TOPLOTNA PUMPA I NJENA PRIMENA

Dr Milorad Bojic, red. prof

Mašinski fakultet u Kragujevcu

Univerzitet u Kragujevcu

1.UVOD, ZAŠTO, ŠTA??2. ŠTA JE TO TOPLOTNA PUMPA? (15 min) 3. KAKO JE MOGUĆE PRIMENITI TOPLOTNU PUMPU? (15 min)4. KAKO IZGLEDA I KOJA JE FUNKCIJA DEMONSTRATORA ZA STUDENTE – UČILA FINANSIRANOG OD ASHRAE-a(30 min)5. EKONOMIJA PRIMENE (15 min) 6. Šta je to ASHRAE? (15 min)7.Centar za Grejanje, klimatizaciju i Solarnuenergiju (15 min)

TOPLOTNA PUMPA I NJENA PRIMENA

1. UVOD-ZAŠTO??

U budućnosti korišćenje fosilnih goriva je pod znakom pitanja.

Rezerve fosilnih goriva su ograničene, i

njihova upotreba dovodi do lokalnog (SO2 i NOx) i

globalnog zagadjenja (CO2) i

zagrevanja planete i klimatskih promena.

1. UVOD-ŠTA URADITI??Zadovoljiti

narastajuće energetske potrebe bez korišćenja fosilnih goriva.

Koristiti obnovljive energetske izvore kao što su

solarna energija i energija akumulirana

u tlu (geotermalna energija).

2. TOPLOTNE PUMPE i II-gi ZAKON TERMODINAMIKE ?

Toplota se sa medijuma na višoj temperaturi na medijum na nižoj temperaturi prebacuje spontano. II Zakon Termodinamike

Toplota se sa medijuma na nižoj temperaturi na medijum na višoj temperaturi prebacuje prinudno. II Zakon Termodinamike

2. ŠTA JE ISTO U FUNKCIONISANJU TOPLOTNE PUMPE I FRIŽIDERA?

Uredjaji za prinudno prebacivanje toplote sa medijuma na nižoj na medijum na višoj temperaturi su Toplotna pumpa i Frižider. Pri tome se troši energija (elektro energija ili toplota).

2. KOJA JE RAZLIKA IZMEDJU TOPLOTNE PUMPE I FRIŽIDERA Cilj rada Toplotne pumpe

jeste grejanje. Toplota se ubacuje u medijum na višoj temperaturi koji greje. Toplota se uzima iz medijuma na nižoj temperaturi (vazduh, voda).

Cilj rada Frižidera, klimatizera jeste hladjenje. Toplota se izbacuje iz prostora frižidera. Toplota se ubacuje u medijum na višoj temperaturi-vazduh.

2. Opis rada kompresorske toplotne pumpeKompresorske troše

struju za transport toplote.

Animacija rada toplotne pumpe sa klipnim kompresorom Animacija rada toplotne pumpe sa centri-fugalnim kompresorom i prigušnim ventilom

2. Opis rada absorpcione toplotne pumpe

Absorpcione toplotne pumpe apsorpcione troše toplotu (vodene pare, toplih dimnih gasova) za transport toplote

Animacija rada apsorpcione toplotne pumpe.

Pitanja i odgovori !!??

1. ŠTA JE TO TOPLOTNA PUMPA?

3. Neki primeri primene u svetu

1. Grejanje i hladjenje pomoću toplotne pumpe sa izvorom toplote iz zemlje

2. Grejanje i hladjenje pomoću toplotne pumpe sa izvorom toplote iz vazduha

3. Neki primeri primene u svetu

Grejanje i hladjenje pomoću toplotne pumpe sa izvorom toplote iz zemlje

Video zapis

3. Neki primeri primene u svetu

Grejanje i hladjenje pomoću toplotne pumpe sa izvorom toplote iz vazduha

Altherma iz Daikina (video zapis)

3. KAKO JE MOGUĆE PRIMENITI TOPLOTNU PUMPU?

Pitanja i odgovori !!??

4. TOPLOTNA PUMPA – STUDENTSKO UČILO FINANSIRANO OD ASHRAE-a

1. IZGLED2. HIDRAULIČNA SHEMA3. ELEMENTI4.KORIŠĆENJE SOLARNE ENERGIJE5.KORIŠĆENJE VODOVODSKE VODE

Hidraulična shema demonstratora

Demonstraciona instalacija-glavni deo

Demonstraciona instalacija

Instalacija Solarnih hibridnih kolektora

3. KAKO IZGLEDA DEMONSTRATOR ZASTUDENTE I KOJA JE NJEGOVAFUNKCIJA?

Pitanja i odgovori !!??

Toplotna pumpa-srce demonstratora

(1) Freon R22: T isparavanja ti=50C na Pi=5.85 bar, T kondenzacije tc= 320C na Pc=12.55 bar, (3) Snaga grejanja je 3.78kW kada je tc=550C, ti=50C, (4)Snaga kompres.=0.98kW(220V,50Hz) (5) Broj uključenja kompresora je 6/h ,(6) Primarna voda: Nominalni protok je 0.72m3/h na tw=120C, Minimalna temperatura t’wmin=100C i minimalni protok ≥0.28m3/h, maksimalna temperatura 350C≤t’wmax≤400C i maximalni protok je ≤ 0.15 m3/h za t’wmax, (7) Voda u sekundaru: Protok 0.65 m3/h, maksimalna temperatura 500C, i nominalni pad pritska 30kPa.

Koeficijent grejanja toplotne pumpe

y = 0.0757x + 2.6246

R2 = 0.9966

0

1

2

3

4

5

6

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0

Ulazna temperatura vode u primaru, tup,0C

Koe

ficije

nt g

reja

nja

tup=Temperatura u Solarnom bojleru,(koristi se voda iz solarnog bojlera)tup=Ulazna temperatura vodovodske vode (koristi se voda direktno iz vodovoda)

Rezervoar za zagrejanu vodu

Radijator koji se zagreva pomoću sekundarne vode

Radijator za grejanje prostorije je 1. od aluminijuma,2. ima 4 rebra3. visinu od 600mm.

Podno grejanje na sekundarnu vodu

1. Cev spoljnjeg prečnika od 14mm i dužine od 4m, savijena u petlju i postavljena na Al foliju preko koje se toplota distribuira u prostor. 2. Materijal cevi je poprečno povezan polietilen umrežen sa Al žicom. 3. Folija se postavlja na podlogu od stiropora (2 x 0.5 m) koja sprečava da se toplota prenosi dole prema zemlji.

Sanitarna voda pomoću sekundarne vode

1. Bojler za zagrevanje potrošne vode je od 10 litara. 2. Unutar bojlera se nalazi razmenjivač toplote koji zagreva sanitarnu vodu preko bakarnih spiralnih cevi.

Fen-koil koji se hladi pomoću primarne vode

1. U kalorifer, vazduh koji se hladi ulazi na 260C pa se hladi do oko 140C pomoću ohladjene vode primara. 2. Ohladjeni vazduh se ubacuje u prostoriju pomoću centrifugalnog ventilatora. 3. Kalorifer radi samo kada instalacija koristi vodovodsku vodu u primaru.

3. KAKO IZGLEDA DEMONSTRATOR ZASTUDENTE I KOJA JE NJEGOVAFUNKCIJA?

Pitanja i odgovori !!??

Korišćenje Solarne energije (zimi)hidraulična šema

109

1213

14

46

7

15

5

8 5

1

3

14 TANK FOR DOMESTIC HOT WATER 15 FLOW METER

2

Tp'

Tp"Ts'

HYDRAULIC SCHEMA

Korišćenje Solarne energije(zimi)energijska šema

Qs ≈ 3,5P

COP=(Qs)/P≈3,5

Korišćenje Solarne energije(leti)energijska šema

109

1213

14

46

7

15

5

8 5

1

3

14 TANK FOR DOMESTIC HOT WATER 15 FLOW METER

2

Tp'

Tp"Ts'

HYDRAULIC SCHEMA

Korišćenje Solarne energije (leti)energijska šema

Qs ≈ 5P

COP=(Qs)/P≈5

FUNKCIJA DEMONSTRATORA KOJI KORISTI SOLARNU ENERGIJU.

Pitanja i odgovori !!??

Korišćenje entalpije vodovodske vode (zimi) hidraulična shema

11

36 4

109

7

5

1213

14

15

58

15

HYDRAULIC SCHEMA

Tp'

Tp"Ts'

Ts"

Ts'''

3. TANK FOR PRYMARY WATER4. CIRCULATION PUMP OF PRYMARY WATER5. MANUAL REGULATION VALVE6. HEAT PUMP7. BUFER TANK FOR SECONDARY WATER8. CIRCULATION PUMP OF SECONDARY WATER9. EXPANSION TANK10. SECUEITY VALVE11 FAN COIL (Cooling)12 HEATING RADIATOR13 MINI SYSTEM FOR FLOOR HEATING 14 TANK FOR DOMESTIC HOT WATER15 FLOW METER

Korišćenje entalpije vodovodske vode (zimi) energetska shema

Qs=3P

COP=(Qs)/P≈3

Korišćenje entalpije vodovodske vode(leti) hidraulična shema

11

36 4

109

7

5

1213

14

15

58

15

HYDRAULIC SCHEMA

Tp'

Tp"Ts'

Ts"

Ts'''

3. TANK FOR PRYMARY WATER4. CIRCULATION PUMP OF PRYMARY WATER5. MANUAL REGULATION VALVE6. HEAT PUMP7. BUFER TANK FOR SECONDARY WATER8. CIRCULATION PUMP OF SECONDARY WATER9. EXPANSION TANK10. SECUEITY VALVE11 FAN COIL (Cooling)12 HEATING RADIATOR13 MINI SYSTEM FOR FLOOR HEATING 14 TANK FOR DOMESTIC HOT WATER15 FLOW METER

Korišćenje entalpije vodovodske vode (leti)-energetska shema

Qs=3P

Qc=2P COP=(Qs+Qc)/P≈5

5. EKONOMIJA PRIMENE

EKONOMIJA PRIMENE TOPLOTNE PUMPE

FUNKCIJA DEMONSTRATORA KOJI KORISTI ENERGIJU VODE IZ VODOVODA!

Pitanja i odgovori !!??

Energetska efikasnost (poredjenje)

Energetska ušteda

Vreme povraćaja investicije (u godinama) poredjenje sa korišćenjem gasa za slučaj Montreala New elementary school (3000 m²) 13.6Seniors’ complex (7800 m²) 7.61Curling rink/hockey arena (1100 m²) 4.8Mid-size hotel (10 500 m²) 5.9Motel (2050 m²) 5.4Strip mall 4.9

Typical Cost of GWHP System (Canada)

EKONOMIJA

Pitanja i odgovori !!??

Zaključak o demonstratoru

Demonstrator omogućava korišćenje (2) Entalpije vode Solarno zagrejane(3) Entapije vodovodske vode.Srce demonstratora je toplotna pumpa.Rezultat: voda zagrejana na 500C koja se koristi za

grejanje prostora pomoću radijatora, i podnog grejača, grejanje sanitarne vode i hladjenje prostora.

Za grejanje se koristi elektroenergija. 1J elektroenergije prebacuje oko 3J energije u nove energetske nosioce.

3. KAKO IZGLEDA DEMONSTRATOR ZASTUDENTE I KOJA JE NJEGOVAFUNKCIJA?

Pitanja i odgovori !!??

ASHRAE- Američko društvo za grejanje, hladjenje i klimatizaciju

To je Američko društvo čiji je cilj napredak tehnologije grejanja, hladjenja i klima-tizacije radi radi održivog razvoja. Članstvo je otvoreno bilo kojoj osobi kaja radi u ovoj oblasti.

ASHRAE- Američko društvo za grejanje, hladjenje i klimatizaciju-Publikacije

ASHRAE JournalASHRAE Standards ASHRAE Transactions HVAC&R Research 2007 Annual Meeting Seminars DVD—June

2007, Long Beach, CA2007 ASHRAE Handbook —HVAC

Applications Air-Conditioning

System Design Manual

ASHRAE- Američko društvo za grejanje, hladjenje i klimatizaciju-Tehnologija

ASHRAE Technical Committees Task Groups Technical Committees.ASHRAE Standards AddendaStandards

Actions Articles Public Review Draft Standards

Sustainability Guidelines Life-Cycle Cost Analysis for economic

decisions on the project.

ASHRAE- Američko društvo za grejanje, hladjenje i klimatizaciju-Edukacija ASHRAE Learning Institute offers a wide selection of courses

to help you learn more about the HVAC&R Industry and earn PDHs and CEUs. Offerings include 3-4 hour short courses, one-two day professional development seminars and online courses that allow you to learn at your own pace.

Seminars at 2008 Winter Meeting and Expo Self-Directed Learning, Fundamentals of Steam System Design,

Fundamentals of Air System Design, Fundamentals of Heating and Cooling Loads

Web-based ASHRAE eLearning courses are on-demand and ideal for individual and corporate training.

ASHRAE Certification Programs the Healthcare Facility Design Professional (HFDP)! A certification program in sustainability/high performance building. Programs in commissioning and building O&M

ASHRAE- Američko društvo za grejanje, hladjenje i klimatizaciju-Skupovi

The ASHRAE Winter Meeting will be held Jan. 19-23, 2008 in New York City.

The ASHRAE Summer Meeting The AHR Expo is the largest HVAC&R event

in AmericaJan 19-23 2008 New York, Jan 24-28 2009

Chicago, Jan 23-27, 2010 Orlando, FL, Jan 29-Feb 2, 2011 Las VegasJun 21-25, 2008 Salt Lake City, UT, Jun 20-24, 2009 Louisville, KY

ASHRAE- Američko društvo za grejanje, hladjenje i klimatizaciju-Studenti ASHRAE Student Congress in New York City 2008 Student Design Project Competition: HVAC System Selection;

HVAC System Design; Architectural Design; Absolute Zero Junior Engineering Technical Society Available Student Resources Learn more about accredited programs Student News ASHRAE Announces Scholarship Recipients Students can attend Greenbuild for FREE! ASHRAE Student Membership

Books at Reduced Prices August 2007 Student Activities Newsletter Scholarships and Grants 2007-08 Award of Bachelor Engineering TechnologyScholarship 2007-08 Associate Engineering Technology Scholarship Awarded Undergraduate Grants to engineering, technical and architectural

schools worldwide.

Studenti i pločica ASHRAE-a

ASHRAE- Američko društvo za grejanje, hladjenje i klimatizaciju-Članovi Grade & Annual Dues: Member $165

Ideal For: Professionals with 12 or more years of

experience Benefits: Included in Membership:

Access to member-only web pages, ASHRAE Handbook.

ASHRAE Journal, ASHRAE Insights newsletter, HVAC&R Industry eNewsletter, Society Connections.

Discounts on publications (20% off), education & Meeting registrations.

Group Insurance.

ASHRAE- Američko društvo za grejanje, hladjenje i klimatizaciju-Članovi

Grade & Annual Dues: Associate Member $165 Ideal For: Professionals with less than 12 years experience in the industry.

Qualifications: Experience in technical matters or in design, operation, or maintenance in HVAC&R fields;

Interest in the advancement of the Society's aims, and sufficient qualifications to cooperate with HVAC&R engineers in the advancement of the knowledge relating to HVAC&R engineering and its application.Benefits: Same as member

ASHRAE- Američko društvo za grejanje, hladjenje i klimatizaciju-Članovi Grade & Annual Dues: Affiliate Member $40

Ideal For: New members who want an introduction to

ASHRAE. Younger and International professionals. Qualifications: Interest in the advancement of

the Society's aims, Must be under 30 years of age, and can only hold this grade for up to 3

cumulative years.Benefits: Same as Member, except:

You get a one-time discount (20% off Member price) on all Handbook items (except network versions).

You can serve on Chapter committees, but cannot hold office or vote at Chapter, Regional or Society level.

ASHRAE- Američko društvo za grejanje, hladjenje i klimatizaciju-Članovi Grade & Annual Dues: Student Member $16 Ideal

For: Undergraduate and Graduate students in University;

Qualifications: Must be studying or have an interest in an HVAC&R industry-related field.

Student Membership Bonuses: 2005 Handbook – Fundamentals; with CD $49 Current ASHRAE Handbooks prior to 2005, $39 Educational Discount on certain other

publications. Free registration for ASHRAE meetings; and

Student Activities at the Winter meeting. Participate in: Student Design Project Competition,

Grants-in-Aid, Society and Local Scholarships, and Student Branch Activities.

Career & Education Resources

4. Šta je to ASHRAE?

Pitanja i odgovori !!??

Center za grejanje klimatizaciju

Centar Mašinskog fakulteta u Kragujevcu, Univerziteta u Kragujevcu

Upravnik Dr Milorad Bojić, red.prof. Sajt: gkse1centar.pbwiki.com

Vesti : 1. Mentori studenata iz privrede 2. PREDAVANJE: „TOPLOTNA

PUMPA I NJENA PRIMENA“ 3.Istraživačko mesto za doktoranta ISTRAZIVANJA: Solarna energija;

toplotne pumpe ČASOPISI SOFTVERI Konferencije