Analiza energetskih svojstava sistema ventilacije, klimatizacije i ...
Analiza energetskih svojstava sistema ventilacije, klimatizacije i ...
Analiza energetskih svojstava sistema ventilacije, klimatizacije i ...
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Razvoj i unapređenje konkurentnosti malih i srednjih preduzeća<br />
na polju povećanja energijske efikasnosti<br />
Energetski pregled (audit) u zgradama<br />
(javnim i stambenim)<br />
ANALIZA ENERGETSKIH SVOJSTAVA SISTEMA<br />
VENTILACIJE, KLIMATIZACIJE I HLAĐENJA<br />
I<br />
ANALIZA MOGUĆNOSTI POBOLJŠANJA SISTEMA<br />
Samra Prašović, dipl.maš.ing<br />
Jasmin Burzić, dipl.maš.ing<br />
Sarajevo, 27. maj – 29. maj 2009.<br />
1
UVOD<br />
• Osnovni zadatak KGH postrojenja je kontrolisano održavanje<br />
određenih karakteristika sredine zatvorenog prostora u granicama<br />
optimalnih vrijednosti. Ovaj proces treba da se odvija automatski i<br />
da se prilagodi promjenljivim uticajima spoljne klime. Karakteristike<br />
sredine se podešavaju prema najprijatnijem osjećaju ugodnosti ljudi<br />
(ukoliko se radi o komfornoj klimatizaciji).<br />
• Zrak se obrađuje pomoću nizauređeja i elemenata koji obrazuju<br />
KGH postrojenje. To su uređaji za proizvodnju toplote, rashladni<br />
uređaji, uređaji za pripremu zraka, distribuciju zraka, automatsku<br />
kontrolu i regulaciju rada <strong>sistema</strong>.<br />
2
• Danas je potrebno da nove komercijalne i rezidencijalne zgrade<br />
zadovolje, osim osnovne namjene (da održavaju uslove ugodnosti),<br />
višestruke zahtjeve: od otpornosti na požar i poplavu, prirodne<br />
katastrofe, preko energetske efikasnosti i zaštite životne sredine.<br />
• Da bi se primjenile ove metode i da bi se sagledala njihova<br />
efikasnost, potrebno je poznavati veličine i dinamiku termičkih<br />
uticaja koje trpi objekat. Potrebno je poznavati fizičke karakteristike<br />
omotača objekta, energetske potrebe za toplotnom i rashladnom<br />
energijom, načine ostvarivanja racionalne potrošnje energije,<br />
postojeće KGH i regulacione sisteme i sl..<br />
• Dodatno, zgrade su značajni korisnici energije, a emisija gasova za<br />
proizvodnju te energije utiče na stvaranje efekta staklene bašte.<br />
3
POTROŠNJA ENERGIJE U EU<br />
28%<br />
41%<br />
GRAĐEVINARSTVO<br />
SAOBRAĆAJ<br />
INDUSTRIJA<br />
31%<br />
Izvor : EC- Green Paper<br />
4
POTROŠNJA ENERGIJE U STAMBENIM OBJEKTIMA<br />
7%<br />
25%<br />
57%<br />
GRIJANJE<br />
RASVJETA I UREĐAJI<br />
PTV<br />
KUHANJE<br />
11%<br />
Izvor: European Network of Energy Agencies -EnR, ATLAS Project<br />
5
UDIO POTROŠNJE ELEKTRIČNE ENERGIJE SISTEMA KGH<br />
U KOMERCIJALNIM OBJEKTIMA (EVROPA)<br />
32%<br />
KGH SISTEMI<br />
OSTALO<br />
68%<br />
Izvor: European Network of Energy Agencies -EnR, ATLAS Project<br />
6
UDIO POTROŠNJE ENERGIJE POJEDINIH POTROŠAČA U<br />
KOMERCIJALNIM I REZIDENCIJALNIM OBJEKTIMA (USA)<br />
KOMPJUTERI<br />
2%<br />
ELEKTRIČNI APARATI<br />
3%<br />
KUHANJE<br />
3%<br />
ODRŽAVANJE<br />
3%<br />
RASVJETA<br />
8%<br />
OSTALO<br />
15%<br />
GRIJANJE<br />
19%<br />
HLAĐENJE<br />
18%<br />
FRIŽIDERI<br />
6%<br />
PTV<br />
10%<br />
VENTILACIJA<br />
13%<br />
Izvor: U.S. Department of energy – 2008 Building Energy Data Book – Report<br />
7
POTROŠNJA ELEKTRIČNE ENERGIJE U SISTEMU KLIMATIZACIJE<br />
SA ZRAKOM HLAĐENIM RASHLADNIM MAŠINAMA<br />
5%<br />
12%<br />
ZRAKOM HLAĐENE RASHLADNE MAŠINE<br />
CIRKULACIONE PUMPE<br />
KLIMA KOMORE<br />
83%<br />
Izvor: Bry-Air Learning Institute, 2004.<br />
Iz prikazanih dijagrama se vidi dominantana potrošnja energije u KGH<br />
sistemima na globalnom nivou.<br />
8
PRIMJER KGH SISTEMA KOMERCIJALNOG OBJEKTA<br />
9
KOMPLEKSNOST KGH SISTEMA<br />
KGH sistem modernog objekta je komplesan sistem koji se sastoji od<br />
više komponenti, npr:<br />
• Kotlovnica<br />
• Rashladne mašine<br />
• Klima komore<br />
• Cirkulacione pumpe<br />
• Ventilatori<br />
• Lokalna grijaća tijela (radijatori,<br />
fan coili, konvektori, panelno<br />
grijanje...)<br />
• Lokalne jedinice za hlađenje<br />
(fan coil aparati, podni<br />
konvektori, panelno hlađenje...)<br />
• Lokalni klimatizeri (split sistemi,<br />
klima ormari...)<br />
• Cjevovodi i izolacija<br />
• Kanali za razvod zraka i<br />
izolacija<br />
• Uređaji za balansiranje protoka<br />
• Uređaji koji koriste obnovljive<br />
izvore energije (solarni<br />
kolektori, toplotne pumpe...)<br />
• Lokalna regulacija temperature<br />
• Automatska regulacija i<br />
upravljanje <strong>sistema</strong> KGH<br />
Adekvatan ili neprimjeren izbor svake pojedine komponente, ili loša<br />
kombinacija može bitno uticati na energetsku efikasnost <strong>sistema</strong><br />
10
POTREBNA ENERGIJA HLAĐENJE I KLIMATIZACIJU<br />
Dodatnu komplikaciju stvara proračun rashladnog opterećenja <strong>sistema</strong>. Za<br />
razliku od gubitaka toplote (opterećenje grijanja) koji se računaju za<br />
stacionaran prenos toplote, prilivi toplote (rashladno opterećenje) se računaju<br />
za nestacionaran prenos toplote.<br />
Ukupno rashladno opterećenje (prema VDI 2078) je zbir unutrašnjih i spoljnih<br />
opterećenja.<br />
I) Unutrašnje rashladno opterećenje<br />
Unutrašnje rashladno opterećenje prostorije je zbir rashladnih opterećenja<br />
usljed odavanja toplote osoba (osjetno i latentno), odavanja toplote osvjetljenja<br />
i toplote prispjele preko unutrašnjih površina iz susjednih prostorija.<br />
11
• osjetno rashladno opterećenje od osoba:<br />
Qps =n·qps·si [W]<br />
n - broj osoba<br />
qps - odavanje osjetne toplote od jedne osobe [W/osobi]<br />
si - faktor rashladnog opterećenja od unutrašnjih dobitaka toplote (udio<br />
konvekcije 50%)<br />
• latentno rashladno opterećenje od osoba:<br />
Qpl =n·qpl [W]<br />
n - broj osoba<br />
qps - odavanje latentne toplote od jedne osobe [W/osobi]<br />
• rashladno opterećenje od osvjetljenja:<br />
Qb = P·l·m·si [W]<br />
P - ukupna priključna snaga svjetiljki [W]<br />
l - faktor istovremenosti osvjetljenja u određenom trenutku<br />
m - stepen opterećenja prostora usljed osvjetljenja<br />
si - faktor rashladnog opterećenja od unutrašnjih dobitaka toplote (za u/na<br />
stropu ugrađene svjetiljke udio konvekcije 30%)<br />
12
• rashladno opterećenje usljed toplotnog toka iz susjednih prostora:<br />
Qr = k·A·Dt [W]<br />
k - koeficijent prolaza toplote [W/m 2 K]<br />
A - površina [m 2 ]<br />
Dt - temperaturna razlika [K]<br />
II) Spoljnje rashladno opterećenje<br />
Spoljnje rashladno opterećenje prostorije obuhvata energiju koja dospjeva<br />
kroz spoljnje površine zgrade. Dijeli se na toplotne tokove kroz zidove i<br />
krovove i toplotne tokove kroz prozore (transmisioni i zračenjem). Kod<br />
proračuna rashladnog opterećenja od prolaza toplote kroz zidove i krovove<br />
koristi se ekvivalentna temperaturna razlika Δtek, koja obuhvata sve<br />
posljedice nestacionarnog prenosa toplote kao i termofizičke karakteristike<br />
određenih konstrukcija.<br />
• rashladno opterećenje kroz spoljne zidove i krov:<br />
Qw= k·A· Δtek [W]<br />
k - koeficijent prolaza toplote [W/m 2 K]<br />
A - površina [m2]<br />
Δtek - ekvivalentna temperaturna razlika [K]<br />
13
• rashladno opterećenje usljed transmisije kroz prozor:<br />
Qt= kf·Am·(tau -tra) [W]<br />
kf - koeficijent prolaza toplote prozora [W/m 2 K]<br />
Am - ukupna površina prozora [m 2 ]<br />
tau - trenutna temperatura spoljnjeg vazduha [°C]<br />
tra - temperatura vazduha u prostoru [°C]<br />
• rashladno opterećenje usljed zračenja kroz prozor:<br />
Qs =[Al·Imax +(A-Al) ·Idif max] ·b·sa [W]<br />
Al - osunčana površina stakla [m 2 ]<br />
A - ukupna površina stakla [m 2 ]<br />
Imax - max vrijednost ukupnog zračenja za projektni mjesec [W/m 2 ]<br />
Idifmax – max vrijednost difuznog zračenja za projektni mjesec [W/m 2 ]<br />
b - faktor propusnosti prozora i uređaja za zaštitu od sunca<br />
sa - faktor rashladnog opterećenja (akumulacije) za sunčevo zračenje<br />
Obzirom da je intenzitet sunčevog zračenja i spoljne temperature<br />
promjenljiv u zavisnosti od vremena i orjentacije, podaci se obrađuju<br />
softverski i kao rezultat proizilaze maksimalni prilivi toplote za pojedine<br />
prostore i ukupno rashladno opterećenje objekta.<br />
14
SOLARNA GEOMETRIJA<br />
15
KLIMATIZACIJA<br />
Većina današnjih komercijalnih i javnih objekata je u potpunosti ili djelimično<br />
klimatizirana. Priprema energije za grijanje i hlađenje je uglavnom centralna.<br />
Najčešće, ali ne i uvijek se kombinuju:<br />
Vodeni sistemi sa izmjenjivačima toplote u pojedinim prostorima, koji pokrivaju<br />
transmisione gubitke i prilive toplote (FCU i slično) i<br />
Zračni sistemi koji ubacuju klimatizirani zrak, obrađen u klima komori, u prostor.<br />
Povećanje efikasnosti <strong>sistema</strong> <strong>klimatizacije</strong> je moguće na razne načine:<br />
•Korištenje uređeje za povrat toplote na klima komorama,<br />
•Ventilatori sa frekfentnom regulacijom broja obrtaja,<br />
•Regulatori protoka On/Off (isključivanjem iz <strong>sistema</strong> prostora koji se ne koriste),<br />
•Adekvatnim izborom FCU, regulacionih ventila i polazne temperature vode,<br />
•Pumpe sa frekfentnom regulacijom broja obrtaja,<br />
•Balansiranje <strong>sistema</strong>,<br />
•Sprječavanje pregrijavanje i podhlađivanja prostora, itd.<br />
16
VENTILACIJA<br />
Ventilacioni sistemi održavanju unutrašnje uslove komfora (kvalitet zraka i relativna<br />
vlaga) u određenim granicama. Mirisi i nečistoće se odsisavaju iz prostora, dok se<br />
svježi filtrirani zrak (zimi dogrijavan na sobnu temperaturu) ubacuje u prostor.<br />
Ventilacija prostorija može biti prirodna i prisilna (mehanička).<br />
Prirodna ventilacija se odvija putem infiltracije zraka kroz fuge prozora i vrata, te<br />
zidova, otvaranjem prozora i vrata, cirkulacije zraka kroz ventilacione kanale.<br />
Najčešća primjena u domaćinstvima. Poželjan kratkotrajan propuh.<br />
Prilikom <strong>ventilacije</strong> prostora otvaranjem prozora preporučujeseisključivanje <strong>sistema</strong><br />
grijanja ili hlađenja, radi sprječavanje nepotrebnog gubljenja energije u okolinu.<br />
U domaćinstvima to zavisi od korisnika. Treba zatvoriti ventil ili isključiti klima uređaj.<br />
U komercijalnim i javnim objektima koji se griju / hlade preko fan coil aparata ugraditi<br />
prekidač na prozor koji isključuje aparat.<br />
17
VENTILACIJA<br />
Prisilna ventilacija dijeli se na:<br />
•podpritisnu ventilaciju, odsisavanje otpadnog zraka iz prostora (odsisni ventilatori,<br />
kuhinjske nape),<br />
•nadpritisnu ventilaciju, dovođenje svježeg zraka u prostor (tlačni ventilatori sa<br />
grijačem, tlačne sekcije sa grijačem i filterom),<br />
•kombinovanu ventilaciju (ventilacione komore, rekuperatori toplote).<br />
U domaćinstvima se preporučuje ugradnja odsisnih ventilatora za sanitarije sa<br />
odgođenim isključivanjem. Najefikasniji način <strong>ventilacije</strong> porodičnih kuća je ugradnja<br />
pločastog rekuperatora, čiji stepen rekuperacije iznosi i do 80%.<br />
U komercijalnim i javnim objektima se preporučuje ugradnja centralnih dvobrzinskih<br />
odsisnih ventilatora za sanitarije, ventilacionih komora sa povratom toplote, a za<br />
restoranske kuhinje ugradnja “EKO NAPA”.<br />
Ventilaciona komora restoranske kuhinje od cca 10.000 m 3 /h “potroši” cca 20 KM/h<br />
prirodnog gasa za zagrijavanje svježeg zraka. Ovaj trošak se može smanjiti za cca.<br />
60% upotrebom “EKO NAPE”.<br />
18
RASHLADNA MAŠINA – CHILLER<br />
HLADNJAK ULJA<br />
KONDENZATOR<br />
RASHLADNI KRUG 1<br />
KONDENZATOR<br />
RASHLADNI KRUG 2<br />
FILTER<br />
SUŠAČ<br />
SV<br />
IZMJENJIVAČ<br />
TOPLOTE<br />
SOL.<br />
STAKLO<br />
ODVAJAČ ULJA<br />
KOMPRESOR<br />
RASHLADNI KRUG 2<br />
TEV<br />
RASHLADNI KRUG 2<br />
HLADNJAK<br />
ESEER is European Energy Efficiency Ratio. ESEER = 0.03A + 0.33B + 0.41 C + 0.23D<br />
A = EER is 100% capacity at 35°C ambient, B = EER is 75% capacity at 30°C ambient,<br />
C = EER is 50% capacity at 25°C ambient, D = EER is 25% capacity at 20°C ambient.<br />
19
HLAĐENJE<br />
AMBIENT<br />
COILS<br />
AUXILIARY<br />
CONDENSER<br />
TEV<br />
COOLER<br />
LWT/LLT<br />
FS<br />
TEV<br />
TEV<br />
TEV<br />
LP VAPOUR<br />
HP LIQUID<br />
HP VAPOUR<br />
LP LIQUID<br />
20
HLAĐENJE I POVRAT TOPLOTE (HEAT RECOVERY)<br />
AMBIENT<br />
COILS<br />
AUXILIARY<br />
CONDENSER<br />
LWT<br />
TEV<br />
COOLER<br />
LWT/LLT<br />
FS<br />
TEV<br />
TEV<br />
TEV<br />
LP VAPOUR<br />
HP LIQUID<br />
HP VAPOUR<br />
LP LIQUID<br />
21
HLAĐENJE, POVRAT I ODBACIVANJE TOPLOTE<br />
AMBIENT<br />
COILS<br />
AUXILIARY<br />
CONDENSER<br />
LWT<br />
TEV<br />
COOLER<br />
LWT/LLT<br />
FS<br />
TEV<br />
TEV<br />
TEV<br />
LP VAPOUR<br />
HP LIQUID<br />
HP VAPOUR<br />
LP LIQUID<br />
22
TOPLOTNA PUMPA -HEAT PUMP MODE<br />
AMBIENT<br />
COILS<br />
AUXILIARY<br />
CONDENSER<br />
LWT<br />
TEV<br />
COOLER<br />
LWT/LLT<br />
FS<br />
TEV<br />
TEV<br />
TEV<br />
LP VAPOUR<br />
HP LIQUID<br />
HP VAPOUR<br />
LP LIQUID<br />
23
RAZNE IZVEDBE KOMPRESORA<br />
KLIPNI KOMPRESOR<br />
SPIRALNI KOMPRESOR<br />
VIJČANI KOMPRESOR<br />
24
DIGITAL SCROOL (SPIRALNI) KOMPRESOR<br />
•Digital scroll kompresor modulira snagu<br />
pomicanjem rotora od statora zatvaranjem /<br />
otvaranjem PMV elektromagnetnog ventila.<br />
•regulacija kapaciteta između 10 -100%<br />
nominalnog učinka<br />
•velika iskoristivost zbog konstantne<br />
modulacije kapaciteta<br />
•visoka efikasnost i stabilnost komprimiranog<br />
rashladnog medija promjenom geometrije<br />
volumena unutar kompresora<br />
25
VENTILACIJA<br />
Princip energetski efikasne kuće sa rekuperatorom toplote<br />
26
ENERGETSKA KLASA PUMPI<br />
27
KAKO SE RAČUNA INDEKS ENERGETSKE<br />
EFIKASNOSTI PUMPI (EEI):<br />
1. Measure the pump on maximum setting<br />
2. Find the point where QxH is maximum according to EN 1151<br />
3. Calculate the hydraulic power P hyd in this point<br />
4. Calculate the reference power as P ref =2.21*P hyd +55*(1-exp(-0,39*P hyd ))<br />
5. Define Q 100% as the flow where QxH is maximum<br />
6. Define H 100% as the head where QxH is maximum<br />
7. Define the control curve as the straight line between the points (Q 100% , H 100% ) and<br />
(Q 0% , H 100% /2)<br />
8. Select a setting of the pump (free choice)<br />
9. Measure P 1 and H at the flows Q 100% , 0.75xQ 100% , 0.5xQ 100% , 0.25xQ 100% ,<br />
10. Calculate at these flows P L =(H ref /H meas )*P 1,meas for H meas H ref<br />
11. Based on P L calculate the weighted average power P avg according to the defined<br />
load profile.<br />
12. Calculate the Energy Efficiency Index as: EEI=P avg /P ref.<br />
28
PROFIL OPTEREĆENJA PUMPE<br />
29
GRIJAĆA TIJELA – PRENOS TOPLOTE<br />
Radijatori: Prenos toplote zračenjem i prirodnom konvekcijom. Razne izvedbe (člankasti,<br />
pločasti, cjevni). Najčešće sekoristeustanovimaidomaćinstvima. Visokotemperaturni<br />
sistemi (polaz: 60-90°C) Kapacitet drastično opada promjenom temperature polazne<br />
vode.<br />
Konvektori: Prenos toplote prinudnom ili prirodnom konvekcijom. Lamelni izmjenjivači<br />
toplote sa (niskotemperaturni sistemi 45-55°C) ili bez (visokotemperaturni sistemi)<br />
ventilatora. Razne izvedbe (FCU, podni konvektori, parapetni konvektori).<br />
Grijaće površine: Prenos topote zračenjem. Niskotemperaturni sistemi 40-60°C. Podno<br />
grijanje - Raspodjela temperature u prostoru najbliža idealnom profilu. Niža temperatura<br />
grijanja 1-2°C. Smanjenje potrošnje energije 6-12%. Visoka inercija. Poželjna<br />
kombinacija sa drugim prenosnicima toplote.<br />
Zidno grijanje,<br />
Stropno grijanje.<br />
Električno grijanje: Prenos toplote zračenjem i/ili konvekcijom. Razne izvedbe (grijalice<br />
sa ili bez ventilatora, el. podno grijanje, TA peći, toplotne pumpe...)<br />
30
REGULACIJA RADIJATORA<br />
RUČNI VENTIL<br />
TERMOSTATSKI VENTIL<br />
Protok je regulisan ručnim<br />
okretanjem ventila<br />
Ventil se automatski prilagođava<br />
promjenama temperature prostora.<br />
31
REGULACIJA RADIJATORA<br />
Dobrom regulacijom temperature u prostoru na svakih sniženih 1°C, 5 -7% uštede<br />
energije.<br />
Ugradnja radijatorskih termostata i regulacije diferencijalnog pritiska donosi uštedu<br />
do 30%, a noćno sniženje temperature grijanja donosi uštedu do 10%.<br />
IZVEDBE TERMOSTATSKIH VENTILA<br />
32
POTENCIJAL UŠTEDE<br />
33
HLAĐENJE STAMBENOG PROSTORA/LOKALNO HLAĐENJE<br />
SPLIT SISTEMI, MOBILNI KLIMA UREĐAJI, PROZORSKI KLIMATIZERI<br />
34
ENERGETSKA KLASA SPLIT SISTEMA<br />
EER - odnos utrošene el. energije i dobivenog<br />
RASHLADNOG učina<br />
COP - odnos utrošene el. energije i dobivenog<br />
učina GRIJANJA<br />
Što je EER/COP veći, dobije se više rashladne / toplotne<br />
energije za 1 kW/h uložene električne energije.<br />
35
REGULACIJA SPLIT SISTEMA<br />
• Na “običnim”, cijenom povoljnijim uređajima regulacija je ON/OFF s uključenjem ili isključenjem<br />
kompresora.<br />
• Inverterska regulacija predstavlja napredak u vođenju i regulaciji rada split <strong>sistema</strong>. Inverterska<br />
regulacija znači frekventnu regulaciju broja obrtaja kompresora, čime se ostvaruje stepenasta<br />
regulacija kapaciteta.Rad kompresora se prilagođavaju zadanim uvjetima. Temperaturna su<br />
odstupanja manja nego kod ON/OFF regulacije, pa je i komfor veći, a uz to je potrošnja<br />
električne energije od 20 do 40% manja.<br />
36
KLIMATIZACIJA TEHNOLOŠKIH PROSTORA<br />
• SERVER I UPS SOBE,<br />
TEHNOLOŠKI PROSTORI,<br />
TELECOM...<br />
• PRIBLIŽNO KONSTANTNA<br />
DISIPACIJA TOPLOTE OD<br />
UREĐAJA<br />
• KLIMATIZACIJA SA KLIMA<br />
ORMARIMA SA “FREE<br />
COOLING” OPCIJOM<br />
37
KLIMATIZACIJA TEHNOLOŠKIH PROSTORA<br />
• MEHANIČKO HLAĐENJE<br />
• “FREE COOLING”<br />
38
KORIŠTENJE SUNČEVE ENERGIJE<br />
Sunčevo zračenje predstavlja energetski snop koji se sa Sunca šalje jednoliko u svim<br />
smjerovima. Do vanjske zemljine atmosfere stalno dospijeva toplotna energija od 1,36<br />
kW/m 2 . Ova se vrijednost označava kao solarna konstantna.<br />
Dio sunčevog zračenja koje se reflektuje odnosno apsorbuje od čestica prašine i<br />
molekula gasa i koje ga dalje zrače, pada neusmjereno na površinu Zemlje i naziva se<br />
difuzno zračenje. Sunčevo zračenje koje nesmetano dospije do površine Zemlje naziva<br />
se direktno zračenje.<br />
Dnevne vrijednosti energije zračenja na<br />
horizontalu tokom jedne godine<br />
39<br />
Korištenje sunčevog zračenja u kolektoru
KORIŠTENJE SUNČEVE ENERGIJE<br />
A Potrebe toplote za grijanje standardne kuće (1984)<br />
B Potrebe topline za grijanje energetski efikasne kuće<br />
C Potrebe PTV<br />
D Prinos sunčeve energije kod 5 m 2 površine<br />
apsorbera (pločasti kolektor)<br />
E Prinos sunčeve energije kod 15 m 2 površine<br />
apsorbera (pločasti kolektor)<br />
Fazni pomak između sezone grijanja i<br />
sezone najviših priliva sunčeve energije<br />
Za porodičnu kuću solarna energija pokriva do<br />
60% energije potrebne za zagrijavanje pitke vode<br />
40
KORIŠTENJE SUNČEVE ENERGIJE<br />
Uticaj usmjerenosti, nagiba i sjene na toplotno zračenje<br />
41
KORIŠTENJE SUNČEVE ENERGIJE<br />
Pločasti kolektori<br />
Cijevni kolektor visoke<br />
efikasnosti<br />
Vakuumski cijevni kolektor<br />
visoke efikasnosti<br />
42
KORIŠTENJE SUNČEVE ENERGIJE<br />
MOGUĆE PRIMJENE<br />
Grijanje PTV sa solarnim kolektorima i<br />
bivalentnim spremnikom PTV<br />
Bivalentno grijanje PTV sa<br />
podržavanjem <strong>sistema</strong> grijanja<br />
43
TOPLOTNE PUMPE<br />
Toplotne pumpe su pogodne za snadbjevanje toplotnom energijom svih vrsta<br />
zgrada: porodičnih kuća, stambenih zgrada, hotela, bolnica, škola, poslovnih zgrada<br />
i industrljskih objekata, kako u novogradnjama tako i kod modernizacije postojećih<br />
zgrada.<br />
Kod ispunjavanja zahtjeva koji se postavljaju na pasivne kuće, teško se može izbjeći<br />
primjena toplotnih pumpi. Kao i kod uobičajenih proizvođača toplote i toplotne<br />
pumpe su pogodne za gotovo sve slučajeve primjene.<br />
Nezavisno od njene konstrukcione izvedbe, toplotna pumpa se može posmatrati kao<br />
uređaj koji radni medij sa nižeg temperaturnog nivoa, uz pomoć dodatne enrgije<br />
diže na viši temperaturni nivo i na taj način iskorištava toplotu sadržanu u radnom<br />
mediju.<br />
Savremene toplotne pumpe na električni pogon dobivaju cca. 3/4 toplote potrebne<br />
za grijanje iz okoline, a preostala četvrtina je električna energija koja se koristi za<br />
pogon kompresora.Iz odnosa predane toplote grijanja (uključivo toplotu kompresora<br />
koja nastaje dovođenjem struje) i utrošene električne energije, dobije se koeficijent<br />
efikasnosti koji opisuje efikasnost toplotne pumpe (najčešće 3,5 - 5,5).<br />
44
TOPLOTNE PUMPE<br />
Princip rada toplotne pumpe<br />
Kružni proces u toplotnoj pumpi<br />
Efikasnost i raspoloživost izvora toplote<br />
45
TOPLOTNE PUMPE<br />
Kod primjene regenerativno proizvedene električne energije, toplotna pumpa, uz<br />
solarnu tehniku predstavlja jedini sistem grijanja koji omogućuje proizvodnju<br />
toplotne energije bez stvaranja CO2.<br />
Generalno, vrijedi slijedeće: što je manja temperaturna razlika između izvora toplote<br />
i <strong>sistema</strong> grijanja, to će biti manja pogonska energija za kompresor i to će biti bolji<br />
koeficijent efikasnosti.<br />
Zemlja je dobar akumulacioni<br />
rezervoar toplote, budući da su<br />
temperature unutar zemlje tokom<br />
čitave godine uravnotežene, od 7 do<br />
13°C (na dubni 2 m).<br />
Preko horizontalno položenih<br />
zemljanih kolektora ili preko<br />
vertikalno u zemlji ukopanih<br />
zemljanih sondi, akumulirana toplota<br />
se sa mješavinom vode i sredstva<br />
protiv smrzavanja transportuje do<br />
isparivača.<br />
Tok temperatura u zemlji tokom godine<br />
46
TOPLOTNE PUMPE<br />
Horizontalno<br />
položeni zemljani<br />
kolektori<br />
Vertikalno u zemlji<br />
ukopane zemljane<br />
sonde<br />
47
TOPLOTNE PUMPE<br />
Voda je isto tako dobar akumulacioni rezervoar solarne toplote. Čak i u hladnim<br />
zimskim danima, podzemne vode zadržavaju konstantnu temperaturu od 7 do 12°C.<br />
Podzemna voda se uzima u eksploatacionom bunaru i transportuje do isparivača<br />
toplotne pumpe. Nakon toga se ohlađena voda odvodi u bunar za vraćanje vode.<br />
Kvaliteta vode podzemnih ili površinskih voda mora biti unutar graničnih vrijednosti<br />
proizvđača toplotne pumpe.<br />
48
TOPLOTNE PUMPE<br />
Najmanji izdatak za eksploataciju jednog izvora toplote predstavlja vanjski zrak. On se<br />
usisava kroz kanal, ohladi u isparivaču i nakon toga ponovno predaje okolini. Savremena<br />
toplotna pumpa zrak/voda može proizvesti toplotu grijanja do temperature vanjskog<br />
zraka od -20°C. Medutim, kod optimalnog dimenzionisanja pri ovako niskim<br />
temperaturama, nemogu se u potpunosti pokriti potrebe za zagrijavanjem stambenog<br />
prostora.<br />
Količina primarne energije svedena na toplotu<br />
49
TOPLOTNE PUMPE<br />
Računanje stepena efikasnosti<br />
Trend ugradnje toplotnih pumpi<br />
(primjer Njemačka)<br />
50
IZAZOVI ZA PROJEKTANTA KGH SISTEMA<br />
ANALITIČKO I PROFESIONALNO<br />
ISKUSTVO<br />
KONSTANTNA EDUKACIJA<br />
INTERAKTIVNA SARADNJA SA<br />
ARHITEKTOM I INVESTITOROM<br />
PROJEKTANT KGH SISTEMA<br />
PRIKUPLJANJE PODATAKA<br />
RAZUMJEVANJE ZAHTJEVA PROJEKTA<br />
KONCEPT PROJEKTA<br />
RAD NA VARIJANTAMA<br />
ANALIZA SISTEMA<br />
BAZA PODATAKA<br />
RUKOVANJE I ODRŽAVANJE<br />
TEHNIČKA ANALIZA VARIJANTE<br />
EKONOMSKA ANALIZA VARIJANTE<br />
PREDSTAVLJANJE INVESTITORU<br />
OPTIMALNO IZABRAN SISTEM<br />
51
TEHNO-EKONOMSKA ANALIZA<br />
Da bi se pokazale mogućnosti povećanja energetske efikasnosti objekata kroz<br />
adekvatan izbor <strong>sistema</strong> grijanja, hlađenja i <strong>ventilacije</strong> izvršeno je poređenje<br />
opreme koja se koristi u KGH sistemima, koja ima najveću potrošnju energije.<br />
<strong>Analiza</strong> je izvršena za komercijalni objekat srednje veličine, korisne površine cca<br />
5000 m 2 . Objekat je projektovan sa klasičnim KGH sistemom (za naše uslove).<br />
Oprema koja se poredi je od istih proizvođača, inače uobičajenih za naše tržište.<br />
Poređenje je izvršeno za standardnu i visokoefikasnu opremu.<br />
Projektom treba udovoljiti sljedećim zahtjevima: dva nezavisna korisnika, potrebe<br />
za toplotnom energijom: 2x225 kW, potrebe za rashladnom energijom: 2x145 kW,<br />
potrebe za ventilaciju: 2x12000 m3/h<br />
Da bi se ove potrebe zadovoljile, u sistemu KGH je potrebno, između ostalog,<br />
instalirati opremu koja će se analizirati:<br />
•Dva toplovodna kotla<br />
•Dva <strong>sistema</strong> zrakom hlađenih mašina<br />
•Dvije klima komore<br />
•16 cirkulacionih pumpi<br />
Potrebno je znati da će investitor, odnosno korisnik objekta imati isti komfor sa<br />
oba analizirana tipa opreme.<br />
52
Oprema<br />
Proizvođač:<br />
TOPLOVODNI KOTAO<br />
VIESSMANN<br />
Tip: VITOPLEX 100, 2 kom VITOCROASSAL 200, 2 kom<br />
Opis:<br />
Toplovodni kotao sa troprolaznim<br />
sistemom i gasnim dvostepenim<br />
gorionikom<br />
Gasni kondenzacijski kotao sa<br />
žarećim modulirajućim<br />
gorionikom<br />
Oprema<br />
Proizvođač:<br />
ZRAKOM HLAĐENA RASHLADNA MAŠINA<br />
YORK<br />
Tip: YCSA 150 H, 2 kom 2xYDCH 2502 H-C, 2 kompl.<br />
Opis:<br />
Rashladna mašina – toplotna<br />
pumpa sa dva spiralna<br />
kompresora i regulacijom<br />
kapaciteta:<br />
0-25-50-75-100%<br />
Rashladna mašina – toplotna<br />
pumpa sa dva frekfentno<br />
vođena kompresora i<br />
regulacijom kapaciteta:<br />
3-100%<br />
Oprema<br />
Proizvođač:<br />
CIRKULACIONE PUMPE<br />
GRUNDFOSS<br />
Tip: UPSD MAGNA-D<br />
Opis: Standardna pumpa Elektronska frekfentno<br />
regulisana pumpa<br />
Oprema<br />
Proizvođač:<br />
Opis:<br />
KLIMA KOMORE<br />
HIDRIA<br />
Komora sa jednobrzinskim<br />
ventilatorima, sa rekuperatorom<br />
toplote, 2 kom<br />
Komora sa frekfentno<br />
regulisanim ventilatorima, sa<br />
rekuperatorom toplote, 2 kom<br />
53
UPOREDNI DIJAGRAM INVESTICIONIH ULAGANJA I PRIKLJUČNE<br />
EL. SNAGE ZA STANDARDNU I VISOKOEFIKASNU OPREMU<br />
450,000<br />
400,000<br />
350,000<br />
[ KM / Wel. ]<br />
300,000<br />
250,000<br />
200,000<br />
150,000<br />
100,000<br />
50,000<br />
INVESTICIONA ULAGANJA:<br />
PRIKLJUČNA EL. SNAGA:<br />
0<br />
STANDARDNA OPREMA<br />
VISOKOEFIKASNA OPREMA<br />
REKAPITULACIJA PODATAKA<br />
STANDARDNA OPREMA<br />
VISOKOEFIKASNA OPREMA<br />
INVESTICIONA ULAGANJA: 291.000 KM 425.600 KM<br />
PRIKLJUČNA EL. SNAGA: 172 kW 129 kW<br />
54
Analiziranjem gornje tabele i dijagrama, ne ulazeći u detaljnu analizu u<br />
toku eksploatacije može se doći do pogrešnog zaključka: Povećanjem<br />
investicije za 134.600 KM, smanjuje se priključna el. snaga za 43 kW,<br />
što je puno novca za „neznatnu“ uštedu.<br />
Izvršena je analiza potrošnje energenata u toku jedne sezone. <strong>Analiza</strong> je<br />
urađena za svaki proizvod posebno. Na osnovu urađenih analiza dolazi<br />
se do sljedećih rezultata:<br />
STANDARDNA OPREMA<br />
VISOKOEFIKASNA OPREMA<br />
INVESTICIONA ULAGANJA: 291.000 KM 425.600 KM<br />
PRIKLJUČNA EL. SNAGA: 172 kW 129 kW<br />
GODIŠNJA POTROŠNJA<br />
PRIRODNOG GASA:<br />
GODIŠNJA CIJENA<br />
PRIRODNOG GASA:<br />
GODIŠNJA POTROŠNJA<br />
ELEKTRIČNE ENERGIJE:<br />
GODIŠNJA CIJENA<br />
ELEKTRIČNE ENERGIJE:<br />
71.793 Sm 3 55.207 Sm 3<br />
87.357 KM 67.175 KM<br />
294.402 kWh 124.420 kWh<br />
68.890 KM 29.114 KM<br />
55
REZULTATI ANALIZE<br />
Razlika u trošku energije iznosi cca 60.000 KM<br />
Razlika u investiciji iznosi cca 135.000 KM<br />
Investicija, sa ekonomske strane, se isplati već nakon<br />
druge godine<br />
Za jednu sezonu se potroši manje cca. 16.500 Sm3<br />
prirodnog gasa i cca. 170 MWh el. energije.<br />
56
ZAKLJUČAK<br />
• Očito je da se pri projektovanju visokoefikasnog <strong>sistema</strong> KGH može<br />
dosta učiniti na povećanju energetske efikasnosti objekata, a samim<br />
time i povećanju zaštite životne sredine.<br />
• Korak dalje u poboljšanju energetske efikasnosti treba biti korištenje<br />
obnovljivih izvora energije. Za značajnija poboljšanja država je ta<br />
koja treba da uvidi prednosti izgradnje objekata sa visokom<br />
energetskom efikašnošću i da stimuliše investitore novih i vlasnike<br />
postojećih objekata u poboljšanju iste.<br />
• Projektant KGH <strong>sistema</strong> treba da ima znanje da razumije zahtjeve<br />
objekta, analizira sistem, opremu i mogućnost alternativnih izvora<br />
energije, da nakon tehno-ekonomske analize može dokazati<br />
investitoru, korištenjem analize životnog ciklusa i strategije očuvanja<br />
energije, da je objekat sa malim investicionim troškovima u<br />
današnje vrijeme, u stvari veoma skup objekat.<br />
57
ZAKLJUČAK<br />
• Energetska efikasnost se povećava ukoliko se svi akteri u<br />
projektovanju interaktivno uključe. U razvijenim zemljama je trend<br />
izgradnja nisko <strong>energetskih</strong> objekata, a razvija se i koncept zgrada<br />
sa nultom potrošnjom energije, koje same proizvode energiju iz<br />
obnovljivih izvora za svoje potrebe i energy-plus objekata, koji<br />
proizvode više energije iz obnovljivih izvora nego što potroše na<br />
godišnjem nivou.<br />
• Obzirom na ograničene resurse fosilnih goriva, njihov pri<br />
eksploataciji štetan uticaj po okolinu, kao i sve češće političke krize<br />
koje destabiliziraju tržište goriva, treba se što više okrenuti i ulagati u<br />
obnovljive izvore energije. Razvijene zemlje su već ovo uvidjele i<br />
otišle daleko u razvoju i eksploataciji, mada je to na globalnom nivou<br />
nedovoljno.<br />
58
HVALA NA PAŽNJI!<br />
59
Change language