VRF V - Klima

POMPA CIEPŁA „AIRSTAGE VRF V” JAKO SYSTEM OGRZEWANIA BUDYNKÓW.
Rok 2007… 10 rocznica podpisania Protokołu w Kyoto i 20 rocznica zatwierdzenia Protokołu
Montrealskiego. Jako nadrzędny cel tych i wielu innych porozumień postawiono redukcję emisji gazów
cieplarnianych do atmosfery oraz zwiększenie wydajności energetycznej. W dzisiejszych czasach
spalanie paliw stałych: węgiel kamienny i brunatny oraz płynnych: olej opałowy i gaz, to główne źródło
energii cieplnej. Pomijając fakt Ŝe zasoby paliw naturalnych wyczerpują się (szacuje się na ok. 150 lat
przy obecnym poziomie zuŜycia) najpowaŜniejszym zagroŜeniem jest emisja gazów powiększających
tzw. dziurę ozonową oraz powodujących efekt cieplarniany. Konsekwencją są postępujące anomalia
klimatyczne, najpowaŜniej ujawniające się topnieniem lodowców czy niespodziewanymi suszami.
Rezygnacja z paliw konwencjonalnych na rzecz odnawialnych źródeł ciepła to jedna z dróg
ograniczenia zanieczyszczania środowiska naturalnego, w tym atmosfery. Strategia działań w krajach
UE przewiduje Ŝe do 2010 roku energia pochodząca z odnawialnych źródeł stanowić będzie 12%
całkowitego zapotrzebowania. Zastosowanie pompy ciepła aby ogrzewać mieszkania, budynki czy
zakłady przemysłowe, a takŜe podgrzewać wodę uŜytkową to jedno z rozwiązań. Pompa ciepła
pozyskuje energię z powietrza czy wód powierzchniowych lub gruntowych (źródło dolne) a następnie
oddaje do obrabianego termicznie obiektu. Aby było to moŜliwe, niezbędne jest doprowadzenie energii
zewnętrznej. Ilość energii którą urządzenie moŜe doprowadzić składa się z energii pobranej ze źródła
dolnego oraz energii napędowej. Najczęściej stosowane są spręŜarkowe pompy ciepła jako
najbardziej konkurencyjne względem konwencjonalnych systemów grzewczych. Współczynnik
wydajności COP dla takiego urządzenia to iloraz energii pobranej ze źródła do energii elektrycznej
potrzebnej do napędu spręŜarki. Tajemnica wysokiej wydajności takiej pompy (COP>3) tkwi zarówno
w charakterystyce źródła dolnego jak i niskotemperaturowym systemie ogrzewania.
Konstrukcja systemu VRF V.
Urządzenia wykorzystujące bezpośrednie odparowanie czynnika chłodniczego zyskują coraz
większą popularność. Takim systemem jest AIRSTAGE VRF V pozwalający na grzanie w okresie
niskich temperatur oraz chłodzenie w okresie letnim. Zaletą takich rozwiązań są niskie nakłady
inwestycyjne ze względu na prostą budowę: jednostki zewnętrzne z wymiennikiem powietrznym
(źródło dolne), jednostki wewnętrzne(instalowane w pomieszczeniu obrabianym termicznie), instalacji
freonowej oraz systemu sterowania. Jednostki zewnętrzne wykonano wykorzystując najnowsze
rozwiązania technologiczne. Bardzo duŜo uwagi przyłoŜono do konstrukcji wymiennika ciepłą. Czynnik
roboczy jest odpowiednio kierowany przez sekcje wymiennika w celu maksymalnego wykorzystania
jego powierzchni, a zewnętrzna specjalną warstwą antykorozyjną w kolorze błękitu kobaltowego
zwiększa odporność na czynniki zewnętrzne np. sól morską. Medium roboczym w tym systemie jest
wysokowydajny i ekologiczny freon R410A doskonale sprawdzający się w pompach ciepła z
wymiennikami powietrznymi. Kombinacja spręŜarek o płynnej regulacji wydajności sterowanych (DC
Inwerter) oraz spręŜarek o stałej wydajności to synteza technologii inwerter i zalet zespołu
spręŜarkowego. Modułowa budowa jednostek zewnętrznych umoŜliwia precyzyjny dobór co 6kW w
zakresie od 22 do 120kW, upraszczając proces projektowania. Rozwiązania te przyczyniły się do
wysokich wskaźników wydajności: chłodzenie EER=3.2, grzanie COP=3.7, przez co system jest
ekonomiczny, a zakres temperatur: chłodzenie:-15..+43stC, grzanie: -20..+21stC rozszerza obszar
stosowania o chłodne regiony świata.
Kolejnymi elementami wpływającym na całkowitą wydajność takiego systemu są jednostki
wewnętrzne. Dzięki bezpośredniej wymianie ciepła między czynnikiem roboczym a obrabianym
powietrzem w pomieszczeniu obniŜone zostały straty na wymiennikach pośredniczących. Do
dyspozycji mamy 50 modeli w zakresie od 2kW do 25kW. Urządzenia ścienne – przeznaczone do
montaŜu na ścianie pomieszczenia, ścienno-przysufitowe – przeznaczone do wysokiego montaŜu na
ścianie, przypodłogowe – swoim wyglądem przypominające elegancki kaloryfer, kanałowe –
przystosowane do podłączenia systemu kanałów rozprowadzających powietrze oraz urządzenia
kasetonowe – przeznaczone do montaŜu w suficie podwieszanym stałym lub modułowym.
KLIMA-THERM Sp. z o.o.
Fujitsu General Partner
Siedziba: 04-041 Warszawa, ul. Ostrobramska 101A; tel. 022 517 36 00, fax 022 879 99 07
Oddział: 80-298 Gdańsk, ul. Budowlanych 48; tel. 058 768 03 33, fax 058 768 03 00
KLIMA-THERM sp. z o.o. zarejestrowana jest w Sądzie Rejonowym w Toruniu,
VII Wydział Gospodarczy KRS, Sygnatura TO.VII NS-REJ. KRS/7343/06/305
NIP: 9562163781 Wysokość kapitału zakładowego: 17.121.000,00 zł
www.klima-therm.pl
NaleŜy dodać Ŝe niektóre z modeli posiadają wykonania specjalne np. urządzenia ścienne komfortowe
o bardzo niskim poziomie hałasu 26dB, czy urządzenia kanałowe o wysokim spręŜu dyspozycyjnym
sięgającym 300Pa. Kolejną częścią składową systemu jest instalacja freonowa. Jej parametry
charakterystyczne to: odległość jednostek zewnętrznych od najdalszej jednostki wewnętrznej - 150m
(długość typowego boiska do piłki noŜnej to ok. 100m), całkowita długość instalacji - 300m ( to więcej
niŜ długość TITANICA – 269m !! ), róŜnica wysokości pomiędzy jednostkami zewnętrznymi a
jednostką wewnętrzną - 50m (Statua Wolności ma tylko 46,5m !!), róŜnica wysokości pomiędzy
jednostkami wewnętrznymi - 15m. Do głównej instalacji freonowej przyłączamy gotowe elementy
montaŜowe tzw. trójniki lub rozgałęźniki a następnie doprowadzamy instalację do jednostek
wewnętrznych. Do jednej instalacji freonowej moŜemy podłączyć maksymalnie 48 jednostek
wewnętrznych. Taki sposób wykonywania instalacji skraca czas wykonywania instalacji co przekłada
się na koszt związany z pracą ekipy montaŜowej.
Ostatnim elementem systemu jest układ sterowania. Dysponujemy sterowaniem na poziomie
indywidualnym, centralnym, moŜliwością podłączenia do BMS oraz zdalnym monitorowaniem przez
Internet lub linię telefoniczną przy uŜyciu modemu. Sterowniki indywidualne dostępne są w wykonaniu
bezprzewodowym lub przewodowym do montaŜu na ścianie, Zapewniają pełne sterowanie jednostką
wewnętrzna: ustawienie temperatury, szybkości wentylatora, trybu pracy, kierunku nawiewu
powietrza.
Centralny sposób sterowania oprócz funkcji zawartych w sterownikach indywidualnych poszerzono o
moŜliwość sterowania zdefiniowanych grup (najemców pomieszczeń), zaprogramowanie
harmonogramu na cały rok oraz rozliczanie zuŜycia energii elektrycznej przez poszczególnych
odbiorców. Cały system obsługiwany jest przez przyjazny interfejs graficzny w środowisku WINDOWS.
Cały układ sterowania moŜe być podłączony do BMS przez bramkę BACNet(maksymalnie 1600
jednostek wewnętrznych) lub interfejs LonWorks(maksymalnie 128 jednostek wewnętrznych). Z
poziomu konsoli BMS jest moŜliwość sterowania i monitorowania urządzeń wewnętrznymi oraz
moŜliwość blokowania funkcji pilotów indywidualnych(np. moŜliwość zmiany temperatury).
Porównanie pomp ciepła na przykładzie budynku biurowego.
Porównania nakładów inwestycyjnych dokonano na przykładzie budynku biurowego o powierzchni
900m2 i kubaturze 2700m3. Przyjęto następujące dane wejściowe:
•
współczynnik przenikalności cieplnej 0,3W/m2K
•
temperatura zewnętrzna: -6 stC
•
temperatura wewnętrzna: +20 st C
•
ilość pomieszczeń: 15 pokoi biurowych
Po obliczeniu bilansu cieplnego dla budynku otrzymano 18000W zapotrzebowania na ciepło, co daje
średnio 20W/m2. Po dokonaniu doboru systemu otrzymano następujące informacje o systemie:
•
Dwie jednostki zewnętrzne: AJ*A90L(MASTER)
•
Moc elektryczna: 6820 W
•
Współczynnik COP dla temperatury -6stC wyniósł 2,77 kW/kW
•
Długość instalacji przyjęliśmy: 40m
•
RóŜnicę wysokości przyjęliśmy: 15m
KLIMA-THERM Sp. z o.o.
Fujitsu General Partner
Siedziba: 04-041 Warszawa, ul. Ostrobramska 101A; tel. 022 517 36 00, fax 022 879 99 07
Oddział: 80-298 Gdańsk, ul. Budowlanych 48; tel. 058 768 03 33, fax 058 768 03 00
KLIMA-THERM sp. z o.o. zarejestrowana jest w Sądzie Rejonowym w Toruniu,
VII Wydział Gospodarczy KRS, Sygnatura TO.VII NS-REJ. KRS/7343/06/305
NIP: 9562163781 Wysokość kapitału zakładowego: 17.121.000,00 zł
www.klima-therm.pl
Cena takiego systemu, zawierająca jednostki zewnętrzne, wewnętrzne, instalację freonową,
robocizną, wyniosła 70000€ (*3). Po przeliczeniu ceny na m2 obiektu uzyskaliśmy wartość 75-95
€/m2. Analizując rynek i najpopularniejsze rozwiązania (*1) dla tego typu obiektu uzyskaliśmy
następujące informacje:
•
Pompa ciepła z wymiennikiem gruntowym pionowym: 90-135 €/m2(*2)
•
Pompa ciepła z wymiennikiem gruntowym poziomym: 82-120 €/m2(*2)
•
Pompa ciepła z wymiennikiem typu powietrze-woda: 70-120 €/m2
RozwaŜając koszty eksploatacyjne takiego rozwiązania przyjęto:
•
Średni czas pracy systemu 5000h/rocznie
•
Cena prądu 1kWh 0,13€/kWh (*3)
MnoŜąc ilość godzin pracy przez moc elektryczną otrzymujemy zuŜycie energii elektrycznej na
poziomie 34100kWh rocznie. Uwzględniając cenę 1kWh otrzymujemy wynik ok. 4433€ rocznie.
Przeliczając na koszty miesięczne uzyskujemy wynik ok. 369€ miesięcznie!!
(*1) źródło opracowanie SVEP
(*2) cena nie zawiera kosztów wykonania odwiertów
(*3) według warunków Szwedzkich na dzień 2007-08-31
Podsumowanie.
Proponując pompę ciepła z wymiennikami powietrze-powietrze naleŜy pamiętać Ŝe są to
systemy bardzo elastyczne dla budynków średnich i duŜych. WyposaŜając nasz obiekt w taki układ
uzyskujemy moŜliwość chłodzenia latem i grzania w okresach chłodnych. NaleŜy zwrócić uwagę na
wysoki współczynnik COP pozwalający twierdzić Ŝe jest to system efektywny i ekonomiczny.
Konstrukcja układu sprawia Ŝe zarówno projektowanie jak i proces instalacji przebiega w krótkim
czasie co obniŜa koszty inwestycji. Do zalet układów z bezpośrednim odparowaniem naleŜy dołączyć
niską bezwładność systemu w dojściu do parametrów zadanych co w przypadku pompy ciepła z
wymiennikiem powietrze-woda jest wielką przewagą. Całości oferowanego rozwiązania dopełnia
system sterowania, który zaspokoi najbardziej wymagających uŜytkowników. Analiza nakładów
inwestycyjnych oraz kosztów eksploatacyjnych potwierdza Ŝe jest to powaŜna alternatywa dla obecnie
stosowanych tradycyjnych układów grzewczych.
InŜynier produktu
Rafał CzyŜ
KLIMA-THERM Sp. z o.o.
Fujitsu General Partner
Siedziba: 04-041 Warszawa, ul. Ostrobramska 101A; tel. 022 517 36 00, fax 022 879 99 07
Oddział: 80-298 Gdańsk, ul. Budowlanych 48; tel. 058 768 03 33, fax 058 768 03 00
KLIMA-THERM sp. z o.o. zarejestrowana jest w Sądzie Rejonowym w Toruniu,
VII Wydział Gospodarczy KRS, Sygnatura TO.VII NS-REJ. KRS/7343/06/305
NIP: 9562163781 Wysokość kapitału zakładowego: 17.121.000,00 zł
www.klima-therm.pl