jako trumfová karta v účinném řešení proti globálnímu oteplování
Koki Watanabe 9. června 2010 Japonské středisko pro tepelná čerpadla a technologii ukládání tepelné energie
1. O nás
Obsah
2. Co je tepelné čerpadlo? 3. Trh & Činitelé ovlivňující trh
4. Geotermální tepelné čerpadlo 5. Vzduchotermální tepelné čerpadlo - Tepelné čerpadlo vzduch - voda - Tepelné čerpadlo vzduch - vzduch - Ohřívač vody na bázi tep. čerpadla (Eco Cute) 6. Zlepšení účinnosti 7. Enviromentální hodnocení 8. Registrovaná japonská tepelná čerpadla v rámci GIS 1
1. O nás
2
Japonské středisko pro tepelná čerpadla a technologii ukládání tepelné energie Založeno 1986 Prezident Hiroshi Komiyama (bývalý rektor Tokijské univerzity) Náplň činnosti ・propagace, technická podpora, výzkum a vývoj systémů pro ukládání tepelné energie a tepelných čerpadel ・mezinárodní spolupráce v oblasti tepelných čerpadel a technologií ukládání tepelné energie
3
Mezinárodní technologická konference
Workshop s Hanojskou technickou universitou ve Vietnamu (červen 2009)
4
Propagační aktivity v zahraničí
COP 15 (prosinec 2009)
5
2. Co je tepelné čerpadlo?
6
Co je tepelné čerpadlo?
Na základě definice IEA (Mezinárodní agentura pro energii)
“Tepelná čerpadla zahrnují širokou škálu výrobků, které převádějí teplo z okolního prostředí (voda, vzduch, půda, skalní podloží) na vyšší teplotní hladinu a uvolněné teplo využívají např. k vytápění. Tepelná čerpadla se mohou využívat i na opačné bázi, tj. jako ochlazovače okolního prostředí 7
V případě kotle
Kondenzační kotel
Teplo
Fosilní paliva
0.9 výstup
1.0 vstup
→Kolik tepla se ZÍSKÁ? 8
V případě tepelného čerpadla
Tepelné čerpadlo
3.0~6.0 Výstup Teplo 熱 熱熱 1.0 Vstup
Zemní teplo
空気空気 Okolní Okolní teplo teplo の熱の熱 →Kolik tepla se PŘENESE? 9
Mechanismus výroby tepla Tepelné čerpadlo Kotel
0.9 Výstup
3.0~6.0 Výstup Teplo 熱 熱熱
Teplo
1.0 Vstup Fosilní paliva
1.0 Input
→Kolik tepla se ZÍSKÁ?
空気空気 Okolní Okolní teplo teplo の熱の熱 →Kolik tepla se PŘENESE? 10
3. Trh & tržní mechanismy
11
Trh s tepelnými zařízeními se přeorientovává na tepelná čerpadla do té doby mimo enviromentální zájem +
Obrovský nárůst ve vysoce účinných tepelných zařízeních Nárůst Evropský trh +300% +250% -7% Tržní podíl • Tepelná čerpadla • Kodenzační kotle
1998 2% 10%
2005 7% 28%
• Ostatní kotle
88%
65%
Source: BRG Consult (Boilers) / BSRIA (Heat Pumps)
12
Trh s tepelnými zařízeními se přeorientovává na tepelná čerpadla do té doby mimo enviromentální zájem
Určující síla: Legislativa & Ceny energií Snížení cen za energii
Snížení emisí CO2
Plyn
Gas
Elektřina
Electricity
170
Cenový index
Vytápění obytných domů
Jiné
Zdroj: UNFCCC
100 1990
Zdroj: Eurostat
2006 13
Nejdůležitější směrnice EU pro snížení emisí CO2 z topení 1
Směrnice o energetické náročnosti budov 2002/91/EC
2
Směrnice o výkonnosti kotlů 92/42/EC
3
EU směrnice o energetické účinnosti koncových uživatelů 2006/32/EC
4
EU směrnice pro propagaci využívání energie z obnovitelných zdrojů 2009/28/EC 14
Jaké jsou dnešní vysoce účinné tepelné systémy? Kondenzační kotle + Účinnější oproti typickým kotlům + Relativně levná technologie
Tepelná čerpadla + Vysoce účinná + Žádná fosilní paliva
zeměvoda Účinnost COP
90-97% 0.90-0.97
Účinnost COP
3-10% Tepelná ztráta Plyn/ropa/ …
Teplo
Teplo
vodavoda
vzduchvoda
300-600% 3-6
66-83% Uvolněné teplo Elektřina 15
Typ
Geotermální tepelné čerpadlo
země - voda
voda - voda
Vzduchotermální tepelné čerpadlo
vzduch - voda
16
4. Geotermální tepelné čerpadlo
17
Geotermální tepelné čerpadlo
země - voda
voda - voda
18
Celkový součet instalovaných jednotek a objem GSHP (tepelné čerpadlo na bázi země voda) v EU
出展:Heat pumps barometer –Eurovserv’er- Oct 2009 19
Celkový součet instalovaných jednotek a objem GSHP (tepelné čerpadlo na bázi země voda) v EU
Kapacita (MW)
Počet
All rights reserved. HPTCJ
20
Tržní podíl energetických zdrojů v Evropě
100% 80% 60%
Water
Vzduch
40%
Země
20% 0% 2005
2006
2007
2008
Zdroj:EHPA OUTLOOK2009 21
5. Vzduchotermální tepelné čerpadlo
22
Typ
Geotermální tepelná čerpadla
země – voda
voda - voda
Vzduchotermální tepelná čerpadla
vzduch - voda
23
Vzduchotermální tepelná čerpadla vzduch - voda Horká voda v domácnosti Radiátor Bojler s horkou vodou
Dodávka teplé vody – vnitřní jednotka
Odběr tepelné energie ze vzduchu – vnější jednotka
Podlahové vytápění
24
Vzduchotermální tepelné čerpadlo
• Dostatečný tepelný výkon při venkovní teplotě -20℃ • Při venkovní teplotě -10℃ dosažena výhřevnost COP 3.3. 25
Rozsah výkonnosti tepelných čerpadel Ohřev
Ochlazování
venkovní teplota 25℃
venkovní teplota 43℃
-20℃
15℃ 25℃
50℃
Výstupní teplota teplé a studené vody na vnitřní jednotce
7℃
20℃
Teplota na výstupu u nádrže pro uskladnění tepla u domácností
Režim teplé vody
venkovní teplota 35℃
-20℃ 25℃
50℃
Typické teplotní rozmezí na výstupu u nádrže s teplou vodou 26
Rozsah výkonnosti tepelných čerpadel umožňuje libovolnou kombinaci s ostatními tepelnými zařízeními
Typický rozsah teplot vody na výstupu Standardní kotel Nízkoteplotní kotel Kondenzační kotel Tepelné čerpadlo
(℃)
Podlahové vytápění Větráky Nízkoteplotní radiátory
Vysokoteplotní radiátory 27
Srovnání tepelných systémů
Komín, výfuk Ventilace Plynové potrubí Palivová nádrž Údržba Bezpečnost Výhřevnost (COP)
Tepelná čerpadla na bázi vzduchu
Plynový kotel
Palivový kotel
28
Ceny plynu & elektřiny v různých zemích COP
COP japonských tepelných čerpadel na bázi vzduchu
Cena plynu/ elektřiny (%) Minimální COP: for srovnání kotli electricnákladů systemelektrického to competesystému with gasoproti boilerplynovému on running costs
Source: Eurostat
29
Vzduchotermální tepelné čerpadlo – vzduch - vzduch Klimatizace Klimatizační multisplitové jednotky (RAC) jsou v Japonsku nejběžnějšími zařízeními. Jedna domácnost vlastní Roční spotřeba elektřiny(2.8kW Class) Chlazení (3.6 months) přibližně 2,4 RAC jednotky a(kWh)1600 Ohřev (5.5 months) ročně Japonsko vyváží cca 8 1400 1080 Vyšší výkon! 955 1200 mil. jednotek. 889 859 790
1000
Spotřeba energie klesla z důvodu řady zlepšovacích návrhů
755
738
706
721
708
800 600 400 200
692
snížení o 40 % za posledních 10 412 let347 312
300
278
262
252
241
242
237
227
0 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
Model roku ※ Klimatizace pro ohřev a chlazení, 2.8 kW chladící kapacita, průměrná spotřeba ※ Roční spotřeba elektřiny se vypočítává na základě norem „Japonský chladírenský a 30 klimatizační průmysl (JRA4046)” Zdroj: JRAIA
Vzduchotermální tepelné čerpadlo vzduch- vzduch VRF systém okolní vzduch
venkovní jednotka
chladící potrubí
vnitřní jednotka
31
Vzduchotermální tepelné čerpadlo vzduch - vzduch VRF systém Výkon při nízkých teplotách Série Výkon
Rozsah výkonnosti
Hluk
32
Ohřívač vody na bázi tepelného čerpadla (Eco Cute)
33
Spotřeba energie v japonských domácnostech Chlazení 2%
Osvětlení
Ohřev vody 31%
atd.
43% Vytápění
24% Zdroj: 2008 EDMC Statistická příručka o Energii a ekonomice v Japonsku 34
Eco cute Okolní vzduch
Studený vzduch s nižší teplotou
Vnější jednotka
Nádrž
Voda z kohoutku
vzduchotermální tepelné čerpadlo ohřeje vodu až na 90℃ chladivo CO2 Tepelné čerpadlo
prodej zahájen v r.2001 nádrž 35
Prodejnost Eco Cute v Japonsku million units
2,5
2,25
2,0 1,74 1,5 1,24
1,0
0,83
0,48
0,5 0,04
0,12
0,25
0,0
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009 FY 36
6. Zlepšení účinnosti
37
Zlepšení účinnosti Uvedení Top Runner programu C O P
RAC
COP pro ・ pokojové klimatizace (vzduch vzduch) ⇒ 2x Ohřívač vody
・ Ohřívač vody na bázi tepelného čerpadla ⇒ 1.5 x
Program Top Runner 38
Zlepšení účinnosti Srovnávací test tepelných čerpadel (chlazení) COP 8
6.2
6
4
2
3.8
4.5
2.2
Zdroj: 4. zpráva IPCC 6.4.4.3 klimatizační zařízení a chladiče na bázi komprese par Klimatizační zařízení pro domy, byty a malé komerční stavby mají nominální COP (chladicí výkon dělený ventilátorem a výkonem kompresoru, přímo měřené účinnosti) v rozmezí 2,2 až 3,8 v Severní Americe a Evropě, v závislosti na provozních podmínkách. Efektivnější mini-split systémy jsou k dispozici v Japonsku, v rozmezí 4,5 až 6,2 COP na 2,8 kW chladícího výkonu jednotek.
0 Severní Amerika / Japonsko EU 39
Zlepšení účinnosti
Jednotlivá zlepšení
Kontrola chodu měničem Výkonný kompresor
Účinná výměna tepla Tepelný cyklus
40
7. Enviromentální hodnocení
41
Průměrný sezónní faktor výkonnosti systémů tepelných čerpadel Nové
Renovované
Tep. čerp. vzduch - voda
3.5
3.0
Tep. čerp. země - voda
4.0 4.5
3.5 4.0
Tep. čerp. voda - voda
Zdroj:EHPA “Akční plán tepelných čerpadel v Evropě 2008”
Srovnání ročních hodnot emisí v EU Spalovací kotel (kg/rok)
Průměr 25 zemí v EU
5,800
Emise skleníkových plynů z el. energie (kg/kWh)
0.406
Tepelné čerpadlo vzduch voda (kg/rok)
1,822
Tepelné čerpadlo země - voda (kg/rok)
Tepelné čerpadlo voda - voda (kg/rok)
1,594
1,417
Source:Zdroj:EHPA “Akční plán tepelných čerpadel v Evropě 2008” 42
Srovnání ročních hodnot emisí v České republice Spalovací kotel (kg/rok)
Česká republika
Emise skleníkových plynů z el. energie (kg/kWh)
5,800
Palivový kotel Oil
Tepelné čerpadlo vzduch voda (kg/rok)
3,141
0.70
Tepelné čerpadlo země - voda (kg/rok)
Tepelné čerpadlo voda - voda (kg/rok)
2,748
2,443
boiler 46%
▲
to water Tep. čer.Air vzduch - vodaHP
53%
▲
Ground to- water Tep.čer. země voda HP
58%
▲
to- water Tep.Water čer. voda voda HP 0
1000
2000
3000
4000
5000
6000 kg/year 43
OBNOVITELNÉ ZDROJE ENERGIE & TEPELNÁ ČERPADLA
Nová směrnice EU přijatá Radou v dubnu 2009 na
Podporu obnovitelných zdrojů energie(OZE) definovanou jako
Vzduchotermální, hydrotermální a geotermální energie kterou využívají
Tepelná čerpadla =
Obnovitelné zdroje energie
= enormně přispívají při dosahování cílů v oblasti obnovitelné energie ze
“20% do r. 2020.”
44
Možnost snížit CO2 o 130 miliónů tun’ -10% roční produkce CO2 v Japonsku milióny tun CO2
Ventilace (ohřev), vysoušení
pro prům. využití Ohřev vody pro komerční využití
Cca 130 mil. tun CO2
Klimatizace pro komerční využití Ohřev vody pro bydlení Vytápění pro bydlení
Emise CO2 se stávajícími systémy (aktuální výsledky z roku 2002)
Emise CO2 v případě velkoplošného rozšíření tepelných čerpadel v komerční a průmyslové zóně 45
8. Registrovaná japonská tepelná čerpadla v rámci GIS
46
Hitachi SVT code
Název
Kód výrobku
SVT3419
Tepelné čerpadlo vzduch - voda
Hitachi Aqua Free
SVT4366
Tepelné čerpadlo vzduch - voda
Yutaki
Venkovní jednotka
Vnitřní jednotka
URL : www.abklimatizace.cz
47
Daikin SVT code
Název
Kód výrobku
SVT1093
Tepelné čerpadlo vzduch - voda Altherma
ERHQ008+EKHBH008
SVT1103
Tepelné čerpadlo vzduch - voda Altherma
ERHQ008+EKHBX008
SVT1302
Tepelné čerpadlo vzduch - voda Altherma
ERHQ014AW1+EKHBH016
SVT1309
Tepelné čerpadlo vzduch - voda Altherma
ERHQ016AW1+EKHBH016
SVT1312
Tepelné čerpadlo vzduch - voda Altherma
ERHQ016AW1+EKHBX016
SVT1381
Tepelné čerpadlo vzduch - voda Altherma
ERHQ011+EKHBH016
SVT1415
Tepelné čerpadlo vzduch - voda Altherma
ERHQ011+EKHBX016
SVT1424
Tepelné čerpadlo vzduch - voda Altherma
ERHQ014+EKHBH016
SVT1430
Tepelné čerpadlo vzduch - voda Altherma
ERHQ014+EKHBX016
SVT1431
Tepelné čerpadlo vzduch - voda Altherma
ERHQ016+EKHBH016
SVT1083
Tepelné čerpadlo vzduch - voda Altherma
ERHQ007+EKHBX008
SVT1305
Tepelné čerpadlo vzduch - voda Altherma
ERHQ014AW1+EKHBX016
SVT1432
Tepelné čerpadlo vzduch - voda Altherma
ERHQ016+EKHBX016
SVT524
Tepelné čerpadlo vzduch - voda Altherma
ERHQ006+EKHBX008
SVT501
Tepelné čerpadlo vzduch - voda Altherma
ERHQ006+EKHBH008
SVT1099
Tepelné čerpadlo vzduch - voda Altherma
ERHQ011AW1+EKHBH016
SVT1242
Tepelné čerpadlo vzduch - voda Altherma
ERHQ011AW1+EKHBX016
SVT1072
Tepelné čerpadlo vzduch - voda Altherma
ERHQ007+EKHBH008
URL : www.daikin.cz
Venkovní jednotka
Nádrž na horkou
Vnitřní jednotka
48
Sanyo SVT code
Název
Kód výrobku
SVT2304
tepelné čerpadlo vzduch-voda s ekolog.chladivem CO2
SHP-C45DEN
SVT3835
tepelné čerpadlo vzduch-voda s ekolog.chladivem CO2
SHP-C90GDN
Venkovní jednotka
Vnitřní jednotka+ nádrž na horkou vodu
URL : www.ciur.cz
49
Fujitsu SVT code
Název
Kód výrobku
SVT1780
Tepelné čerpadlo vzduch-voda
WSYA050LA
SVT1887
Tepelné čerpadlo vzduch-voda
WSYA060LA
SVT1892
Tepelné čerpadlo vzduch-voda
WSYA155LA
SVT1889
Tepelné čerpadlo vzduch-voda
WSYA080LA
SVT1890
Tepelné čerpadlo vzduch-voda
WSYA095LA
SVT1891
Tepelné čerpadlo vzduch-voda
WSYA128LA
Vnitřní jednotka
Venkovní jednotka
Venkovní jednotka
Tepelný výměník zlepšuje výhřevnost
Cyklus ohřevu chladivo
Horká voda výparník
kompresor
URL : www.impromat.cz
čerpadlo
Vnitřní jednotka 50
Toshiba SVT code
Název
Kód výrobku
SVT7750
ESTIA tepelné čerpadlo TOSHIBA
HWS 1402
SVT6399
ESTIA tepelné čerpadlo TOSHIBA
HWS-802H-E
SVT7747
ESTIA tepelné čerpadlo TOSHIBA
HWS 1102
SVT5085
Tepelné čerpadlo Toshiba ESTIA
HWS-802H-E
SVT5210
Tepelné čerpadlo Toshiba ESTIA
HWS 802
SVT5211
Tepelné čerpadlo Toshiba ESTIA
HWS 1102
SVT5212
Tepelné čerpadlo Toshiba ESTIA
HWS 1402
SVT5828
Tepelné čerpadlo Toshiba ESTIA
HWS-1102H-E
SVT5829
Tepelné čerpadlo Toshiba ESTIA
HWS-1402H-E
URL : www.klimatizace-toshiba.cz : www.air-matyas.cz : www.klima-classic.cz
① Venkovní jednotka ② Vnitřní jednotka ③ Nádrž na horkou vodu
51
Mitsubishi SVT code
Název
Kód výrobku
SVT5285
Tepelné čerpadlo vzduch-voda Zubadan Inverter
PUHZ-HRP100YHA
SVT5293
Tepelné čerpadlo vzduch-voda Zubadan Inverter
PUHZ-HRP125YHA
venkovní jednotka (monoblok) URL : www.csmtrade.cz
52
ANO tepelným čerpadlům! Nadešel čas , aby tepelná čerpadla ukázala své skutečné možnosti na mezinárodní scéně jako trumf v opatření proti globálnímu oteplování. ANO! Tepelným čerpadlům pro realizaci nízkouhlíkové společnosti.
All rights reserved. HPTCJ
53