Tc Seminar -toplinske Pumpe

Projektiranje i izvođenje sustava s toplinskim crpkama

Energija okoline

El. energija

npr. Energija za grijanje

Toplinske crpke Koeficijent učina

Dovedena ele. snaga

Snaga iz okoline

Snaga za grijanje

snaga za grijanje

ε = dovedena el. snaga =

4 1

=4

Toplinske pumpe Pogodnosti primjene

» »

» » »

grijanje obnovljivim izvorom energije - do 75 % toplinske energije iz okoline smanjeni godišnji troškovi pogonskog energenta ekološko grijanje - smanjene emisije CO2 prema okolini do 60% grijanje neovisno o nestašici osnovnih pogonskih energenata - ulje/plin mogućnost hlađenja - "Natural cooling" smanjeni troškovi održavanja

Toplinske pumpe Ograničenja primjene

» »

zahtjev za niskotemperaturnim režimima grijanja visoka startna ulaganja

Toplinske crpke

Okolina 11,2 kW

15 kW

+

=

El. energija

U tehničkom listu pojedinog tipa toplinske crpke ovaj učin naziva se

3,8 kW

RASHLADNI UČIN

NAZIVNI ili OGRJEVNI UČIN TOPLINSKE CRPKE

i prema njemu se dimenzionira primarni krug (krug okoline)

40 P1 45 50

P11

P2

P12 T2

T1

Temperatura - okoline (ºC)

Temp. polaza (ºC)

Nazivni učin TC (kW)

Toplinske crpke Učinkovitost

Toplinske crpke Učinkovitost

Učinski koeficijent ε veliki koeficijent učina = mala temperaturna razlika između toplinskog izvora (okoline) i potrošača (sistema grijanja) smanjenje ∆T za 1ºC = ušteda na el. energiji do 2,5 %

Temperaturna razlika ∆T

Toplinske crpke Učinkovitost

Toplinska crpka biti će učinkovitija (trošit će manje el. energije) ako je: - temperatura polaza prema sustavu grijanja što manja - ulazna temperatura medija okoline što viša

VITOCAL Izvori topline Voda

Zemlja

Wohnzimmer

Voda

Zrak

Bad/WC

Voda

Zrak

Voda

Keller

Vitocal 300

Voda

Sistem: voda/voda

Speicher- HeizwasserWasser- Pufferspeicher erwärmer

Zemlja

Sistem: zemlja/voda

Sistem: zrak/voda

VITOCAL - komercijalni naziv za proizvodni program toplinskih pumpi

Projektiranje i izvođenje toplinskih crpki sustava

voda / voda Osnovni model: → VITOCAL 300, typ WW

VITOCAL 300 Typ WW

VITOCAL 300, typ WW Primarni krug

razlika temp: 4 - 6 ºC

Usisni bunar

>5m

10-12 ºC

smjer vodenog toka

Upojni bunar

VITOCAL 300, typ WW Primarni krug ISPARIVAČ - Izmjenjivač od plemenitog čelika (1.4401) - Lamele međusobno povezane tvrdim lemljenjem (bakar)

Isparivač

Toplinska crpka

VITOCAL 300, typ WW Primarni krug

Protok vode kroz pločasti izmjenjivač kod "kombi" ZPA uređaja iznosi cca 70 m³/god a kroz isparivač toplinskih crpki

4000 - 8000 m³/god (85 puta više)

VITOCAL 300, typ WW Primarni krug

Isparivač

Toplinska crpka

VITOCAL 300, typ WW Primarni krug min. temp: 7,5 ºC max. temp: 25 ºC min. protok: 0,2-0,3 m3/h kW tj. iz teh. lista TC dimenzioniranje prema rashladnom učinu za radni režim W10/W35

V

! ! o ažn

max. temp: 55-65 ºC min. protok: iz teh. lista TC

V

! ! o ažn

VITOCAL 300 Typ WW Protok

Tip

Ogrjevna snaga

Protok

WW 280

93,8 kW

18 600 lit/h

WW 240

45,8 kW

9 200 lit/h

WW 226

32,2 kW

7 200 lit/h

WW 216

19,0 kW

4 200 lit/h

WW 110

12,4 kW

2 700 lit/h

WW 106

7,3 kW

1 600 lit/h

WW 104

5,5 kW

1 150 lit/h

VITOCAL 300, typ WW Primarni krug ∆T = 2 °C

10 °C

Min. protok (međukruga) 8 °C

∆T = 4 °C

vmin

Rashladni učin za režim W10/W35

Isparivač

Toplinska crpka

VITOCAL 300, typ WW Primarni krug Važno !! Međukrug napuniti glikolom 10 °C

8 °C

6 °C

4 °C

Kontrolnik protoka

Ugrađuje izvođač radova

Zaštitni termostat protiv smrzavanja

Ugrađuje serviser Isparivač

Toplinska crpka

VITOCAL 300, typ WW Zagrijavanje sanitarne vode

VITOCAL 300, typ WW a) Priprema sanitarne vode sa spremnikom Vitocell 100-V, typ CVW (390 lit) Volumen 390 lit

El grijač

Emajlirani spremnik

max temp spremnika: 45

ºC

El grijač

Ogrjevna spirala velike površine

! no ! ž a V

Standardni monovalentni spremnici sanitarne vode (s jednom spiralom) koji se koriste kod kotlova ili zidnih plinskih uređaja nisu prikladni kod sustava s toplinskim crpkama zbog premale površine ogrjevne spirale

VITOCAL 300, typ WW a) Priprema sanitarne vode sa spremnikom Vitocell 100-V, typ CVW (390 lit) + solarni sustav

Izmjenjivački set

VITOCAL 300, typ WW b) Priprema sanitarne vode sa bivalentnim spremnicima

A

B

AB

Grijanje prostora

C1

Serijski spojene ogrjevne spirale O1

Hladna voda

! no ! ž a V

Bivalentni spremnici sanitarne vode (s dvije spirale) ne mogu se istovremno kombinirati s toplinskim crpkama i solarnim sustavima

VITOCAL 300, typ WW c) Priprema sanitarne vode sa externim izmjenjivačem

Spremnik bez ugrađene ogrjevne spirale

VITOCAL 300, typ WW c) Priprema sanitarne vode sa externim izmjenjivačem + solarni sustav

VITOCAL 300, typ WW Pasivno (prirodno) hlađenje

VITOCAL 300, typ WW Pasivno hlađenje - ventilatorski konvektori

V1

V1

V2

V2

IZ2 Grijanje

IZ1

Projektiranje i izvođenje toplinskih crpki sustava

zemlja / voda Osnovni model: → VITOCAL 300, typ BW

Sustav toplinskih crpki - zemlja/voda Osnovne izvedbe sustava 1. Varijanta (zemljani kolektor)

2. Varijanta (zemljane sonde)

Sustav toplinskih crpki - zemlja/voda Zemljani kolektor - načini polaganja cijevi

Sustav toplinskih crpki - zemlja/voda Zemljani kolektor - načini polaganja cijevi

Sustav toplinskih crpki - zemlja/voda Zemljani kolektor - načini polaganja cijevi

Sustav toplinskih crpki - zemlja/voda Dimenzioniranje sustava - primjer

Ulazni podaci: Potreban toplinski učin grijanja: 10 kW Temperaturni režim grijanja: 50/40 °C kod projektne min. temp. od - 18 °C

Sustav toplinskih crpki - zemlja/voda Dimenzioniranje sustava - primjer 1. Korak: Određivanje tipa toplinske crpke

Sustav toplinskih crpki - zemlja/voda Dimenzioniranje sustava - primjer 1. Korak: Određivanje tipa toplinske crpke - nastavak

Vjerojatni izbor

Važno: Učin toplinske crpke u tehničkom listu definiran je prema EN 255 sa ulaznim parametrima temperatura rasoline: 0 °C temp. polaznog voda: 35 °C

Sustav toplinskih crpki - zemlja/voda Dimenzioniranje sustava - primjer 1. Korak: Određivanje tipa toplinske crpke - nastavak

10,2 kW

7 kW

3,3 kW

Sustav toplinskih crpki - zemlja/voda Dimenzioniranje sustava - primjer 1. Korak: Određivanje tipa toplinske crpke - nastavak

3,1

Tip crpke: BW 110 Ogrjevni učin: 10,2 kW Rashladni učin: 7 kW Električni učin: 3,3 kW COP koeficijent: 3,1 Vrijedi za radnu točku B0°/W50°

Sustav toplinskih crpki - zemlja/voda Dimenzioniranje sustava - primjer 2. Korak: Određivanje površine zemlje za iskop

Učin oduzimanja topline iz zemlje (= rashladni učin):

Za orijentacijski proračun:

25 W/m²

Sustav toplinskih crpki - zemlja/voda Dimenzioniranje sustava - primjer 2. Korak: Određivanje površine zemlje za iskop

Površina zemlje za iskop:

A =

1000 x Ph (rashladni učin crpke qE (učin oduzimanja topline iz zemlje

kW) W/m²)

m²

Sustav toplinskih crpki - zemlja/voda Dimenzioniranje sustava - primjer 2. Korak: Određivanje površine zemlje za iskop U našem primjeru za B0/W35 rashladni učin iznosi Ph = 8,4 kW:

Površina za iskop: A =

8400 25

=

336 m²

Dubina iskopa: 1,2 - 1,5 m

Temperatura, ºC

Sustav toplinskih crpki - zemlja/voda Profil promjene temperature na dubini od 1,2 m

30

30

25

25

20

20

prilikom rada TC

15

15

prirodna promjena

10

10

5

5

0

0

-5

-5

-10

9

10

11

12

1

2

3

Mjeseci premalo cijevi po 1 m²

4

5

6

7

8

-10

Sustav toplinskih crpki - zemlja/voda Dimenzioniranje sustava - primjer 3. Korak: Dužina cijevi za polaganje

Razmak polaganja cijevi:

Za cijev PE 25 x 2,3 : L = 2 x A = 2 x 336 = 672

m

Sustav toplinskih crpki - zemlja/voda Dimenzioniranje sustava - primjer 4. Korak: Broj krugova – veličina razdjelnika

Max. dužina cijevi jednog kruga = 100 m Broj krugova = (veličina razdjelnika)

L (ukupna dužina cijevi m) 100 m

=

672 100

Krugovi trebaju biti balansirani (jednakih dužina cijevi), tj. slijedi:

7 krugova sa 100 m cijevi u svakom (PE 25 x 2,3)

= 6,7

Sustav toplinskih crpki - zemlja/voda Razdjelnik i sabirnik (vanjski šaht)

Sustav toplinskih crpki - zemlja/voda Planiranje kolektorskog polja

Sustav toplinskih crpki - zemlja/voda Dimenzioniranje sustava - primjer 5. Korak: Volumen rasoline

Cjevovod u zemlji (PE 25 x 2,3) : Dovodni cjevovod (PE 50 x 4,6) : Paušalni dodatak:

700 m x 0,327 lit/m 30 m x 1,308 lit/m

= 229 lit = 40 lit 5 lit

VA = 274 lit

Sustav toplinskih crpki - zemlja/voda Dimenzioniranje sustava - primjer 6. Korak: Volumen ekspanzijske posude

VN =

VZ + VV ⋅ ( pe + 1) pe − pst

Sustav toplinskih crpki - zemlja/voda Dimenzioniranje sustava - primjer 6. Korak: Volumen ekspanzijske posude

274 ⋅ 0,01 + 3 VN = ⋅ (3 ⋅ 0,9 + 1) = 17,6 lit 3 ⋅ 0,9 − 1,5 Odabiremo ekspanzijsku posudu volumena:

VN = 25 lit

Sustav toplinskih crpki - zemlja/voda Dimenzioniranje sustava - primjer 7. Korak: Odabir cirkulacijske crpke kruga rasoline

Radna točka crpke: a) Protok → slijedi iz tehničkog lista

mc = 2,7 m³/h

Sustav toplinskih crpki - zemlja/voda Dimenzioniranje sustava - primjer 7. Korak: Odabir cirkulacijske crpke kruga rasoline

Radna točka crpke: b) Visina dobave

Jedinični otpor:

30 m, 2700 lit/h

RPE 50x4,6 = 164 Pa/m RPE 25x2,3 = 123 Pa/m

PE 50 x 4,6

.....

h lit/ 6 38 ,3 , m 5x2 0 10 E 2 P

7. krug

3. krug

2. krug

1. krug

h h lit/ lit/ 6 6 38 ,3 38 ,3 , , 2 m 5x m 5x2 0 0 10 E 2 10 E 2 P P

Sustav toplinskih crpki - zemlja/voda Dimenzioniranje sustava - primjer 7. Korak: Odabir cirkulacijske crpke kruga rasoline

Radna točka crpke: b) Visina dobave ∆p cijevi kol = 123 Pa x 100 m = 12 300 Pa ∆p dovoda = 164 Pa x 30 m = 4 920 Pa ∆p crpka = 9 000 Pa → slijedi iz tehničkog lista za Vitocal 300, BW 110 ∆p ukupno = 12300 + 4920 + 9000 = 26220 Pa = 262,20 mbar = 2,7

mVS

Potrebna je korekcija radne točke crpke zbog Tyfocor radnog medija (glikola)

Sustav toplinskih crpki - zemlja/voda Sigurnosno-tehnička oprema primarnog kruga 8

9

6

10 5 11

4

7 1 12 Poz

3

2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Naziv Toplinska crpka Cijevi kolektora Razdjelnik Dovodni cjevovod Crpka Ventil za balansiranje Manometar (obični) Presostat Automatski odzračnik Ekspanzijska posuda Sigurnosni ventil Punjenje-pražnjenje

Opis

Sustav toplinskih crpki - zemlja/voda Osnovne izvedbe sustava 1. Varijanta (zemljani kolektor)

2. Varijanta (zemljane sonde)

Sustav toplinskih crpki - zemlja/voda Zemljane sonde

Dvostruka U-cijev

Sustav toplinskih crpki - zemlja/voda Dvostruka U-cijev

Uteg

Sustav toplinskih crpki - zemlja/voda Specifični toplinski učin

Sustav toplinskih crpki - zemlja/voda Bušenje i polaganje cijevi

Razmak bušotina: min 6 m

Sustav toplinskih crpki - zemlja/voda Punjenje suspenzijom cement + bentonit

Sustav toplinskih crpki - zemlja/voda Razdjelnik i sabirnik

Projektiranje i izvođenje toplinskih crpki sustava

zrak / voda Osnovni modeli: → VITOCAL 300, typ AW VITOCAL 350, typ AWO

Sustav toplinskih crpki - zrak/voda Unutarnja ugradnja (Vitocal 300 AW)

Sustav toplinskih crpki - zrak/voda Vanjska ugradnja (Vitocal 350 AWO)

Sustav toplinskih crpki - zrak/voda Dijagram učina

Opterećenje Leistung in %%

100

Potrebna snaga za grijanje Ogrjevni učin toplinske pumpe

50

0 -15

-10

-5

0

5

10

Vanjska temperatura ºC Aussentemperatur in °C

Kotao ili el. grijač

Toplinska pumpa

15

Sustav toplinskih crpki - zrak/voda Ugradnja el. grijača

Sustav toplinskih crpki - zrak/voda Vanjska ugradnja (Vitocal 350 AWO) - dispozicija

Sustav toplinskih crpki - zrak/voda Vanjska ugradnja (Vitocal 350 AWO) - postavljanje

VITOCAL 300 Regulacijska jedinica CD 60

- regulacija jednog kruga grijanja bez mješača ili do dva sa mješačima - regul. ovisna o vanjskoj temperaturi, programibilna u pogledu vremenskih intervala grijanja - regulacija solarnog sustava - regulacija "pasivnog hlađenja" - upravljanje TC sa dva kompresora - aktiviranje dodatnog izvora topline - sustav dijagnoze greške - statistički prikaz parametara

VITOCAL 300 Regulacijska jedinica CD 60

VITOCAL 300

Bitte beachten ! Das Überströmventil am letzten Heizstrang ist zwingend erforderlich und muss einreguliert werden

VITOCAL 300

25 - 35 lit/kW

*1 Min. ein DN größer als restliche Rohrleitungen, jedoch min. DN 25.

VITOCAL 300

VITOCAL 300

VITOCAL 300

*1 Min. ein DN größer als restliche Rohrleitungen, jedoch min. DN 25.

VITOCAL 300