2016/2017

Wyznaczanie SCOP pompy ciepła 2016/2017

O p i s i i n s t r u k c j a d o l a b o r a t o r i u m Strona 1

Podstawowe informacje na temat pompy ciepła i sposobu jej doboru:

Pompa ciepła - maszyna cieplna wymuszająca przepływ ciepła z obszaru o niższej temperaturze do obszaru o temperaturze wyższej. Proces ten przebiega wbrew naturalnemu kierunkowi przepływu ciepła i zachodzi dzięki dostarczonej z zewnątrz energii mechanicznej (w pompach ciepła sprężarkowych) lub energii cieplnej (w pompach absorpcyjnych).

Bilans energii PC:

Bilans mocy dla PC:

CWU

CO

Q

Q f

Q   

 *

QCO - moc obliczeniowa c.o. (dla pomp powietrznych w punkcie biwalentnym) QCWU – dodatek mocy na cele układu przygotowania cwu:

- może być pomijany w układach o większych mocach na cele co, - może być określany szacunkowo, jako 0,2 kW/osobę,

- może wynikać z założonego czasu pracy PC na cele cwu.

f – współczynnik korekcyjny wynikający z ewentualnych planowych (zawartych w umowie) przerw w dostawie energii elektrycznej

f = 24 / (24 - czas przerwy)

Wyznaczanie SCOP pompy ciepła 2016/2017

O p i s i i n s t r u k c j a d o l a b o r a t o r i u m Strona 2

Przykładowa charakterystyka PC typu powietrze-woda:

 Pompę ciepła powietrze-woda dobiera się na punkt biwalentny (z niedoborem mocy i z założeniem pracy źródła wspomagającego, np. grzałki elektrycznej).

 Punkt biwalentny jest temperaturą, przy której zaczyna brakować mocy na c.o. i wg zaleceń różnych producentów powinien osiągać wartości pomiędzy -5 °C a -10°C.

 Uwzględnienie dodatku na c.w.u. zwiększa moc pompy ciepła i powoduje szybsze podgrzanie wody w podgrzewaczu c.w.u. jednocześnie przesuwając punkt

biwalentny w kierunku niższych temperatur.

 Dobranie pompy ciepła o większej mocy powoduje szybsze przygotowanie c.w.u.

i mniejszy udział grzałki elektrycznej, natomiast cena urządzenia jest wyższa.

 Dobranie pompy ciepła o mniejszej mocy może spowodować przekroczenie

zalecanego udziału grzałki (źródła dodatkowego), który powinien być poniżej 2%.

Wyznaczanie SCOP pompy ciepła 2016/2017

O p i s i i n s t r u k c j a d o l a b o r a t o r i u m Strona 3

INSTRUKCJA WYKONANIA LABORATORIUM

1. Dla budynku o charakterystyce cieplnej określonej w temacie ćwiczenia dobrać pompę ciepła jako źródło ciepła do ogrzewania i przygotowania ciepłej wody użytkowej

a. Wyliczyć bilans mocy dla pompy ciepła dla założonego punktu biwalentnego (np. -7 °C): QPC(-7)

b. Dobrać pompę ciepła powietrze-woda

c. Narysować wykres zależności Qbud od temperatury zewnętrznej i nanieść na niego charakterystykę pompy ciepła. Odczytać wartość punktu biwalentnego.

Utworzyć wykres zależności COP od temperatury zewnętrznej dla temperatur zasilania równych 35 °C i 55 °C.

2. Obliczyć udział pracy grzałki elektrycznej w oparciu o charakterystykę budynku, pompy ciepła i krzywą klimatyczną.

a. Współczynniki obciążenia cieplnego (φ) i wymaganą moc źródła obliczyć dla temperatur zewnętrznych od obliczeniowej do +10 °C.

b. Obliczyć udział energii z grzałki w energii na cele c.o.

te Lg φ Qbud Qpc35 Qbud Egelco

°C h - kW kW kWh kWh

-18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10

>10

SUMA 8760

Udział grzałki

te – temperatura zewnętrzna

Lg – liczba godzin występowania temperatury zewnętrznej φ – współczynnik obciążenia mocą na c.o.

Q^bud – wymagana moc źródła dla danej temperatury zewnętrznej

Qpc35 – moc pompy ciepła dla danej temperatury zewnętrznej przy temperaturze zasilania 35 °C Q^bud –ilość energii potrzebna do ogrzania budynku wynikająca z występowania poszczególnych temperatur zewnętrznych

Egelco – ilość energii do celów c.o. pochodząca z grzałki elektrycznej

Wyznaczanie SCOP pompy ciepła 2016/2017

O p i s i i n s t r u k c j a d o l a b o r a t o r i u m Strona 4

3. Obliczyć średni sezonowy współczynnik efektywności energetycznej pompy ciepła na podstawie charakterystyki budynku i charakterystyki pompy ciepła.

miesiąc t^eśr Q^bilans l^d Q^cwu φ^śr Q^śr t^z(c.o.) COP^co t^z(cwu) COP^cwu E^elco E^elcwu

- ^oC kWh dni kWh - kW ^oC - ^oC - kWh kWh

styczeń luty marzec kwiecień maj

czerwiec

lipiec

sierpień

wrzesień październik listopad grudzień SUMA

c.o. c.w.u.

SCOP

c.o. i c.w.u.

SCOP

a. Obliczyć miesięczne zapotrzebowanie na c.w.u. zakładając tcwu = 45 °C b. Założyć temperaturę zasilania dla instalacji c.o. na poziomie 35 °C przez cały

sezon grzewczy.

c. Założyć temperaturę zasilania dla instalacji c.w.u. na poziomie 55 lub 60 °C.

d. Obliczyć średnie roczne COP pompy ciepła przy pracy osobno na cele c.o. i c.w.u.

e. Obliczyć średnie roczne COP urządzenia.

teśr, °C – średnia miesięczna temperatura zewnętrzna

Qbilans, kWh – miesięczne zapotrzebowania na energię do ogrzewania ld – liczba dni w miesiącu

Qcwu, kWh – miesięczne zapotrzebowanie na ciepło do przygotowania c.w.u.

φ^śr – średni miesięczny współczynnik obciążenia mocą na c.o.

Q^śr, kW – średnie miesięczne obciążenie mocą na c.o.

tz(c.o.) , °C – temperatura zasilania instalacji c.o.

COP^co – wartości COP dla średnich temperatur miesięcznych dla temperatury zasilania c.o.

t^z(cwu) , °C - temperatura zasilania instalacji c.w.u.

COPcwu - wartości COP dla średnich temperatur miesięcznych dla temperatury zasilania c.w.u.

E^elco, kWh – ilość energii elektrycznej pobranej na cele c.o.

Eelcwu, kWh – ilość energii elektrycznej pobranej na cele c.w.u.