Dizalice Topline u Sustavima Grijanja, Hladjenja, Ventilacije i Klimatizacije

STRU Č NO USAVRŠAVANJE OVLAŠTENIH ARHITEKATA I OVLAŠTENIH INŽENJERA

XV. tečaj 15. i 16. studeni 2013.

TEMA:

TEHNI KO VELEU ILIŠTE U ZAGREBU Zagreb, Avenija Ve eslava Holjevca 15

DIZALICE TOPLINE U SUSTAVIMA GRIJANJA, HLAĐENJA, VENTILACIJE I KLIMATZIACIJE mr.sc.I.Cetini ; prof.d prof.dr.s r.scc P.Donj P.Donjerk erkovi ovi ; ć

ć

T.Rengel; Z.Vašatko

STRUČNO USAVRŠAVANJE OVLAŠTENIH IN ŽENJERA STROJARSTVA XV tečaj 15. i 16. studenog 2013.

1

SADR Ž AJ DIZALICE TOPLINE U SUSTAVIMA GRIJANJA, HLAĐENJA, VENTILACIJE I KLIMATIZACIJE


2

UVOD Implementacija Di Dire rekt ktiv ivee 2002/91 2002/91/E /ECC “Ener “Energy gy Pe Perfo rform rman ance ce of Bui Buildi lding ngs” s” (EPBD) u hrvatsku regulativu lanak 1 . Č lanak odrediti minimalne zahtjeve na energetska svojstva za nove i postoje će zgrade: “Tehnički propis o racionalnoj uporabi energije i toplinskoj zaštiti u zgradama”, NN 110/08 propisati postupak energetskog certificiranja i ovlaš ćivanja certifikatora: “Pravilnik o energetskom certificiranju zgrada” i “Pravilnik o uvjetima i mjerilima za osobe koje provode energetske preglede i energetsko certif cer tificir iciranje anje zgrada zgrada”” NN 113/08 propisati okvirnu metodologiju proračuna godišnje energije za grijanje i hlađenje zgrade (EN 13790): “Pravilnik o energetskom certificiranju zgrada NN 113/08 i Tehni čki propis o sustavima grijanja i hlađen enja ja zgra zgrada” da” NN 110/08 110/08.. STRUČNO USAVRŠAVANJE OVLAŠTENIH IN ŽENJERA STROJARSTVA XV tečaj 15. i 16. studenog 2013.

3

UVOD propisati redovite inspekcije sustava grijanja i klimatizacije, uz detaljni pregled i procjenu učinkovitosti instalacije sustava grijanja s kotlovima starijim od 15 godina. Č lanak 5 . za nove zgrade ukupne korisne površine ≥ 1000 m2 treba analizirati mogućnost korištenja: daljinskog grijanja (ako je dostupno), kogeneracijskog sustava, dizalica topline (odabrati prikladan tip obzirom na vanjske klimatske uvjete), obnovljivih izvora energije. Č lanak 7 . rok valjanosti certifikata treba biti do 10 godina zgrade javne namjene (administrativne zgrade dr žavne i lokalne uprave, bolnice, banke, hoteli, škole, fakulteti...) ukupne korisne površine preko 1000 m 2 trebaju istaknuti energetski certifikat na jasno vidljivom mjestu. STRUČNO USAVRŠAVANJE OVLAŠTENIH IN ŽENJERA STROJARSTVA XV tečaj 15. i 16. studenog 2013.

4

UVOD Č lanak 8 .

redovita inspekcija nužna za sve kotlove nazivnog toplinskog u činka ≥ 20 kW. za kotlove ≥ 100 kW ložene na kapljevita i kruta goriva inspekcija najmanje svake 2 godine, za kotlove ≥ 100 kW ložene na plin inspekcija najmanje svake 4 godine. za sustave grijanja s kotlovima starijim od 15 godina treba provesti jedan temeljit Inspekcijski pregled čitave instalacije s analizom stupnja korisnosti kotla i provjerom dimenzioniranja kotla s obzirom na toplinske gubitke zgrade. Na temelju nalaza inspekcije ovlašteni stručnjak treba dati mišljenje o zamjeni kotla i/ili rekonstrukciji sustava grijanja.


5

UVOD Č lanak 9 .

redovita inspekcija sustava klimatizacije (uklju čivo sustave hlađenja) nužna za sve •sustave . s rashladnim uređajem nazivnog rashladnog učinka ≥ 12 kW. inspekcijski pregled čitave instalacije uključuje analizu učinkovitosti i provjeru dimenzioniranja s obzirom na toplinska optere ćenja zgrade. Na temelju nalaza inspekcije ovlašteni stručnjak treba dati mišljenje o zamjeni i/ili rekonstrukciji sustava klimatizacije. Č lanak 12 .

nužno dobro informirati korisnike zgrada o razli čitim metodama i mogućnostima za racionalnu uporabu energije. na zahtjev zemlje članice EU, Europska komisija se obvezuje podr žati takve informacijske kampanje. STRUČNO USAVRŠAVANJE OVLAŠTENIH IN ŽENJERA STROJARSTVA XV tečaj 15. i 16. studenog 2013.

6

UVOD Č lanak 15 .

•Za donošenje . paketa zakona, propisa i drugih administrativnih mjera za provo đenje

Direktive krajnji rok je 04.01.2006. za zemlje č lanice EU , o čemu moraju pismeno izvijestiti Europsku komisiju. zemlje s nedostatkom kvalificiranih i ovlaštenih stru čnjaka imaju dodatni period od 3 godine za provođenje članaka 7., 8. i 9. Pri tom moraju unaprijed pismeno obavijestiti Europsku komisiju uz prikladno objašnjenje razloga za produljenje i dati vremenski raspored o ispunjavanju zahtjeva po koracima. navedeni vremenski okvir trenutno ne obvezuje Hrvatsku , ali u procesu pristupnih pregovora Hrvatska je obećala donošenje pripadajućih propisa u 3. kvartalu 2008. godine. STRUČNO USAVRŠAVANJE OVLAŠTENIH IN ŽENJERA STROJARSTVA XV tečaj 15. i 16. studenog 2013.

7

DIZALICE TOPLINE U SUSTAVIMA G,H,V I K

Alternativni izvori energije je svaki iskoristivi izvor energije čijom se uporabom izbjegava neželjena svojstva zamijenjenog izvora. nekad –

ugljen umjesto drva

danas –

zamjene za fosilna goriva s: nuklearnom energijom geotermalnom energijom energijom Sunca biomasa, bioplin itd


8

DIZALICE TOPLINE U SUSTAVIMA G,H,V I K Obnovljivi – izvori koji se prirodno obnavljaju praktično neiscrpni

Neobnovljivi – fosilna i nuklearna goriva ograničene rezerve


9

DIZALICE TOPLINE U SUSTAVIMA G,H,V I K Vrste dizalica topline:

Kompresijske – troše mehanički rad za pogon kompresora Sorpcijske: Apsorpcijske – troše toplinu za pogon kuhala (generatora) i rashladnu vodu za apsorber Adsorpcijske – troše toplinu za regeneraciju adsorbenta i rashladnu vodu za adsorber Pokazatelj dobrote procesa:

Faktor pretvorbe (hlađenja, grijanja) – odnos dobivenog i uloženog učinka (COP) STRUČNO USAVRŠAVANJE OVLAŠTENIH IN ŽENJERA STROJARSTVA XV tečaj 15. i 16. studenog 2013.

10


TEMPERATURA ZEMLJE


11


RADNE TVARI KOMPRESIJSKIH DIZALICA TOPLINE

Prirodne radne tvari hlađenje


12



zamjenjuje


13



Utjecajradnih tvari na okoliš


14




15


KOMPONENETE KOMPRESIJSKIH DIZALICA TOPLINE

Kompresori


16



Kondenzatori


17



Prigušni ventil


18



Ispariva i


19



20


Izvori topline

voda: bunari, vodotoci, jezera, more i otpadne vode zrak (problemi s injem pri niskim temperaturama) toplina podzemlja površinski i dubinski izvori (problemi povrata topline)


21


A-dizalica topline B-izmjenjivač topline C- bunar s podvodnom crpkom D-povratni bunar E –smjer toka podzemne vode F-niskotemperaturno grijanje STRUČNO USAVRŠAVANJE OVLAŠTENIH IN ŽENJERA STROJARSTVA XV tečaj 15. i 16. studenog 2013.

22


A-dizalica topline B-kanal dovodnog zraka STRUČNO USAVRŠAVANJE OVLAŠTENIH IN ŽENJERA STROJARSTVA XV tečaj 15. i 16. studenog 2013.

C-kanal odvodnog zraka D- podno grijanje 23


Promjena temperature zemlje ovisno o godišnjem dobu i dubini STRUČNO USAVRŠAVANJE OVLAŠTENIH IN ŽENJERA STROJARSTVA XV tečaj 15. i 16. studenog 2013.

24

DIZALICE TOPLINE U SUSTAVIMA G,H,V I K –

podzemni kolektori

Suho pješčano tlo : qE = 10 - 15 W/m2 Mokro pješčano tlo: qE = 15 - 20 W/m2 Suho glinasto tlo: qE = 20 - 25 W/m2 Mokro glinasto tlo: qE = 25 - 30 W/m2 Tlo sa podzemnom vodom: qE = 30 - 35 W/m2

A-dizalica topline D-podzemni kolektor B-polazni razdjelnik E -sabirno okno C- povratni razdjelnik F-niskotemperaturno grijanje STRUČNO USAVRŠAVANJE OVLAŠTENIH IN ŽENJERA STROJARSTVA XV tečaj 15. i 16. studenog 2013.

25

DIZALICE TOPLINE U SUSTAVIMA G,H,V I K -

podzemne sonde

qE = 50 W/m duljine sonde Bušenje h < 100 m nadležna služba VODOPRIVREDA Bušenje h > 100 m nadležna služba RUDARSTVO A-dizalica topline D-podzemna sonda B-polazni razdjelnik E -sabirno okno C- povratni razdjelnik F-niskotemperaturno grijanje STRUČNO USAVRŠAVANJE OVLAŠTENIH IN ŽENJERA STROJARSTVA XV tečaj 15. i 16. studenog 2013.

26

DIZALI DIZ ALICE CE TOPL TOPLINE INE U SUST SUSTAVI AVIMA MA G,H, G,H,V VIK-

s pilotima

eli ni prik priklj lju u ak Injektorsk Injektorskaa cije cijev v DN25 DN25 Holend Holender er spojni spojnica ca Monta na hilz hilzna na Dvostr Dvostruka uka U-son U-sonda da Uteg Ispuna Ispuna mješa mješavin vinaa betonit/cement


27

DIZALICE DIZALI CE TOPLINE TOPLINE U SUSTAVIMA SUSTAVIMA G,H,V I K VODA-VODA

A-dizalica topline B-izmjenjivač topline C- bunar unar s podv podvod odno nom m crpk crpkom om D-po D-povra vratn tnii buna bunar r E –sm –smjer jer toka toka podz podzem emne ne vode vode F-niskotempe F-niskotemperaturn raturno o grijanje grijanje STRUČNO USAVRŠAVANJE OVLAŠTENIH IN ŽENJERA STROJARSTVA XV tečaj 15. i 16. studenog 2013.

28



29


STRUČNO USAVRŠAVANJE OVLAŠTENIH IN ŽENJERA STROJARSTVA XV tečaj 15. i 16. studenog 2013. MODUL 2

30

DIZALICE TOPLINE U SUSTAVIMA G,H,V I K VODA-VODA


31



32



33



34

DIZALICE TOPLINE U SUSTAVIMA G,H,V I K VODA‐VODA POTROŠA I KONDENZATOR

ISPARIVA

KONDENZATOR POTROŠA I PUMPE POTROŠA A

C 7

C 0 4 C 0 4

C 5 4 C 5 4

PUFER PUFER 1

RASHLADNI URE ĐAJ TOPLINSKI URE ĐAJ C C 0 4

C 2 1

C 7

C C 5 0 4 4

C 2 1

3 2

6

3 5 5

5 4

KONDENZATORSKA PUMPA KONDENZATORSKA PUMPA PUMPA ISPARIVA A

1 2

4 4

RASHLADNI URE ĐAJ TOPLINSKI URE ĐAJ

12 C

POZICIJE UPRAVLJA KIH POZICIJE UPRAVLJA KIH VENTILA-ZIMA (GRIJANJE) VENTILA-ZIMA (GRIJANJE) 1 OTVOREN 1 OTVOREN 2 ZATVOREN 2 ZATVOREN 3 OTVOREN 3 OTVOREN 4 ZATVOREN 4 ZATVOREN 5 OTVOREN 5 OTVOREN 6 ZATVOREN 6 ZATVOREN

PUMPA IZMJENJIVA TOPLINE ISPARIVA A RASHLADNE VODE PUMPA BUNARSKE VODE

6

7C

SPREMNIK 12-24 C BUNARSKE VODE

12-24 C

SHEMA SPAJANJA I RADA VELIKOG TOPLINSKO-RASHLADNOG URE Đ AJA VODA - VODA SHEMA SPAJANJA RADA VELIKOG TOPLINSKO-RASHLADNOG URE Đ AJA VODA - VODA DVOCIJEVNI SISTEMIZIMSKI REŽIM RADA 45/40 C DVOCIJEVNI SISTEM ZIMSKI REŽIM RADA 7/12 C 




DOBAVNA PUMPA BUNARSKE VODE

35

DIZALICE TOPLINE U SUSTAVIMA G,H,V I K VODA‐VODA ISPARIVA

POTROŠA I

RASHLADNI URE ĐAJ TOPLINSKI URE ĐAJ

KONDENZATOR

C C C 5 5 0 4 3 4

PUMPE C C POTROŠA 7A 7 C C 2 2 1 1

C C 0 2 4 1

C C 5 4 7

C 0 4

KONDENZATORSKA PUMPA

PUFER

PUMPA ISPARIVA A

11 2 3

IZMJENJIVA TOPLINE RASHLADNE VODE PUMPA BUNARSKE VODE

2

3

12 C

4 4

6 6

5 5

POZICIJE UPRAVLJA KIH VENTILA-LJETO (HLA ĐENJE) 1 ZATVOREN 2 OTVOREN 3 ZATVOREN 4 OTVOREN 5 ZATVOREN 6 OTVOREN

7C

12-24 C

SPREMNIK BUNARSKE VODE

12-24 C

SHEMA SPAJANJA I RADA VELIKOG TOPLINSKO-RASHLADNOG URE Đ AJA VODA - VODA DVOCIJEVNI SISTEM LJETNI REŽIM RADA 7/12 C 

DOBAVNA PUMPA BUNARSKE VODE


36

DIZALICE TOPLINE U SUSTAVIMA G,H,V I K VODA‐VODA

U re imu grijanja vode troputni ventil kondenzatora je u polo aju 0%, a troputni ventil ispariva a odr ava izlaznu temperaturu hladne vode od +7 C. U re imu hlađenja vode troputni ventil ispariva a je u polo aju 0%, a troputni ventil kondenzatora odr ava izlaznu temperaturu tople vode 35 C odnosno 50 C U re imu hlađenja regulacija kapaciteta dizalice topline vrši se na osnovu temperature hladne vode, a u re imu grijanja na osnovu temperature tople vode.

SHEMA SPAJANJA I RADA VELIKOG TOPLINSKO-RASHLADNOG URE Đ AJA VODA – VODA ČETVEROCIJEVNI RAZVOD PREMA POTROŠAČIMA (VENTILOKONVEKTORI I KLIMA KOMORA)


37

DIZALICE TOPLINE U SUSTAVIMA G,H,V I K ZRAK-VODA

A-dizalica topline B-kanal dovodnog zraka STRUČNO USAVRŠAVANJE OVLAŠTENIH IN ŽENJERA STROJARSTVA XV tečaj 15. i 16. studenog 2013.

C-kanal odvodnog zraka D- podno grijanje 38


UNUTRAŠNJA UGRADNJA DT ZRAK VODA


39



40



41



42

DIZALICE TOPLINE U SUSTAVIMA G,H,V I K SEKUNDARNA STRANA-POTROŠA I


43



44



45



46



47



48



49



50



51



52


Stroj za bušenje i postavljanje sondi STRUČNO USAVRŠAVANJE OVLAŠTENIH IN ŽENJERA STROJARSTVA XV tečaj 15. i 16. studenog 2013.

53


Stroj za bušenje i postavljanje sondi STRUČNO USAVRŠAVANJE OVLAŠTENIH IN ŽENJERA STROJARSTVA XV tečaj 15. i 16. studenog 2013.

54

DIZALICE TOPLINE U SUSTAVIMA G,H,V I K – Adsorpcijska dizalica topline Rad u dva ciklusa: Adsorpcija/isparivanje (hlađenje): Hlađena voda struji kroz isparivač i predaje toplinu radnoj tvari u vakuumskoj komori. Pare se adsorbiraju u silika gelu (egzotermno– rashl. voda) Desorpcija/kondenzacija (regeneracija): Topla voda struji kroz desorber i regenerira silika gel. Para radne tvari kondenzira na kondenzatoru hlađenom rashladnom vodom. Za isparivanje pri 10°C potreban 99% vakuum (apsolutni tlak 0,012 bar) Radna tvar: voda, Adsorbent: silikagel STRUČNO USAVRŠAVANJE OVLAŠTENIH IN ŽENJERA STROJARSTVA XV tečaj 15. i 16. studenog 2013.

55

DIZALICE TOPLINE U SUSTAVIMA G,H,V I K - Apsorpcijski rashladni uređaji/dizalica topline

Mala je vjerojatnost da će apsorpcijsko hlađenje u potpunosti neće zamijeniti konvencionalne kompresijske sustave, ali postoji mnogo na čina primjene kod kojih ono može pružiti mnogo bolju inačicu i glede zaštite okoliša i glede ekonomičnosti. Apsorpcijsko hlađenje je vrijedno razmotriti ukoliko je primjenjiv jedan od sljede ćih čimbenika: Postoji kogeneracijsko postrojenje i nije mogu će iskoristiti svu dostupnu toplinu, ili je novo kogeneracijsko postrojenje u razvoju Dostupna je otpadna toplina Dostupan je jeftin izvor goriva (primjerice plin) Učinkovitost kotla je niska uslijed niskog faktora opterećenja (poglavito ljeti) Nije moguće zadovoljiti električno opterećenje postrojenja Mjesto rada je izrazito osjetljivo na buku i vibracije Na mjestu rada je potrebno dodatno hla đenje ali je opterećenje električne mreže ograničeno i preskupo za rješavanje, a postoji prikladna zaliha topline. STRUČNO USAVRŠAVANJE OVLAŠTENIH IN ŽENJERA STROJARSTVA XV tečaj 15. i 16. studenog 2013.

56


Apsorpcijski rashladni uređaji/dizalica topline

Ukratko, apsorpcijsko hlađenje e na i primjenu kad je dostupan besplatan ili jeftin izvor topline, i/ili ukoliko postoje prepreke konvencionalnom hlađenju. VRSTE APSORPCIJSKIH HLADNJAKA

Postoji nekoliko vrsta apsorpcijskih hladnjaka; a dvije osnovne su: 1 sustav s litijevim bromidom/vodom 2 sustav s amonijakom/vodom PRINCIP RADA

Apsorpcijski hladnjaci djeluju na principu tri poznata fizikalna fenomena: 1 pri isparavanju (ili ključanju) voda apsorbira toplinu, a kod kondenzacije je otpušta. 2 temperatura ključanja tekućine je funkcija tlaka (smanjenjem tlake, smanjuje se i temperatura. 3 postoje određeni parovi kemikalija s izraženom tendencijom međusobnog otapanja. STRUČNO USAVRŠAVANJE OVLAŠTENIH IN ŽENJERA STROJARSTVA XV tečaj 15. i 16. studenog 2013.

57


Apsorpcijski rashladni uređaji/dizalica topline

Kod konvencionalnog, kompresijskog sustava s mehani čkim isparavanjem, rashladno sredstvo isparava pri niskom tlaku, proizvode ći hlađenje. Nakon toga se komprimira na viši tlak u mehaničkom kompresoru te kondenzira. U većini strojeva kompresor se pokreće električnim motorom. Kod apsorpcijskih hladnjaka, isparivač i kondenzator su u suštini isti, međutim, kemijski apsorber i generator topline zamjenjuju kompresor, uz crpku koja osigurava promjene tlaka. Kako je za crpku potrebno puno manje energije nego za kompresor, potrošnja električne energije je mnogo manja.


58



59


Razmotrimo snop cijevi unutar zatvorene posude s nešto vode koju je potrebno rashladiti dok teče kroz cijevi. Neka unutar posude bude vakuum. Pri tlaku od 0,8 kPa, voda klju ča na 3,7°C. Poprskamo li vodom na vanjsku površinu snopa cijevi unutar posude: ukoliko je temperatura vode koja teče kroz cijevi veća od temperature vrenja vode pri zadanom tlaku poprskana voda isparava, apsorbiraju ći toplinu iz vode koja te če cijevima. Time je ostvaren proces hla đenja. Dio posude gdje je smješten snop cijevi naziva se ISPARIVA Č.

A Rashlađena voda; B Rashladno sredstvo: C Zatvorena vakuumizirana posuda


60


U stvarnosti će prikazani proces vrlo brzo prestati djelovati ukoliko se ne izvedu neke nužne prilagodbe. Kako voda isparava, tlak unutar posude (a time i temperatura klju čanja vode) se povećava. Kad temperatura klju čanja postane veća od temperature vode u cijevima, proces isparavanja (a posljedi čno i proces hlađenja) prestaje. Problem se rješava korištenjem kemikalije npr. voda i litij bromid. Litij bromid ima velik afinitet prema vodi te posjeduje visok higroskopski potencijal. Ukoliko unutar posude raspršimo otopinu vode i litijeva bromida, ona će apsorbirati sve pare koje se stvaraju isparavanjem vode sa snopa cijevi ispariva ča. Time se tlak unutar posude održava na 0,8 kPa i proces hlađenja nastavlja. Apsorpcija vode putem litijeva bromida predstavlja egzotermički proces, što znači da se stvara toplina koju je potrebno ukloniti iz sustava. Radi toga postoji drugi snop cijevi unutar posude, unutar kojeg te če rashladna voda; na taj način se održava stalna temperatura unutar posude. STRUČNO USAVRŠAVANJE OVLAŠTENIH IN ŽENJERA STROJARSTVA XV tečaj 15. i 16. studenog 2013.

61


Dio posude u kojem se nalazi ovaj drugi snop cijevi nazivamo APSORBER.

A Rashladno sredstvo, B Pare rashladnog sredstva, C Koncentrirana otopina LiBr, D Apsorpcijski proces, E Rashlađena voda, F Rashladna voda


62


Higroskopska svojstva otopine vode i litijeva bromida nisu konstantna. Ona ovise o dva čimbenika: a) Temperatura: afinitet vode i litijeva bromida raste s padom temperature, b) Koncentracija: kad je ova vrijednost niska (što zna či da je razina soli u otopini vrlo niska) apsorpcijski kapacitet otopine je jako nizak. Ad a) voda koje teče apsorpcijskim cijevima održava unutrašnju temperaturu konstantnom. Ad b) apsorpcijski proces postaje manje učinkovit kad raste udjel vode apsorbirane u otopini. Kako bi se učinkovitost procesa održala konstantnom, nužno je razinu koncentracije svesti na početnu vrijednost. Najjednostavniji način da se to postigne je dovođenje otopine do vrenja: zbog razli čitih pritisaka isparavanja vode i litijeva bromida, tijekom procesa isparavanja hlapi samo voda. Time se koncentracija otopine povećava. STRUČNO USAVRŠAVANJE OVLAŠTENIH IN ŽENJERA STROJARSTVA XV tečaj 15. i 16. studenog 2013.

63


Proces vrenja se odvija u namjenskoj posudi nazvanoj GENERATOR, gdje se sakuplja razrijeđena otopina. Generator se pokre će dostupnim izvorom topline: vrela voda, para ili neposredno izgaranje goriva. Po svršetku procesa vrenja, koncentrirana otopina se šalje u apsorber kako bi apsorbirala pare koje su nastale u isparivaču. A Rashladno sredstvo, B Koncentrirana otopina LiBr, C Pare rashladnog sredstva, D Crpka za otopinu, E Rashlađena voda, F Rashladna voda, G Izvor topline


64


Osim koncentrirane otopine, u generatoru tako đer nastaju i vodene pare. One se šalju u drugi izmjenjivač topline koji nazivamo KONDENZATOR, gdje ih se kondenzira protokom rashladne vode (iste one koja te če apsorberom). Ova kondenzirana voda se koristi kao rashladno sredstvo čijim se prskanjem u isparivaču postiže učinak rashlađivanja. Time je radni ciklus stroja u potpunosti zatvoren. A Kondenzator, B Pare rashladnog sredstva, C Rashladna tekućina, D Koncentrirana otopina, E Generator, F Crpka za otopinu, G Rashlađena voda, H Rashladna voda, I Izvor topline STRUČNO USAVRŠAVANJE OVLAŠTENIH IN ŽENJERA STROJARSTVA XV tečaj 15. i 16. studenog 2013.

65


Osnovni radni ciklus jedno-stupanjskog apsorpcijskog hladnjaka

I ISPARIVAČ II APSORBER III GENERATOR IV KONDENZATOR A Rashladna voda, B Rashlađena voda, C Crpka za otopinu, D Izvor topline


66


Jednostupanjski srednje-temperaturni apsorpcijski hladnjaci pogonjeni vrućom vodom 1 Isparivač, 2 Apsorber, 3 Kondenzator, 4 Generator, 5 Izmjenjivač topline, 6 Pročistač, 7 Crpka pročistača, 8 Preljevna cijev, 9 Crpka za otopinu, 10 Rashladna crpka, 11 3-putni sigurnosni ventil


67


Jednostupanjski apsorpcijski hladnjaci pogonjeni parom 1 Isparivač, 2 Apsorber, 3 Kondenzator, 4 Generator, 5 Izmjenjivač topline, 6 Pročistač, 7 Crpka pročistača, 8 Preljevna cijev, 9 Crpka za otopinu, 10 Rashladna crpka, 11 3-putni sigurnosni ventil


68



69


Generator: Unutar ovog izmjenjivača topline, razrijeđena otopina LiBr koncentracije 57,8% i temperature 69°C zagrijava se uz pomoć pare (tlaka od 50 do 300 kPa) koja teče cijevima. Zahvaljujući toplini, otopina počinje vreti a njezina koncentracija i temperatura rastu na 63%, odnosno 92°C. Tako iz generatora izlaze ova koncentrirana otopina i rashladne pare. Izmjenjiva topline: Vruća koncentrirana otopina koja dolazi iz generatora šalje se u apsorber nakon kojeg prolazi kroz povratni izmjenjivač topline. U njemu koncentrirana otopina predgrijava s 35°C do 69°C slabu otopinu koja dolazi iz apsorbera i odlazi u generator. Temperatura koncentrirane otopine pada na 45°C. Korištenje ovog izmjenjivača topline dovodi do općenitog povećanja učinkovitosti stroja.


70


Apsorber: Kad otopina stigne do apsorbera, raspršuje se po snopu cijevi unutar kojih teče rashladna voda. Kapljice koncentrirane otopine apsorbiraju sve pare nastale u odjeljku isparivača, tako da se odr žava stalan tlak unutar ljuske. Otopina LiBr se razrjeđuje na koncentraciju od 57,8% i temperaturu od 35°C. Odavde se otopina crpi u generator u kojem se ponovo koncentrira korištenjem izvora topline koji koristi stroj. Kao što je već ranije prikazano, rashladna voda teče unutar cijevi apsorbera, s obzirom da je apsorpcija vode u otopinu LiBr egzotermički proces. Toplina koja se oslobađa u ovom procesu naziva se toplina miješanja. Ukoliko se ova toplina ne ukloni iz stroja, temperatura otopine će porasti i posljedično tomu će se smanjiti afinitet otopine prema vodi. Tako će u konačnici apsorcijski postupak postati manje učinkovit. Kondenzator : Pare rashladnog sredstva koje dolaze iz generatora ulaze u kondenzator gdje se kondenziraju uz pomoć rashladne vode koja teče unutar cijevi. Rashladna tekućina se sakuplja na dnu kondenzatora i šalje u isparivač. Tlak unutar kondenzatora iznosi oko 0,87 kPa, dok temperatura iznosi otprilike 42°C. STRUČNO USAVRŠAVANJE OVLAŠTENIH IN ŽENJERA STROJARSTVA XV tečaj 15. i 16. studenog 2013.

71


Ispariva : Rashladno sredstvo koje dolazi iz kondenzatora ulazi u isparivač u kojem je tlak niži nego u kondenzatoru; stoga se rashladno sredstvo brzo rashlađuje na 3,7 °C što je temperatura vrenja koja odgovara tlaku unutar ljuske, te pada na cijevi isparivača. Kad se prikupi na dnu, crpka rashladnog sredstva ju crpi na razdjelnu rešetku isparivača, otkuda zbog gravitacije kaplje na snop cijevi. Kako rashladno sredstvo dolazi u dodir sa cijevima, ono isparava preuzimajući toplinu od vode koje teče unutar cijevi. Tako se ta voda hladi na zahtjevanu temperaturu.


72

DIZALICE TOPLINE U SUSTAVIMA G,H,V I K USPOREDBA KOMPRESORSKE I APSORPCIJSKE DIZALICE TOPLINE


73

DIZALICE TOPLINE U SUSTAVIMA G,H,V I K KOGENERACIJA

U kogeneracijskim procesima se istovremeno proizvodi električna i toplinska energija, odnosno u procesu proizvodnje elektri čne energije se ispušni plinovi koriste za proizvodnju toplinske energije. Ovo je temelj visoke energetske učinkovitosti pretvorbe goriva u korisne oblike energije kod kogenracijskih procesa. Kogeneracija se općenito definira kao korištenje primarne energije goriva u istom procesu za proizvodnju dvaju korisnih energetskih oblika: toplinske energije i korisnog rada. Sam pojam kogeneracija dolazi od engleskog pojma co-generation, odnos gdje generation znači proizvodnja, a prefiks co označava vršenje radnje u isto vrijeme. U tom smislu, ispravna naziv za kogeneraciju u hrvatskom jeziku bio bi su-proizvodnja, no s obzirom da je u stručnim krugovima već uvriježen izraz kogeneracija, isto će se koristiti i u ovome radu.


74


Shematski prikaz pretvorbe energije u kogeneracijkom postrojenju


75


Osnovne cjeline svakog kogeneracijskog sustava čine: pogonski (energetski) agregat, uređaj za dobavu i pripremu goriva, postrojenje za proizvodnju električne energije, sustav za korištenje otpadne topline, sustav ispušnih (dimnih) plinova. upravljački i kontrolni sustav. Faktori koji određuju korištenje konkretnog kogeneracijskog procesa su: energetski kapacitet postrojenja, učinkovitost postrojenja, kvaliteta odnosno energetski nivo proizvedene toplinske energije, odnos proizvodnje električne i toplinske energije. STRUČNO USAVRŠAVANJE OVLAŠTENIH IN ŽENJERA STROJARSTVA XV tečaj 15. i 16. studenog 2013.

76


Principijelna shema kogeneracije na bazi motora s unutarnjim izgaranjem


77


Energetska bilanca kogeneracijskog procesa na bazi atmosferskog plinskog motora


78

DIZALICE TOPLINE U SUSTAVIMA G,H,V I K TRIGENERACIJA

Svaki kogeneracijski proces pru ža mogućnost proizvodnje rashladne energije koristeći proizvedenu toplinsku energiju u apsorpcijskim procesima. Druga opcija proizvodnje rashladne energije u kogeneracijskim procesima je korištenje mehaničkog rada za pokretanje kompresora, pri čemu se istovremeno proizvodi rashladna i toplinska energija. Proces u kojem se proizvedena toplinska energija u kogeneracijskom procesu koristi za proizvodnju rashladne energije često se naziva trigeneracijski sustav. U trigenracijskim sustavima koji se koriste u postrojenjima kondicioniranja zgrada obično se koriste jednostupanjski ili apsorpcijski rashladni uređaji. STRUČNO USAVRŠAVANJE OVLAŠTENIH IN ŽENJERA STROJARSTVA XV tečaj 15. i 16. studenog 2013.

79


Shema trigeneracijskog sustava na bazi motora i jednostupanjskog apsorbera


80


Energetska bilanca trigeneracijskog sustava


81

Dizalice Topline u Sustavima Grijanja, Hladjenja, Ventilacije i Klimatizacije

Recommend Documents