Dolne źródło - Czysta Energia

SESJA SPECJALNA
CZŁONEK
EUROPEAN HEAT PUMP ASSOCIATION
(EHPA)
2002 - 2012
POLEKO 2012 - Poznań, 22.11.2012 r.
www.ehpa.org
DOLNE ŹRÓDŁO - TRUDNY WYBÓR
dr hab. inż. Brunon J. Grochal, prof. WSG Bydgoszcz
POLEKO 2012 - Poznań, 22.11.2012 r.
Można ciepło pozyskiwać bezpośrednio z paliw …
… ale można także najpierw z paliw uzyskać energię elektryczną,
i następnie „dobrać ze środowiska” jeszcze (COP – 1) razy więcej energii
– wynik takiego działania decyduje o celowości stosowania pomp ciepła
POLEKO 2012 - Poznań, 22.11.2012 r.
O czym mówimy? O tym skąd brać ciepło – tanie ciepło!
Klasyfikacja możliwych dolnych źródeł energii dla pomp ciepła.
http://www.biomasa.org/index.php?d=artykul&kat=165&art=166
POLEKO 2012 - Poznań, 22.11.2012 r.
Naturalne dolne źródła ciepła
POLEKO 2012 - Poznań, 22.11.2012 r.
Jakie są możliwości dobierania energii ze środowiska, innymi słowy:
Czy wszystkie rodzaje dolnego źródła są jednakowo dobre?
(nie wspominając o ich koszcie)
Wody gruntowe
Pionowy wymiennik
gruntowy
Poziomy wymiennik
gruntowy
Efektywność
Dostępność
POLEKO 2012 - Poznań, 22.11.2012 r.
Powietrze
Jeśli zależy nam na otrzymywaniu dużej ilości ciepła ... i tanio ...

Q
P

Q
S
 

Q
 COP  S   3  8


L


L
Płacimy za L, otrzymujemy do dyspozycji
COP Coefficient Of Performance
(Efektywność Cieplna)
POLEKO 2012 - Poznań, 22.11.2012 r.
 .
Q
S
Temperatura dolnego źródła
to bardzo ważny parametr …
COP =
=
COP
temperatura górnego źródła
ciepło do dyspozycji
energia napędowa
temperatura dolnego źródła
POLEKO 2012 - Poznań, 22.11.2012 r.
oC
„Dobieranie energii ze środowiska” jednak też kosztuje:
- jeśli z wody, trzeba wiercić studnie, zwykle co najmniej 2, ilości wody do dyspozycji
wahają się, studnie mogą utracić z czasem swą przepustowość;
wody powierzchniowe – np. jezioro – wymagają zatopienia sporej długości rur
(wymiennik ciepła);
http://www.globenergia.pl/pompy-ciepla/3-zakladenergetyczny-wielka-wies.html
POLEKO 2012 - Poznań, 22.11.2012 r.
- jeśli z gruntu, trzeba wiercić głębokie otwory (kolektor pionowy) lub zrobić
wykop na sporej powierzchni (kolektor poziomy);
Przy niepoprawnej eksploatacji można przechłodzić kolektor – będzie z roku na rok coraz trudniej
pobierać z niego ciepło, w rezultacie obniżania się temperatury spadać będzie wartość COP.
POLEKO 2012 - Poznań, 22.11.2012 r.
- jeśli z powietrza, trzeba napędzać wentylator (hałasuje?), albo ….
wymiennik ciepła „powietrze –czynnik roboczy” (parownik) może ulegać zalodzeniu
(pompa ciepła może zostać umieszczona na zewnątrz bądź wewnątrz budynku,
w tym drugim przypadku kanały z czerpni i do wyrzutni mają spore przekroje);
POLEKO 2012 - Poznań, 22.11.2012 r.
…. albo liczyć na powiewy wiatru.
(oszronienie/zalodzenie też może wystąpić)
POLEKO 2012 - Poznań, 22.11.2012 r.
Jakie więc wybrać
DOLNE ŹRÓDŁO
POMPY CIEPŁA
?
POLEKO 2012 - Poznań, 22.11.2012 r.
Tak wybierali Europejczycy …
POLEKO 2012 - Poznań, 22.11.2012 r.
Spośród przedstawionych rodzajów naturalnych dolnych źródeł ciepła bez
wątpienia najmniejszego kosztu inwestycji można spodziewać się przy
wyborze powietrza. Zimowe niskie temperatury prowadzą jednak do
obniżenia efektywności – czyli COP.
Największy koszt wykonania dolnego źródła występuje dla gruntowych
kolektorów pionowych, przy prawidłowej eksploatacji jest to bardzo
stabilne dolne źródło ciepła – o tym jeszcze kilka uwag później.
Tendencje europejskie obserwowane na rynkach pomp ciepła wykazują
wzrastający udział pomp ciepła korzystających z powietrza jako dolnego
źródła ciepła.
Należy jednak przyjrzeć się także innym czynnikom niż wymienione wyżej.
Po pierwsze, masywne dofinansowanie pomp ciepła w krajach o klimacie
łagodniejszym niż nasz, a przy tym o znacznej liczbie ludności (Francja),
łatwo zafałszowuje obserwowane tendencje. Po drugie, coraz częściej
pompa ciepła „powietrzna” jest instalowana jako druga.
POLEKO 2012 - Poznań, 22.11.2012 r.
Zdaniem autora, w polskich warunkach klimatycznych pompa ciepła
korzystająca z powietrza jako dolnego źródła nie powinna być jedynym
źródłem ciepła. Jej zainstalowanie pozwala jednak zdecydowanie obniżyć
moc dodatkowego – szczytowego czy awaryjnego – źródła ciepła, którym
może być niewielki kocioł gazowy czy kominek.
Jeśli pompa ciepła ma być jedynym źródłem ciepła, to preferować należy
kolektor gruntowy – i tutaj właśnie kilka uwag o eksploatacji takiego
kolektora.
Zawsze za celowe należy uznać zapewnienie możliwości regeneracji
takiego dolnego źródła. Jest dość oczywiste, że po sezonie grzewczym
gruntowe dolne źródło regeneruje się samoczynnie. Przy nadmiernym
czerpaniu ciepła naturalna regeneracja może nie wystarczyć.
Ilustruje dobitnie tę sprawę rezultat modelowania temperatury dolnego
źródła, pokazany poniżej.
POLEKO 2012 - Poznań, 22.11.2012 r.
POLEKO 2012 - Poznań, 22.11.2012 r.
PODSUMOWANIE
Rozwiązanie problemu dolnego źródła ciepła składa się z dwóch etapów.
Pierwszy etap – to jaki typ źródła wybrać:
- woda?
(jeśli w ogóle jest)
- grunt?
pionowy czy poziomy kolektor? (pole powierzchni
działki)
- powietrze? tańsza inwestycja, gorsza efektywność.
Drugi etap jest jak gdyby łatwiejszy pod względem podejmowania decyzji,
ale – czy moc cieplna źródła ma być „nieco większa”, dokładnie według
potrzeb projektowych? To decyzja „psychologiczna” inwestora.
W przypadku kolektora gruntowego pionowego można posłużyć się
istniejącymi metodami oceny wydajności gruntu – Thermal Response Test
jest w Polsce też już przeprowadzany, koszt nie jest wygórowany.
Bardzo dużo natomiast pozostało do zrobienia z punktu widzenia
wprowadzenia do codziennej praktyki metod regeneracji gruntowych
źródeł ciepła, nie mówiąc już o magazynowaniu ciepła w gruncie.
POLEKO 2012 - Poznań, 22.11.2012 r.
POLEKO 2012 - Poznań, 22.11.2012 r.
POLEKO 2012 - Poznań, 22.11.2012 r.
POLEKO 2012 - Poznań, 22.11.2012 r.
„Lej temperaturowy”
wokół pionowego gruntowego wymiennika ciepła
POLEKO 2012 - Poznań, 22.11.2012 r.
Można oczekiwać spadku cen … (kiedy? – ogrzewać trzeba już dzisiaj)
POLEKO 2012 - Poznań, 22.11.2012 r.