Układ grzewczy typu węzeł cieplny – pompa ciepła

Jednym z ciekawych rozwiązań wykorzystywanych w praktyce w instalacji ogrzewania jest układ typu węzeł cieplny- pompa ciepła. Układ ten może być zastosowany w budynkach , których jest wielu właścicieli lub podmiotów wynajmujących pomieszczenia. Najczęściej są to wielkopowierzchniowe galerie lub inne budynku wielofunkcyjne.

Opis układu instalacji

Pierwszym urządzeniem jest węzeł cieplny o sprawności n_H,g,1= 0,98 podłączony do ciepłowni lub elektrociepłowni. Współczynnik nakładu na ciepła sieciowego wynosi w_H,1 = 0,65 ponieważ, ciepłownia lub elektrociepłownia spala zarówno węgiel kamienny jak biomasę.

Następnie ciepło rozprowadzane jest przewodami c.o. do poszczególnych pomieszczeń (boxów), dla których zainstalowane są pompy ciepła zasilane energią elektryczną (w_H,2 = 3,00) o sprawności n_H,g2 = 4.0. Liczba pompa ciepła zależy od ilości, wielkości pomieszczeń lub ich grup i może przekraczać nawet 20 sztuk. Na końcu układu , w każdym pomieszczeniu (lub grupie pomieszczeń) ciepło rozprowadzane jest za pomocą wentylatorów. W ten sposób, każdy właściciel lub najemca może regulować temperaturę i ponosić rzeczywiste (w nie wspólne) koszty ogrzewania lokalu

Obliczenie końcowej wartości współczynnika nakładu w_H oraz końcowej sprawności n_H,g:

w_H = w_H,1 * w_H,2 = 0,65 * 3,0 = 1,95

n_H,g = n_H,g,1 * n_H,g,2 = 0,98 * 4,00= 3,92

Powyższe wartości należy wstawić lub obliczyć bezpośrednio w programie ArCADia-TERMO, korzystając z wbudowanego kalkulatora dostępnego w każdym polu liczbowym, rys.1

Na rysunku 1 przedstawiono konfigurację źródła ciepła w programie ArCADia-TERMO.

Należy zwrócić uwagę, że wybrano rodzaj paliwa Ciepło sieciowe z kogeneracji – Węgiel kamienny, choć paliwami dla całego systemu grzewczego jest ciepło sieciowe jak i energia elektryczna, zasilająca pompy ciepła. Wybór paliwa Energia elektryczna- sieć elektroenergetyczna systemowa– nie byłby w tym przypadku szczęśliwym rozwiązaniem ( chociaż nie miałby wpływu na wynik), ponieważ mógłby wskazywać, że jest to układ pompa ciepła – węzeł cieplny, czyli układ ( ekologiczny), w którym pierwszym urządzeniem jest pompa ciepła, a nie węzeł cieplny.

Definiując rodzaj paliwa dla tego układu należy wybrać system Konwencjonalny (rys. 2) pomimo, że jest pompa ciepła. Dlatego, że źródłem ciepła dla pompy ciepła jest energia konwencjonalna jaką jest ciepło sieciowe wytworzone w ciepłowni lub w elektrociepłowni , a nie ciepło pobrane z otoczenia. Stąd wskaźnik Uoze = 0, a wzory podane w rozporządzeniu MIiR do obliczenia Uoze dla pomp ciepła nie będą miały zastosowania – po prostu rozporządzenie nie przewidziało takiej sytuacji.

Jeżeli jednak zadaniem pomp ciepła jest odzysk ciepła pochodzącego z zysków wewnętrznych w celu dogrzania pomieszczeń, to wtedy układ będzie ekologiczny i wartość Uoze będzie dodatnia.

Rysunek 1. Konfiguracja źródła ciepła dla układu typu węzeł cieplny- pompa ciepła

 

Rysunek 2. Wybór Konwencjonalnego rodzaju energii

Jeśli chodzi o urządzenia pomocnicze, to należy uwzględnić zarówno pompy obiegowe jak i wentylatory.

Do wytworzenia chłodu można stosować wieże chłodnicze współpracujące z tymi samymi pompami ciepła.

Podsumowanie

Przedstawione rozwiązanie warto poznać, ponieważ z pewnością będzie coraz częściej stosowane, choć wymaga ono zastosowania pomp ciepła o wysokiej sprawności, aby cały układ był opłacalny ekonomicznie.

Możliwość wykonania obliczeń, dla tak skomplikowanego przypadku potwierdza wielką siłę i uniwersalność programu ArCADia-TERMO.