M.Bogacki Pompy ciepła

POMPY CIEPŁA
Fundacja na rzecz Efektywnego Wykorzystania Energii
ul. Wierzbowa 11, 40-169 Katowice
www.fewe.pl
Mariusz Bogacki
Co zapewniają pompy ciepła?
•
•
•
•
Ogrzewanie
Chłodzenie
Ciepła woda
Wzmocnienie wiecznej
zmarzliny
• …ale równieŜ…
Pompa ciepła w mieszkalnictwie
Efektywność
Mniejsze potrzeby konserwacji
Oszczędność miejsca
Niskie koszty eksploatacyjne
Stabilna wydajność
Komfort i ochrona powietrza
Ograniczenie szczytowej mocy
elektrycznej dla celów klimatyzacji
Skąd ta energia?
Zasada funkcjonowania pompy ciepła
Źródło: www.jand.pl
Samoczynny przepływ ciepła od ciała zimniejszego do cieplejszego nie
jest moŜliwy, dlatego pompie ciepła trzeba dostarczyć energii napędowej
Podział pomp ciepła
3.
Ze względu na rodzaj napędu i zasadę działania
moŜemy wyodrębnić trzy podstawowe grupy pomp
ciepła, z którymi moŜemy zetknąć się na co dzień:
pompy absorpcyjne (z napędem cieplnym)
pompy termoelektryczne (z napędem elektrycznym)
pompy spręŜarkowe (z napędem mechanicznym,
silnik spręŜarki zasilany jest najczęściej prądem
elektrycznym).
Zasada działania spręŜarkowej
pompy ciepła
SpręŜarka
Niskociśnieniowa,
niskotemperaturowa
para
Wysokociśnieniowa,
wysokotemperaturowa
para
Skraplacz
Parownik
Wysokociśnieniowa,
wysokotemperaturowa
ciecz
Niskociśnieniowa,
niskotemperaturowa
ciecz
Zawór rozpręŜny
Elementy pomp ciepła
1. Wymiennik gruntowy
•
•
•
Grunt
Woda gruntowa
Woda powierzchniowa
2. Pompa ciepła
3. Wewnętrzna instalacja
grzewcza/chłodnicza
3
2
Przewody tradycyjne
1
Typy wymienników gruntowych
Pionowy
Poziomy
Skalisty grunt
DuŜy koszt wykonania
Wykorzystuje mniejszą
powierzchnię
Tańsze wykonanie
Mniejsze budynki
Wysoka sprawność
Zmiany temperatury
Wymagana większa
powierzchnia
Studnia głębinowa
Ssanie+Zatłaczanie
Najmniej kosztowny
Regulacje prawne
Zanieczyszcza się
• A takŜe wymienniki ciepła w wodach powierzchniowych oraz studnie
kolumnowe
„Sprawność” pomp ciepła – COP
MOC GRZEWCZA
_____________________
COP =
MOC POBRANA Z SIECI
Współczynnik efektywności w spręŜarkowych pompach ciepła jest tym
wyŜszy, im mniejsza jest róŜnica temperatur pomiędzy górnym a dolnym
źródłem ciepła.
Dla spręŜarkowych pomp moŜna przyjąć następujące zakresy temperaturowe
dolnego i górnego źródła ciepła:
• dolne źródło ciepła: -7 st.C do 25 st.C
• górne źródło ciepła: 25 st.C do 60 st.C
Parametry techniczne pomp ciepła ograniczają ich przydatność do
następujących celów:
• ogrzewania podłogowego: 25-29°C
• ogrzewania sufitowego: do 45°C
• ogrzewania grzejnikowego o obniŜonych parametrach: np. 55/40°C
• podgrzewania ciepłej wody uŜytkowej: 55-60°C
• niskotemperaturowych procesów technologicznych: 25-60°C
Uwarunkowania stosowania pomp
ciepła
• Najbardziej opłacalne gdy:
Zapotrzebowanie na ogrzewanie i chłodzenie
Budynek ocieplony, niska temperatura zasilania
systemu grzewczego
Nowe instalacje lub wymiana systemu HVAC
Ogrzewanie: niskie ceny energii elektrycznej
a wysokie ceny gazu i oleju opałowego
Chłodzenie: wysoka cena energii elektrycznej
oraz opłaty za moc szczytową
Rozmieszczenie wymiennika ciepła,
Budynek komercyjny
MontaŜ GPC
• Dostępność sprzętu do wykopów oraz
sprzętu wiertniczego
• Niepewność co do kosztów
wykonania wymiennika
Zdjęcie: Craig Miller Productions and DOE (NREL PIX)
®
RETScreen International
Pięć kroków standardowej analizy
Analiza
kosztów
Analiza
GHG
Podsumowanie
finansowe
Analiza ryzyka
i wraŜliwości
Opcjonalnie
Opcjonalnie
Model
energetyczny
aby uzyskaćdostęp do danych
kliknij na niebieskie odnośniki lub
mrugającą ikonę
podarkusz(-e) analityczny(-ne)
Gotowy do podjęcia decyzji
Opcje zintegrowane
Dane
pogodowe
Dane
produktów
Instrukcja
on-line
Szkolenia
Podręcznik projektowania
Przykłady
Rynek on-line
Forum internetowe
Program RETScreen®
Metoda analizy finansowej
Porównanie:
• Stan bazowy a Stan
planowany
• System konwencjonalny a
system czystej energii
Przykład:
• Kocioł gazowy
w porównaniu do
• Instalacja pompy ciepła z
gruntowym wymiennikiem
pionowym
20 kW pompa ciepła-wody gruntowe,
Niemcy
Zdjęcie: Bundesverband WärmePumpe (BWP) e.V.
Przykład: Budynek administracyjny
Instalacja układu pompy ciepła do ogrzewania
pomieszczeń budynku
Scenariusz bazowy
• Lokalizacja projektu:
• Typ gruntu:
• Powierzchnia uŜytkowa budynku:
• Zapotrzebowanie na moc cieplną:
• Zapotrzebowanie na energię do ogrzewania
pomieszczeń:
• Źródło energii:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Finansowanie:
Wielkość
Wielkość wymiennika gruntowego:
COP:
Redukcja emisji GHG:
Koszt instalacji:
Prosty okres zwrotu (SPBT):
(SPBT):
Wartość
ca netto (NPV):
Wartość bieŜą
bieŜąca
(NPV):
Wewnę
Wewnętrzna stopu zwrotu (IRR):
Ilość
Ilość energii dostarczanej przez pompę
pompę ciepł
ciepła:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Górny Śląsk
Skała lekka
1500 m2
68 kW
564 GJ
Kocioł gazowy o sprawności
80%
50/50
dobó
dobór optymalny RETScreen - 320 m2
3,5
- 15,4 tCO2/rok:
/rok:
62 164 PLN (50%)
11,0 lat
16 280 PLN
7,5 %
564 GJ/rok (100 %)
Scenariusz bazowy
• Scenariusz bazowy
•
•
•
•
•
- 15,4 tCO2/rok
62 164 PLN
SPBT= 11,0 lat
NPV= 16 280 PLN
IRR= 7,5 %
Scenariusz 1
• Scenariusz 1
Zwiększenie wskaźnika
efektywności COP do 4,0
•
•
•
•
•
- 9,5 tCO2/rok
62 164 PLN
SPBT= 11,0 lat
NPV= 41 666 PLN
IRR= 10,7 %
Scenariusz 2
• Scenariusz 2
Wzrost cen gazu
o 3% rocznie
•
•
•
•
•
- 15,4 tCO2/rok
62 164 PLN
SPBT= 11,0 lat
NPV= 47 660 PLN
IRR= 10,8 %
Scenariusz 3
• Scenariusz 3
Finansowanie z WFOŚiGW
50% dotacji
50% poŜyczka
(3%, na 10 lat)
•
•
•
•
•
- 15,4 tCO2/rok
62 164 PLN
SPBT= 11,0 lat
NPV= 22 172 PLN
IRR= 14,5 %
Wnioski
•
Gruntowa pompa ciepła w naszych warunkach klimatycznych moŜe być
racjonalnym sposobem pozyskania energii do celów grzewczych
•
Jednak warunkiem opłacalności inwestycji jest uzyskanie wsparcia finansowego
•
Wysokie koszty energii w stanie bazowym oraz jednoczesne zapotrzebowanie
na ciepło i chłód to istotne czynniki wpływające na powodzenie projektu
•
NaleŜy starannie dopasować wielkość pompy ciepła do rzeczywistych potrzeb
obiektu oraz zapewnić odpowiednie parametry pracy pompy ciepła
•
®
Samodzielne wykonanie wstępnych analiz przy pomocy programu RETScreen
pozwoli na podjęcie ostatecznych decyzji inwestycyjnych i ocenę pracy
projektantów
Pytania?
www.retscreen.net
www.oze.info.pl
www.fewe.pl