Wyznaczanie SCOP pompy ciepła 2015/2016
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 2015/2016
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
Charakterystyka PC typu powietrze-woda:
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
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%.
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.
Wyznaczanie SCOP pompy ciepła 2015/2016
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
2. Obliczyć średni sezonowy współczynnik efektywności energetycznej pompy ciepła na podstawie charakterystyki budynku i charakterystyki pompy ciepła.
miesiąc teśr Qbilans ld Qcwu φśr Qśr tz(c.o.) COPco tz(cwu) COPcwu Eelco Eelcwu
- oC kWh kWh - kW oC - oC - kWh kWh
styczeń luty marzec kwiecień maj
czerwiec
lipiec
sierpień
wrzesień październik listopad grudzień
SUMA
c.o. c.w.u.
COP
c.o. i c.w.u.
COP
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.
φśr – średni miesięczny współczynnik obciążenia mocą na c.o.
Qśr, kW – średnie miesięczne obciążenie mocą na c.o.
tz(c.o.) , °C – temperatura zasilania instalacji c.o.
COPco – wartości COP dla średnich temperatur miesięcznych dla temperatury zasilania c.o.
tz(cwu) , °C - temperatura zasilania instalacji c.w.u.
COPcwu - wartości COP dla średnich temperatur miesięcznych dla temperatury zasilania c.w.u.
Eelco, kWh – ilość energii elektrycznej pobranej na cele c.o.
Eelcwu, kWh – ilość energii elektrycznej pobranej na cele c.w.u.
3. 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 -18 °C do +10 °C.
b. Obliczyć udział energii z grzałki w energii na cele c.o. i c.w.u.
c. Zsumować udziały grzałki elektrycznej i sprawdzić czy sumaryczny udział jest poniżej 2%.
Wyznaczanie SCOP pompy ciepła 2015/2016
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
te Lg φ Qbud Qpc35 Qbud Egelco Qpc55 Qcwuśr Qcwuwym Qcwu Egelcwu
°C h - kW kW kWh kWh kW kW kW kWh kWh
-18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12
14
16
>16
SUMA 8760
Udział Udział
Suma udziałów: <2%
te – temperatura zewnętrzna
Lg – liczba godzin występowania temperatury zewnętrznej φ – współczynnik obciążenia mocą na c.o.
Qbud – wymagana moc źródła dla danej temperatury zewnętrznej
Qpc35 – moc pompy ciepła dla danej temperatury zewnętrznej przy temperaturze zasilania 35 °C Qbud –ilość energii potrzebna do ogrzania budynku wynikająca z występowania poszczególnych temperatur zewnętrznych
Egelco – ilość energii do celów c.o. pochodząca z grzałki elektrycznej
Qpc55 – moc pompy ciepła dla danej temperatury zewnętrznej przy temperaturze zasilania 55 °C Qcwuśr – średnia moc potrzebna do przygotowania c.w.u.
Qcwuwym – moc wymagana c.w.u., pozwalająca przygotować ciepłą wodę na całą dobę w ciągu 2 h Qcwu, kWh – ilość energii potrzebna do przygotowania c.w.u. podczas występowania
poszczególnych temperatur zewnętrznych
Egelcwu, kWh – ilość energii do celów c.w.u. pochodząca z grzałki elektrycznej
