Pompy ciepła. Jak korzystać z ciepła wód termalnych…

Pompy ciepła

Jak korzystać z ciepła wód termalnych…

dr hab. inż Stanisław Nagy*,
prof. dr hab. inż Ludwik Zawisza*

Zastosowanie energii odnawialnej wód termalnych do celów grzewczych przy wykorzystaniu likwidowanych otworów wiertniczych w rejonie sochaczewa.

W Polsce jest przeznaczonych do likwidacji ponad 3000 odwiertów, które rozmieszczone są na ok. 83% powierzchni Polski. Drobny ułamek z wierconych w ciągu ostatnich 30 lat odwiertów może zostać przeznaczony na wykorzystanie do celów energetycznych, pod warunkiem spełnienia szeregu kryteriów przedstawionych poniżej. Dotychczas rozważano możliwość wykorzystania zarówno pojedynczych jak i podwójnych odwiertów oraz pojedynczego odwiertu jako wymiennika ciepła [15], [17], [23]. Zastosowanie otworów wiertnicznych jako wymienników ciepła pozwala uzyskać od 100 kW do 250 kW ciepła (w połączeniu z wykorzystaniem pomp ciepła) do ogrzewania pojedynczych budynków (np. szkoły, hotele). Read the rest of this entry »

Co to jest i jak działa pompa ciepła ?

Pompa ciepła jest ekologicznym urządzeniem grzewczym, niskotemperaturowym, którego zasada działania opiera sie na
znanych zjawiskach i przemianach fizycznych. Opisując działanie pompy ciepła zauważymy, że w obiegu termodynamicznym
pompy ciepła, zachodzą w sposób ciągły cztery procesy. W parowniku, czynnik roboczy ulega procesowi odparowania (proces
odbioru ciepła z otoczenia). Następnie w kompresorze następuje proces sprężania par czynnika roboczego, a za
kompresorem czynnik roboczy posiadający wysokie ciśnienie i wysoka temperaturę, ulega procesowi skraplania w skraplaczu
(proces oddawania ciepła do systemu). Ostatnim procesem, jakiemu podlega czynnik roboczy w obiegu termodynamicznym,
jest proces rozprężania realizowany na zaworze rozprężnym, dozującym czynnik roboczy do parownika, gdzie następuje
ponownie proces odparowania, a cykl przedstawiony powyżej powtarza sie.

Kolektory Słoneczne

Kolektory można podzielić na:

• płaskie
  • gazowe
  • cieczowe
  • dwufazowe
• płaskie próżniowe
• próżniowo-rurowe (nazywane też próżniowymi, w których rolę izolacji spełniają próżniowe rury)
• skupiające (prawie zawsze cieczowe)
• specjalne (np. okno termiczne, izolacja transparentna)

Budowa kolektora płaskiego

Kolektor płaski składa się z:

• przezroczystego pokrycia;
• absorbera (najczęściej blachy miedzianej pokrytej powłoką selektywną);
• wymiennika ciepła (najczęściej rurki miedziane przylutowane do absorbera);
• izolacji (przeważnie wełna mineralna lub pianka poliuretanowa)

Budowa kolektora próżniowo-rurowego

Kolektor próżniowo-rurowy składa się z trzech podstawowych, zmontowanych razem elementów:

• rur próżniowych;
• zwierciadeł parabolicznych;
• zbieracza (kolektora zbiorczego) z jednostką przenoszącą ciepło.

Kolektory skupiające

W kolektorach skupiających promienie słoneczne są odbijane w kierunku absorbera, będącego jednocześnie wymiennikiem ciepła. Jednak celność zwierciadeł jest uzależniona od kierunku padania promieni słonecznych, co w praktyce oznacza, że aby utrzymać wysoką sprawność przez cały dzień, kolektor musi poruszać się zgodnie z pozornym ruchem słońca, co znacznie zwiększa koszty budowy i utrzymania takiego kolektora, ale zapewnia większą sprawność instalacji.

Sprawność kolektora

Zależność pomiędzy zredukowaną różnicą temperatur a sprawnością

Sprawność kolektora to stosunek energii odebranej przez czynnik roboczy do ilości promieniowania docierającego do kolektora. Sprawność kolektora spada wraz ze wzrostem różnicy temperatur pomiędzy czynnikiem roboczym a otoczeniem.

Wykres obok przedstawia zależność pomiędzy zredukowaną różnicą temperatur (różnica średniej temperatury czynnika i temperatury otoczenia podzielona przez gęstością promieniowania słonecznego) a sprawnością kolektora.

Popularne zastosowania

Schemat prostej instalacji do podgrzewania cwu.

Kolektory słoneczne najpowszechniej wykorzystywane są do:

• podgrzewania wody użytkowej,
• podgrzewanie wody basenowej,
• wspomagania centralnego ogrzewania.

Do celów tych służą cieczowe kolektory płaskie i próżniowe. Schemat prostej instalacji do podgrzewania ciepłej wody użytkowej zawiera:

1. kolektory słoneczne (w domkach jednorodzinnych od dwóch do czterech),
2. regulator (uruchamiający pompę obiegu gdy zaistnieje odpowiednia różnica temperatur pomiędzy wyjściem z kolektora a zbiornikiem),
3. pompę,
4. naczynie przeponowe (kompensujące rozszerzalność temperaturową czynnika),
5. zbiornik magazynujący ciepłą wodę użytkową, z dwiema wężownicami lub płaszczami grzejnymi (dolna zasilana czynnikiem z kolektorów słonecznych, górna innym źródłem ciepła),
6. inne źródło ciepła (kocioł, pompa ciepła, kominek z płaszczem wodnym)

źródło: wikipedia.pl