Dizalice-topline.pdf

Fakultet strojarstva i brodogradnje Sveučilišta u Zagrebu

GOSPODARSKA STRUKTURA ZA ODRŽIVI RAZVOJ REPUBLIKE HRVATSKE I STRUKOVNO OBRAZOVANJE

DIZALICE TOPLINE

dr.sc. Vladimir Soldo, dipl.ing.stroj.

Nova Gradiška, 03. srpnja 2014.

SADRŽAJ 1. UVOD 2. OPĆENITO O DIZALICAMA TOPLINE Procesi s dizalicom topline Učinak dizalice topline 3. IZVORI TOPLINE ZA DIZALICE TOPLINE 4. DIZALICE TOPLINE POVEZANE POVEZANE S TLOM TLOM - GEOTERMALNE GEOTERMALNE DIZALICE TOPLINE 5. PROVED PROVEDBA BA IPA PROJEKTA PROJEKTA GeothermalMappi Geot hermalMappi ng 6. EKONOMSKI POKAZATELJI POKAZATELJ I PRIMJENE DIZALICE TOPLINE

Gospod Go spodarska arska struktura struktura za održivi održivi razvoj Republi Republike ke Hrvatske i strukovno obrazovanje obrazovanje

2

1. 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-a.



Izvedbe su moguće u otvorenoj i zatvorenoj izvedbi. Otvorene izvedbe koriste podzemne ili površinske vode kao izvor/ponor topline na dizalici topline. Zatvorene izvedbe koriste tlo kao izvor/ponor topline.



Primjena: stambeni i nestambeni sektor, industrija, specifične namjene



Europska direktiva naziva Directive 2009/28/EC of the European Parliament and of the Council on the promotion of the use of energy from renewable sources

svrstava dizalice topline u obnovljive izvore energijeu energijeu ovisnosti o minimalnoj vrijednosti sezonskog toplinskog množitelja(SPF): množitelja (SPF):


3

UVOD Broj instaliranih dizalica topline povezanih s tlom u EU zaklj zakljuu čno s 2010. 2010. (Izvor 11th EurObserv'ER Report )

Bušotinski izmjenjiva či

topline u Stockholmu

Zem l j a Švedska Njemačka Finska Francuska Au Austrija trija Nizozemska Danska Poljska Velika Britanija Irska Češka Italija Belgija Estonija Slovenija Litva Bugarska Slovačka Mađarska Uk u pn o

B r o j DT 378.311 205.150 60.246 151.938 61.80 .808 29.306 20.000 19.320 18.390 11.658 13.349 12.357 13.085 6.382 3.948 2.221 543 2.000 4.030 1.014.436

Instalirani u činak, MWth 4005 2570 1113 1671,3 729,5 745 160 257 239,1 202,7 197 231 157 91,8 54,8 41,5 20,6 25,7 43 12.611


4

OPĆENITO O DIZALICAMA TOPLINE - Princip rada kompresijske dizalice topline 

 kond

 isp

Pkomp

Dizalica topline posreduje u prijenosu topline između dva toplinska spremnika: niskotemperaturnog, kojem se toplina odvodi, te visokotemperaturnog, kojem se ta toplina dovodi, uvećana za energiju kompresije.

Sustav dizalice topline sastoji se od tri kruga: - kruga izvora topline, + Pkomp - kruga radne tvari i - kruga ponora topline. 

kond = isp

Shematski prikaz dizalice topline u režimu grijanja

Gospodarska struktura za održivi razvoj Republike Hrvatske i strukovno obrazovanje

5

Učinkovitost dizalice topline: COP i SPF dizlice topline Toplinski množitelj (COP) ili faktor grijanja dizalice topline definiran je izrazom:  gr (COP ) 

 kond

Pkomp

Godišnji toplinski množitelj gr,G (Sesonal performance factor - SPF) dizalice topline koristi se za proračuni dimenzioniranje sustavagrijanja. Računa sepreko sljedećegizraza:

 QGR  QPTV  SPF 

god

 E sust god

QGR – godišnja potrebna toplinska energija za grijanje prostora, kWh QPTV – godišnja potrebna toplinska energija za zagrijavanje PTV-a, kWh Esust - ukupna godišnja el. energija utrošena na pogon kompresora, pumpi, ventilatora, pomoćnog grijača,

te sustava odleđivanja isparivača, kWh


6

Prekretni Split proc es: hlađenje - grijanje HLA ĐENJE Faktor hlađenja split klima uređaja Primjer 1.: isp = 3500 W PEL = 1084 W Radna tvar R410A (Thl = 27 °C, Tok = 35 °C, HRN EN 14511)  isp 3500  hl EER     3,23

1084

PEL

GRIJANJE Toplinski množitelj  g dizalice topline: Primjer 2.: kond = 3850 W PEL = 1067 W (Tg = 20 °C, Tok = 7 °C)





 gr COP 

 kond

PEL



3850  3,61 1067


7

KOMPRESIJSKI RASHLADNI URE ĐAJI Split klima uređaji se razvrstavaju u energetske razrede prema režimu rada, ovisno o tome da li se uređaj koristi za hlađenje ili za grijanje. Ako se split klima uređaj koristi u režimu hlađenja njegov razred energetske učinkovitosti određuje faktor hlađenja hl (EER). Npr. uređaj s faktorom hlađenja većim od 3,2 svrstava se u energetski razred A. Razvrstavanje uređaja prema energetskoj učinkovitosti (u primjeni novi model prema SEER i SCOP): HLA ĐENJE (EER) Razred energetske učinkovitosti A 3,20 < EER Razred energetske učinkovitosti B 3,20 > EER > 3,00 Razred energetske učinkovitosti C 3,00 > EER > 2,80 Razred energetske učinkovitosti D 2,80 > EER > 2,60 Razred energetske učinkovitosti E 2,60 > EER > 2,40 Razred energetske učinkovitosti F 2,40 > EER > 2,20 Razred energetske učinkovitosti G 2,20 > EER GRIJANJE (COP) Razred energetske učinkovitosti A 3,60 < COP Razred energetske učinkovitosti B 3,60 > COP > 3,40 Razred energetske učinkovitosti C 3,40 > COP> 3,20 Razred energetske učinkovitosti D 3,20 > COP> 2,80 Razred energetske učinkovitosti E 2,80 > COP > 2,60 Razred energetske učinkovitosti F 2,60 > COP > 2,40 Razred energetske učinkovitosti G 2,40 > COP Gospodarska struktura za održivi razvoj Republike Hrvatske i strukovno obrazovanje

8

REALNI SUSTAV DIZALICE TOPLINE U RADU – DT tlo-voda

A = 320 m2 gr = 12 kW

qspec= 80 kWh/(m2 god) SPF = 3,8

73,7 % OIE

9

MJERENE VRIJEDNOSTI SPF-a Dizalice topl ine TLO-VODA 5,5

Mjerenja SPF-a provedena: 07. mj 2007. - 06. mj 2010. 5,0 4,5 4,0

prosječni SPF = 3,88

- 3,5 , F P S3,0

2,5 2,0 1,5 1,0

0 5 3 9 3 2 8 6 3 3 1 1 9 6 7 5 7 6 4 8 3 4 4 7 3 3 6 2 5 7 1

7 1 0 4 2 6 5 4 9 3 7 4 7 9 0 0 8 6 4 4 6 5 7 3 4 8 4 1 6 2 7 0 2 3 6 3 2 1 7 7 6 2 3 3 1 1 1 1 1 1 1 1

Lokacija

6 3 8 2 7 1 6 2 4 4 1 3 2 1 1 7 7 1 1 1

2 1 9 8 8 0 9 8 0 2 3 3 2 1 1 1

5 3 1 1

Mjerena vrijednost godišnjeg faktora grijanja (SPF 3) dizalice topline tlo-voda na 56 različitih lokacija diljem Njemačke . 10

IZVORI TOPLINE ZA DIZALICE TOPLINE Za postrojenje dizalice topline od najvećeg su značaja svojstva toplinskog izvora. Može se reći da je

postrojenje za grijanje dizalicom topline onoliko dobro, koliko je dobar njegov toplinski izvor. Kao niskotemperaturni toplinski spremnici koriste se voda (riječna, jezerska, morska i podzemna), zrak,

otpadna toplina ili se isparivač zakopava u zemlju, pri čemu tlo predstavlja toplinski spremnik. Na izvor topline se postavlja niz zahtjeva među kojima su najvažniji sljedeći:

- toplinski izvor treba osigurati potrebnu količinu topline u svako doba i na što višoj temp. - troškovi za priključenje toplinskog izvora na dizalicu topline trebaju biti što manji, - energija za transport topline od izvora do isparivača dizalice topline treba biti što manja.


11

Okolišnji zrak kao izvor topline

Najveći i najpristupačniji ogrjevni spremnik topline za dizalice topline

predstavlja okolišnji zrak. Loša strana zraka kao izvora topline su varijacije njegove

temperature, što znatno utječe na toplinski množitelj dizalice topline. Smanjivanjem temperature okoline smanjuje se toplinski množitelj i ogrjevni učinak dizalice topline. U većini slučajeva obavezna primjena dodatnog izvora grijanja (ekonomičan rad do ok = -5 °C). Naslage leda najveće pri temperaturi zraka oko 0 °C (odleđivanje isparivača svakih 1.5 do 2 sata). Za temperaturu okoline -10 °C odleđivanje isparivača svakih 5 sati. Gospodarska struktura za održivi razvoj Republike Hrvatske i strukovno obrazovanje

12

Dizalice topline zrak-voda 5

Neophodni podaci za proračun dizalice topline su standardni podaci u više radnih točaka o učinku i COP prema normi HRN EN 14511. P 4

Dizalica topline zrak-voda  pol = 35 °C

O C , a j n a j i r 3 g r o t k a F 2

 pol = 45 °C

Dizalica topline zrak-voda

16

W k , e n i l p o 14 t e c i l a z i d a 12 j n a j i r g k a 10 n i č U

1 -8

-6

-4

-2

-4

-2

0

2

4

4

6

8

10

12

14

16

18

20

 pol = 35 °C

8 -6

2

Temperatura okoline, °C

 pol = 45 °C

-8

0

6

8

10

12

14

16

18

20

Temperatura okoline, °C

Radna to čka A-7/W35 A2/W35 A7/W35 A20/W35 A-7/W45 A2/W45 A7/W45 A20/W45

Učinak, kW 8,7 10,6 12,7 15,8 9,1 11 13,2 16,1


COP, 3 3,5 4 4,9 2,55 3 3,4 4,1 13

DIZALICE TOPLINE POVEZANE S TLOM Dizalice topline povezane s tlom mogu se podijeliti na: - otvorene sustave - zatvorene sustave

OTVORENI SUSTAVI

ZATVORENI SUSTAVI

spiralna izvedba izmjenjivača Gospodarska struktura za održivi razvoj Republike Hrvatske i strukovno obrazovanje

14

OTVORENI SUSTAVI - Podzemne vode kao izvor topline Temperatura podzemne vode iznosi u većini slučajeva od 8 do

12 °C i ovisi o dubini iz koje se voda crpi. Razmak između ovih bunara treba biti što je moguće veći, a po

mogućnosti ne manji od 10 m. Ponorni bunar postavlja se nizvodno od crpnog bunara. Potopljena crpka ugrađuje se obično do dubine

20 m kako bi se smanjili pogonski troškovi pumpe. Ispod pumpe, ostavlja se slobodna visina bunara koja omogućuje nakupljanje pijeska i nečistoća. Promjer bunara je obično 220 mm ili veći. Protok pumpe za vodu proračunava se na

temperaturnu razliku vode na isparivaču od 4 °C (5 °C). uopće ne mijenja te je podzemna voda najpovoljnija kao izvor topline za pogon dizalice topline.

Temperatura podzemne vode se tijekomcijele godine neznatno ili


15

Učinkovitost dizalice topline VODA-VODA Za dizalice topline koje koriste vodu kao toplinski izvor, norma HRN EN 14511 određuje radnu točku W10/W35, pri čemu je temperaturni režimvodenaisparivaču: 10/5 °C, a nakondenzatoru 30/35 °C. Manja temperaturna razlika između toplinskih spremnika za posljedicu ima porast vrijednosti toplinskogmnožitelja koji iznosi za komercijalne dizalice topline približno 5,5. Za radnu točku W10/W55 toplinski množitelj iznosi približno 3,5. DIZALICA TOPLINE VODA-VODA NormaEN14511

W10/W35*

W10/W55**

Učinak grijanja, kW

11,6

10,9

10,2

9,6

El. snaga, kW

2,1

1,9

3,0

2,7

Faktor grijanja

5,5

5,7

3,5

3,6

*Temperaturni režim vode na isparivaču: 10/5 °C; Temperaturni režim vode na kondenzatoru 30/35 °C **Temperaturni režim vode na isparivaču: 10/5 °C; Temperaturni režim vode na kondenzatoru 50/55 °C


16

Podzemne vode kao izvor topline PRIMJER: Dizalica topline voda-voda učinka 14,4 kW (VWS 101/2) Temperatura vode 13,5 °C Temperaturni režim na međuizmjenjivaču:

- primar 13,5/10 °C, - sekundar 6/10 °C Snaga potopljene dobavne pumpe 0,5 kW Dubina bunara 28 m (pumpa postavljena na dubini 22 m) Ispusna cijev u izljevnom bunaru na visini 18 m Ukupni toplinski množitelj za temp. režim ogrjevne vode 35/30 °C iznosi 5,1.

Bušenje upojnog bunara u primorskom dijelu Hrvatske Gospodarska struktura za održivi razvoj Republike Hrvatske i strukovno obrazovanje

17

PRIMJERI IZ PRAKSE - Morska voda kao izvor topline 

Naselja uz mora, jezera i rijeke imaju izvor topline u mnogim slučajevima pristupačan i jeftin. Takve se vode mogu uobičajeno koristiti pri temperaturama većim od +4°C.

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


18

Tlo kao izvor topline – horizontalna izvedba izmjenjivača Zemlja je kao izvor topline povoljna jer već u malim dubinama ima prilično konstantnu temperaturu (7÷13 °C na dubini 2 m). Izmjenjivač topline se u tlo može položiti

u obliku snopa vodoravnih cijevi na dubini od 1,2 do 1,5 m, s međusobnim razmakom cijevi od 0,5 do 1 m, ovisno o sastavu i vrsti tla. Promjer PE cijevi iznosi 25 ili 32 mm.

Dužina jedne izmjenjivačke sekcije iznosi do 100 m Učinak: 15 do 35 W/m2

Potrebna slobodna površina je otprilike 2 ÷ 2,5 puta veća od grijane površine. Regeneracija toplinskog izvora događa se zahvaljujući Sunčevom zračenju,kiši ili rosi.


19

UČINKOVITOST DIZALICE TOPLINE Norma HRN EN 14511 za radnu točku B0/W35 definira učinkovitost dizalice topline tlo-voda za temperaturni režimglikolne smjese na isparivaču: 0/-3 °C i temperaturni režim vode na kondenzatoru 30/35 °C. Komercijalne dizalice topline za navedene uvjete imaju faktor grijanja oko 4,5. Faktor grijanja za radnu točku B0/W55 i temperaturni režim vode na kondenzatoru 50/55 °C je značajno manji i iznosi oko 3,0. DIZALICA TOPLINE TLO-VODA Norma EN14511

B0/W35*

B0/W55**

Učinak grijanja, kW

10,4

10,8

9,5

9,8

El. snaga, kW

2,4

2,4

3,3

3,3

Faktor grijanja

4,4

4,5

2,9

3,0

*Temperaturni režim glikolne smjese na isparivaču: 0/-3 °C; Temperaturni režim vode na kondenzatoru 30/35 °C **Temperaturni režim glikolne smjese na isparivaču: 0/-3 °C; Temperaturni režim vode na kondenzatoru 50/55 °C


20

Tlo kao izvor topline – horizontalna izvedba izmjenjiva ča Praktični primjer: Dizalica topline voda-voda učinka 17,3 kW (VWS 171/2) PE cijevi 32x2,9 mm položene na dubinu 1,7 m Temperaturni režim na strani glikolne smjese (-1)/3 °C

Razdjeljivač i sakupljač kolektorskog polja

Polaganje horizontalnog izmjenjivača – kolektorskog polja Krapina


21

Tlo kao izvor topline – vertikalna izvedba izmjenjiva ča PRIMJENA:

- obiteljska domaćinstva - stambeni sektor - poslovni objekti - škole i vrtići - bolnice - športski centri - plastenici - specifične namjene

PROVEDBA:

- definiranje regulative oko bušenja tla - geološka karta RH - certificiranje izvođača bušotina - investicija (bušenje  50 eur/m) - poticaji


22

Tlo kao izvor topline – vertikalna izvedba izmjenjiva ča Izmjenjivač se u bušotinu ulaže na dubini od 60 do 150 m (200 m). Temperatura tla na dubini od 2 m iznosi 7 do 10

°C, a na dubini do 100 m temp. tla se kreće između 10 i 13 °C.

voda+glikol

vertikalna bušotina (izmjenjivač )

ispuna

Parametri dizalice topline s vertikalnim bušotinama 20 ÷85 W/m Učinak vertikalnog izmjenjivača Promjer PE cijevi: 25, 32, 40 mm Promjer bu šotine 80 ÷ 152 mm Ispuna bušotine: smjesa bentonita i cementa 1 ÷ 3 W/(m K) Toplinska vodljivost tla Izmjenjivač topline (tvornički predmontiran) se u

tlo polaže najčešće kao dvostruka U cijev. Gospodarska struktura za održivi razvoj Republike Hrvatske i strukovno obrazovanje

23

GEOTERMALNA DIZALICA TOPLINE NA FSB-u Toplinska sonda s utegom

3

Poprečni presjek bušotine

3 2 4

2

32 115 152 mm

1 - uteg 2 - U cijev

1

3 - obujmica 4 - ispuna


24

UVOD Dosadašnja istraživanja - FSB Zagreb - izvedba dizalice topline s bušotinskim izmjenjivačem topline

Mjerenje temperature od 1,5 m do 100 m dubine. U bušotinu je ugrađeno 15 termopara tipa K, ukupne duljine 700 m. 25


UVOD - Rezultati mjerenja nedirnute temperature tla Nedirnuta temperatura tla po visini bušotine Zagreb, Ivana Luč ić a 5

Nedirnuta temperatura tla, Osijek, Strojarska tehnič ka škola

Nedirnuta temperatura tla, Stochkolm (Acuna, KTH 2010.)

Temperatura, °C

Temperature [°C] 8 0 20

9

10

11

13

14

15

16

17

0 10

40 20

60 80 100

] m 120 [ h t p 140 e D

30

Osijek, 30.05.2014. 40 m , a 50 n i b u D60

Cijev gore Cijev dolje

160 70

180 200

80

220

90

240

100

260


26

15

Rezultati mjerenja

Temperatura tla po v isini bušotin e, FSB 22.03.2010.

14 13 12

Soil temperature, °C 3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

0 5,82 6,43

10 m , ) e l p u o c o m r e h t f o n o i t i s o p ( h t p e D

10,59

6,85

11,57

7,25

20

11

13

8,62

5,45

10

C ° , 9 a r u t a r 8 e p m 7 e T

Tok, °C 10m 5m 50m 40m 1,5 m 20m 30m 85m 70m 100 m; T, °C

6 5 4

30

8,34

5,22

3 2

40

8,58

5,51

1 0

6,07

50

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Vrijeme, h

9,39 02 March 2011; 07.00am

60

02 March 2011; 07.00pm 4,72

70

8,49

80 90

100

8,76

4,73 3,30

8,94

Parametri dizalice topline za karakteristi č an dan, FSB, 02.03.2011.

Parametar

Temp. glikolne smjese – POLAZ, °C Temp. glikolne smjese – POVRAT, °C Temperatura grijanog prostora, °C Temperatura okoline, °C

Mjerene veli čine 07.00 sati 19.00 sati 3,86 -1,07 8,74 2,82 9,61 13,18 -0,04 -0,10

Učinci

Učinak izmjenjivača u tlu, kW El. snaga kompresora, kW Učinak kondenzatora, kW Toplinski množitelj, -

7,10 1,65 8,74 5,31


5,59 1,55 7,13 4,61 27

IPA PROJEKT - OSNOVNI PODACI: www.geothermalmapping.fsb.hr Broj natječaja

IPA IIIC, Aktivnost 2.2.1. Fond za ulaganje u znanost i inovacije/SIIF, 2. poziv, FAZA II, IPA2007/HR/16IPO/001-0405, EuropeAid/131920/M/ACT/HR, Grant shema Istraživanje i promoci ja korištenja plitkih geotermalnih potencijala u RH

Naziv projekta

Research and the promotion of use of shallow geothermal pot ential in Croatia

Nositelj Partner Suradnici

Fakultet strojarstva i brod ogradnje Sveučilišta u Zagrebu Hrvatski geološki institut 5 tehničkih škola, jedan institut i j edna općina

Provedbene lokacije

Županije: Osječko-baranjska, Požeško-slavonska, Međimurska, Grad Zagreb, Ličkosenjska, Istarska, Zadarska, Splitsko-dalmatinska 24 mjeseca (04.06.2013. – 03.06.2015.) 509.695,36 eur (sufinanciranje 91.133,53 eur; 17,88 %)

Trajanje projekta Vrijednost projekta

Projektni tim: Luka Boban Leon Lepoša Marino Grozdek Miroslav Ruševljan Tonko Ćurko Srećko Švai ć Vladimir Soldo, voditelj projekta Gospodarska struktura za održivi razvoj Republike Hrvatske i strukovno obrazovanje

28

CILJEVI PROJEKTA Osam istražnih lokacija diljem Hrvatske Cakovec



Cilj - određivanje topliskih potencijala tla na 8 lokacija RH (mapiranje RH) u svrhu dobivanja ulaznih podataka za projektiranje polja bušotina kao izvora/ponora topline za primjenu dizalica topline u sustavima grijanja/hlađenja.



Suradnik (1) Tehni čka škola Čakovec



Suradnik (3) Strukovna škola Gospi ć



Suradnik (4) Strojarska tehni čka škola Osijek



Suradnik (6) Tehni čka škola Požega



Suradnik (7) Tehni čka škola Zadar



Suradnik (2) Općina Dugopolje

Osijek

Zagreb Požega Porec

Gospic

Zadar

Dugopolje



Suradnik (5) Institut za poljoprivredu i turizam Poreč



Nositelj (8) Fakultet strojarstva i brodogradnje, Zagreb


29

PROVEDBA PROJEKTA Projekt uklju čuje: Bušenje

ukupno 7 bušotina dubine 100 m, te jednu dubine 150 m

Uzorkovanje

tla (Hrvatski Geološki Institut)

Ugradnja

optičkog mjernog kabela u BIT

Ugradnju

bušotinskog izmjenjivača topline (BIT)

DTRT

(Distributed Thermal Response Test)

Pokretanje

mapiranja geotermalnog potencijala tla za potrebe grijanja u

Republici Hrvatskoj Prijenos

znanja i opr eme na suradni čke instit ucije, a time i na budu će

generacije!


30

PROVEDBA PROJEKTA

I FAZA: Bušenje i uzimanje jezgre • bušačke radove izvodi tvrtka GEOservis A.S.

Bušenje

na lokaciji Osijek - 23.04.2014.

Bušenje

na lokaciji Čakovec


31

I FAZA: Bušenje i uzimanje jezgre 

Bušenje s uzimanjem jezgre tla od strane bušača i slaganje u za to predviđene kutije (HGI)

Požega

Zadar

Osijek


32

II FAZA: Polaganje opti čkih vlakana



Polaganje optičkih vlakana unutar/izvan PE cijevi za mjerenje temperature po visini bušotine


33

II FAZA: Polaganje opti čkih vlakana optičkog kabela za mjerenje temperature – ugradnja unutar U-cijevi mogućnost mjerenja temperature duž bušotine sa maksimalnom razlučivosti do 0,7 m provedba prvog takvog mjerenja u Hrvatskoj upotreba

Požegi

optičkih vlakana u Osijeku Polaganje

Čakovcu


34

Testiranje opti čkih vlakana i probno mjerenje temperature


35

Polaganje bušotinskog izmjenjiva ča topline  

Polaganje bušotinskog izmjenjivača topline 100 m na lokaciji Strojarske tehničke škole u Osijeku i Tehničke škole u Požegi zajedno s optičkim vlaknima u cijevi PE cijev 32 mm


36

III FAZA: Mjerenje toplinskih svojstava tla DTRT metodom

TRT uređaj u radu na lokaciji Osijek

Vrijednosti koje se dobiju mjerenjem toplinskog odziva tla: - toplinska vodljivost tla λ, W/(m*K) - unutarnji otpor bušotine Rb (m*K)/W

ULAZNI PODACI ZA DIMENZINIRANJE POLJA BUŠOTINA QH,nd , QC,nd

m 6

6m


37

Mjerenje temperature opti čkim kabelima (eng. DTS - distributed temperature sensing)  optički kabel ugrađen u U cijev izmjenjivača - 200 m  ukupne duljine cca. 240 m (spajanje s akvizicijskim uređajem, kalibracija)  dio spektra povratnog raspršenog zračenja ovisan je o temperaturi

DTS Laser Senzor Ulazna svjetlost

Brillouinovo rasprešenje

Ramanov pojas - ovisan o

Brillouinovo rasprešenje Ramanov pojas ovisan o temperaturi

temperaturi


38

6. Rezultati mjerenja


39

6. Rezultati mjerenja Vertikalna razdioba toplinske provodnosti [W/(m K)] 0,00 4 12

20 28 36 44

52 60 68 76

84 92

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

Dubina [m] 8 – 16 16 – 24 24 – 32 32 – 40 40 – 48 48 – 56 56 – 64 64 – 72 72 – 80 80 – 88 88 – 96 Sr. vrijed.

λ

[W/mK] 1,39 1,85 1,46 2,49 2,00 2,14 1,63 2,22 2,12 2,44 2,00 1,98

100

 toplinski otpor bušotine –Rb = 0,0705 mK/W


40

OPREMANJE ŠKOLA DIZALICOM TOPLINE I PUŠTANJE SUSTAVA U RAD Mogu ćnost r ada dizalice topline u režimu grijanja i hla đenja

- Dizalica topline proizvođača Ferroli 8,6 kW u režimu grijanja (prekretni ventil) - Akumulacijski spremnik 140 lit - Cirkulacijska pumpa izvora topline, pumpa međuspremnika


41

EKONOMSKI POKAZATELJI PRIMJENE DIZALICE TOPLINE Primjer proračuna ekonomske analize razli čitih sustava grijanja stambene zgrade, A= 400 m2 Analiza ekonomske isplativosti različitih izvora toplinske energije provedena je na primjeru manje stambene zgrade grijane površine 400 m2, učinka grijanja 18 kW. Procijenjena specifična godišnja potrebna toplinska energija za grijanje je 80 kWh/(m2 god), što znači da je godišnja potrebna toplinska energija za grijanje zgrade 32.000 kWh/god. Na temelju maloprodajne cijene termotehničke opreme i cijene izvedbe pojedinih termotehničkih sustava za grijanje procijenjeni su investicijski troškovi različitih sustava grijanja. Godišnji stupanj djelovanja plinskog bojlera uzet je 0,80, dok je godišnji stupanj djelovanja uljnog kotla procijenjen na 0,75. Za sustave s dizalicom topline tlo-voda (vertikalna izvedba izmjenjivača) i voda-voda s crpnim i ponornim bunarima pretpostavljen je niskotemperaturni površinski sustav grijanja, a dijelom ventilokonvektorski sustav grijanja s temperaturnim režimom 40/35 °C. Godišnji faktor grijanja dizalice topline tlo-voda iznosi 3,6, dok je godišnji faktor grijanja dizalice topline voda-voda 4,6. Plinski i uljni sustav pretpostavljaju centralno radijatorsko grijanje, te dio podnog grijanja.


42

EKONOMSKI POKAZATELJI PRIMJENE DIZALICE TOPLINE

ENERGETSKA ANALIZA Godišnja potrebna toplinska energija za grijanje, kWh Stupanj djelovanja/faktor grijanja Efektivna potreba za energijom, kWh Emisija CO2 Utrošak energenta EKONOMSKA ANALIZA Investicija, kn Faktor anuiteta Trošak kapitala, kn/god Cijena energenta, kn/jed mjeri Cijena energenta, kn/kWh Pogonski troškovi, kn/god Održavanje, kn/god Troškovi kapitala i pogona, kn/god Troškovi kroz 15 godina, kn

Plin

Ulje

32000

32000

0,8 40000 8000 4300 m3

0,75 42667 11093 4250 lit

80.000 0,096 7.707 3,5 0,38 15.044 1.500 24.251 363.772

72.000 0,096 6.937 7,13 0,71 30.321 2.000 39.258 588.869

Dizalica topline Dizalica topline tlo-voda voda-voda 32000

32000

3,6 4,6 8889 6957 3084 2414 8.889 kWh el.en. 6.957 kWh el.en. 200.000 0,096 19.268 1,14/0,56 1,14/0,56 10.929 1.000 31.198 467.965

155.000 0,096 14.933 1,14/0,56 1,14/0,56 8.950 1.500 25.384 380.753

Stambena zgrada: A = 400 m2, Qgr = 32.000 kWh/god, qgr = 80 kWh/(m2 god),  gr = 16 kW Gospodarska struktura za održivi razvoj Republike Hrvatske i strukovno obrazovanje

43

EKONOMSKI POKAZATELJI PRIMJENE DIZALICE TOPLINE INVESTICIJSKI I POGONSKI TROŠKOVI 40000 35000

ULJE Trošak kapitala Pogonski troškovi

Dizalica topline tlo-voda

30000 25000

Dizalica topline voda-voda

PLIN

d o g 20000 / n k

15000 10000 5000 0

= 0,80

= 0,75

gr

= 3,6

gr

= 4,6

Stambena zgrada: A = 400 m2, Qgr = 32.000 kWh/god, qgr = 80 kWh/(m2 god),  gr = 16 kW Gospodarska struktura za održivi razvoj Republike Hrvatske i strukovno obrazovanje

44

ZAKLJUČAK Dizalice topline smatraju se visokoučinkovitim sustavima za proizvodnju toplinske energije.

Primjenjuju se u svim veličinama, od onih najmanjih za grijanje stanova, pa sve do sustava koji služe za grijanje čitavih naselja.  Koriste se za niskotemperaturne sustave grijanja - optimalan rad dizalice topline s temperaturom

polazne vode s kondenzatora do 55 °C (zagrijavanje PTV-a), do 35 °C površinsko grijanje (pretežito novih građevina). Pogonski troškovi su u odnosu na sustave konvencionalnog grijanja značajno niži dok su investicijski

troškovi značajno viši. Primjenjuju se za grijanje i hlađenje obiteljskih kuća, stambenih naselja, poslovnih jedinica, sportskih

kompleksa, škola, vrtića, bolnica.


45

FAKULTET STROJARSTVA I BRODOGRADNJE SVEU ČILIŠTA U ZAGREBU

HVALA NA PAŽNJI! dr.sc. Vladimir Soldo,izv.prof. Fakultet strojarstva i brodogradnje, Sveu čilišta u Zagrebu Ivana Lučića 5, Zagreb E-mail: [email protected] Tel: 01 6168 235


46

Dizalice-topline.pdf

Recommend Documents