Projektiranje i izvođenje sustava

s toplinskim crpkama

Energija okoline

El. energija

npr. Energija zagrijanje

Snaga za grijanje

Snaga iz okoline

Dovedena ele.snaga

ε = dovedena el. snagasnaga za grijanje = 4

1 = 4

Toplinske crpkeKoeficijent učina

Toplinske pumpePogodnosti primjene

» grijanje obnovljivim izvorom energije - do 75 % toplinske energije iz okoline

» smanjeni godišnji troškovi pogonskog energenta ekološko grijanje - smanjene emisije CO2 prema okolini do 60%

» grijanje neovisno o nestašici osnovnih pogonskih energenata - ulje/plin

» mogućnost hlađenja - "Natural cooling" » smanjeni troškovi održavanja

» zahtjev za niskotemperaturnim režimima grijanja» visoka startna ulaganja

Toplinske pumpeOgraničenja primjene

15 kW15 kW ==

11,2 kW11,2 kW

++

3,8 kW3,8 kW

OkolinaOkolina

El. energijaEl. energija

Toplinske crpke

U tehničkom listu pojedinog tipa toplinske crpke ovaj učin naziva se

RASHLADNI UČIN

i prema njemu se dimenzioniraprimarni krug (krug okoline)

NAZIVNI ili OGRJEVNIUČIN TOPLINSKE CRPKE

Naz

ivni

uči

n TC

(kW

)

Temperatura - okoline (ºC)

Tem

p. p

olaz

a (º

C)

40

45

50

P1

P2

T1T2

P11

P12

Toplinske crpkeUčinkovitost

Učinski koeficijent ε

Temperaturna razlika ∆T

veliki koeficijent učina = mala temperaturna razlika između toplinskog izvora(okoline) i potrošača (sistemagrijanja)

Toplinske crpkeUčinkovitost

smanjenje ∆T za 1ºC = ušteda nael. energiji do 2,5 %

Toplinske crpkeUčinkovitost

Toplinska crpka biti će učinkovitija (trošit će manje el. energije) ako je:

- temperatura polaza prema sustavugrijanja što manja

- ulazna temperatura medija okolinešto viša

VITOCALIzvori topline

VodaVoda

VodaVoda

VodaVoda

Bad/WCWohnzimmer

Speicher-Wasser-erwärmer

Keller

Vitocal 300 Heizwasser-Pufferspeicher

ZemljaZemlja

ZemljaZemlja

VodaVoda

Sistem:Sistem: zemlja/vodazemlja/vodaSistem:Sistem: voda/vodavoda/voda

ZrakZrak

VodaVodaZrakZrak

Sistem:Sistem: zrak/vodazrak/voda

VITOVITOCALCAL -- komercijalni naziv za proizvodnikomercijalni naziv za proizvodniprogram toplinskih pumpiprogram toplinskih pumpi

Projektiranje i izvođenje toplinskih crpki Projektiranje i izvođenje toplinskih crpki sustavasustava

voda / vodavoda / voda

Osnovni model: → VITOCAL 300, typ WW

VITOCAL 300 Typ WW

VITOCAL 300, typ WWPrimarni krug

Usisnibunar

Upojnibunar> 5 m

smjer vodenogtoka

razlika temp: 4 - 6 ºC

10-12 ºC

VITOCAL 300, typ WWPrimarni krug

ISPARIVAČ- Izmjenjivač od plemenitogčelika (1.4401)

- Lamele međusobno povezanetvrdim lemljenjem (bakar)

Isparivač

Toplinska crpka

VITOCAL 300, typ WWPrimarni krug

Protok vode kroz pločasti izmjenjivač kod "kombi" ZPA uređaja iznosi

cca 70 m³/goda kroz isparivač toplinskih crpki

4000 - 8000 m³/god(85 puta više)

VITOCAL 300, typ WWPrimarni krug

Isparivač

Toplinska crpka

VITOCAL 300, typ WWPrimarni krug

min. temp: 7,5 ºCmax. temp: 25 ºCmin. protok: 0,2-0,3 m3/h kW

tj. iz teh. lista TC dimenzioniranje prema rashladnom učinu za radnirežim W10/W35

max. temp: 55-65 ºCmin. protok: iz teh. lista TC

Važno !!Važno !!

1 150 lit/h5,5 kWWW 104

1 600 lit/h7,3 kWWW 106

2 700 lit/h12,4 kWWW 110

4 200 lit/h19,0 kWWW 216

7 200 lit/h32,2 kWWW 226

9 200 lit/h45,8 kWWW 240

18 600 lit/h93,8 kWWW 280

Tip ProtokOgrjevna snaga

VITOCAL 300 Typ WWProtok

VITOCAL 300, typ WWPrimarni krug

Isparivač

Toplinska crpka

10 °C 8 °C

∆T = 2 °C

vmin∆T = 4 °C

Rashladni učinza režim W10/W35

Min. protok (međukruga)

VITOCAL 300, typ WWPrimarni krug

Isparivač

Toplinska crpka

10 °C 8 °C

6 °C 4 °C

Međukrug napuniti glikolomVažno !!

Zaštitni termostatprotiv smrzavanja

Kontrolnik protoka

Ugrađuje izvođačradova

Ugrađuje serviser

VITOCAL 300, typ WWZagrijavanje sanitarne vode

El grijač

El grijač

Ogrjevna spiralavelike površine

Emajlirani spremnikVolumen 390 lit

max temp spremnika: 45 ºC

Važno !!Standardni monovalentni spremnici sanitarne vode (s jednom spiralom) koji se koriste kod kotlova ili zidnih plinskih uređaja nisu prikladnikod sustava s toplinskim crpkama zbog premale površine ogrjevnespirale

VITOCAL 300, typ WWa) Priprema sanitarne vode sa spremnikom Vitocell 100-V, typ

CVW (390 lit)

VITOCAL 300, typ WWa) Priprema sanitarne vode sa spremnikom Vitocell 100-V, typ

CVW (390 lit) + solarni sustav

Izmjenjivački set

VITOCAL 300, typ WWb) Priprema sanitarne vode sa bivalentnim spremnicima

Hladna voda

AB

BA

C1

O1

Grijanjeprostora

Serijski spojeneogrjevne spirale

Važno !! Bivalentni spremnici sanitarne vode (s dvije spirale) ne mogu seistovremno kombinirati s toplinskim crpkama i solarnim sustavima

Spremnik bezugrađene ogrjevne

spirale

VITOCAL 300, typ WWc) Priprema sanitarne vode sa externim izmjenjivačem

VITOCAL 300, typ WWc) Priprema sanitarne vode sa externim izmjenjivačem + solarni sustav

VITOCAL 300, typ WWPasivno (prirodno) hlađenje

IZ1

IZ2

V1

V2 V2

V1

VITOCAL 300, typ WWPasivno hlađenje - ventilatorski konvektori

Grijanje

Projektiranje i izvođenje toplinskih crpki Projektiranje i izvođenje toplinskih crpki sustavasustava

zemlja / vodazemlja / voda

Osnovni model: → VITOCAL 300, typ BW

1. Varijanta1. Varijanta(zemljani kolektor)(zemljani kolektor)

2. Varijanta2. Varijanta(zemljane sonde)(zemljane sonde)

Sustav toplinskih crpki - zemlja/vodaOsnovne izvedbe sustava

Sustav toplinskih crpki - zemlja/vodaZemljani kolektor - načini polaganja cijevi

Sustav toplinskih crpki - zemlja/vodaZemljani kolektor - načini polaganja cijevi

Sustav toplinskih crpki - zemlja/vodaZemljani kolektor - načini polaganja cijevi

Potreban toplinski učin grijanja: 10 kWTemperaturni režim grijanja: 50/40 °C kod projektne min. temp. od - 18 °C

Ulazni podaci:

Sustav toplinskih crpki - zemlja/vodaDimenzioniranje sustava - primjer

1. Korak: Određivanje tipa toplinske crpke

Sustav toplinskih crpki - zemlja/vodaDimenzioniranje sustava - primjer

1. Korak: Određivanje tipa toplinske crpke - nastavak

Vjerojatni izbor

Važno:Učin toplinske crpke u tehničkom listudefiniran je prema EN 255 sa ulaznim parametrima

temperatura rasoline: 0 °Ctemp. polaznog voda: 35 °C

Sustav toplinskih crpki - zemlja/vodaDimenzioniranje sustava - primjer

1. Korak: Određivanje tipa toplinske crpke - nastavak

10,2 kW

7 kW

3,3 kW

Sustav toplinskih crpki - zemlja/vodaDimenzioniranje sustava - primjer

1. Korak: Određivanje tipa toplinske crpke - nastavak

3,1

Tip crpke: BW 110Ogrjevni učin: 10,2 kWRashladni učin: 7 kWElektrični učin: 3,3 kWCOP koeficijent: 3,1

Vrijedi za radnu točku B0°/W50°

Sustav toplinskih crpki - zemlja/vodaDimenzioniranje sustava - primjer

2. Korak: Određivanje površine zemlje za iskop

UUččinin oduzimanja topline iz zemlje (= rashladni oduzimanja topline iz zemlje (= rashladni uuččinin):):

Za orijentacijski proračun:25 W/m25 W/m²²

Sustav toplinskih crpki - zemlja/vodaDimenzioniranje sustava - primjer

2. Korak: Određivanje površine zemlje za iskop

1000 x Ph (rashladni učin crpke kW)

qE (učin oduzimanja topline iz zemlje W/m²)A = m²

PovrPovrššina zemlje za iskop:ina zemlje za iskop:

Sustav toplinskih crpki - zemlja/vodaDimenzioniranje sustava - primjer

2. Korak: Određivanje površine zemlje za iskop

U našem primjeru za B0/W35 rashladni učin iznosi Ph = 8,4 kW:

Površina za iskop:

8400

25A = 336 m336 m²²=

Sustav toplinskih crpki - zemlja/vodaDimenzioniranje sustava - primjer

Dubina iskopa: 1,2 - 1,5 m

9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8

0

5

10

-5

-10

15

20

25

30

0

5

10

-5

-10

15

20

25

30

Sustav toplinskih crpki - zemlja/vodaProfil promjene temperature na dubini od 1,2 m

Mjeseci

Tem

pera

tura

, ºC

prirodna promjena

prilikom rada TC

premalo cijevi po 1 m²

3. Korak: Dužina cijevi za polaganje

Razmak polaganja cijevi:Razmak polaganja cijevi:

Za cijev PE 25 x 2,3 :

L = 2 x A = 2 x 336 = 672 m 672 m

Sustav toplinskih crpki - zemlja/vodaDimenzioniranje sustava - primjer

4. Korak: Broj krugova – veličina razdjelnika

Max. dužina cijevi jednog kruga = 100 m

Broj krugova(veličina razdjelnika)

= =L (ukupna dužina cijevi m)

100 m= 6,7

672

100

Krugovi trebaju biti balansirani (jednakih dužina cijevi),tj. slijedi:

7 krugova sa 100 m cijevi u svakom (PE 25 x 2,3)7 krugova sa 100 m cijevi u svakom (PE 25 x 2,3)

Sustav toplinskih crpki - zemlja/vodaDimenzioniranje sustava - primjer

Sustav toplinskih crpki - zemlja/vodaRazdjelnik i sabirnik (vanjski šaht)

Sustav toplinskih crpki - zemlja/vodaPlaniranje kolektorskog polja

5. Korak: Volumen rasoline

Dovodni cjevovod (PE 50 x 4,6) :Cjevovod u zemlji (PE 25 x 2,3) : 700 m x 0,327 lit/m = 229 lit

30 m x 1,308 lit/m = 40 litPaušalni dodatak: 5 lit

274 lit274 litVVAA ==

Sustav toplinskih crpki - zemlja/vodaDimenzioniranje sustava - primjer

6. Korak: Volumen ekspanzijske posude

)1( +⋅−+

= este

VZN p

ppVVV

Sustav toplinskih crpki - zemlja/vodaDimenzioniranje sustava - primjer

6. Korak: Volumen ekspanzijske posude

litVN 6,17)19,03(5,19,03301,0274

=+⋅⋅−⋅+⋅

=

25 lit25 litVVNN ==

Odabiremo ekspanzijsku posudu volumena:

Sustav toplinskih crpki - zemlja/vodaDimenzioniranje sustava - primjer

7. Korak: Odabir cirkulacijske crpke kruga rasoline

Radna toRadna toččka crpke: ka crpke:

a) Protok → slijedi iz tehničkog lista 2,7 m2,7 m³³/h/hmmcc ==

Sustav toplinskih crpki - zemlja/vodaDimenzioniranje sustava - primjer

7. Korak: Odabir cirkulacijske crpke kruga rasoline

Radna toRadna toččka crpke: ka crpke:

b) Visina dobave

100 m, 386 lit/h

PE 25 x 2,3

30 m, 2700 lit/h

100 m, 386 lit/h

PE 25 x 2,3

100 m, 386 lit/h

PE 25 x 2,3

PE 50 x 4,6 RPE 25x2,3 = 123 Pa/mRPE 50x4,6 = 164 Pa/m

1. k

rug

2. k

rug

3. k

rug

7. k

rug

Jedinični otpor:

. . . . .

Sustav toplinskih crpki - zemlja/vodaDimenzioniranje sustava - primjer

7. Korak: Odabir cirkulacijske crpke kruga rasoline

Radna toRadna toččka crpke: ka crpke:

b) Visina dobave

∆p cijevi kol = 123 Pa x 100 m = 12 300 Pa

∆p dovoda = 164 Pa x 30 m = 4 920 Pa

∆p crpka = 9 000 Pa → slijedi iz tehničkog lista za Vitocal 300, BW 110

∆p ukupno = 12300 + 4920 + 9000 = 26220 Pa = 262,20 mbar = 2,7 mVS

Sustav toplinskih crpki - zemlja/vodaDimenzioniranje sustava - primjer

Potrebna je korekcija radne točke crpke zbog Tyfocor radnog medija (glikola)

4

1

5

86

7

1 Toplinska crpka2 Cijevi kolektora3 Razdjelnik4 Dovodni cjevovod5 Crpka 6 Ventil za balansiranje7 Manometar (obični)8 Presostat9 Automatski odzračnik10 Ekspanzijska posuda11 Sigurnosni ventil12 Punjenje-pražnjenje

Poz Naziv Opis

10

11

2

3

9

12

Sustav toplinskih crpki - zemlja/vodaSigurnosno-tehnička oprema primarnog kruga

1. Varijanta1. Varijanta(zemljani kolektor)(zemljani kolektor)

2. Varijanta2. Varijanta(zemljane sonde)(zemljane sonde)

Sustav toplinskih crpki - zemlja/vodaOsnovne izvedbe sustava

Dvostruka UDvostruka U--cijevcijev

Sustav toplinskih crpki - zemlja/vodaZemljane sonde

Sustav toplinskih crpki - zemlja/vodaDvostruka U-cijev

Uteg

Sustav toplinskih crpki - zemlja/vodaSpecifični toplinski učin

Sustav toplinskih crpki - zemlja/vodaBušenje i polaganje cijevi

Razmak bušotina: min 6 m

Sustav toplinskih crpki - zemlja/vodaPunjenje suspenzijom cement + bentonit

Sustav toplinskih crpki - zemlja/vodaRazdjelnik i sabirnik

Projektiranje i izvođenje toplinskih crpki Projektiranje i izvođenje toplinskih crpki sustavasustava

zrak / vodazrak / voda

Osnovni modeli: → VITOCAL 300, typ AWVITOCAL 350, typ AWO

Sustav toplinskih crpki - zrak/vodaUnutarnja ugradnja (Vitocal 300 AW)

Sustav toplinskih crpki - zrak/vodaVanjska ugradnja (Vitocal 350 AWO)

-15 -10 -5 0 5 10 15Aussentemperatur in °C

0

50

100Le

istu

ng in

%

Kotao iliel. grijač Toplinska pumpa

Vanjska temperatura ºC

Opt

ereć

enje

%

Ogrjevni učin toplinske pumpe

Potrebna snagaza grijanje

Sustav toplinskih crpki - zrak/vodaDijagram učina

Sustav toplinskih crpki - zrak/vodaUgradnja el. grijača

Sustav toplinskih crpki - zrak/vodaVanjska ugradnja (Vitocal 350 AWO) - dispozicija

Sustav toplinskih crpki - zrak/vodaVanjska ugradnja (Vitocal 350 AWO) - postavljanje

VITOCAL 300Regulacijska jedinica CD 60

- regulacija jednog kruga grijanja bezmješača ili do dva sa mješačima

- regul. ovisna o vanjskoj temperaturi,programibilna u pogledu vremenskihintervala grijanja

- regulacija solarnog sustava- regulacija "pasivnog hlađenja"- upravljanje TC sa dva kompresora- aktiviranje dodatnog izvora topline- sustav dijagnoze greške- statistički prikaz parametara

VITOCAL 300Regulacijska jedinica CD 60

Bitte beachten !Das Überströmventil am letzten Heizstrang ist zwingend erforderlich und muss einreguliert werden

VITOCAL 300

*1 Min. ein DN größer als restliche Rohrleitungen, jedoch min. DN 25.

VITOCAL 300

25 - 35 lit/kW

VITOCAL 300

VITOCAL 300

*1 Min. ein DN größer als restliche Rohrleitungen, jedoch min. DN 25.

VITOCAL 300

VITOCAL 300