Fűtési célú hőszivattyúk. Hőszivattyúk Buderus Fűtéstechnika Kft. Minden jog fenntartva!

Fűtési célú hőszivattyúk

Hőszivattyúk Buderus Fűtéstechnika Kft. Minden jog fenntartva!

1. sz. fólia Dátum: 2007

Működési elv

Környezet

Levegő

Víz

Épület

Talaj

Expanziós szelep Elpárolgás

Lecsapódás Kompresszor

Környezeti energia 3/4

Fűtési energia 4/4

Elektromos energia 1/4



Hőszivattyú a háztartásban

A hűtött térből elvont és a felvett elektromos energia leadása a belső tér felé

A hűtendő dolgokból történő hőelvonás, akár -24°C hőmérsékletig

Mechanikai (elektromos) energia

A környezetből elvont és a felvett elektromos energia leadása a belső tér felé

A környezetből történő hőelvonás, akár -20°C hőmérsékletig Levegő-víz hőszivattyú



A hőszivattyú előnyei

Környezetbarát:

• ingyenes környezeti energiát hasznosít • primer energiahordozót takarít meg • csökkenti a CO2-kibocsátást • helyileg nincs károsanyag-kibocsátás

Gazdaságos:

• kedvező energiaköltségek (Mo.-on ez csak részlegesen igaz) • kedvező alternatíva a folyékony gázzal szemben

Üzembiztos:

• magas krízis-biztonság (áramot többféle energiahordozóból is elő lehet állítani

Összehasonlítva a gázzal és az olajjal:

• nem kell kéményt építeni • nincs kéményvizsgálati díj • nem kell bevezetni a gázt (az áramot különben is be kell vezetni) • nincs szükség olajtárolóra

Komfortos:

• magas használati komfort • egyszerűen kezelhető



Hol alkalmazható ?

• • • •

gyakorlatilag mindenhol környezettudatosan gondolkodó ügyfeleknél alacsony előremenő hőmérsékletre tervezett rendszereknél olyan ügyfeleknél, ahol fontos szempont a kényelem



Hőforrások A környezetben található, felhasználható hőforrások: Split klíma

Levegő

Talajvíz

Felszíni víz Talaj



A hűtő körfolyamat lg p

tHWE (Visszatérő) 5 4

6

(Előremenő)

2

3

7

tHWA Kondenzátor

pC, tC

1 h

pC, tu

5

4

3

pC, th

2

5

2

Termosztatikus expanziós szelep TC

p0, t0

Kompresszor

1 6

6

7

1 p0, tü

p0, t0

Elpárologtató


tSA

tSE

(tWA)

(tWE) 7. sz. fólia Dátum: 2007

Működést és gazdaságosságot jellemző számok

Teljesítmény tényező (COP, jósági fok), ε : A szállított hőteljesítmény és az ehhez szükséges elektromos teljesítmény aránya, pontosan meghatározott körülmények között (pillanatnyi érték) Munkatényező, β: A szállított hőmennyiség és az ehhez szükséges elektromos munka (teljesítmény × idő) aránya, meghatározott időtartam alatt



A COP nagysága vizes rendszereknél

35°C előremenő hőmőrséklet

Teljesítmény tényező, e

Dt = 15 K, e = 9,6

Talajvíz

Dt = 60 K, e = 2,8

Talaj kollektor

Levegő

+10°C 0°C -5°C

Hőfokhíd, Dt

Minél nagyobb a hőforrás és az előremenő hőmérséklet különbsége, annál kisebb a teljesítmény tényező Hőszivattyúk Buderus Fűtéstechnika Kft. Minden jog fenntartva!

Leolvasztás kb. 6°C-tól

A hőleadókat alacsony hőmérsékletre kell tervezni, illetve alacsony hőmérsékletű rendszereket, padlóvagy falfűtést kell tervezni 9. sz. fólia Dátum: 2007

Üzemmódok

Monovalens üzem: • A hőszivattyú egyedül fűt


Bivalens alternativ üzem: • Második hőtermelő is van • Vagy a hőszivattyú, vagy a másik hőtermelő fűt

Bivalens párhuzamos üzem: • Második hőtermelő is van • Egy meghatározott külső hőmérséklet alatt a berendezések párhuzamos üzemben vannak • Általában a második hőtermelő is elektromos üzemű 10. sz. fólia Dátum: 2007

Levegő-víz hőszivattyúk



Levegő-víz hőszivattyúk

Előnyök: •

Egyszerűen tervezhető

•

Nem szükséges idegen szakember a kiegészítő feladatokhoz

•

Nem kell engedélyeztetni

•

Könnyen hozzáférhetó a hőforrás

•

Nincs minimális teleknagyság

•

Sok levegős hőszivattyú hűtésre is alkalmas

Hátrányok: •

Nagy hidegben alacsony a hőforrás hőmérséklete, csökken a COP, ezzel szemben a hőigény emelkedik

•

Alternatív hőtermelő szükséges (kiválasztástól függően)



A „Bivalens pont”

Auslegung einer Luft/Wasser Wärmepumpe

Épület hőigénye

Hőszivattyú fűtőteljesítménye

15,0 14,0 13,0

Elektromos utófűtés

12,0

Teljesítmény, kW

11,0 10,0 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 -20

-18

-16

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

Külső hőmérséklet, °C

Bivalens pont Hőszivattyúk Buderus Fűtéstechnika Kft. Minden jog fenntartva!


12

14

16

18

20

A külső hőmérséklet

Külső hőmérséklet alakulása 2005-ben, Budapesten



Elektromos fűtőpatronnal fedezett hányad, %

A fűtőpatron részaránya

Az elektromos fűtőpatronnal fedezett fűtési teljesítmény éves szinten

14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

Bivalens pont, °C



0

2

Fűtési üzemmód

1

A kompresszor a zárt körben keringő hűtőközeget egy magasabb nyomásszintre emeli. Ennek hatására a gőz halmazállapotú hűtőközeg felmelegszik.

2

A körfolyamat forró gázai néhány fogyasztót ezen a magas hőfokon látnak el.

3

Hatékony központi HMV készítés magasabb előremenő hőmérsékleten.

4

Egyéb hőfogyasztók hőcserélőn keresztül.

5

A négyutú váltószelep a hűtőközeget a kondenzátorba vezeti.

6

7


ellátása

puffertárolón,

illetve

A kondenzátor (hőcserélő) átadja a hőt a fűtővíznek. A hűtőközeg lehül, lecsapódik és folyékony halmazállapotú lesz. A fan-coil a meleget a helyiség levegőjébe juttatja. A beépített ventilátorok többfokozatú, szabályozott légforgalmat valósítanak meg.

8

A felületi fűtés (pl. padlófűtés) a hőt egyenletesen adja át a helyiségnek.

9

Az expanziós szelepen lecsökken a hűtőközeg nyomása, ezáltal tovább hül.

10

A ventilátor a külső levegőt átfújja a hideg elpárologtatón.

11

Az elpárologtató (hőcserélő) segítségével jut a külső levegő környezeti energiája a hűtőközegbe. A hűtőközeg felmelegszik és elpárolog.


Hűtési üzemmód

1

A kompresszor a zárt körben keringő hűtőközeget egy magasabb nyomásszintre emeli. Ennek hatására a gőz halmazállapotú hűtőközeg felmelegszik.

2

A körfolyamat forró gázai néhány fogyasztót ezen a magas hőfokon látnak el.

3

Hatékony központi HMV készítés magasabb előremenő hőmérsékleten.

4

Egyéb hőfogyasztók hőcserélőn keresztül.

5

A négyutú váltószelep a még meleg hűtőközeget a kondenzátorba vezeti.

6

A ventilátor a külső levegővel hűti a meleg kondenzátort.

7

A kondenzátor (hőcserélő) segítségével az értéktelen eldobandó hő a külső levegőnek adódik át. A hűtőközeg lehül, lecsapódik és folyékony halmazállapotú lesz.

8

Az expanziós szelepen a hűtőközeg nyomása lecsökken és tovább hül.

9

Az elpárologtató (hőcserélő) segítségével hűtőközeg elvonja a hűtővíz hőjét.

10

11


ellátása

puffertárolón,

illetve

a hideg

A fan-coil a hideg hűtővíz segítségével lehűti a helyiség levegőjét. Az alacsony előremenő hőmérséklet a harmatpont alatt van, a helyiség levegője kiszárad. A beépített ventilátor többfokozatú, szabályozott légforgalmat tesz lehetővé. A padlóba, falba vagy a falakba fektetett csőrendszer csökkenti az építőelemek felületi hőmérsékletét. Az egész felület hőcserélőként működik, és hűti a helyiséget. Az előremenő hőmérsékletet úgy kell szabályozni, hogy a nedvességkiválást (páralecsapódást) elkerüljük.


Talajhőszivattyúk



Fagyálló-víz hőszivattyúk

Előnyök: •

Magasabb COP

•

A hőforrás hőmérséklete stabilabb

•

A stabil, relatív magas hőforrás-hőmérséklet alkalmassá teszi egész éves, monovalens üzemre

Hátrányok: •

Idegen szakembert kell bevonni (fúrás, betonozás, illetve földmunka)

•

Magasabb bekerülési költség

•

A talajszondát vagy talajkollektort fagyálló folyadékkal kell feltölteni

•

Engedélyeztetni kell



Fagyáspont, °C

Relatív nyomásveszteség

A fagyálló folyadék

Koncentráció, tf.%

Koncentráció, tf.%

A fagyálló általában mono-etilénglikol, fagyáspontja -25 - -30°C. A fagyálló kör üzemi nyomása 2 - 2,5 bar.



Talajkollektor méretezése •

• • • •

A fektetési mélység 1,2 – 1,5 méter között legyen. A szokásos mélység kb. 1,25 m. A csövek távolságát úgy kell megválasztani, hogy a jegesegési zónáik ne érjenek össze. A távolság 0,7 – 0,8 m között legyen. A földfelületről kinyerhető energia 50 – 70 kWh/év. 1 m csővezetékből kinyerhető teljesítmény q = 0,010 – 0,035 kW/m között van. Csővezetékként PE80/PN12,5, 32 × 2,9 műanyagcső használható.

Az épület QF hőigényének meghatározása

A fűtési rendszer előremenő hőmérsékletének meghatározása

A fagyállós kör minimális hőmérsékletének meghatározása (-2°C)

q értéke talajtól függően: 0,010 – száraz, homokos 0,020 – száraz, agyagos 0,025 – nedves, agyagos 0,035 – vizes, agyagos

A szükséges csőhossz és felület meghatározása l = Q0/q, A= l × d (d=0,8m)

A hőszivattyú kiválasztása, Pel és Q0 (Q0=QF-Pel), meghatározása



Talajkollektor fektetése

• • • • • • • • • •

• • •

Minden kört elzárószeleppel kell ellátni Minden kör egyforma hosszú legyen A kollektort lehetőleg a fűtési szezon előtt 1 hónappal el kell helyezni Az osztó és a gyűjtő aknája a telek legmagasabb pontján legyen A fagyállós kör legmagasabb pontjára légtelenítőt kell szerelni Valamennyi, épületen belüli és épületszerkezeten áthaladó vezetéket páratömören kell hőszigetelni Valamennyi, fagyállóval töltött vezetéket korrózióálló anyagból kell készíteni Az egyes körök hossza legfeljebb 100 méter lehet Az osztót és a gyűjtőt az épületen kívül kell elhelyezni A szivattyú és a tágulási tartály lehetőleg az épületen kívül legyen. Ha ez nem lehetséges, akkor páratömören kell hőszigetelni A fagyállós vezetékkel az egyéb csövektől legalább 1,5 méter távolságot kell tartani. Ahol ez nem lehetséges, a csöveket hőszigetelni kell. A kollektorok fölé építkezni vagy a talajt letakarni nem szabad A fektetésnél figyelembe kell venni a cső gyártójának előírásait



Talajkollektor fektetési példa

Hőszivattyú



Árokkollektor • • • • • • •

3 méteres árokmélység Szélesség 3 méter mélyen kb. 1 méter, a felszínen kb. 3 méter Az osztó/gyűjtő akna kb. 1,5 méter átmérőjű és kb. 3 méter mély Minden kollektorhurkot elzáróval kell az osztóra csatlakoztatni. Több árokkolektor párhuzamos kapcsolása esetén az árkok középvonalának távolsága legalább 5 méter legyen 1 méter csőből 40 – 50 W/m teljesítmény nyerhető ki, talajtól függően Méretezése hasonló a talajkollektoréhoz (csőhossz számítás)



Árokkollektor



A talaj hőmérséklete

A mélység növelésével állandósul a talajhőmérséklet



Talajszonda • • • •

A fúrási mélység 40 – 100 méter között legyen. A szondák távolságát 40 – 50 méter mélységű szondáknál minimálisan 5, az 50 – 100 métereseknél pedig minimálisan 6 méterre kell megválasztani 1 méter szondahosszúságból talajtól függően 25 – 100 W/m teljesítmény nyerhető ki A méretezés elve hasonló a talajkollektoréhoz (csőhossz számítás) A talajszonda fizikailag egy Uformájú műanyag tömlő, amely egy függőleges talajfuratban helyezkedik el. A furatot aztán alulról feltöltik beton-cement keverékkel.

Kettős „U” szonda



Talajszondák elhelyezése

A talajszondákat nem feltétlenül sorban, hanem a talajvíz áramlására merőlegesen kell elhelyezni.



Szondamező • • • •

Előre gyártott, 3 méter hosszú szondák A szondák távolsága minimálisan 5 méter legyen 1 szondáról 530 – 930 W teljesítmény nyerhető, talajtól függően A méretezés elve a szondák darabszámának meghatározása



Talajvíz hőszivattyúk



Víz-víz hőszivattyúk

Előnyök: •

Magasabb COP

•

A hőforrás hőmérséklete stabilabb

•

Nincs minimális teleknagyság

•

A stabil, relatív magas hőforrás-hőmérséklet alkalmassá teszi egész éves, monovalens üzemre

Hátrányok: •

Idegen szakembert kell bevonni (fúrás)

•

Magasabb bekerülési költség

•

Az agresszív talajvíz problémákat okozhat

•

Engedélyeztetni kell



Víz-víz hőszivattyúk

• • •

Két fúrt kútra van szükség, az egyikből kinyert vizet lehűtés után a másikba vezetjük vissza Figyelembe kell venni a talajvíz természetes folyásirányát Gazdaságossági okokból legfeljebb 30 kW teljesítményt érdemes kinyerni, 15 méternél nem mélyebb kútból



Tudnivalók

• • •

•

A vízhasznosítást az illetékes hatóságokkal engedélyeztetni kell. Meg kell határozni a követelményeket, pl. a szükséges maximális vízhozamot és vízanalízisre is szükség van. Amennyiben a vízminőség nem megfelelő, a hőszivattyút hőcserélővel le kell választani. Ebben az esetben a hőszivattyú hideg oldalát fagyállóval kell feltölteni. Ugyanezt a módszert kell alkalmazni szennyvízből történő hőkinyerésnél A vízhozam a szükséges teljesítménytől függ, és ez a hőszivattyú tervezési adataiból határozható meg.



Tárolók



Puffer tároló

• •

•

•

Alapvetően a kompresszor futásidejének meghosszabbítása céljából alkalmazunk puffer tárolókat Pufferméret: kb. 40 liter/kW fűtőteljesítmény, a fűtési rendszer térfogatával csökkentve Feltétlenül szükséges – kisebb rendszertérfogatnál – változó tömegáramnál (pl. hidraulikus váltó esetén) – az üzemszünet áthidalására (éjszakai áramnál) – levegő/víz hőszivattyúknál a leolvasztási idők áthidalására Elhagyható – állandó hőelvételnél – nagy rendszertérfogatnál (lásd feljebb)



HMV termelés

•

• •

• •

A HMV tároló térfogatának a teljes napi igényt fedeznie kell, hogy a feltöltési folyamat egy lépésben, magas előremeő hőmérséklettel megoldható legyen (kb.60l/fő) A maximálisan 50°C melegvízhőmérséklet csak nagy hőcserélő felülettel érhető el (kb. 1m² hőszivattyú fűtőteljesítmény kW-onként) Maximális hőforrás hőmérsékletnél (pl. +35°C levegő) és 45°C tároló hőmérsékletnél is át kell tudni vinnie a hőcselélőnek a hőszivattyú teljesítményét Magasabb melegvíz-hőmérséklet igénynél kiegészítő fűtést kell alkalmazni (pl. elektromos fűtőpatron) Nagyobb teljesítményű hőszivattyúknál lemezes hőcserélőt és töltőszivattyút kell beépíteni



52

55

46

47

Kapcsolási példák



Kapcsolási példa 1.

Monovalens üzem, egy radiátoros fűtési kör, soros puffer és HMV termelés, víz/víz hőszivattyú Hőszivattyúk Buderus Fűtéstechnika Kft. Minden jog fenntartva!



Monovalens üzem, egy radiátoros és egy kevert fűtési kör, soros puffer és HMV termelés, víz/víz hőszivattyú Hőszivattyúk Buderus Fűtéstechnika Kft. Minden jog fenntartva!



Monoenergetikus üzem, egy radiátoros fűtési kör, soros puffer és HMV termelés, levegő/víz hőszivattyú és elektromos fűtőpatron Hőszivattyúk Buderus Fűtéstechnika Kft. Minden jog fenntartva!



Bienergetikus üzem, egy radiátoros és egy kevert fűtési kör, soros puffer és HMV termelés, levegő/víz hőszivattyú és gázkazán Hőszivattyúk Buderus Fűtéstechnika Kft. Minden jog fenntartva!


Köszönöm a figyelmet!



Fűtési célú hőszivattyúk. Hőszivattyúk Buderus Fűtéstechnika Kft. Minden jog fenntartva!

Recommend Documents