EWA CHRAPEĆ

1. Akademia Techniczno–Humanistycznaw Bielsku-BiałaWydział Nauk O Materiałach i ŚrodowiskuKierunek: Inżynieria Środowiskasem.I gr.2 Temat nr 33: Pompy ciepła Opracowała: EWA CHRAPEĆ

2. Co to jest pompa ciepła? Pompa ciepła pobiera energię cieplną ze źródła i przenosi ją do budynku. • Źródła energii: • powietrze atmosferyczne, • grunt, • woda powierzchniowa lub podziemna. Zastosowanie: • w klimatyzacji, • systemach centralnego ogrzewania, • ogrzewania podłogowego, • podgrzewanie wody użytkowej. • Słońce dostarcza dokładnie 5000-krotnie więcej energii niż świat rocznie potrzebuje. • Temperatury gruntu: 4- 8oC. • Przy głębokościach powyżej 15m temperatura jest stała: 8-10oC.

3. Jak działa pompa ciepła? energia elektryczna +20°C +5°C magazynowanie energii odbiornik ciepła pompa ciepła

4. Pompa ciepła jak lodówka Ciepło przepływa z miejsca o wyższej temperaturze w miejsce o niższej temperaturze. Pompy ciepła umożliwiają odwrócenie tego kierunku. Lodówka pobierając ciepło z artykułów spożywczych, obniża ich temperaturę a następnie oddaje je do otoczenia. Pompa ciepła funkcjonuje odwrotnie; pobiera ciepło z otoczenia, a następnie oddaje je do pomieszczeń ogrzewanych.

5. Jak działa pompa ciepła? Jak to się jednak dzieje, że są one w stanie zapewnić odpowiednio wysokie temperatury, wykorzystując źródła ciepła o niskiej temperaturze? W zamkniętym systemie krąży substancja (tzw. czynnik roboczy) na zmianę w postaci gazowej i ciekłej. Gazy, będąc w zamkniętym systemie (stała objętość), zwiększają swoją temperaturę wraz z rosnącym ciśnieniem (sprężanie) i na odwrót - przy zmniejszającym się ciśnieniu (rozprężanie), ich temperatura również maleje.

6. Jak to się dzieje? 1 - sprężarka2 - skraplacz3 - parownik4 - zawór rozprężny5 - dolne źródło ciepła6 - górne źródło ciepła

7. Procesy • W parowniku: odparowanie na skutek odbioru ciepła z dolnego źródła ciepła • W sprężarce: sprężenie pary i wzrost temperatury • W skraplaczu: skraplanie pary i oddanie ciepła do systemu grzewczego • Zawór rozprężny: ponowny proces odparowania i rozpoczęcie cyklu.

8. Energia pierwotna, a pompy ciepła Korzyści polegające na zwiększeniu efektywności wykorzystania energii zawartej w paliwie pierwotnym dzięki zastosowaniu pomp ciepła. Transportu energii cieplnej z ośrodka o niższej do ośrodka o wyższej temperaturze możliwy jest dzięki energii elektrycznej dostarczanej z zewnątrz. COP-współczynnik efektywności pomp ciepła. Energetyczna efektywność pomp ciepła

9. Współczynnik sprawności pomp ciepła COP = Wydajność grzewcza/Energia elektryczna. Pompy ciepła osiągają współczynniki sprawności rzędu od 2.5 do 4.5. Współczynnik sprawności pomp ciepła jest tym wyższy im mniejsza jest różnica temperatur pomiędzy źródłem a odbiorem.

10. Rodzaje dolnych źródeł System woda-woda wykorzystujący dwie studnie. Studnie powinny znajdować się w odległości od siebie co najmniej 15m. • Wady: • konieczne odpowiednie warunki gruntowo-wodne- wymagane pozwolenia wodnoprawnego dla studni o głębokości większej niż 30m i dla poboru wody w ilości większej niż 15m3/dobę- możliwe problemy spowodowane jakością pobieranej wody (duża zawartość żelaza, manganu, wysoka twardość) Zalety:+ stabilna temperatura źródła przez cały rok+ niski koszt inwestycyjny+ duża wydajność

11. Rodzaje dolnych źródeł System pionowych sond gruntowych W systemie tym wykorzystywane są pionowe odwierty oddalone od siebie o 6-8m. Zalety:+ brak podatności na sezonowe wahania temperatury+ wymaga mniejszej powierzchni działki niż gruntowe kolektory poziome Wady: - konieczność wykonania badań geologicznych- wyższy koszt wykonania w porównaniu z gruntowymi kolektorami poziomymi

12. Rodzaje dolnych źródeł System poziomych kolektorów gruntowych Wężownica jest układana na głębokości 1,5-2m pod powierzchnią terenu. Wady: - temperatura źródła podatna na wahania sezonowe- wykorzystanie dużej powierzchni terenu, którego możliwości zagospodarowania zostają znacznie ograniczone Zalety:+ relatywnie niski koszt inwestycyjny+ prosty montaż

13. Rodzaje dolnych źródeł System wykorzystujący ciepło zawarte w powietrzu Wady: - niższa efektywność w porównaniu z pozostałymi popularnymi dolnymi źródłami ciepła-duże wahania temperatury źródła Zalety: + brak konieczności wykonywania wykopów lub odwiertów+ niski koszt inwestycyjny

14. Czy to się opłaca? Koszty budowy instalacji od 50.000 zł, koszty inwestycji zwracają się w przeciągu 6,5 roku • Założenia: • Pompa ciepła o mocy 15 kW dla domu o powierzchni 210 m2 zamieszkiwanego przez 6 osób. Sprawność na poziomie 3,7. • Więc zapotrzebowanie na energię elektryczną 4 kW (15 kW / 3,7). • Odpowiadające zapotrzebowaniu ciepła 15 kW - wynosi 31,5 MWh / rok • Odpowiadające zapotrzebowaniu energii 4 kW - wynosi 4 MWh / rok • Oszczędność w zużyciu energii wyniesie więc 27,5 MWh / rok (31,5 - 4)

15. Ekonomia eksploatacji

16. Ekonomia eksploatacji

17. Ekonomia eksploatacji

18. Ekonomia eksploatacji

19. Zainteresowanie pompami ciepła

20. Zainteresowanie pompami ciepła

21. Zrób to sam :) • Ogrzewana powierzchnia: ok. 60 m2. • Źródło energii: grunt. • Koszt: ok. 5000 zł. • Moc grzewcza pompy przy temp. parowania -6C ok. 3,7 KW. • Przy temperaturze w gruncie +6°C temperatura na grzejnikach wynosi ok. 42°C. • COP min : 3,4. • COP max : 5,1.

22. Zalety stosowania pompy ciepła • Brak spalania paliw. • Bezobsługowy i bezpieczny system grzania. • Elektronika – możliwość precyzyjnego nastawiania temperatury. • Cicha praca ogrzewania. • Bardzo niskie koszty ogrzewania budynku. • Wykorzystanie odnawialnych źródeł energii. • Uniezależnienie od dostawców paliw(olej, gaz). • Długa żywotność systemu do 20 lat.

23. Wady stosowania pompy ciepła • Duży koszt inwestycji. • Konieczność dostarczania energii elektrycznej. • Degradacja środowiska ( obniżenie temperatury gruntu ). • Zajmują dużo miejsca. • Konieczność termomodernizacji w starym budownictwie.

24. Literatura • Mikoś J.: Budownictwo ekologiczne. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2000. • Zawadzki M. [Red]: Kolektory słoneczne, pompy ciepła - na tak. Oficyna Wydawnicza firmy Polska Ekologia, Warszawa 2003. • Gronowicz J.: Niekonwencjonalne źródła energii. Instytut Technologii Eksploatacji - Państwowy Instytut Badawczy, Poznań 2008. • Oszczak W.: Ogrzewanie domów z zastosowaniem pomp ciepła.Warszawa 2009. • http://www.elektroda.pl • http://www.eco-schubert.pl • http://www.slonecznastrona.pl/pompy_ciepla.htm • http://www.hibernatus.pl/index.php?id=10

25. Dziękuję za uwagę 