Tepelná čerpadla princip funkce topný faktor typy tepelných čerpadel hodnocení provozu tepelných čerpadel otopné soustavy
Tepelná čerpadla {
zařízení k získávání využitelné tepelné energie získané z nízkopotenciálních zdrojů tepla z
z
z
z
tepelné čerpadlo odebírá ze zdroje teplo varem a odpařováním teplonosné látky páry teplonosné látky jsou kompresorem přečerpávány do chladiče, kde zkapalní a odevzdají své teplo okolí odevzdané teplo má vyšší teplotní potenciál než teplo odebírané ze zdroje za ideálních podmínek lze TČ považovat za motor, který využívá Carnotova cyklu
Tepelná čerpadla
{
pracovní cykly Carnotova cyklu jsou vratné izotermické nebo izoentropické děje v levotočivém oběhu z z z z
1 2 3 4
– – – –
2 3 4 1
izotermické vypařování, jímání přírodního tepla chladivem izoentropická komprese, stlačování chladiva kompresorem izotermická kondenzace, dochází k předání tepla a zkapalnění chladiva izoentropická expanze
Tepelná čerpadla – pracovní princip {
pracovním principem tepelného čerpadla je chladící okruh s parním oběhem, který se skládá ze čtyř částí: z z z z
{
výparník kompresor kondenzátor škrtící ventil
po technické stránce jsou tepelná čerpadla téměř shodná s chladícími zařízeními
Tepelná čerpadla – pracovní princip
Tepelná čerpadla – topný faktor {
poměr získaného tepla (topného výkonu) a energie potřebné pro přečerpání se nazývá topný faktor z
z
vyjadřuje kolikrát více energie získáme než ve formě poháněcí energie přivedeme Q ε= T (−) QE topný faktor celého systému TČ, zahrnující i nezbytné příkony strojů pro cirkulaci zdroje a ohřívané látky systémem je εTČ =
QT ,TČ QE ,TČ
( −)
Tepelná čerpadla – topný faktor {
výpočet topného faktoru pro ideální Carnotův oběh vychází ze vztahu ε c ,id
{
Tkx = x Tk − Tox
( −; K , K )
při výpočtu skutečného topného faktoru musíme započítat ztráty vznikající při provozu tepelného čerpadla { { { { {
velikost teplosměnných ploch parametry reálného chladiva pochody ve skutečném kompresoru ztráty tepla do okolí příkon pomocných zařízení
Tepelná čerpadla – topný faktor {
topný faktor skutečného oběhu můžeme vyjádřit následovně: ε sk = 0,9 + 0,74 ⋅
T T0 − 0,003 2 ⋅ T0 − 0,765 0 Tk Tk − T0
nebo
( TK + 273,15) ε = 0,4 ⋅ (TK − T0 )
( −)
(−; K , K )
Tepelná čerpadla – energetický topný faktor {
určuje se na základě energetických toků COP =
{
Pte Pp
(−)
pro Pte platí vztah Pte = ΔT ⋅ Qm ⋅ C p
(W )
kde: T – rozdíl teplot na vstupu a výstupu kondenzátoru Qm – hmotnostní průtok média (kg.s-1) Cp – měrná tepelná kapacita média
Typy tepelných čerpadel {
tepelná čerpadla jsou vyráběna ve čtyřech základních provedeních z z z z
{
země – voda voda – voda vzduch – voda vzduch – vzduch (klimatizační jednotky)
tepelná čerpadla mohou obecně pracovat ve dvojím zapojení: z z
monovalentní systém bivalentní systém
Typy tepelných čerpadel voda - voda
Typy tepelných čerpadel země - voda
Typy tepelných čerpadel vzduch - voda
Monovalentní systém {
tepelné čerpadlo je hlavním a jediným zdrojem tepla
Bivalentní systém {
{
tepelné čerpadlo pracuje spolu s doplňkovým zdrojem tepla tepelný výkon TČ je navržen tak, aby TČ krylo přibližně 60% tepelných ztrát objektu
Bivalentní systém – bod bivalence {
{
bivalentní bod je určen pomocí tzv. teploty bivalence pro bivalentní bod musí platit dvě podmínky: z
z
výkon tepelného čerpadla odpovídá potřebě z hlediska otopné soustavy teplota média ohřívaného tepelným čerpadlem odpovídá potřebě otopné soustavy
Instalace tepelných čerpadel
Význam a problematika tepelných čerpadel {
{
TČ nemohou zásadně řešit energetickou situaci za předpokladu správného energetického a ekonomického návrhu mohou významně přispět ke snížení primární spotřeby energie a provozních nákladů
Význam a problematika tepelných čerpadel {
realizace netradičních prostředků energetiky je svázána s řadou specifických otázek a problémů: z z z z z
oblast oblast oblast oblast oblast
technického řešení projektování investiční výrobní centrálního řízení
Hospodárnost tepelných čerpadel {
hodnotit TČ můžeme ze dvou hledisek z z
energetické hledisko ekonomické hledisko
Otopné soustavy ve spojení s TČ {
ve spojení s tepelnými čerpadly je nejvhodnější využívat nízkoteplotní otopné soustavy z z z
stropní OS podlahové OS stěnové OS
Otopné soustavy ve spojení s TČ
