EN RU

» Resublimacyjna Pompa Ciepła - R290

Resublimacyjna pompa ciepła

Wielu użytkowników poszukuje rozwiązań ekologicznych oraz wysoce wydajnych, które wpłyną pozytywnie na rentowność systemu grzewczego. Wynikiem tego od kilku lat obserwuje się stały wzrost zainteresowania pompami ciepła jako alternatywy dla konwencjonalnych źródeł ciepła.
 
Instalacje pomp ciepła jako alternatywne źródło ciepła, wykorzystujące energie odnawialną powietrza, stają się codziennością. Od kilku lat obserwuje się wzrost zainteresowania pompami ciepła jako alternatywy dla konwencjonalnych źródeł ciepła.  Wielu użytkowników poszukuje rozwiązań ekologicznych oraz wysoce wydajnych, które wpłyną pozytywnie na rentowność systemu grzewczego. Dobrym przykładem urządzenia ekologicznego, a zarazem wysoce sprawnego jest innowacyjne urządzenie Resublimacyjna Pompa Ciepła. W poniższym artykule opisany zostanie model RES 16/81, aktualnie największe z urządzeń w typoszeregu producenta. Do pozostałych urządzeń należą RES 8/48 (EN 14511, 8,6 kW) oraz RES 12/61 (EN 14511, 10,7 kW). Producent posiada dokumentację patentową na wszystkie swoje urządzania.
 
Informacje wstępne
Moc osiągana przez model RES 16/81 w warunkach zimowych przy temp. -18 °C wynosi 12,0 kW (COP powyżej 2,0), im temperatura otoczenia będzie wyższa osiągana moc grzewcza oraz COP będą wzrastać. Parametry według EN 14511 moc grzewcza nominalna Q = 16,7 kW, natomiast współczynnik efektywności COP 4,1. Resublimacyjna pompa zaopatruje w ciepłą wodę na cele CWU o temperaturze +55°C oraz CO o temperaturze +45°C. Maksymalne zaobserwowane COP wyniosło ponad 6,0. Urządzenie osiągnęło taki współczynnik na instalacji u jednego z Klientów.
 
Opisane urządzenie mimo faktu, że zostało sklasyfikowane jako pompa ciepła typu powietrze/woda, do swojej pracy nie potrzebuje wentylatorów, niweluje to dodatkowe źródło hałasu oraz zmniejsza pobór mocy (nie generuje hałasu ani dodatkowego poboru prądu). Resublimacyjna Pompa Ciepła ESR 16/81 jest urządzeniem dwufunkcyjnym, który może zostać wykorzystane do celów CO oraz CO/CWU. W przypadku pracy w trybie jednofunkcyjnym konieczne jest zastosowanie zbiornika buforowego lub dla pracy dwufunkcyjnej, zbiornika buforowego oraz zbiornika ciepłej wody użytkowej (CWU) z wężownicą. Resublimacyjna Pompa Ciepłą może współpracować z instalacjami niskotemperaturowymi, jako układy biwalentne. Urządzenie może współpracować z różnymi źródłami ciepła takimi jak węzły ciepłownicze, kotły na paliwo stałe, ciekłe i gazowe.  
 
Układ chłodniczy 
Maszyna realizuje tradycyjny lewobieżny obieg termodynamiczny, czerpiąc ciepło pary wodnej z powietrza atmosferycznego (resublimacja i skraplanie) i transportuje je do odbiorcy na cele ciepłej wody użytkowej (CWU) oraz centralnego ogrzewania (CO). W transformatorach ciepła wykorzystywany jest ekologiczny czynnik R290 (propan). Propan nie wpływa zubożająco na warstwę ozonową oraz ma znikomy wpływ na efekt cieplarniany.      
 
Układ chłodniczy (cześć zewnętrzna) składa się z agregatu chłodniczego wraz z radiatorowym wymiennikiem ciepła pracującym jako parownik (RES 16/81 - 2 parowniki, składające się z 6 profili). Specjalna konstrukcja wymienników ciepła pozwala na zastąpienie ok. 1 000 m rury, jak w przypadku realizacji gruntowych pomp ciepła. Agregat chłodniczy na propan, w całości jest produkowany przez firmę Cool Craft i skonstruowany jest z najwyższej jakości komponentów. Na podstawowe wyposażenie składają się: sprężarka spiralna Copeland, podwójny zawór rozprężny Parker Sporlan, pełna linia cieczowa (Parker Sporlan) oraz płytowy skraplacz Onda. Cały agregat zamknięty jest w wytłumionej i wyciszonej obudowie (40 dB z 1m). Całość układu chłodniczego zmontowana jest na wspólnej ramie i dostarczana jako jedno urządzenie.     
 
Układ hydrauliczny 
Resublimacyjna Pompa Ciepła jako urządzenie grzewcze do odpowiedniej pracy potrzebuje układu odbioru ciepła skraplania. Ciepło to oddawane jest poprzez wymiennik płytowy. Odbiór ciepła odbywa się za pomocą wewnętrznego układu hydraulicznego. Schemat ideowy referencyjnego układu hydraulicznego współpracującego z kotłem olejowym został przedstawiony na rysunku nr 3. Wewnętrzny układ składa się z maksymalnie 17 dodatkowych urządzeń (. Do najważniejszych należą zbiornik buforowy CO, zbiornik ciepłej wody użytkowej  z wężownicą, zawór regulacyjny oraz zawór kulowy trójdrogowy. Połączenie układu hydraulicznego z częścią chłodniczą należy wykonać z rury preizolowanej.  
 
Układ hydrauliczny - resublimacyjna pompa ciepła
 
Monitorning i sterowanie 
Resublimacyjna Pompa Ciepła mogą zostać (opcja dodatkowa) wyposażone w system zdalnego sterowania oraz monitoringu. Dzięki temu możliwy jest podgląd oraz regulacja parametrów pracy, co jest pomocne w diagnozowaniu ewentualnych nieprawidłowości w pracy układu. System monitoringu oraz sterowania obejmuje część hydrauliczną źródła ciepła oraz stronę czynnika chłodniczego. Przykład parametrów mierzonych z instalacji, przedstawia rysunek nr 4.  System sterowania przygotowany został aby pracować w układach biwalentnych. Gdy dobór urządzeń przeprowadzony został w sposób prawidłowy możliwe jest wyznaczenie temperatury punktu biwalentnego. Poniżej przedstawione zostaną propozycje biwalentne tryby pracy. Realizacja poniższych trybów jest możliwa dla pojedynczych lub zespołów pomp ciepła:     
  • alternatywny – powyżej temperatury punktu biwalentnego, efekt grzewczy samodzielnie zapewnia Resublimacyjna Pompa Ciepła (RPC), gdy temperatura spada zapewnia go kocioł, 
  • alternatywny autorski Quality Heat – powyżej temperatury punktu biwalentnego, efekt grzewczy zapewnia Transformator Ciepła, poniżej tej temperatury TC przełącza się w tryb CWU, natomiast kocioł zapewnia efekt grzewczy CO, 
  • równoległy klasyczny – powyżej temperatury punktu biwalentnego , efekt grzewczy samodzielnie zapewnia RPC, gdy temperatura spada kocioł pokrywa deficyt mocy grzewczej. Urządzenia podłączone są równolegle do sprzęgła hydraulicznego, 
  • równoległy autorski QH – powyżej temperatury punktu biwalentnego, efekt grzewczy samodzielnie zapewnia RPC, gdy temperatura spada transformator ciepła będzie wspierał pracę dodatkowego źródła ciepła poprzez podnoszenie temperatury na powrocie. Pozwala to na zmniejszenie zużycia paliwa.    
 Monitoring i sterowanie zdalne pompą ciepła
 
Porównanie z konwencjonalnymi źródłami ciepła.
Do każdego projektu może zostać przeprowadzona analiza kosztów eksploatacyjnych zastosowania transformatorów ciepła z porównaniem z konwencjonalnym źródłem ciepła. Celem analizy jest przedstawienie korzyści i oszczędności związane z zastosowaniem Resublimacyjnej Pompy Ciepła. Poniżej zostaną przedstawione wyniki oraz wnioski z wykonanej analizy montażu 4 jednostek TC 16/81 na cele CWU. Porównanie wykonano z istniejącą instalacją zasilaną z kotła na olej opałowy lekki, który był jedynym źródłem ciepła. Wszelkie dane oraz parametry zostały udostępnione przez Użytkownika. Na podstawie wykonanych pomiarów, wynika, że średnie godzinowe zapotrzebowanie w ciągu dnia na ciepłą wodę na cele CWU wynosi . Według tych danych moc źródła ciepła została obliczona na 109 kW. Aby w pełni pokryć takie zapotrzebowanie, nawet przy temperaturach powietrza -20°C, zespół pomp ciepła powinien składać się z 8 jednostek RES 16/81. Przy temperaturze otoczenia +2°C, zespół ten będzie w stanie wytworzyć 134 kW mocy. Przewyższa to jednak realne zapotrzebowanie na moc cieplną, dlatego zaproponowane zostało zastosowanie 4 jednostek pomp ciepła, aby precyzyjniej dowymiarować docelowy układ.  Budynek, dla którego przeprowadzono analizę zużywa około  wody ciepłej użytkowej na dobę. Energia cieplna, która jest potrzebna aby wytworzyć taką ilość wynosi . Na podstawie wartości opałowej oleju opałowego, zgodnie z Rozporządzeniem Ministra W = 42 MJ/kg, oraz sprawności kotła (80%) obliczona została energia cieplna z jednego litra oleju opałowego, w wartości 8,02 kWh (2,88 zł brutto/litr). Resublimacyjna pompa ciepła potrzebuje natomiast tylko 2,11 kWh energii elektrycznej (COP=3,8, Taryfa G11 na rok 2015 – 1 kWh = 0,56 zł brutto). Koszt energii elektrycznej koniecznej do napędu pompy ciepła (taka sama ilość energii co w przypadku kotła) wynosi 1,18 zł, gdy dla kotła  2,88 zł. Zatem w celu przygotowania 30 m3 wody należy w ciągu doby zużyć odpowiednio 204,16 litrów oleju oraz 432 kWh energii elektrycznej.    

Wnioski 
Jak widać z wyżej przedstawionych wartości, eksploatacja Resublimacyjnej pompy ciepła jest opłacalna. Różnica w kosztach eksploatacyjnych (na podstawie realnych zużyć oraz cen) wynosi: 587,98 zł koszt oleju opałowego – 241,92 koszt energii elektrycznej, co daje 345,60 zł zysku dziennie. Realny czas zwrotu inwestycji wynosi 1,5 roku. Resublimacyjna Pompa Ciepła może być traktowana jako nowy odbiorca energii elektrycznej, w takim przypadku realna obniżka ceny energii elektrycznej wyniesie nawet do 40%.  
 

Resublimacyjna Pompa Ciepła jest urządzeniem bezobsługowym, wysoce sprawnym oraz ekologicznym.

Dzięki zastosowaniu najwyższej jakości materiałów oraz komponentów, gwarancja na urządzenie może wynosić nawet do 15 lat. W celu podniesienia sprawności układu energie elektryczną można pozyskiwać również ze źródeł OZE, jakim są ogólnodostępne panele fotowoltaiczne. Instalacja pomp ciepła wpływa na zwiększenie efektywności energetycznej budynków, dlatego dostępne są specjalne kredyty oraz formy dofinansowania inwestycji.   
 
Zachęcam do odwiedzenia naszej strony www.lns.com.pl, gdzie znajduje się szczegółowy opis Resublimacyjnej pompy ciepła oraz wszelkie informacje.
 
 
Autor:
mgr inż. Bartosz Jagieła
Specjalista ds. techniczno-handlowych 
LNS Sp. z o.o.