Na návrhu a inštalácii solárnych systémov si treba dať ... - iDB Journal
Na návrhu a inštalácii solárnych systémov si treba dať ... - iDB Journal
Na návrhu a inštalácii solárnych systémov si treba dať ... - iDB Journal
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
podmienkach čiastočne aj pri použití nízkoteplotných vykurovacích<br />
telies.<br />
Uvedený vplyv použitia vykurovacieho systému na výrobu tepla<br />
tepelným čerpadlom je vidieť z kvantitatívnych hodnôt COP pre<br />
jednotlivé systémy, vypočítaných pre tepelné čerpadlo voda – voda<br />
s teplotou vodného zdroja 5 °C, uvedených v tabuľke (prevzaté<br />
z http://www.heatpumpcentre.org).<br />
Vykurovací systém<br />
COP<br />
Konvenčné radiátory 60/50 °C 2,5<br />
Nízkoteplotné radiátory 45/35 °C 3,5<br />
Podlahový veľkoplošný systém 35/30 °C 4,0<br />
Možnosti aplikácií tepelných čerpadiel v priemysle<br />
V súčasnosti je v priemyselnej oblasti inštalovaných relatívne veľmi<br />
málo systémov tepelných čerpadiel. Možno však predpokladať, že<br />
v blízkej budúcnosti sa tepelné čerpadlá stanú v tejto oblasti oveľa<br />
významnejším zdrojom tepelnej energie najmä preto, že sa budú<br />
neustále zvyšovať ekologické požiadavky na výrobu tepelnej energie;<br />
potom sa priemyselné tepelné čerpadlá stanú významnou technológiou<br />
znižujúcou škodlivé emi<strong>si</strong>e pri výrobe tepla. Zavádzanie tepelných<br />
čerpadiel bude v budúcnosti podporovať aj čoraz intenzívnejší<br />
proces termodynamickej optimalizácie priemyselných procesov<br />
a identifikácie možností na spätné získavanie tepla, ako aj zavádzanie<br />
kogeneračnej výroby tepla, chladu a elektrickej energie.<br />
efektívnosti (COP viac ako 2) aj teploty využiteľného tepelného<br />
toku.<br />
• Tepelné transforméry sú v princípe absorpčné tepelné čerpadlá,<br />
ktoré transformujú odpadové tepelné toky (dodávaním tepla<br />
do výparníka a generátora obehu) na vyššiu teplotnú hladinu získavanú<br />
z absorbéra. Nie je teda potrebný vysokoteplotný tepelný<br />
tok do generátora. Tieto zariadenia dosahujú teplotu získavaného<br />
tepelného toku až 150 °C s teplotným rozdielom cca 50 °C,<br />
ale energetická efektívnosť pri týchto podmienkach je pomerne<br />
malá (COP cca 0,45 až 0,5).<br />
Priemyselné tepelné čerpadlá sa využívajú najmä v nasledujúcich<br />
aplikáciách (čiastočne prevzaté z http://heatpumpcentre.org):<br />
• Priestorové vykurovanie skleníkov, priemyselných hál a podobne.<br />
Výhodné je najmä využitie priemyselných odpadových tepelných<br />
tokov, ktoré nemôžu byť použité priamo. <strong>Na</strong>jčastejšie sa aplikujú<br />
parné kompresorové obehy s pohonom elektrickou energiou.<br />
• Ohrev a chladenie vody v rozmedzí medzi 40 a 90 °C pri čistiacich,<br />
hygienických a iných procesy. Väčšinou sa využívajú parné<br />
kompresorové obehy, ale tiež absorpčné a tepelné transforméry.<br />
• Výroba vodnej pary so stredne vysokým a vysokým tlakom<br />
s teplotou od 100 °C na rôzne priemyselné účely. Súčasné<br />
vysokoteplotné tepelné čerpadlá môžu produkovať vodnú paru<br />
do cca 150 °C (existujú prototypy až do 300 °C). Využívajú sa<br />
najmä mechanické parné rekompresné systémy a kaskádové<br />
systémy parných kompresorových tepelných čerpadiel.<br />
• Sušiace procesy pri nízkej a stredne vysokej teplote (do 100 °C).<br />
Hlavné aplikácie sú sušenie dreva, reziva, papiera, celulózy<br />
a niektorých potravinových produktov. Používajú sa mechanické<br />
parné rekompresné systémy a uzavreté parné kompresorové<br />
systémy.<br />
• Vyparovacie a destilačné procesy v chemickom a potravinárskom<br />
priemysle. Vzhľadom na potrebu len malých teplotných rozdielov<br />
sa dosahuje vysoká energetická efektívnosť (COP v rozmedzí<br />
od 6 do 30) pomocou mechanických parných rekompresných<br />
systémov aj kla<strong>si</strong>ckých uzavretých parných kompresorových<br />
systémov.<br />
Ilustračný obrázok<br />
Priemyselné tepelné čerpadlá umožňujú využívať veľa variácií<br />
v oblasti druhov pohonnej energie, typov zapojení a prevádzkových<br />
podmienok jednotlivých systémov, sú teda všeobecne navrhované<br />
s ohľadom na špecifické podmienky jednotlivých aplikácií, a teda<br />
ide o unikátne systémy. Hlavné typy priemyselných tepelných čerpadiel<br />
sú nasledujúce (čiastočne prevzaté z http://heatpumpcentre.<br />
org):<br />
• Mechanické parné rekompresné systémy, označované ako otvorené<br />
systémy tepelných čerpadiel, kde je para z priemyselného<br />
procesu komprimovaná na vyšší tlak a teplotu a teplo sa získava<br />
pri jej kondenzácii. Pri polootvorených systémoch je teplo<br />
z rekomprimovanej pary získavané pomocou výmenníka tepla.<br />
Energetická efektívnosť takýchto systémov dosahuje vysoké hodnoty<br />
(COP 10 až 30), pretože jeden z výmenníkov tepla kla<strong>si</strong>ckého<br />
systému tepelného čerpadla (výparník alebo kondenzátor)<br />
je eliminovaný a teplotný rozdiel je relatívne malý. Súčasné systémy<br />
existujú so zdrojom tepla s teplotou 70 až 80 °C a dodávané<br />
teplo má teplotu v rozmedzí 110 až 150 °C. <strong>Na</strong>jčastejšou<br />
pracovnou látkou je voda.<br />
• Parné kompresorové tepelné čerpadlá, ktoré môžu pracovať<br />
s maximálnou teplotou pracovnej látky do 120 °C.<br />
• Absorpčné tepelné čerpadlá – v súčasnosti pracujú najmä s dvojicou<br />
pracovných látok lítiumbromid – voda pri výstupnej teplote<br />
maximálne do 100 °C a teplotnom rozdiele medzi kondenzátorom<br />
a výparníkom maximálne 65 °C. Hodnoty COP sa pohybujú<br />
v rozmedzí od 1 do 1,4; ako už bolo uvedené, na základe vývoja<br />
v tejto oblasti možno očakávať podstatné zvýšenie energetickej<br />
Energetická a ekonomická<br />
efektívnosť tepelných čerpadiel<br />
Energetickú aj ekonomickú efektívnosť tepelných čerpadiel nemožno<br />
ako pri chladiacich zariadeniach vyjadriť kvantitatívnymi hodnotami<br />
dosahovanej spotreby primárnej energie, resp. hodnotami celkových<br />
ročných nákladov na vyrobenú energiu, pretože ide o alternatívny<br />
systém výroby tepelnej energie oproti bežne používaným spôsobom.<br />
Rozdiely dosahovaných energetických a ekonomických parametrov<br />
systému tepelného čerpadla <strong>treba</strong> vyjadriť v porovnaní s konkrétnym<br />
bežne používaným spôsobom výroby tepelnej energie na danom<br />
mieste a v danom čase inštalácie tepelného čerpadla.<br />
Použitie tepelného čerpadla z hľadiska používateľa môže byť efektívne<br />
(užitočné) len vtedy, ak sú celkové ročné náklady na výrobu<br />
jednotkového množstva tepelnej energie menšie ako náklady na<br />
porovnávaný kla<strong>si</strong>cký spôsob výroby tepla a ak je návratnosť investície<br />
výrazne menšia ako jeho životnosť. Do<strong>si</strong>ahnutie úspor primárnej<br />
energie tepelným čerpadlom v porovnaní s kla<strong>si</strong>ckou výrobou<br />
tepla ešte nijako nezaručuje do<strong>si</strong>ahnutie ekonomickej efektívnosti<br />
inštalácie, ale je (ako bude ďalej vysvetlené) len jej základným<br />
predpokladom.<br />
Energetická efektívnosť<br />
Energetickú efektívnosť výroby tepelnej energie tepelným čerpadlom<br />
možno vyjadriť kvantitou vyrobenej tepelnej energie na jednotku<br />
dodávanej pohonnej energie do systému (čo je mechanický príkon<br />
kompresora alebo tepelný príkon generátora v prípade absorpčného<br />
cyklu). Tento pomer nazývame výkonové číslo a označujeme<br />
ho COP (z angl. coefficient of performance). Je zrejmé, že čím<br />
väčšiu hodnotu COP systém dosahuje, tým viac užitočnej tepelnej<br />
energie na jednotku dodávanej pohonnej energie vyrobí a je teda<br />
energeticky efektívnejší. To však platí len pri porovnaní systémov<br />
tepelných čerpadiel s rovnakým druhom pohonnej energie (teda<br />
48 2/2013 Systémy pre OZE
Change language