Wykorzystanie ciepła odpadowego do zwiększenia efektywności energetycznej pompy ciepła powietrze/woda pracującej w warunkach klimatu górskiego

The use of the waste heat to increase the energy efficiency of an air-to-water heat pump operating in the mountain climate conditions
Autorzy między innymi opisują metodę obliczeniową zawartą w normie PN-EN 15316-4-2 [1] określającej sezonowy wskaźnik efektywności energetycznej pompy ciepła (SCOP).
Autorzy między innymi opisują metodę obliczeniową zawartą w normie PN-EN 15316-4-2 [1] określającej sezonowy wskaźnik efektywności energetycznej pompy ciepła (SCOP).
Rys. redakcja RI

Zastosowanie pompy ciepła powietrze/woda jako jedynego źródła ciepła dla budynku zlokalizowanego w Polsce, przy zachowaniu pewnych standardów instalacyjnych, jest w pełni możliwe oraz korzystne zarówno energetycznie, jak i finansowo. Stosowanie takiego rozwiązania w lokalizacjach o obniżonym przebiegu temperatury zewnętrznej w ciągu roku – na przykład w terenie górskim – wymaga starannych obliczeń. Ponadto warto szukać możliwości pozyskiwania energii odpadowej, np. z powietrza wentylacyjnego.

• Rzecz o założeniach do obliczeń wg normy PN‑EN 15316
• Opis metody obliczeń
• Analiza pracy pompy ciepła dla klimatu górskiego, w tym z wykorzystaniem energii odpadowej

Przy projektowaniu instalacji dla terenu górskiego konieczne jest dokonanie analizy pracy urządzenia w danych warunkach klimatycznych i jego poprawny dobór. Jedną z metod takich obliczeń proponuje norma PN‑EN 15316-4-2 [1] – umożliwiającą analizę instalacji z pompą ciepła pracującą na potrzeby ogrzewania oraz przygotowania ciepłej wody użytkowej w kroku temperaturowym.

Wynikowa wartość wskaźnika sezonowej efektywności energetycznej pompy ciepła (SCOP) pozwala na zaobserwowanie korzyści i oszacowanie kosztów pracy takiej instalacji.

W artykule opisano główne parametry i założenia wspomnianej metody na przykładzie obliczeń wykonanych dla Schroniska PTTK Na Hali Szrenickiej (zarządzanego przez Sudeckie Hotele i Schroniska Sp. z o.o. w Jeleniej Górze), zlokalizowanego w Sudetach Zachodnich na wysokości 1195 m n.p.m.

Stosując metodę zawartą w normie PN‑EN 15316-4-2 [1], przeprowadzono obliczenia sezonowej efektywności energetycznej pompy ciepła (SCOP) pracującej na potrzeby ogrzewania oraz przygotowania ciepłej wody użytkowej dla części apartamentów.
Dodatkowo, dokonując modyfikacji metody obliczeniowej, określono korzyści energetyczne wynikające z ewentualnego wykorzystania ciepła odpadowego, stale generowanego w przestrzeni strychu przez stacje przekaźnikowe telefonii komórkowych.

Norma PN‑EN 15316

Oznaczenia:

COP – wskaźnik efektywności pompy ciepła.

SCOP – sezonowy współczynnik efektywności pompy ciepła (z energią dla grzałki elektrycznej oraz energią pomocniczą dla nieaktywnych trybów pracy).

j – numer kroku (bin).

Nj – liczba godzin występowania danej temperatury zewnętrznej.

Θi,des – wewnętrzna temperatura obliczeniowa, °C.

Θe,j – zewnętrzna temperatura danego kroku bin, °C.

DHH,hlim,j – skumulowane stopniogodziny górnej granicy kroku bin, °Ch.

DHH,llim,j – skumulowane stopniogodziny dolnej granicy kroku bin, °Ch.

DHH,tot – skumulowane stopniogodziny całego analizowanego okresu, do górnej granicy końca sezonu grzewczego, °Ch.

QH,gen,out,j – zapotrzebowanie na energię do ogrzewania w kroku obliczeniowym, kWh.

QH,gen,out – całkowite zapotrzebowanie na energię użytkową do ogrzewania budynku, kWh, określane na podstawie bilansu energii zgodnie z PN-EN 13790 Energetyczne właściwości użytkowe
budynków. Obliczanie zużycia energii na potrzeby ogrzewania i chłodzenia.

 thp,on – czas pracy urządzenia w trybie grzewczym (aktywnym), h.

Qhp,j – zapotrzebowanie na energię w kroku bin, kWh.

QPC,j – rzeczywista moc chwilowa pompy ciepła w kroku bin, kW.

th,aux – czas pracy urządzenia w trybie stand-by, h.

teff,j – czas trwania kroku obliczeniowego, h.

ttot – całkowity czas operacyjny produkcji c.w.u. (np. 8760 h), h.

QH,gen,out – całkowite zapotrzebowanie na energię użytkową do ogrzewania budynku, kWh.

QW,gen,out – całkowite zapotrzebowanie na energię użytkową do przygotowania c.w.u., kWh.

EH,hp,in – całkowita energia elektryczna pobrana na potrzeby pracy sprężarki pompy ciepła, kWh.

Wgen,aux,sc – całkowita energia elektryczna pobrana na potrzeby pracy wspomagającej grzałki elektrycznej, kWh.

Wgen,aux,sby – całkowita energia pomocnicza pobrana podczas pracy urządzenia w trybie stand-by, kWh.

Tstrych – temperatura powietrza na strychu, °C.

Te – temperatura powietrza zewnętrznego, °C.

Ti – temperatura powietrza strefy ogrzewanej, °C.

Qodpadowe – zyski ciepła odpadowego, kW.

Hiu – współczynnik przenoszenia ciepła pomiędzy strefą ogrzewaną a nieogrzewaną, W/K.

Hue – współczynnik przenoszenia ciepła pomiędzy strefą nieogrzewaną a otoczeniem, W/K.

Do analizy sezonowej efektywności energetycznej pompy ciepła powietrze/woda posłużono się metodą opisaną w normie PN‑EN 15316-4-2 [1]. W przeciwieństwie do opisanej we wcześniejszych artykułach [2, 3] normy PN‑EN 14825 [4], procedura obliczeń pozwala uwzględnić naprzemienną lub równoczesną pracę urządzenia na potrzeby grzewcze oraz przygotowania ciepłej wody użytkowej. Ze względu na analizę kosztów eksploatacji bardzo istotne jest, że metoda wykorzystuje obliczone niezależnie zapotrzebowanie na energię użytkową do ogrzewania i przygotowania c.w.u. Pozwala to uwzględnić m.in. zyski ciepła oraz zapobiec przeszacowaniu zużycia energii, co przy sprawdzaniu korzyści wynikających z zastosowania odzysku ciepła jest zagadnieniem kluczowym.

Założeniem metody jest przyporządkowanie udziału potrzebnej do wytworzenia energii w zależności od długości trwania poszczególnych kroków obliczeniowych (najczęściej dzielonych co 1 K), czyli liczby godzin występowania danej temperatury zewnętrznej. Takie podejście uniemożliwia uwzględnienie dobowych zmian w rozbiorze i produkcji c.w.u., a zatem również obserwację okresowych niedoborów mocy urządzenia. Z drugiej jednak strony temperaturowy krok obliczeń pozwala na łatwe uwzględnienie czasu występowania poszczególnych temperatur powietrza zewnętrznego.

Proces obliczeń uwzględnia zmiany parametrów urządzenia wraz ze zmianą temperatury zewnętrznej, ewentualne straty ciepła (ze zbiorników oraz przewodów c.w.u.) oraz pracę pomocniczej grzałki elektrycznej. Rozpatruje się trzy warianty pracy grzałki: ze względu na przekroczenie minimalnej temperatury pracy pompy ciepła, niedostateczną temperaturę c.w.u. lub niewystarczającą moc urządzenia. Dane dotyczące mocy oraz COP pompy ciepła w poszczególnych krokach temperaturowych bin należy przyjmować na podstawie testów według PN‑EN 14511 [5], a jeżeli są dostępne – danych pomiarowych z testów wykonanych w warunkach pracy z obciążeniem częściowym zgodnie z PN‑EN 14825 [4]. Dla obliczeń pracy urządzenia na potrzeby produkcji c.w.u. możliwe jest również stosowanie danych według nieobowiązującej już normy PN‑EN 255-3 [6] lub w przypadku ich braku według PN‑EN 14511 [5] i procesu przeliczeń jak dla pracy na potrzeby centralnego ogrzewania.

W dalszej części artykułu opisano najważniejsze składowe procesu szacowania sezonowej efektywności energetycznej pompy ciepła z punktu widzenia przeprowadzonej analizy. Szczegółowy opis metody obliczeniowej zawarty jest w normie PN‑EN 15316-4-2 [1].

Czytaj też: Odzysk ciepła i chłodu z powietrza wentylacyjnego >>>

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!
   22.09.2017
dr inż.  Małgorzata Szulgowska-Zgrzywa
dr inż.  Małgorzata Szulgowska-Zgrzywa
Politechnika Wrocławska, Wydział Inżynierii Środowiska więcej »
inż.  Krzysztof  Piechurski
inż.  Krzysztof  Piechurski
Wydział Inżynierii Środowiska, Politechnika Wrocławska więcej »
mgr inż.  Agnieszka  Chmielewska
mgr inż.  Agnieszka  Chmielewska
Wydział Inżynierii Środowiska, Politechnika Wrocławska więcej »
mgr inż.  Ewelina  Stefanowicz
mgr inż.  Ewelina  Stefanowicz
Wydział Inżynierii Środowiska, Politechnika Wrocławska więcej »

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 


Co osuszy powierzchnię do 80 m² »

osuszanie pomieszczeń


 


Zaprojektuj niezawodne instalacje w budynku »

Czy wiesz, jakich błędów unikać przy instalacji? »

zawory antyskażeniowe
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


 Jak zapewnić skuteczny monitoring parametrów środowiskowych w pomieszczeniach medycznych »

izolacje w instalacji


 


Czy bezdotykowy design stanie się standardem? »

Jak zminimalizować stratę energii w układach wentylacyjnych »
armatura bezdotykowa
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Skróć czas montażu i uruchomienia układu mieszającego nawet o 50% »

uklad mieszający projektowanie



Jak zadbać o higienę w miejscach publicznych »

Zarejestruj się i zgarnij  pieniądze na kolejne zakupy   »
 
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Co zrobić kiedy nie możesz pozbyć się wody z wycieku »

wyciek z rury


 


Jaki wybrać płyn do instalcji w przemyśle spożywczym »

Od czego zacząć, gdy chcesz zabezpieczyć hale przemysłowe przed pożarem »
panele fotowoltaiczne ochrona przed pożarem
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Jak zabezpieczyć dylatację przed pożarem »

dyletacja

 



Do 77% oszczędności na zużyciu energii »

Z poradnika hydraulika - gdzie kupisz sprawdzony sprzęt »

cichy oszczedny klimatyzator hydraulik
jestem na bieżąco » korzystam z wiedzy »

 


Jakich elemntów potrzebujesz do projektu fotowoltaicznego »

alternatywne zrodla energii


 


Które pompy ściekowe mogą być stosowane na dużej głębokości » Upały dają się we znaki! Co lepsze? Centrala wentylacyjna czy rooftop? »
kanalizacja wentylatory
wiem więcej » poznaj dziś »

 


Czy pompa ciepła się opłaca »

alternatywne zrodla energii


 


Poznaj metody na oszczędność wody »

W czym tkwi sedno w projektowaniu instalacji grzewczej »
produkcja studni wodomierzowych
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Który grzejnik wybrać? Aluminiowy czy stalowy »

grzejniki aluminiowe czy stalowe


 

Ekspert Budowlany - zlecenia

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
11/2021

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 11/2021
W miesięczniku m.in.:
  • - OZE w budynkach wielorodzinnych
  • - Klimat w pomieszczeniach szkolnych
Zobacz szczegóły

Bezpłatny newsletter

Mamy dla Ciebie prezent 


Wystarczy,

że zapiszesz się na newsletter,
a otrzymasz link do

e-book

" Kotły na biomasę i biopaliwa "

Zapisuję się »

Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl