Upload
vuonghuong
View
227
Download
2
Embed Size (px)
Citation preview
SveuSveuččiliiliššta u Zagrebu ta u Zagrebu Fakultet strojarstva i brodogradnjeFakultet strojarstva i brodogradnje
prof.dr.sc. Tonko ĆURKOdr.sc. Vladimir SOLDO, izv.prof.
DIZALICDIZALICA TOPLINE POVEZANA S TLOMA TOPLINE POVEZANA S TLOM
-- Dinamika radaDinamika rada
Stručni seminar: Održivo planiranje i gospodarenje energijom, HKIS, Zagreb, 2012.
2
3
1. UVOD
2. UČINKOVITOST KOMPRESIJSKIH DIZALICA TOPLINE
3. GEOTERMALNA DIZALICA TOPLINE na FSB-u
Dinamičke promjene u tlu za vrijeme rada uređaja
Rezultati mjerenja
Projektiranje polja bušotina - test termičkog odziva tla – TRT test
4. ZAKLJUČAK
SADRSADRŽŽAJAJ
Stručni seminar: Održivo planiranje i gospodarenje energijom, HKIS, Zagreb, 2012.
4
1. UVOD1. UVOD
Dizalice topline primjenjuju se u svim veličinama, od onih najmanjih za grijanje stanova, pa sve do sustava koji služe za grijanje čitavih naselja. Većinom se koriste za niskotemperaturne sustave grijanja, s temperaturom polaznog voda već od 35 °C u slučaju površinskog grijanja, te s temperaturom polaznog voda do 55 °C kod zagrijavanja PTV.
Proizvode se u otvorenoj i zatvorenoj izvedbi. Otvorene izvedbe koristepodzemne ili površinske vode kao izvor/ponor topline. Zatvorene izvedbe koristetlo kao izvor/ponor topline.
Primjena: stambeni i nestambeni sektor, industrija, specifične namjene.
Europska smjernica Directive 2009/28/EC of the European Parliament and of theCouncil on the promotion of the use of energy from renewable sources svrstava dizalice topline u obnovljive izvore energije u ovisnosti o minimalnoj vrijednosti sezonskog toplinskog množitelja (Seasonal Performance Factor).
Stručni seminar: Održivo planiranje i gospodarenje energijom, HKIS, Zagreb, 2012.
5
Broj ugrađenih jedinica
Izvor: Martin Forsen, EHPA 2011. (obuhvaćeneAustrija, Finska, Francuska, Njemačka, Norveška Švedska, Švicarska, UK)
Izvor: Thomas Nowak (EHPA, 2011.)
Stručni seminar: Održivo planiranje i gospodarenje energijom, HKIS, Zagreb, 2012.
6
Broj ugađenih jedinica prema tipu
Odnos ugrađenih geotermalnih i zračnih dizalica topline u 2005. i 2009. (Martin Forsen, 2011.)
Analiza obuhvaća: Austrija, Finska, Francuska, Njemačka, Norveška Švedska, Švicarska, UK
DTPT – Dizalice Topline Povezane s TlomGSHP – Ground Source Heat Pumps
2005.
26%
74%
DTPT (GSHP)Zrak
2009.
64%36%
DTPT (GSHP)Zrak
Stručni seminar: Održivo planiranje i gospodarenje energijom, HKIS, Zagreb, 2012.
7
Princip rada kompresijske dizalice topline
Dizalica topline posreduje u prijenosu topline između dvatoplinska spremnika: niskotemperaturnog, kojem se toplina (energija) odvodi, tevisokotemperaturnog kojem se ta toplina (energija) dovodi auvećana je za energiju kompresije.
Sustav dizalice topline sastoji se od tri kruga:
- kruga izvora topline,
- kruga radne tvari,
- kruga ponora topline.
Shematski prikaz dizalice topline u režimu grijanja
Pkomp
kondisp
Stručni seminar: Održivo planiranje i gospodarenje energijom, HKIS, Zagreb, 2012.
8
2. COP i SPF dizlice topline
Toplinski množitelj (COP) ili faktor grijanja dizalice topline definiran je izrazom:
komp
kondgr )(
PCOP
Godišnji toplinski množitelj gr,G (Sesonal Performance Factor - SPF) sustava s dizalicom topline koristi se za proračun i dimenzioniranje sustava grijanja, a računa se pomoću sljedećeg izraza:
QGR – godišnja potrebna toplinska energija za grijanje prostora, kWhQPTV – godišnja potrebna toplinska energija za zagrijavanje PTV, kWhEsust - ukupna godišnja el. energija utrošena na: pogon kompresora, pumpi, ventilatora, pomoćnih grijača, te odleđivanje isparivača, kWh
godsust
godPTVGR
E
SPF
Stručni seminar: Održivo planiranje i gospodarenje energijom, HKIS, Zagreb, 2012.
9
Ovisnost COP o temp razlici na izmjenjivačima DT(P. Lundqvist, KTH)
COP = 3,65Ovisnost SPF o udjelu pomoćnog grijača
(1 – f) – udio pomoćnog grijača
COP = 4,4
COP i SPF dizlice topline
Stručni seminar: Održivo planiranje i gospodarenje energijom, HKIS, Zagreb, 2012.
10
Aneks VII RES direktive:
RES direktiva 2009/28/EC: Promotion of the use of energy from renewable sources
el
*,SPF1
151
Dizalice topline se svrstavaju u obnovljive izvore energije ako je:
el – učinkovitost proizvodnje električne energije
% 65650882
11
usable
RES
,
,Q
E
Obnovljivi dio toplinske energije:
Za el = 0,4 88,2SPF
SPF*QE
11usableRES
Obnovljivi dio toplinske energije ERES kWh:
Stručni seminar: Održivo planiranje i gospodarenje energijom, HKIS, Zagreb, 2012.
11
3. GEOTERMALNA DIZALICA TOPLINE NA FSB-u
Stručni seminar: Održivo planiranje i gospodarenje energijom, HKIS, Zagreb, 2012.
3
2
1
1 - uteg
2 - U cijev
3 - obujmica
Poprečni presjek bušotine
3
2
4
4 - ispuna
152 mm115
Toplinska
sonda sutegom
32
12Stručni seminar: Održivo planiranje i gospodarenje energijom, HKIS, Zagreb, 2012.
Shematski prikaz dizalice topline povezane s tlom
13
Nedirnuta temperatura tla po visini bušotineZagreb, Ivana Lučića 5
Na dubini 1,5 i 5 metara primjetan je utjecaj okolišnje 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 15,2°C. .
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 (Acuna, KTH 2010.)
Rezultati mjerenja
Stručni seminar: Održivo planiranje i gospodarenje energijom, HKIS, Zagreb, 2012.
14
Rezultati mjerenja - Parametri dizalice topline za karakterističan dan, FSB, 10. studeni 2011.
Temperatura tla po visini bušotine, 10.11.2011.
3
5
7
9
11
13
15
7:00 9:00 11:00 13:00 15:00 17:00 19:00 21:00 23:00 1:00 3:00 5:00 7:00
Vrijeme, h
Tem
per
atu
ra t
la, °
C
10 m50 m40 m20 m30 m85 m70 m100 m
ok
tla
TOPLINSKI OPORAVAK BUŠOTINE UREĐAJ U RADU: POTHLAĐIVANJE TLA
Stručni seminar: Održivo planiranje i gospodarenje energijom, HKIS, Zagreb, 2012.
15
Rezultati mjerenja
Temperatura tla po visini bušotine, FSB, 10.11.2011.
- Uključivanje uređaja u 07.00 sati- Isključivanje uređaja u 20.00 sati
DT u režimugrijanja
11,3
10,8
10,8
11,2
7,3
7,1
7,4
12,013,8
11,1
10,8
10,76,5
6,6
4,8
8,2
12,2
7,8
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Temperatura tla, °C
Du
bin
a (p
ozic
ija
term
opar
a), m
10.11.2011., 07:00.
10.11.2011., 20:00.
Stručni seminar: Održivo planiranje i gospodarenje energijom, HKIS, Zagreb, 2012.
16
Rezultati mjerenja
Parametri dizalice topline za karakterističandan, 10. studenog 2011.
7,57,511,11,44Temp. tla – srednja, °C
2,2,888,08,0Temp. glikolne smjese – srednja, °C
3,753,755,565,56Toplinski množitelj, -
4,4,773,43,4m, °C
7,187,189,899,89Učinak kondenzatora, kW
1,921,921,781,78El. snaga kompresora, kW
5,265,268,118,11Učinak izmjenjivača u tlu, kW
Učinci
20,6320,6316,7816,78Temperatura grijanog prostora, °C
6,726,729,369,36Temperatura okoline, °C
4,604,6010,7510,75Temp. glikolne smjese – POVRAT, °C
0,910,915,285,28Temp. glikolne smjese – POLAZ, °C
20.00 sati07.00 sati
Vrijednost parametraMjerene veličine
Stručni seminar: Održivo planiranje i gospodarenje energijom, HKIS, Zagreb, 2012.
17
Kontinuirani rad uređaja - 7 dana
0
2
4
6
8
10
12
14
16
14:00 2:00 14:00 2:00 14:00 2:00 14:00 2:00 14:00 2:00 14:00 2:00 14:00 2:00 14:00
Vrijeme, h
Tem
per
atu
ra t
la, °
C10 m50 m40 m20 m30 m85 m70 m100 m
ok
tla
Parametri dizalice topline za 7 dana rada uređaja: 18.02.-25.02.2012.
Stručni seminar: Održivo planiranje i gospodarenje energijom, HKIS, Zagreb, 2012.
18
Parametri dizalice topline za 7 dana rada uređaja: 18.02.-25.02.2012.
DT u režimugrijanja
11,8
11,5
11,4
11,7
3,2
2,9
3,0
14,012,2
12,0
12,3
11,62,2
2,4
0,9
5,0
4,0
3,9
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Temperatura tla, °C
Dub
ina
(poz
icij
a te
rmop
ara)
, m
18.02.2012., 14:40.
25.02.2012., 14:20.
Stručni seminar: Održivo planiranje i gospodarenje energijom, HKIS, Zagreb, 2012.
19
Parametri rada dizalice topline u kontinuiranom radu
3,063,0612,0412,04Temp. tla – srednja, °C
--0,500,509,489,48Temp. glikolne smjese – srednja, °C
3,283,284,654,65Toplinski množitelj, -
3,63,62,62,6m, °C
6,226,229,079,07Učinak kondenzatora, kW
1,891,891,951,95El. snaga kompresora, kW
4,324,327,117,11Učinak izmjenjivača u tlu, kW
Učinci
24,0524,0512,0312,03Temperatura grijanog prostora, °C
19,3019,3013,9313,93Temperatura okoline, °C
1,011,0111,9011,90Temp. glikolne smjese – POVRAT, °C
--2,012,017,057,05Temp. glikolne smjese – POLAZ, °C
20.00 sati07.00 sati
Vrijednost parametraMjerene veličine
Parametri dizalice topline za 7 dana rada uređaja: 18.02.-25.02.2012.
Stručni seminar: Održivo planiranje i gospodarenje energijom, HKIS, Zagreb, 2012.
20
PROJEKTIRANJE POLJA BUPROJEKTIRANJE POLJA BUŠŠOTINA OTINA -- Test termiTest termiččkog odziva tla kog odziva tla –– TRT testTRT test
Vrijednosti dobivene mjerenjem toplinskog odziva tla:- toplinska vodljivost tla λ = 1,73 W/(m*K)- unutarnji otpor bušotine Rb = 0,076 (m*K)/W
ULAZNI PODACI ZA DIMENZINIRANJE ULAZNI PODACI ZA DIMENZINIRANJE POLJA BUPOLJA BUŠŠOTINAOTINA
QQH,ndH,nd, Q, QC,C,ndnd
TRT test na lokaciji IKEA Rugvica
6 m
6 m
Stručni seminar: Održivo planiranje i gospodarenje energijom, HKIS, Zagreb, 2012.
21
4. ZAKLJU4. ZAKLJUČČAKAK
Iskustva iz europskih zemalja pokazuju da će i u Hrvatskoj doći do porasta primjene dizalica topline u sustavima grijanja i hlađenja.
Postoji više faktora koji utječu na učinkovit raddizalica topline, počevši od projektiranja prekoizvođenja pa do načina rada.
Mjereni rezultati na ispitnom sustavu s BIT-om na FSB-u pokazuju da je veliki utjecaj vremena rada sustava na ohlađivanje tla duž izmjenjivača, a time i na učinkovitost dizalice topline.
Za kvalitetnu primjenu promatrane tehnologije neophodno je korištenje tehničkihpropisa koji se odnose na učinkovitost i sigurnost rada dizalica topline, zaštituokoliša, smjernice za dobivanje dozvole za gradnju, te ovlašćivanje bušača i izvođača radova.
Stručni seminar: Održivo planiranje i gospodarenje energijom, HKIS, Zagreb, 2012.
SveuSveuččiliiliššta u Zagrebu ta u Zagrebu Fakultet strojarstva i brodogradnjeFakultet strojarstva i brodogradnje
HVALA NA PAŽNJI!dr.sc. Vladimir SOLDO, izv.prof.
prof.dr.sc. Tonko ĆURKO
Fakultet strojarstva i brodogradnje Sveučilišta u ZagrebuKatedra za toplinsku i procesnu tehniku,
Ivana Lučića 5, Zagreb, E-mail: [email protected], [email protected]
Stručni seminar: Održivo planiranje i gospodarenje energijom, HKIS, Zagreb, 2012.