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. Natomiast instalacje pomp ciepła jako alternatywne źródło ciepła, wykorzystujące energie odnawialną powietrza, stają się codziennością. Od kilku lat obserwujemy wzrost zainteresowania pompami ciepła jako alternatywy dla konwencjonalnych źródeł ciepła. Wielu użytkowników poszukuje rozwiązań ekologicznych oraz wysoce wydajnych, które jednocześnie wpłyną pozytywnie na rentowność systemu grzewczego. Dobrym przykładem urządzenia ekologicznego, a zarazem wysoce sprawnego to 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) a także RES 12/61 (EN 14511, 10,7 kW). Ponadto 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 a także 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 jak również 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. Resublimacyjna Pompa Ciepła RES 16/81 to urządzenie dwufunkcyjne, które może zostać wykorzystane do celów CO jak również 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 Ciepła współpracuje z instalacjami niskotemperaturowymi, również jako układy biwalentne. Urządzenie może współpracować z różnymi źródłami ciepła takimi jak węzły ciepłownicze, kotły na paliwo stałe, ciekłe a także 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 wykorzystujemy 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 produkowany we Wrocławiu i skonstruowany 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 w wytłumionej i wyciszonej obudowie (40 dB z 1m).

Całość układu chłodniczego zmontowana 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. Natomiast do najważniejszych należą zbiornik buforowy CO, zbiornik ciepłej wody użytkowej z wężownicą, zawór regulacyjny a także zawór kulowy trójdrogowy. Natomiast połączenie układu hydraulicznego z częścią chłodniczą należy wykonać z rury preizolowanej.

Monitorning i sterowanie

Resublimacyjną Pompę Ciepła możemy (ponadto) wyposażyć w system zdalnego sterowania oraz monitoringu. Dzięki temu istnieje możliwość podglądu oraz regulacji parametrów pracy, co jest szczególnie pomocne w diagnozowaniu ewentualnych nieprawidłowości w pracy układu. System monitoringu jak również sterowania obejmuje część hydrauliczną źródła ciepła oraz stronę czynnika chłodniczego. Przykład parametrów mierzonych z instalacji, przedstawia rysunek nr 4. System sterowania przygotowany aby pracować w układach biwalentnych. Gdy dobór urządzeń przeprowadzimy w sposób prawidłowy możliwe jest wyznaczenie temperatury punktu biwalentnego. Poniżej przedstawione propozycje biwalentne tryby pracy.

Realizacja poniższych trybów 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 równolegle do sprzęgła hydraulicznego,
• równoległy autorski QH – powyżej temperatury punktu biwalentnego, efekt grzewczy samodzielnie zapewnia RPC, gdy temperatura spada transformator ciepła wspiera pracę dodatkowego źródła ciepła poprzez podnoszenie temperatury na powrocie. Co więcej pozwala to na zmniejszenie zużycia paliwa.

Porównanie z konwencjonalnymi źródłami ciepła.

Do każdego projektu przeprowadzamy analizę kosztów eksploatacyjnych zastosowania transformatorów ciepła z porównaniem z konwencjonalnym źródłem ciepła. Natomiast celem analizy jest przedstawienie korzyści i oszczędności związanych z zastosowaniem Resublimacyjnej Pompy Ciepła. Poniżej zostaną przedstawione wyniki oraz wnioski z wykonanej analizy montażu 4 jednostek RES 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. Ponadto 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 10 lat. W celu podniesienia sprawności układu energie elektryczną można pozyskiwać również ze źródeł OZE, jakim są na przykład ogólnodostępne panele fotowoltaiczne. Instalacja pomp ciepła wpływa na zwiększenie efektywności energetycznej budynków, dlatego dostępne są specjalne kredyty oraz formy dofinansowania inwestycji.

Informacje techniczne

TYPOSZEREG		OPIS
R1 RES 8/48		Resublimacyjny wymiennik ciepła – parownik z 8 sztuk specjalnych profili ze stopu aluminium. Agregat chłodniczy typu 8/48. Szafa elektryczno-sterownicza ze sterownikiem do zawieszenia w kotłowni. Wymiary (dł/szer/wys w mm): 1600/760/3600 Ciężar ok. 290 kg
R1 RES 12/61		Resublimacyjny wymiennik ciepła – 2 parowniki z 6 sztuk specjalnych profili ze stopu aluminium. Agregat chłodniczy typu 12/61. Szafa elektryczno-sterownicza ze sterownikiem do zawieszenia w kotłowni. Wymiary (dł/szer/wys w mm): 2450/760/3600 Ciężar ok. 360 kg.
R1 RES 16/81		Resublimacyjny wymiennik ciepła – 2 parowniki z 8 sztuk specjalnych profili ze stopu aluminium. Agregat chłodniczy typu 16/81. Szafa elektryczno-sterownicza ze sterownikiem do zawieszenia w kotłowni Wymiary (dł/szer/wys w mm): 2450/760/3600 Ciężar ok. 450 kg.