Zobrazení:2 Autor:Editor webu Čas publikování: 2016-09-26 Původ:Stránky
Tepelná čerpadla typu voda se ukazují jako energeticky účinnější než alternativní systémy pro komerční budovy.Naveen Halbhavi, PE, ClimateMaster Inc., Oklahoma City
Učební cíle:
Analyzujte vodní tepelná čerpadla a porovnejte je s alternativními systémy.
Prozkoumejte, jak mohou vodní tepelná čerpadla snížit spotřebu energie budovy.
Implementujte systém tepelného čerpadla s vodním zdrojem, aby byly splněny současné požadavky na vytápění a chlazení.
První komerční energetický zákoník byl vyhlášen v roce 1975ASHRAE Standard 90-1975: Úspora energie v návrhu nových budov.Od té doby vedlo následné úsilí k přísnějším normám energetické účinnosti, jak ukazuje obrázek 1.
Úplné a jednotné přijetí těchto energetických kódů by mělo za následek přibližně 50% snížení normalizované spotřeby energie mezi lety 1975 a 2012. Ve skutečnosti se celková spotřeba energie na čtvereční stopu v komerčních budovách snížila z 114 kBtu/sq ft v roce 1979 na 79,9 kBtu/sq ft v roce 2012 – 30% pokles.
I když se jedná o významný úspěch, přijímání a prosazování norem v různých státech není jednotné a budovy nadále představují velké procento spotřeby energie v USA. US Energy Information Administration, komerční budovy spotřebovaly 7 kvadrilionů Btus energie.Dále, HVAC představuje 44 % spotřeby energie v komerčních budovách, jak je znázorněno na obrázku 2. To zahrnuje vytápění, ventilaci a chlazení, ale nezahrnuje chlazení.
Komerční tepelná čerpadla
Tepelné čerpadlo je chladicí okruh, který dokáže chladit prostory během teplého počasí a vyhřívat prostory během chladného počasí.Pomocí tepelného čerpadla můžete chladit nebo vytápět prostor pouze pomocí elektřiny.Nespalováním paliva pro vytápění, jako u tradičního centrálního topeniště, je eliminováno riziko hořlavosti.
Komerčně dostupná tepelná čerpadla lze rozdělit do dvou širokých typů:
Tepelné čerpadlo vzduchem nebo vzduchem chlazené
Tepelné čerpadlo voda (WSHP).
Vzduchem chlazené tepelné čerpadlo nebo vzduchem chlazené tepelné čerpadlo je typ tepelného čerpadla, které funguje tak, že v létě odvádí teplo venkovnímu vzduchu nebo v zimě absorbuje teplo z venkovního vzduchu.WSHP je typ tepelného čerpadla, které funguje tak, že v létě odvádí teplo do systému vodního potrubí (nebo vodní smyčky) nebo v zimě absorbuje teplo ze stejné vodní smyčky.Pokud je instalováno více jednotek WSHP, mohou být všechny obsluhovány společným systémem vodního okruhu (nebo sběračem).
Výhody tepelných čerpadel voda-voda
U WSHP, protože teplo je přenášeno přes tepelný výměník do potrubí, které vede vodu, je provoz tišší a systémová stopa je menší, protože voda je při odvodu tepla efektivnější než vzduch.V systému zdroje vzduchu je mezní koeficient prostupu tepla na straně vzduchu a typický koeficient prostupu tepla na straně vzduchu s nucenou konvekcí je v rozmezí 25 až 250 W/m2 K. Naproti tomu koeficient prostupu tepla nucenou konvekcí na straně vody se pohybuje mezi 50 až 20 000 W/m2 K. Díky tomu je zařízení WSHP efektivnější a menší než vzduchová tepelná čerpadla.
Tradiční jednotky zdroje vzduchu mohou vyžadovat, aby každá jednotka pro úpravu vzduchu měla samostatnou kondenzační jednotku.U velkého systému s více jednotkami, který je běžný v komerčních budovách, by bylo zapotřebí více kondenzačních jednotek, které jsou nejen hlučné, ale také představují výzvu k instalaci, protože vyžadují hodně volného prostoru.S vícejednotkovou instalací WSHP lze výměnu tepla provádět jedinou centrální odpařovací chladicí věží nebo suchým chladičem umístěným na zemi nebo na střeše.Jednotky WSHP mohou být umístěny ve snížených podhledech nebo skryty mimo obsazené prostory v mechanických místnostech nebo technických skříních.Umístění jednotek do stropu, blízko místa použití, také vede k menšímu potrubnímu vedení a menší spotřebě energie ventilátoru.Spotřeba energie ventilátoru může patřit mezi největší energetické složky systému HVAC a dobrý celkový návrh systému se ji pokusí minimalizovat.
WSHP také nabízejí jedny z nejvyšších účinností v průmyslu HVAC. ASHRAE stanovuje minimální požadavky na účinnost pro WSHP vyšší než u tradičních vzduchem chlazených tepelných čerpadel a systémů VRF.Tabulky 1 a 2 ukazují hodnoty účinnosti pro nejpříměji srovnatelné jednotky a jsou odvozeny ASHRAE 90.1-2013: Energetický standard pro budovy kromě nízkopodlažních obytných budov.Toto srovnání ukazuje, že WSHP splňují nejvyšší požadavky na minimální poměr energetické účinnosti (EER) a koeficient účinnosti (COP).
WSHP jsou také účinnější při vytápění ve srovnání s balenými klimatizačními zařízeními pecí.V jednotce pece je maximální účinnost pro vytápění spalováním zemního plynu asi 95 % (pro COP 0,95);elektrické teplo je 100 % (COP = 1,0).U tepelného čerpadla voda v režimu vytápění se nejen odebírá a využívá tepelná energie z vodního okruhu, ale také se zachycuje a využívá kompresní teplo v chladicím okruhu a využívá se jako zdroj vytápění.Díky této schopnosti odebírat teplo ze zdroje tepla (tj. vodní smyčky) a využívat kompresní teplo, může WSHP snadno poskytnout 4 až 6 jednotek vytápění na každou jednotku spotřebované energie.Je zřejmé, že se jedná o efektivnější systém.
