Dizalice topline CK VS1 - menea.hr ?· 5 Princip rada kompresijske dizalice topline Dizalica topline posreduje u prijenosu topline izmeđudva toplinska spremnika: niskotemperaturnog, kojem se

  • View
    225

  • Download
    8

Embed Size (px)

Transcript

  • Fakultet strojarstva i brodogradnje Fakultet strojarstva i brodogradnje SveuSveuiliilita u Zagrebu ta u Zagrebu

    dr.sc. Vladimir SOLDO, izv.prof.

    DIZALICDIZALICE E TOPLINETOPLINE

    akovec, 27.02.2013.

    Radionica u okviru projekta IR-OVE

    Mogunost suradnje izmeu istraivakih institucija i poduzea u razvijanju i koritenju tehnologija s podruja OIE

    2

    1. UVOD

    2. UINKOVITOST KOMPRESIJSKIH DIZALICA TOPLINE

    3. IZVORI TOPLINE ZA DIZALICE TOPLINE

    3.1 Zrak kao izvor topline

    3.2 Solarna dizalica topline

    3.3 Podzemna voda kao izvor topline

    3.4 Morska voda kao izvor topline

    3.5 Geotermalne dizalice topline

    Test termikog odziva tla (TRT test)

    4. PRORAUN DIZALICE TOPLINE ZRAK-VODA (HRN EN 15316-4-2)

    5. ZAKLJUAK

    SADRSADRAJAJ

    Radionica u okviru projekta IR-OVE, akovec, 27.02.2013.

  • 3

    1. UVOD

    Primjena dizalica topline u svrhu grijanja u Europi je poela 1939. godine, kada je u Zrichuizvedeno postrojenje za grijanje Gradske vijenice, izvor energije je bila rijena voda, ureaj je i danas u pogonu.

    U Lukom terminalu u Splitu 1979. godine ugraena je jedna od prvih domaih dizalica topline uinka grijanja 2x375 kW (45C/40C), te uinka hlaenja 600 kW (12C/7C). Ureaj je proizvela splitska tvrtka Termofriz. Koristila se za grijanje/hlaenje putnikog terminala, a koristila je morsku vodu kao toplinski spremnik.

    Europska smjernica Directive 2009/28/EC of the European Parliament and of the Council on thepromotion of the use of energy from renewable sources svrstava dizalice topline u obnovljive izvoreenergije u ovisnosti o minimalnoj vrijednosti sezonskog toplinskog mnoitelja (Seasonal PerformanceFactor).

    Dizalice topline primjenjuju se u svim veliinama, od onih najmanjih za grijanje stanova, pa sve do sustava koji slue za grijanje itavih naselja niskotemperaturni sustavi grijanja

    Radionica u okviru projekta IR-OVE, akovec, 27.02.2013.

    4

    Broj instaliranih dizalica topline povezanih s tlom u EU zakljuno s 2010.

    (Izvor 11th EurObserv'ER Report)

    12.61112.6111.014.4361.014.436UkupnoUkupno43434.0304.030MaarskaMaarska

    25,725,72.0002.000SlovaSlovakaka5050350350GrGrkaka

    20,620,6543543BugarskaBugarska41,541,52.2212.221LitvaLitva54,854,83.9483.948SlovenijaSlovenija91,891,86.3826.382EstonijaEstonija15715713.08513.085BelgijaBelgija23123112.35712.357ItalijaItalija19719713.34913.349eekaka

    202,7202,711.65811.658IrskaIrska239,1239,118.39018.390Velika BritanijaVelika Britanija25725719.32019.320PoljskaPoljska16016020.00020.000DanskaDanska74574529.30629.306NizozemskaNizozemska

    729,5729,561.80861.808AustrijaAustrija1671,31671,3151.938151.938FrancuskaFrancuska1113111360.24660.246FinskaFinska25702570205.150205.150NjemaNjemakaka40054005378.311378.311vedskavedska

    Instalirani Instalirani uuinak, inak, MWMWthth

    Broj DTBroj DTZemljaZemlja

    Radionica u okviru projekta IR-OVE, akovec, 27.02.2013.

  • 5

    Princip rada kompresijske dizalice topline

    Dizalica topline posreduje u prijenosu topline izmeu dvatoplinska spremnika: niskotemperaturnog, kojem se toplina (energija) odvodi, tevisokotemperaturnog, kojem se ta toplina (energija) dovodi auveana je za energiju kompresije.

    Sustav dizalice topline sastoji se od tri kruga:

    - kruga izvora topline,- kruga radne tvari,- kruga ponora topline.

    Pkomp

    kondisp

    kond = isp + Pkomp

    Radionica u okviru projekta IR-OVE, akovec, 27.02.2013.

    6

    Split klima ureaj Split klima ureaj

    HLAENJE

    Faktor hlaenja split-klima ureaja:Primjer.:isp = 3500 W, PEL = 1084 W(Thl = 27 C, Tok = 35 C; HRN EN 14511)

    23,310843500

    EL

    isphl

    PEER

    GRIJANJEToplinski mnoitelj egr dizalice topline:

    Primjer:kond = 3850 W, PEL = 1067 W(Tgr = 20 C, Tok = 7 C)

    61,310673850

    EL

    kondgr

    PCOP

    Radionica u okviru projekta IR-OVE, akovec, 27.02.2013.

    Prekretni proces: hlaenje - grijanje

  • 7

    COP i SPF dizlice topline

    Toplinski mnoitelj (COP) ili faktor grijanja dizalice topline definiran je izrazom:

    komp

    kondgr )( P

    COP

    Godinji toplinski mnoitelj gr,G (Sesonal performance factor - SPF) dizalice topline koristi se za proraun i dimenzioniranje sustava grijanja. Rauna se preko sljedeeg izraza:

    QGR godinja potrebna toplinska energija za grijanje prostora, kWhQPTV godinja potrebna toplinska energija za zagrijavanje PTV-a, kWhEsust - ukupna godinja el. energija utroena na pogon kompresora, pumpi, ventilatora, pomonog grijaa, te sustava odleivanja isparivaa, kWh

    godsust

    godPTVGR

    E

    QQSPF

    Radionica u okviru projekta IR-OVE, akovec, 27.02.2013.

    8

    Aneks VII RES direktive:

    RES direktiva 2009/28/EC: Promotion of the use of energy from renewable sources

    el*,SPF1151

    Dizalice topline se svrstavaju u obnovljive izvore energije ako je:

    el elektrina uinkovitost

    % 6565088211

    usable

    RES

    ,

    ,QE

    Obnovljivi dio toplinske energije:

    Za el = 0,4 88,2SPF

    SPF*QE 11usableRES

    Obnovljivi dio toplinske energije ERES kWh:

    Radionica u okviru projekta IR-OVE, akovec, 27.02.2013.

  • 9

    3. IZVORI TOPLINE ZA DIZALICE TOPLINE3. IZVORI TOPLINE ZA DIZALICE TOPLINE

    3.1 3.1 OkoliOkolinjinji zrak kao izvor toplinezrak kao izvor topline

    Najvei i najpristupaniji ogrjevni spremnik topline za dizalice topline predstavlja okolinji zrak.Loa strana zraka kao izvora topline su varijacije njegove temperature, to znatno utjee na toplinski mnoitelj dizalice topline. Smanjivanjem temperature okoline smanjuje se toplinski mnoitelj i ogrjevni uinak dizalice topline.

    U veini sluajeva obavezna primjena dodatnog izvora grijanja (ekonomian rad do ok = -7 C). Naslage leda najvee pri temperaturi zraka oko 0 C.

    Radionica u okviru projekta IR-OVE, akovec, 27.02.2013.

    10

    3.2 SOLARNA DIZALICA TOPLINE

    Izrada modela mobilne solarne dizalice topline

    Osnovne komponente: - hermetiki kompresor- spiralni kondenzator u spremniku

    volumena 300 l- elektroniki ekspanzijski ventil- ispariva/neostakljeni solarni kolektor

    Mjerna oprema: - protokomjer radne tvari R134a- osjetnici temperature- petvarai tlaka (pi i pk)- mjerilo el. snage kompresora- piranometar

    - frekvencijski pretvara

    Radionica u okviru projekta IR-OVE, akovec, 27.02.2013.

  • 11

    Izvedeni prototipa ureaja u radu

    Ispitni sustav u radu, 28.04.2012.

    Temposjetnik

    Kondenzatorgrija

    Spremnik potrone tople vode

    Radionica u okviru projekta IR-OVE, akovec, 27.02.2013.

    12

    Promjena temperature radne tvari u pojedinim tokama procesa za vrijeme rada ureaja,te promjena temperature vode u spremniku(termopar smjeten na visini 90 cm od dna spremnika), 19.05.2012.

    REZULTATI MJERENJA

    Radionica u okviru projekta IR-OVE, akovec, 27.02.2013.

  • 13

    3.3 Podzemna voda kao izvor topline

    Nadlene institucije postavljaju visoke zahtjeveza izvedbu i rad dizalica topline s podzemnimvodama:- izrada hidrogeoloke preliminarne studije,- radove smiju izvoditi iskljuivo ovlateniizvoai,- visoki zahtjevi za izradu bunara i filtracijskogsloja,- iskoritene podzemne vode moraju se utisnutinatrag u podzemlje,- povrinska zatitna kolona i poklopac za zatitu od povrinskih voda i kie,- bunari se ne smiju izvoditi na cestama, ulazima ili parkiralinim prostorima,- omoguiti pristup za kontrolu bunara.

    Protok pumpe za vodu proraunava se na temperaturnu razliku vode na isparivau od 3 5 C.

    Radionica u okviru projekta IR-OVE, akovec, 27.02.2013.

    14

    Naselja uz mora, jezera i rijeke imaju izvor topline u mnogim sluajevima pristupaan i

    jeftin. Takve se vode mogu uobiajeno koristiti pri temperaturama veim od +4C.

    3.43.4 Morska voda kao izvor topline

    Radionica u okviru projekta IR-OVE, akovec, 27.02.2013.

    Pojednostavljeni shematski prikaz dizalice topline s morem kao izvorom topline,hotel Le Mridien Lav, Split.

  • 15

    3.4 Tlo kao izvor topline horizontalna izvedba izmjenjivaa

    Zemlja je kao izvor topline povoljna jer ve u malim dubinama ima prilino konstantnutemperaturu (713 C na dubini 2 m). Izmjenjiva topline se u tlo moe poloiti u obliku snopa vodoravnih cijevi na dubini od 1,2 do 1,5 m, s meusobnim razmakom cijevi od 0,5 do 1 m, ovisno o sastavu i vrsti tla. Promjer PE cijevi iznosi 25 ili 32 mm.Duina jedne izmjenjivake sekcije iznosi do 100 m.Uinak: 15 do 35 W/m2 (VDI 4640).

    Regeneracija toplinskog izvora dogaa se zahvaljujui Sunevom zraenju,kii ili rosi. 20-25Suho glinasto tlo

    30-35Tlo s podzemnom vodom25-30Mokro glinasto tlo

    15-20Mokro pjeano tlo10-15Suho pjeano tlo

    Specifini uinak, W/m2Vrsta tla

    16

    Geotermalna dizalica topline na FSB-uBIT 100 m dubine

    3

    2

    1

    1 - uteg

    2 - U cijev

    3 - obujmica

    Popreni presjek buotine

    324

    4 - ispuna

    152 mm115

    Toplinskasonda sutegom

    32

    Tlo kao izvor topline vertikalna izvedba izmjenjivaa

    Radionica u okviru projekta IR-OVE, akovec, 27.02.2013.

  • 17

    Nedirnuta temperatura tla po visini buotineZagreb, Ivana Luia 5

    Na dubini 1,5 i 5 metara primjetan je utjecaj okolinje temperature na temperaturu tla. Od 10 do 50 metara temperatura tla pada, da bi nakon 50 metara dubine, temperatura rasla sve do 100 m.Temperatura tla na dubini 100 m je 15,2C. .

    0

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    140

    160

    180

    200

    220

    240

    260

    8 9 10 11

    Dep

    th [m

    ]

    Temperature [C]

    Nedirnuta temperatura tla, Stochkolm