ekonomia pomp ciepła
Data dodania: 2012-08-15
wyślij wiadomość
spróbuje to policzyć po swojemu czy to sie opłaca:
zakładamy że dolne źródło to powietrze na zewnątrz przy temperaturze -20 czyli adiabatycznie ogrzewamy -20 -> 110C czyli 253K -> 383K aby to wykonać trzeba sprężyć gaz
p2/p1=(T2/T1)^(k/(k-1)) czyli dla k=1,4, T1=253K, T2=383K
p2/p1=4,3
dla 1-mola gazu praca wykonana w sprężarce wynosi:
E=(R*T1/(k-1))*(1-T2/T1)
E=-2,7 kJ/mol (znak - bo nie gaz wykonuje pracę lecz pracę wykonuje sie nad gazem)
teraz jak ten gaz ochłodzimy izobarycznie w budynku powiedzmy do temperatury +20C (przeciwprądowy wymiennik powietrze-powietrze da radę) uzyskamy ciepło:
Q=Cp*(110-20) ponieważ Cp=k*R/(k-1)
Q=2,62 kJ/mol
czyli jak dla mnie COP=2,63/2,7=0,97 nie 2,5
Co do ochładzanie się to dławienie na zaworze nie jest rozprężeniem adiabatycznym, ponieważ od gazu nie odbieramy pracy. Jakbyś rozprężył gaz np w turbinie i odebrał pracę ochlodziłby się on następujaco.
T4/T3=(p1/p2)^((k-1)/k) czyli dla T3=20C k=1,4 i p2/p1=4,3
T4= -80C
Podczas dławienia gazu doskonałego nie zmienia się temperatura ! Zmiana temperatury następuje dla gazów rzeczywistych i zaleznie od współczynników a i b (van der Wallsa) gaz rzeczywisty rozprężany w zaworze ekspansywnym może albo się ochłodzić albo ogrzać, zależy to od gazu i temperatury, powietrze w temp pokojowej chłodzi się ale nieznacznie. Mogę to policzyć to dla adiabaty rzeczywistej dla równania Van der Waalsa (całkowanie numeryczne) i jak i o ile wychłodzi się ono w zaworze ekspansywnym jest to jednak troche zabawy i w tej chwili nie mam czasu. Jednak ekspansja powietrza z kilku barów daje ochłodzenie trudno wyczuwalne za pomocą ręki, dopiero zastosowanie podwójnej sprężarki i podanie ok 100bar na zawór daje wyczuwalny efekt. Wnętrze pompy jest sprawą ważną ale drugorzędną. Oczywiście popmpa ciepła jest właśnie po to aby mieć niskie koszty eksploatacji. Cała walka o wysoki COP jest w istocie sumą działań prowadzących do tego, aby za pomocą 1 kWh energii elektrycznej dostraczyć możliwie duzo np. n5 kWh energii grzewczej.
W tym konkretnym przypadku chodzi o to, żeby zadbać o te 4 kWh a one są ze żródła. Można obwód chłodniczy dostroić zoptymalizować i co tam jeszcze, ale aby zaistniało 5 KWh w grzejnikach, to 4 kWh muszą przyjść ze żródła. Popatrzcie na proporcje, żródło odpowiada w 80% za COP. dużo żelaza w wodzie, producenci PC podają max 0,2mg/l - u mnie napewno z 10 razy więcej. Tym nie mniej źródełko o temp. 11,7^C (mierzyłem) jest kuszącym rozwiązaniem. Zastanawiam się nad możliwością płukania parownika chemikaliami a'la KAMIX np. ze dwa razy na sezon.
Mimo, że jestem optymistą, planuję wykonać także kolektor poziomy. Nie zniwelowałem jescze terenu więc wykombinowałem, że będzie taniej zrobić kolektor i niweletę terenu jednocześnie.
Schody się zaczynają kiedy zaczynam projektować pompę, jak dobrać moc "żelastwa". Dla studni temp. parowania może wynosić nawet 5^C, dobieram, potrzebuję ok. 10kW. Następnie sprawdzam co będzie jak będę zmuszony korzystać z kolektora - brrr ledwo 6kW. Jak dobieram odwrotnie to przy wodzie wychodzi mi ze 16kW, myślę sobie "czort bierz" w całym domu podłogówka jakoś to będzie, ale... dla 16kW trzeba znacząco zwiększyć wydajność studni, moc pompy DZ itd...
Uff do zimy jeszcze daleko, mam nadzieję, że znajdę jakieś kompromisowe rozwiązanie, z waszą pomocą mam nadzieję. Czy mógłbyś konkretnie określić jakie aspekty, związane z budową/eksploatacją dolnego źródła, są przedmiotem Twojej troski? Szczerze mówiąc moje kontakty z instalacjami z PC zwyle ograniczały się do ingerencji w samą pompę. Z kontaktów ze znajomym specjalizującym się w różnorakich cieczowych systemach pośrednich kwestie kolektorów lub studzien przedstawiał jako dla siebie oczywiste, z których nie wynikała, dla mnie jako laika, jakaś specjalna zawiłość. Znajomość ta utwierdza mnie w przekonaniu, że jednak sercem całego systemu jest pompa ciepla. To w niej odbywa się cała "magia" i to zasada działania tego elementu jest tak nie pojęta dla wszelkiej maści ignorantów (nie dotyczy to nikogo z tego forum, żeby nikt nie poczuł się dotknięty).
Roczne nomogramy cieplne gruntów są dostępne, współczynniki przenikalności materiałów i parametry mediów pośrednich (ciepła właściwe) też nie tajemnica, reszta to matematyka (może sam jestem ignorantem?). Zapewne jest to zbyt daleko idące uproszczenie, ale czy to naprawdę stanowi duży problem? Płukanie wymiennika pewnie jest uciążliwe. Dziś kolega coś mi opowiadał o samooczyszczających się filtrach z osadnikiem. Może to mogloby rozwiązać problem. Zaś co do problemów z doborem wydaje mi się, że nie masz większego wyboru jak dobrać moc PC do kolektora (nawet malym niedomiarem), a następnie przy zasilaniu ze studni ograniczyć moc sprężarki. Najskuteczniej przemiennikiem wektorowym. To nie jest ciągle tani sprzęt, ale za parę miesięcy może się okazać, że za 7,5kW zapłacisz 500-600zł. Zastosowanie przemiennika uratuje Ci COP. Istnieje inna możliwość zastosowania regulatora ciśnienia parowania i skraplania, ale to też nie są tanie elementy a nie ograniczą znacząco prądu silnika sprężarki
