 30 % eploa eplé vody 55 C, eploa sudené vody 10 C TV 365V c TV 3.6 10 1 z 365 6 60 4187 55 10 1 0.3 SV 6 3.6 10 6 = 8950 kwh/rok Oběhové čerpadlo mezi epelným čerpadlem a zásobníkem oopné vody má pracovní příkon 30 W. Tepelné čerpadlo Bylo zvoleno epelné čerpadlo WPF20 se menoviým výkonem TC = 21.9 kw a menoviým opným fakorem COP = 4.8 při podmínkách B0/W35. Oběhové čerpadlo okruhu zemních vrů má pracovní příkon 60 W. Pro zednodušení výpoču byly body charakerisiky opného výkonu a COP inerpolovány a zišěny následuící přibližné lineární charakerisiky TC = 25,9 + 0,569* v1-0,103* k2 COP = 8,6 + 0,091* v1-0,104* k2
Řešení a výpoče Klimaické údae inerval, viz abulka inerval -14 C až -15 C 2 C až 3 C 22 C až 23 C sřední eploa inerval em, -14.5 C 2.5 C 22.5 C doba rvání inerval 14 h 433 h 125 h Rozpoče pořeby epla na vyápění DH (20 ( 14.5)) 14 60556 95816 i em, VYT, VYT VYT DH DH Rozpoče pořeby epla na přípravu eplé vody H H TV, TV TV H 8760 14 8950 8760 = 14 kwh 483 60556 95816 = 305 kwh inerval -14 C až -15 C 2 C až 3 C 22 C až 23 C DH 20 483 7578 nevyápí se pořeba epla VYT [kwh] 305 4789 - pořeba epla TV [kwh] 14 442 128 Provozní podmínky epelného čerpadla v inervalu v1 eploa na vsupu do výparníku 0 C; min(0,15 1,5 C; 4,5 C) max0;min(0.15 ( 14.5) 1.5;4.5 v1 max e = 0 C eploa na výsupu z kondenzáoru k2 w1, i w1, N w2, N i em, w1, N w2, N i em, i 2 i e,n 2 i e,n 1/ m k2, w1, w kde w = 2 K k2, TV TV
kde TV = 0 K inerval -14 C až -15 C 2 C až 3 C 22 C až 23 C eploa do výparníku v1 0 C 1.9 C 4.5 C eploa z kondenzáoru k2 pro eplou vodu eploa z kondenzáoru k2 pro vyápění 55 55 55 52 38 - výkon TČ pro TV [kw] 20.2 21.3 22.8 COP TČ pro TV 2.9 3.1 3.3 výkon TČ pro VYT [kw] 20.8 23.0 - COP TČ pro VYT 3.4 4.8 - výpoče bilance pro TV energie z epelného čerpadla, kerá e v inervalu k dispozici TC, dis,tv, TC,TV, energie dodaná z epelného čerpadla pro kryí pořeby TV pořeba elekrické energie pro pohon TČ TC, dod, min( TC,dis ; TV ) ETC,TV, COP TC,dod, TV, TV, energie dodaná záložním zdroem epla (elekrokolem) doba chodu TČ pro TV E ZZ, TV, TC,TV, TV, TC,dod, TV, TC,TV, TC,dod, TV, pořeba pomocné energie pro režim TV P pom,tv = 30 + 60 W E pom, TV, P pom,tv TC,TV,
inerval -14 C až -15 C 2 C až 3 C 22 C až 23 C disponibilní energie z TČ TC,dis,TV energie dodaná z TČ TC,dod,TV pořeba elekřiny pro TČ ETC,TV doba provozu TČ TC,TV energie ze záložního zdroe EZZ,TV pořeba pomocné energie Epom,TV 283 9224 2849 14 442 128 5 145 39 0.7 20.8 5.6 0 0 0 0.1 1.9 0.5 výpoče bilance pro vyápění, analogicky ako TV s hodnoami pro vyápění disponibilní doba provozu epelného čerpadlo pro režim vyápění energie z epelného čerpadla, kerá e v inervalu k dispozici P pom,vyt = 20 + 60 W TC, VYT,dis, TC, VYT,dis, TC,TV, TC,VYT,dis, TC,VYT, inerval -14 C až -15 C 2 C až 3 C 22 C až 23 C disponibilní doba provozu TČ pro vyápění TC,dis,VYT [h] disponibilní energie z TČ TC,dis,VYT [kwh] energie dodaná z TČ TC,dod,VYT [kwh] pořeba elekřiny pro TČ E TC,VYT [kwh] doba provozu TČ TC,VYT [h] energie ze záložního zdroe E ZZ,VYT [kwh] pořeba pomocné energie E pom,vyt [kwh] 13.3 412.2-276 9500-276 4789-81 995-13.3 207.8-29 0-1.1 16.6 - Sezónní opný fakor SPF SPF E TC TC,dod E ZZ ZZ E pom
inerval -14 C až -15 C 2 C až 3 C 22 C až 23 C energie dodaná epelným čerpadlem TC,dod [kwh] energie dodaná záložním zdroem ZZ [kwh] el. energie pro epelné čerpadlo E TC [kwh] el. energie pro záložní zdro E ZZ [kwh] el. energie pomocná E pom [kwh] 290 5231 128 29 0 0 86 1140 39 29 0 0 1.1 18.5 0.5 sezónní opný fakor SPF 2.8 4.5 3.2