Zasada działania
Wprowadzenie
Wraz ze wzrostem cen energii, wzrasta także zapotrzebowanie na rozwiązania korzystające z Odnawialnych Żródeł Energii (OZE), zapewniające dodatkowo niskie koszty eksploatacji. Są nimi systemy grzewcze korzystające z pomp ciepła. Wśród instalatorów i inwestorów występuje często niepewność, co do przewidywanych kosztów eksploatacyjnych, wielkości źródeł ciepła itp. Niestety w praktyce dosyć często mamy do czynienia z błędami prowadzącymi np. do zamrożenia dolnego źródła ciepła pomp ciepła. Zastosowanie oprogramowania WP-OPT© zapewnia większą pewność projektowania i optymalizacji systemów grzewczych z pompami ciepła.
Specjalne funkcje w zakresie zastosowania instalacji grzewczych z pompami ciepła
Decydującym aspektem, przy podejmowaniu decyzji wyboru systemu grzewczego z pompą ciepła przez inwestorów jest duża niezawodność pracy i od najniższe możliwe zużycie energii a co za tym idzie najniższe koszty eksploatacji. Wzajemny wpływ na siebie parametrów technicznych pompy ciepła, temperatura w źródle i wody grzewczej, ciepłej wody utrudniają projektowanie i prognozowanie kosztów eksploatacyjnych. Program umożliwia obliczenie współczynnika SCOP (projektowego sezonowego współczynnika efektywności pompy ciepła)
Współczynnik COP to stosunek przekazywanej do instalacji mocy grzewczej przez pompy ciepła do pobieranej przez pompę ciepła mocy elektrycznej. COP 4 oznacza, że moc użytkowa (grzewcza) pompy ciepła jest czterokrotnie wyższa niż pobrana moc elektryczna. Im wyższa jest wartość COP, tym wyższa efektywność pompy ciepła. Współczynnik efektywności COP odnosi się do jasno określonych warunków brzegowych. Zwykle dla pompy ciepła typu solanka / woda, temperatura solanki wynosi 0 ° C i temperatura zasilania ogrzewania 35 ° C. Wartość COP jest chwilową wartością i może być porównywany w tych samych warunkach pracy i typu urządzeń.
Współczynnik efektywności SCOP jest to stosunek przekazanej energii grzewczej przez pompę ciepła do pobranej przez nią energii elektrycznej w dłuższy okresie czasu (np. miesiąca lub roku). Współczynnik SCOP nie jest wartością chwilową a okresową.
Odpowiednie zużycie energii elektrycznej i przekazywanej mocy grzewczej przez pompę ciepła zależy od temperatury zasilania ogrzewania i temperatury źródła (zobacz tabela 1).
Tabela 1: Dane techniczne pompy ciepła typu solanka-woda
Temperatury w źródle i wody grzewczej zmieniają się w ciągu (patrz rys. 1)
Rysunek 1: Roczny przebieg temperatury gruntu w stanie niezakłóconym i poborem ciepła przez pompę ciepła
Można próbować samemu przeprowadzić obliczenia pamiętając jednak, że temperatura wody grzewczej pompy ciepła jest zależna od temperatury zewnętrznej, która jest zależna od wybranej lokalizacji geograficznej. Ma to wpływ na temperaturę źródła, określony pobór energii elektrycznej przez sprężarkę oraz czas pracy pompy ciepła. Przez pobraną energię z dolnego źródła następuje zmiana temperatury dolnego źródła, co powoduje również zmianę poboru energii elektrycznej… Wymagałoby to jednak podjęcia niezwykłego nakładu pracy!
Program komputerowy WP-OPT © zdejmuje tę pracę z użytkownika!
Zasada obliczeń symulacyjnych
Program oblicza miesięczną średnią temperaturę zewnętrznej dla wybranej lokalizacji budynku i zapotrzebowanie na ciepło w budynku, wymaganą ilości ciepła i chwilowe wartości temperatury zasilania wody grzewczej. Uwzględniany jest również współczynnik korekcyjny związany z istnieniem blokady czasowej. W przypadku ciepłej wody uwzględniany jest w obliczeniach rodzaj zasobnika oraz wymagania temperaturowe.
Odpowiednie parametry techniczne pompy ciepła wyliczane są na podstawie metody iteracyjnej z rozpoczęciem sezonu grzewczego, poprzez wychłodzenie źródła ciepła. W wymiennikach gruntowych (poziomy lub sondy) uwzględniane są rodzaje gruntu i geometria ułożenia wymiennika.
Przy wymiennikach z medium przeciwzamarzającym, przy wymianie ciepła uwzględniane są właściwości środka przeciwzamarzającego,
rury absorbera i gruntu.
W zależności od chwilowej temperatury zasilania wody grzewczej i dolnego źródła ciepła otrzymuje się czasy działania i zużycie energii
przez pompy ciepła.
Czasy pracy, zużycie energii i energia dolnego źródła są sumowane i wykorzystane do obliczenia sezonowego współczynnika efektywności
lub kosztów eksploatacyjnych (patrz rysunek 2).
Rys. 2: Przykład wyników obliczeń.
Przy opracowywaniu nowego projektu może wykorzystać własne standardy, które pozwolą nam zaoszczędzić czas, na przykład, typowe lokalne struktury taryfy energetyczne.
Standardy te można samemu dowolnie rozszerzyć.
Pomoc w wymiarowaniu
WP-OPT© zapewnia liczną pomoc w projektowaniu i mechanizmy kontroli np. :
- Kontrola wymiennika ciepła (źródła ciepła) na dwa sposoby:
- 1. Na podstawie pobranej chwilowej mocy chłodniczej (zgodnie z VDI 4640)
- 2. Kontrola rocznego poboru energii z dolnego źródła (zgodnie z VDI 4640 i SIA D0136). Zabezpiecza to przed oblodzeniem dolnego źródła, które może doprowadzić do zakłóceń pracy po wielu latach użytkowania pompy ciepła
- Kontrola dobranej mocy pompy ciepła
- Kontrola zależności prędkości przepływu
- Kontrola wymagań temperatury
Jeżeli z powodu jednego z tych dwóch przypadków dolne źródło nie jest wystarczające pojawia się komunikat błędu. W trybie wymiarowania określane są odpowiednie warunki brzegowe, (np. własności gruntu), co pozwala określić minimalną wielkość absorbera (sondy lub poziomego wymiennika).
Moc grzewcza pompy ciepła zależy od temperatury źródła ciepła i wody grzewczej. Należy również uwzględnić, że istnieją różne taryfy energetyczne. Przy doborze ciepłej wody muszą być uwzględnione podwyższone wymogi dotyczące temperatury, które należy uwzględnić. W trybie doboru projektu dobierana jest możliwie najmniejsza odpowiednia pompy ciepła z biblioteki programu WP-OPT©.
Użytkownik może też sam dobrać dowolną pompę ciepła, z kontrolą wymaganej mocy.
Użytkownik może stworzyć szczegółowy wydruk komputerowy z wynikami, który może zawierać własne teksty i własny układ.