Šta je toplotna pumpa - deltaterm.comdeltaterm.com/dokumenti/hidros toplotne pumpe.pdf · 3...

16
1 ŠTA JE TOPLOTNA PUMPA? Toplotna pumpa je uređaj koji prebacuje toplotu sa jednog mesta („izvor“) na drugo („ponor“) koristeći energiju. U osnovi, toplotna pumpa radi po istom principu kao i klima uređaji, ali u suprotnom smeru. KAKO RADI TOPLOTNA PUMPA Toplotna pumpa je opremljena rashladnim krugom i koristi specijalni fluid (rashladni fluid) koji, u zavisnosti od temperature i pritiska pod kojima se nalazi, može biti u tečnom ili gasovitom stanju. Rashladni krug je sastavljen od: - Kompresora - Kondenzatora (toplotni izmenjivač sa strane korisnika) - Ekspanzionog ventila - Isparivača (toplotni izmenjivač sa strane toplotnog izvora) Rashladni fluid, u gasovitom stanju, komprimuje se i cirkuliše kroz sistem uz pomoć kompresora. Po izlasku iz kompresora, rashladni fluid u obliku vrelog gasa pod visokim pritiskom ulazi u kondenzator, gde se hladi i kondenzuje u tečnost umerene temperature pod visokim pritiskom. Kondenzovani rashladni fluid zatim prolazi kroz uređaj za umanjenje pritiska ( ekspanzioni ventil ). Potom kondenzovani rashadni fluid ulazi u isparivač gde dolazi do njegovog isparavanja usled dovođenja toplote. Rashladni fluid se potom vraća u kompresor i ciklus se ponavlja. U ovom sistemu od suštinskog je značaja da rashladni fluid dostigne dovoljno visoku temperaturu pri komprimovanju. Potom, fluid mora postići dovoljno nisku temperaturu pre ekspandiranja, a razlika pritiska mora biti dovoljno velika da omogući i kondenzaciju na toploj i isparavanje u zoni niskog pritiska na hladnoj strani ciklusa.Što je veća temperaturna razlika i zahtevana razlika pritiska u sistemu, to je veća i energija potrebna za komprimovanje rashladnog fluida. Kod svih toplotnih pumpi energetska efikasnost (količina toplote prebačena po jedinici potrebnog rada) se smanjuje sa povećanjem razlike temperature. Toplotne pumpe se proizvode i sa obrnutim ciklusom, što znači da se u zimskom periodu koriste za grejanje, a u letnjem za hlađenje. Ovo je omogućeno upotrebom 4- krakog ventila. Ovaj ventil omogućuje izbor režima grejanja ili hlađenja na osnovu električnog signala dobijenog od upravljačke jedinice. Usled preusmeravanja ventila, rashladni fluid ide jednim smerom pri isporuci tople vode, a drugim pri isporuci hladne vode.

Upload: vuxuyen

Post on 06-Feb-2018

300 views

Category:

Documents


10 download

TRANSCRIPT

Page 1: ŠTA JE TOPLOTNA PUMPA - deltaterm.comdeltaterm.com/dokumenti/HIDROS toplotne pumpe.pdf · 3 TOPLOTNE PUMPE VAZDUH - VODA Vazduh se koristi kao izvor toplote; ima prednost što je

1

ŠTA JE TOPLOTNA PUMPA?

Toplotna pumpa je uređaj koji prebacuje toplotu sa jednog mesta („izvor“) na drugo („ponor“)

koristeći energiju. U osnovi, toplotna pumpa radi po istom principu kao i klima uređaji,

ali u suprotnom smeru.

KAKO RADI TOPLOTNA PUMPA Toplotna pumpa je opremljena rashladnim krugom i koristi specijalni fluid (rashladni fluid) koji, u zavisnosti od temperature i pritiska pod kojima se nalazi, može biti u tečnom ili gasovitom stanju. Rashladni krug je sastavljen od: - Kompresora - Kondenzatora (toplotni izmenjivač sa strane korisnika) - Ekspanzionog ventila - Isparivača (toplotni izmenjivač sa strane toplotnog izvora) Rashladni fluid, u gasovitom stanju, komprimuje se i cirkuliše kroz sistem uz pomoć kompresora. Po izlasku iz kompresora, rashladni fluid u obliku vrelog gasa pod visokim pritiskom ulazi u kondenzator, gde se hladi i kondenzuje u tečnost umerene temperature pod visokim pritiskom. Kondenzovani rashladni fluid zatim prolazi kroz uređaj za umanjenje

pritiska ( ekspanzioni ventil ). Potom kondenzovani rashadni fluid ulazi u isparivač gde dolazi do njegovog isparavanja usled dovođenja toplote. Rashladni fluid se potom vraća u kompresor i ciklus se ponavlja. U ovom sistemu od suštinskog je značaja da rashladni fluid dostigne dovoljno visoku temperaturu pri komprimovanju. Potom, fluid mora postići dovoljno nisku temperaturu pre ekspandiranja, a razlika pritiska mora biti dovoljno velika da omogući i kondenzaciju na toploj i isparavanje u zoni niskog pritiska na hladnoj strani ciklusa.Što je veća temperaturna razlika i zahtevana razlika pritiska u sistemu, to je veća i energija potrebna za komprimovanje rashladnog fluida. Kod svih toplotnih pumpi energetska efikasnost (količina toplote prebačena po jedinici potrebnog rada) se smanjuje sa povećanjem razlike temperature. Toplotne pumpe se proizvode i sa

obrnutim ciklusom, što znači da se u zimskom periodu koriste za grejanje, a u letnjem za hlađenje. Ovo je omogućeno upotrebom 4-krakog ventila. Ovaj ventil omogućuje izbor režima grejanja ili hlađenja na osnovu električnog signala dobijenog od upravljačke jedinice. Usled preusmeravanja ventila, rashladni fluid ide jednim smerom pri isporuci tople vode, a drugim pri isporuci hladne vode.

Page 2: ŠTA JE TOPLOTNA PUMPA - deltaterm.comdeltaterm.com/dokumenti/HIDROS toplotne pumpe.pdf · 3 TOPLOTNE PUMPE VAZDUH - VODA Vazduh se koristi kao izvor toplote; ima prednost što je

2

TOPLOTNI IZVOR, KORISNIK Toplotni izvor Spoljašnji izvor energije od koga se ona oduzima zove se toplotni izvor. Rashladni fluid toplotne pumpe uzima toplotu preko isparivača. Toplotne pumpe tipa LZT, WZT i LPH proizvođača HIDROS koriste spoljašnji vazduh kao toplotni izvor i zato ih zovemo toplotnim pumpama tipa vazduh – voda.

HIDROS-ove toplotne pumpe tipa WZH i DWH koriste vodu kao toplotni izvor i zovu se toplotnim pumpama tipa voda – voda. Korisnik (Toplotni ponor) Voda koja se greje zove se korisnikom (toplotnim ponorom).

U toplotnoj pumpi korisnik je kondenzator u kome rashladni fluid predaje toplotu preuzetu od toplotnog izvora.Ovako dobijena toplotna energija se može predati objektu standardnim sistemima grejanja: - fan coil-ima -podnim , zidnim, plafonskim grejanjem - radijatorskim grejanjem

TIPOVI TOPLOTNIH PUMPI Postoje različiti tipovi toplotnih pumpi, podeljenih prema vrsti toplotnog izvora. Glavni tipovi su :

- TOPLOTNE PUMPE VAZDUH – VODA - TOPLOTNE PUMPE VODA – VODA - GEOTERMALNE TOPLOTNE PUMPE - HIBRIDNE TOPLOTNE PUMPE

Page 3: ŠTA JE TOPLOTNA PUMPA - deltaterm.comdeltaterm.com/dokumenti/HIDROS toplotne pumpe.pdf · 3 TOPLOTNE PUMPE VAZDUH - VODA Vazduh se koristi kao izvor toplote; ima prednost što je

3

TOPLOTNE PUMPE VAZDUH - VODA Vazduh se koristi kao izvor toplote; ima prednost što je dostupan sve vreme, ali kada je spoljašnja temperatura blizu ili ispod 0°C, neophodno je uvesti i sistem odleđivanja na strani izmenjivača izvora toplote. Ovaj problem pojave leda na izmenjivaču izvora toplote pri niskim temperaturama rešava se uvođenjem tzv. ciklusa odleđivanja (defrost cycle) koji zahteva promenu smera strujanja rashladnog fluida pomoću 4-krakog ventila. Nakon topljenja naslaga leda na izmenjivaču izvora toplote, toplotna pumpa vraća prvobitni smer strujanja rashladnog fluida . U normalnom režimu grejanja, unutrašnji izmenjivač je topao (rashladni fluid – voda), a spoljašnji hladan (vazduh – rashladni fluid). Ciklus odleđivanja oduzima energiju toplotne pumpe, ona se gubi i ne odlazi u krug grejanja vode, privremeno umanjujući odavanje toplote toplotne pumpe. U većini slučajeva može se uzeti da, u većini Evropskih zemalja gubitak energije usled ciklusa odleđivanja varira između 5 i 13%.

TOPLOTNE PUMPE VODA - VODA Voda se koristi kao izvor toplote; ovo rešenje pruža najbolje karakteristike na koje ne utiču spoljašnji klimatski uslovi (karakteristični za toplotne pumpe tipa vazduh – voda). Međutim, voda nije uvek dostupna u dovoljnoj količini i zahteva dodatne troškove zbog spoljnih hidrauličkih veza.

Page 4: ŠTA JE TOPLOTNA PUMPA - deltaterm.comdeltaterm.com/dokumenti/HIDROS toplotne pumpe.pdf · 3 TOPLOTNE PUMPE VAZDUH - VODA Vazduh se koristi kao izvor toplote; ima prednost što je

4

GEOTERMALNE TOPLOTNE PUMPE Kao toplotni izvor koristi se energija akumulirana u zemlji. Energija se iz zemlje apsorbuje pomoću cevi koje se nalaze u tzv. sondama. Kroz cevi cirkuliše mešavina glikola i vode. Sonde mogu biti vertikalne ili horizontalne, projektovane i izvedene na način koji im omogućuje maksimalnu apsorpciju energije iz zemlje. Horizontalne cevi se obično postavljaju na dubini od 1 – 1.5 metara kako bi se izbegao uticaj promenljivih spoljašnjih temperaturskih uslova, a iskoristila prednost sunčevog zračenja. Uprosečeno gledano, za ovu primenu potrebno je cevima pokriti površinu tla koja je 2 – 3 puta veća od površine objekta koji se greje. U slučaju vertikalnih cevi (2 para – 4 cevi po sondi), standardno se projektuju do 100 m dubine i uprosečeno se po sondi dobija 4 – 6 kW. Geotermalna toplotna pumpa ima prednost konstantnog COP-a i toplotni kapacitet bez varijacija uzrokovanih spoljašnjim klimatskim uslovima, ali predstavljaju i veliku investiciju koju uzrokuje bušenje i postavljanje sondi.

HIBRIDNE TOPLOTNE PUMPE U ovoj varijanti koriste se prednosti toplotnih pumpi vazduh – voda (jednostavna i jeftina montaža) i voda – voda (poboljšane karakteristike i iskorišćenje). Ovi uređaji uvek rade kao toplotne pumpe vazduh – voda, koristeći izmenjivače vazduh – rashladni fluid i ventilatore. U slučaju niskih spoljašnjih temperatura ( npr. ispod 0°C), ova toplotna pumpa koristi i drugi izmenjivač toplote tipa voda – rashladni fluid. Voda se obezbeđuje iz nekog manjeg bunara ili manjeg broja sondi. Na ovaj način se i pri niskim spoljašnjim temperaturama održava visoki COP toplotne pumpe. Ovaj sistem karakteriše izuzetno dobar odnos cene i performansi.

Page 5: ŠTA JE TOPLOTNA PUMPA - deltaterm.comdeltaterm.com/dokumenti/HIDROS toplotne pumpe.pdf · 3 TOPLOTNE PUMPE VAZDUH - VODA Vazduh se koristi kao izvor toplote; ima prednost što je

5

EFIKASNOST TOPLOTNIH PUMPI Toplotna pumpa u toku rada: - koristi el. energiju u kompresoru - oduzima toplotu od izvora (vazduh ili voda) - predaje toplotu korisniku preko izmenjivača toplote (voda)

Vrednost COP-a je promenljiv akoja zavisi od vrste toplotne pumpe i radnih uslova i kreće se od 3 do 5. Ovo znači da po 1 kWh električne energije toplotna pumpa predaje potrošaču 3 – 5 kWh toplote.

COP se menja u zavisnosti od temperatura pri kojima se vrši razmena toplote, tj. što je izvor toplote hladniji, manji je i COP.

Osnovna prednost toplotne pumpe je njena mogućnost predaje veće količine toplote od one koja je potrebna za njeno funkcionisanje (električna energija). Efikasnost toplotne pumpe izražava se koeficijentom grejanja COP (coefficient of perfomance) koji predstavlja odnos količine toplote koja se preda korisniku i električne energije koju utroši toplotna pumpa .

RAZLOZI UPOTREBE TOPLOTNIH PUMPI Grafik pokazuje upotrebu energije u prosečnom domaćinstvu severa Evrope ( npr. Nemačka). Utrošak energije podeljen je na sledeći način: - 77.8% grejanje - 10.5% sanitarna topla voda - 6.6% kućne potrebe (frižideri, TV...) - 3.7% kuvanje - 1.4% rasveta Očigledno je da kako smanjenje utroška energije za potrebe grejanja izuzetno utiče na smanjenje ukupno

utrošene energije u domaćinstvu. Toplotna puma je efikasnija od drugih izvora toplote dostupnih na tržištu. Sa COP-om između 3 i 5 utrošak energije je 3-5 puta manji u poređenju sa standardnim kotlovima na gas i lako lož ulje. Ovo znači da, pored finansijske uštede koja se ostvaruje korišćenjem toplotnih pumpi, ostvaruju se i višestruka korist kroz sledeće efekte: - manja emisija gasova koji izazivaju efekat staklene bašte (CO2) - upotreba električne energije koja je svuda dostupna

- upotreba obnovljivih izvora energije - nema potrebe za skladišnim prostorom za gorivo, rezervoarima, dimnjacima - nema zagađenja okoline - u slučaju upotrebe toplotnih pumpi koje koriste električnu energiju proizvedenu fotovoltaničnim ćelijama, dobija se idealan sistem koji apsolutno ne vrši uticaj na okolinu.

77.8% GREJANJE 10.5% SANITARNA TOPLA VODA 6.6% KUĆNE POTREBE 3.7% KUVANJE 1.4% RASVETA

Page 6: ŠTA JE TOPLOTNA PUMPA - deltaterm.comdeltaterm.com/dokumenti/HIDROS toplotne pumpe.pdf · 3 TOPLOTNE PUMPE VAZDUH - VODA Vazduh se koristi kao izvor toplote; ima prednost što je

6

KORIŠĆENJE PRIMARNE ENERGIJE Dijagram prikazan na ovoj strani pokazuje utrošak primarne energije kod različitih sistema grejanja koji su u upotrebi.

Električno grejanje Lako lož ulje Prirodni gas

Toplotna pumpa vazduh – voda COP 3 Toplotna pumpa voda – voda COP 4

Page 7: ŠTA JE TOPLOTNA PUMPA - deltaterm.comdeltaterm.com/dokumenti/HIDROS toplotne pumpe.pdf · 3 TOPLOTNE PUMPE VAZDUH - VODA Vazduh se koristi kao izvor toplote; ima prednost što je

7

Korišćenjem toplotnih pumpi umanjuje se utrošak primarne energije u poređenju sa drugim sistemima grejanja, čime se drastično smanjuje emisija CO2 u atmosferu.

SISTEM GREJANJA PROCENTUALNI UTROŠAK PRIMARNE ENERGIJE Električno grejanje 297%

Lako lož ulje 125% Prirodni gas 120%

Toplotna pumpa vazduh - voda 100% Toplotna pumpa voda - voda 76%

- Toplotne pumpe su sistem grejanja budućnosti (lako održavanje, efikasne, nema zagađenja okoline)

- Toplotne pumpe se mogu koristiti za grejanje, hlađenje i proizvodnju sanitarne tople vode - Zbog efikasnosti i isplativosti toplote pumpe već imaju veliku primenu u mnogim evropskim

zemljama - Cena električne energije je relativno stabilna, za razliku od drugih energenata (gas, lako lož

ulje...). Ovo omogućuje pravilno kalkulisanje investicije. - Jednom instalirana, toplotna pumpa ne zahteva održavanje.

PRIMENA TOPLOTNIH PUMPI Toplotne pumpe se koriste u stambenim, poslovnim objektima i u industrijskim postrojenjima kao alternativa standardnim sistemima grejanja i hlađenja uz pomoć kotlova i čilera. U suštini, isti uređaj se koristi i za grejanje i za hlađenje zahvaljujući ventilu koji menja funkcije isparivača i kondenzatora (obrnuti proces). Primena toplotnih pumpi za grejanje i hlađenje je isplativija od korišćenja samo u režimu grejanja, čime se skraćuje i period za koji se vrati investicija. Pored ovih primena, postoji mogućnost upotrebe toplotnih pumpi i samo za zagrevanje sanitarne tople vode. SANITARNA TOPLA VODA HIDROS toplotne pumpe mogu proizvesti sanitarnu toplu vodu temperature do 55 – 63 °C (zavisno od tipa) što omogućava instalaciju uređaja u svim sistemima gde se zahteva zagrevanje sanitarne tople vode. U ovom slučaju neophodna je ugradnja većeg bojlera sanitarne tople vode nego u sistemima koji rade sa drugim energentima, pošto se postižu manje temperature. Potrebna količina sanitarne tople vode temperature 45°C je data u tabeli.

broj korisnika

količina STV (lit/24h)

broj korisnika

količina STV (lit/24h)

broj korisnika

količina STV (lit/24h)

broj korisnika

količina STV (lit/24h)

1 70 2 140 3 190 5 270

Page 8: ŠTA JE TOPLOTNA PUMPA - deltaterm.comdeltaterm.com/dokumenti/HIDROS toplotne pumpe.pdf · 3 TOPLOTNE PUMPE VAZDUH - VODA Vazduh se koristi kao izvor toplote; ima prednost što je

8

DIMENZIONISANJE TOPLOTNE PUMPE Pravilno dimenzionisanje toplotnih pumpi je od izuzetnog značaja za ukupnu iskorišćenost sistema grejanja. Predimenzionisana toplotna pumpa može umanjiti komfor u prostorijama usled velikih razlika temperature polaznog voda ( i uvećati finansijske izdatke), dok poddimenzionisana toplotna pumpa može umanjiti isplativost sistema usled neophodnosti korišćenja dodatnih izvora energije (električni grejači, kotlovi...). Takođe, odlična toplotna pumpa povezana na loš sistem grejanja daje loše rezultate.

Uprosečeno gledano, svaki °C niže temperature polaznog voda izaziva prosečno uvećanje COP-a od 2-2,5% (čak i više kod toplotnih pumpi voda-voda), što bitno utiče na povećanje iskorišćenja celog sistema i uštedu energije. Sistemi podnog grejanja su, sa ove tačke gledanja izuzetno interesantni pošto su polazne temperature vode 30-38°C, dok fan coili i radijatori zahtevaju više temperature (oko 50°C) što automatski umanjuje COP. U principu, toplotne pumpe se projektuju da rade sa maksimalnom

polaznom temperaturom od 55°C. U slučaju potrebe za višom temperaturom (npr. rekonstrukcija starih zgrada gde nije moguće zameniti grejna tela ) mora se razmatrati povezivanje toplotne pumpe sa drugim izvorima toplote (električni grejači ili kotlovi) posebno pri niskim spoljnim temperaturama. U slučaju temperature polaznog voda ispod 55°C toplotnim pumpama nije neophodno dodavati druge izvore energije, već se to može činiti samo iz finansijskih razloga o kojima će biti reči u nastavku.

Neki primeri: Toplotna pumpa vazduh - voda

TOPLOTNA PUMPA LZT 14T Spoljašnja temperatura: 2°C Temperatura polaznog voda 35°C COP : 3.8 Temperatura polaznog voda 45°C COP : 3.3 Temperatura polaznog voda 55°C COP : 2.8

Toplotna pumpa voda - voda

TOPLOTNA PUMPA WDH 50 Temperatura vodenog izvora: 10°C Temperatura polaznog voda 35°C COP : 5.3 Temperatura polaznog voda 45°C COP : 4.0 Temperatura polaznog voda 55°C COP : 3.1

Najčešća rešenja grejanja toplotnim pumpama danas su:

· Monovalentni sistemi · Monovalentni sistemi sa grejačima · Bivalentni sistemi

U ovom tekstu nećemo obraditi bivalentne sisteme koji predviđaju upotrebu drugih izvora energije (kotlova), već ćemo se fokusirati na prva dva.

Page 9: ŠTA JE TOPLOTNA PUMPA - deltaterm.comdeltaterm.com/dokumenti/HIDROS toplotne pumpe.pdf · 3 TOPLOTNE PUMPE VAZDUH - VODA Vazduh se koristi kao izvor toplote; ima prednost što je

9

MONOVALENTNI SISTEMI Kod ovog sistema toplotni gubici objekta u potpunosti se podmiruju toplotnom pumpom i nema potrebe dodavati neke druge izvore energije. U ovom slučaju izbor toplotne pumpe se vrši prema potrebnom kapacitetu za najniže spoljašnje uslove i temperature. Primer: Lokacija : Štutgart (Nemačka) Ova lokacija ima sledeće klimatske karakteristike: sati

Učestanost pojave spoljašnje temperature izražene u satima godišnje

Iz dijagrama se vidi da je najniža spoljašnja temperatura ove lokacije -14°C u trajanju od 6 sati godišnje. U slučaju da imamo objekat u Štutgartu čiji su toplotni gubici 9 kW pri spoljašnjoj temperaturi -5°C, sa sobnom temperaturom od 20°C, toplotni gubici sračunati prema UNI12813 prikazani su sledećim dijagramima.

Page 10: ŠTA JE TOPLOTNA PUMPA - deltaterm.comdeltaterm.com/dokumenti/HIDROS toplotne pumpe.pdf · 3 TOPLOTNE PUMPE VAZDUH - VODA Vazduh se koristi kao izvor toplote; ima prednost što je

10

REŠENJE SA GEOTERMALNOM TOPLOTNOM PUMPOM Najvažnija karakteristika geotermalne i/ili voda-voda toplotne pumpe je da ima konstantan toplotni kapacitet i COP pri različitim spoljašnjim uslovima. Ovo omogućava optimalno dimenzionisanje uređaja i visoki COP pošto nema uticaja spoljašnje temperature.

U ovom slučaju geotermalna toplotna pumpa WZH09 u potpunosti zadovoljava potrebe za toplotom navedenog objekta.

Spoljašnja temperatura Gubici toplote objekta toplotni kapacitet WZH 09 0°C 7 kW 12.2 kW -5°C 9 kW 12.2 kW -14°C 12.2 kW 12.2 kW

REŠENJE SA TOPLOTNOM PUMPOM VAZDUH-VODA TIPA LZT Ukoliko za isti objekat ugradimo toplotnu pumpu vazduh-voda (tip LZT ili WZT) dijagram odnosa toplotnog kapaciteta pumpe i gubitaka objekta ima sledeći izgled:

Spoljašnja temperatura Temperatura polaznog voda Gubici toplote objekta toplotni kapacitet LZT 21

0°C 35°C 7 kW 17.8 kW -5°C 35°C 9 kW 16.0 kW -14°C 35°C 12.2 kW 12.9 kW

Toplotni kapacitet WZH 09

Toplotni gubici objekta

Toplotni kapacitet LZT 21

Toplotni gubici objekta

Page 11: ŠTA JE TOPLOTNA PUMPA - deltaterm.comdeltaterm.com/dokumenti/HIDROS toplotne pumpe.pdf · 3 TOPLOTNE PUMPE VAZDUH - VODA Vazduh se koristi kao izvor toplote; ima prednost što je

11

U ovom slučaju, ukoliko idemo na monovalentni sistem, moramo izabrati LZT21, koja na -14°C ima toplotni kapacitet 12.9kW. Izbor ove toplotne pumpe, iako tehnički ispravan, nije ekonomski i energetski opravdan, pošto je uređaj predimenzionisan za veći deo godine. Upotreba LZT 21 takođe uključuje upotrebu jače cirkulacione pumpe, veće prečnike cevi, i rezultuje većom bukom i gabaritima. Ovaj primer pokazuje glavnu razliku

između geotermalnih i toplotnih pumpi vazduh – voda. Dok geotermalne toplotne pumpe imaju konstantnu temperaturu izvora toplote i stoga konstantan toplotni kapacitet, toplotne pumpe vazduh – voda imaju značajno variranje toplotnog kapaciteta u zavisnosti od promene spoljašnje temperature. Ova osobina može imati negativan uticaj ukoliko se uređaj instalira u oblastima sa jako hladnim zimama, dok u toplijim regijama dolazi do

povećanja efikasnosti u odnosu na geotermalne toplotne pumpe. Generalno, za toplotne pumpe tipa vazduh – voda najčešće se ne koristi čisto monovalentni sistem već kombinacija sa električnim grejačem.

MONOVALENTNI SISTEM SA ELEKTRIČNIM GREJAČEM Pod ovim nazivom podrazumeva se sistem kod kojeg se toplotni kapacitet toplotne pumpe u kratkom vremenskom periodu dopunjuje električnim grejačem. U ovom slučaju toplotna pumpa pokriva samo deo toplotnih gubitaka objekta. Najčešće se

toplotna pumpa dimenzioniše da zadovoljava 90 -95% vremena grejanja u zimskoj sezoni. Kod monovalentnog sistema sa električnim grejačem dimenzionisanje se radi prema minimalnoj temperaturi koja se javlja 5-10% vremena u toku

zimskog perioda. Za prethodno obrađenu lokaciju (Štutgart) važe sledeći uslovi:

spoljašnja temperatura broj sati godišnje zimska sezona -14°C do +20°C 8219 cela zima -14°C do +5°C 3162 38.4% -14°C do 0°C 1161 14.0% -14°C do -5°C 223 2.7% -14°C do -10°C 64 0.77%

-14°C 6 0.07% Ukoliko razmatramo korišćenje toplotne pumpe vazduh – voda za zgradu iz prethodnog primera, postupićemo na sledeći način: Treba utvrditi za koju najnižu spoljašnju temperaturu toplotna pumpa treba da zadovolji gubitke toplote objekta. Ovo se radi iz razloga što toplotna pumpa ne sme da bude poddimenzionisana za više od 5 do 10%.

Grafik prikazan na sledećoj strani pokazuje da se spoljašnja temperatura od -14°C (minimalna zimska spoljašnja temperatura) do -5°C javlja 223 sata godišnje, što čini 2.7% ukupnog zimskog perioda. Na isti način vidimo da se za isti period spoljašnja temperatura ispod 0°C javlja 1161 sat, što čini 14% ukupnog zimskog perioda.

Ukoliko dijagramom prikažemo toplotne kapacitete toplotnih pumpi vazduh-voda LZT10T, LZT14T i LZT21, dobijamo sledeće:

Page 12: ŠTA JE TOPLOTNA PUMPA - deltaterm.comdeltaterm.com/dokumenti/HIDROS toplotne pumpe.pdf · 3 TOPLOTNE PUMPE VAZDUH - VODA Vazduh se koristi kao izvor toplote; ima prednost što je

12

Tačke preseka krivih toplotnih kapaciteta pumpi i toplotnih gubitaka objekta definišu najnižu spoljašnju temperaturu na kojoj ta toplotna pumpa može da pokrije gubitke objekta. Za niže spoljašnje temperature neophodno je dodati električni grejač koji bi dopunio toplotni kapacitet toplotne pumpe. Za toplotnu pumpu:

- LZT 21 toplotni kapacitet pokriva gubitke objekta do -14°C - LZT 14T toplotni kapacitet pokriva gubitke objekta do -8°C - LZT 10T toplotni kapacitet pokriva gubitke objekta do -2°C

Pravilan izbor bi, u ovom slučaju, bila toplotna pumpa LZT14T koja pokriva gubitke do -8°C i predstavlja najbolji odnos cene i perfomansi.

toplotni kapacitet LZT21

toplotni kapacitet LZT14T

toplotni kapacitet LZT10T

toplotni gubici objekta

Page 13: ŠTA JE TOPLOTNA PUMPA - deltaterm.comdeltaterm.com/dokumenti/HIDROS toplotne pumpe.pdf · 3 TOPLOTNE PUMPE VAZDUH - VODA Vazduh se koristi kao izvor toplote; ima prednost što je

13

PROGRAM ZA IZBOR OPREME Za pravilan izbor toplotnih pumpi HIDROS je razvio program koji omogućuje proračun svih parametara sistema:

- tačku preseka toplotnih kapaciteta toplotnih pumpi i gubitaka objekta - količinu toplotne energije proizvedene toplotnom pumpom po sezoni - proračun predate toplote sanitarnoj toploj vodi - gubitak energije za odleđivanje kod toplotnih pumpi vazduh voda.

Page 14: ŠTA JE TOPLOTNA PUMPA - deltaterm.comdeltaterm.com/dokumenti/HIDROS toplotne pumpe.pdf · 3 TOPLOTNE PUMPE VAZDUH - VODA Vazduh se koristi kao izvor toplote; ima prednost što je

14

- dimenzionisanje električnog grejača koji se dodaje toplotnoj pumpi - radne troškove - sezonski COP instalacije

Page 15: ŠTA JE TOPLOTNA PUMPA - deltaterm.comdeltaterm.com/dokumenti/HIDROS toplotne pumpe.pdf · 3 TOPLOTNE PUMPE VAZDUH - VODA Vazduh se koristi kao izvor toplote; ima prednost što je

15

ŠTA JE EVI TEHNOLOGIJA HIDROS-ove toplotne pumpe LZT i WZT počev od modela 10 opremljene su kompresorima EVI tehnologije, metodom poboljšanja kapaciteta i efikasnosti sistema. Tehnologija ubrizgavanja pare sastoji se od ubrizgavanja pare rashladnog fluida u sredinu procesa komprimovanja, čime se značajno povećavaju kapacitet i efikasnost. Svaki scroll kompresor upotrebljen u LZT i WZT uređaj je sličan dvostepenom kompresoru, ali sa ugrađenim međustepenom hlađenja. U dijagramu su prikazane glavne faze rashladnog procesa kod EVI uređaja.

Gornji stepen se sastoji od izdvajanja dela kondenzovane tečnosti, njene ekspanzije u ekspanzionom ventilu i vođenja kroz izmenjivač toplote koji predstavlja dodatni hladnjak (isparivač). Pregrejana para se potom ubrizgava u središnji deo scroll kompresora.

Dodatni hladnjak uvećava kapacitet isparivača. Što je veći odnos pritisaka kondenzacije i isparavanja, bolje su i radne karakteristike u poređenju sa drugim kompresorskim tehnologijama. Ova tehnologija omogućava uređajima LZT i WZT da proizvode sanitarnu toplu vodu temperature do 63°C, sa

Mogućnošću da rade do spoljašnje temperature od -15°C.

Page 16: ŠTA JE TOPLOTNA PUMPA - deltaterm.comdeltaterm.com/dokumenti/HIDROS toplotne pumpe.pdf · 3 TOPLOTNE PUMPE VAZDUH - VODA Vazduh se koristi kao izvor toplote; ima prednost što je

16

Grafici prikazani na ovoj strani pokazuju zavisnost COP od spoljašnje temperature za temperature polaznog voda 40°C i 55°C. Dijagrami se odnose na različite tipove scroll kompresora dostupnih na tržištu koji koriste različite rashladne fluide: R407C, R410A. Očigledno je da je radni opseg R407C veći od R410A, posebno pri niskim spoljašnjim temperaturama. COP temp. polaznog voda 40°C COP temp. polaznog voda 55°C

Spoljašnja temperatura (°C) Spoljašnja temperatura (°C) Iskorišćenje EVI kompresora pri niskim spoljašnjim temperaturama je veća za cca 25% u odnosu na standardne kompresore. Ova razlika je još veća kada se zahtevaju veće temperature vode (npr. proizvodnja sanitarne tople vode). U ovom slučaju primećujemo

da maksimalni radni parametri standardnih scroll kompresora ne omogućavaju proizvodnju vode temperature 55°C pri spoljašnjoj temperaturi ispod +5°C. Donji dijagram pokazuje opseg rada

EVI scroll kompresora kojim su opremljene LZT i WZT toplotne pumpe. Pri spoljašnjoj temperaturi -15°C temperatura polaznog voda i dalje je 55°C, što toplotnoj pumpi omogućava ugradnju u najrazličitijim spoljašnjim uslovima.

Uređaji opremljeni scroll kompresorima sa EVI tehnologijom ubrizgavanja pare sa rashladnim fluidom R407C Uređaji opremljeni scroll kompresorima HP (high perfomance) bez EVI tehnologije, rashladni fluid R407C Uređaji opremljeni standardnim scroll kompresorima sa rashladnim fluidom R407C

Uređaji opremljeni standardnim scroll kompresorima sa rashladnim fluidom R410A