Geotermikus energiahasznosítás - hőszivattyú Viczai JánosJ egyetemi adjunktus BME Építész Kar Épületenergetikai és Épületgépészeti Tanszék
Egy kis törtt rténelem Működési elve már m r régóta r ismert, gyakorlatilag azonos a hűtőgépévelh Olajváls lság g idején n került előtérbe Energiabiztonság Környezetvédelem
A hőszivattyh szivattyú kedvező tulajdonságai Széles körben k alkalmazható Hőforrásként bármi b szóba jöhet, j ami kellő hőfokon és s mennyiségben rendelkezésre áll Megfelelő tervezéssel nagyon jój hatásfokkal üzemeltethető Magyarország g adottságai különösen k kedvezőek ek
A hőszivattyh szivattyú működési elve A hőszivattyh szivattyú -a természetes hőáramlással ellentétes tes irány nyú körfolyamatban- az alacsony hőmérsékletű környezeti hőforrh forrás hőjét t emeli -mechanikai munka befektetése árán- egy magasabb hőmérsékleti szintre, egy olyan értékre, amelyen a hőh már hasznosíthat tható.
A hőszivattyh szivattyú működési elve Működésmódját t tekintve gyakorlatilag megegyezik a hűtőgépekkel. h A különbség g a körfolyamat k hőmérséklethatáraiban és s a felhasználás s céljc ljában van. Főbb berendezései: kompresszor, elpárologtat rologtató,, kondenzátor, fojtószelep
A hőszivattyh szivattyú működési elve
A Carnot körfolyamat A Carnot körfolyamat a hőszivattyh szivattyúk alapvető termodinamikai körfolyamatak Ideális eset, valóságban nem valósíthat tható meg a veszteségek miatt Ezzel a körfolyamattal k működtethetm dtethető a legjobb hatásfokú hőszivattyúzás s adott hőmérséklethatárok között k Összehasonlító körfolyamatként használj lják hőszivattyúk értékeléséhez
Hőszivattyúk értékelésére használt mutatósz számok A Carnot körfolyamat fűtési f teljesítm tmény tényezője (ideális eset): ε FC = Q W C = T C TC T = 0 1 1 T T A hőszivattyh szivattyú fűtési teljesítm tmény tényezt nyezője: 0 C ε F = ( COP) = Q W C
Hőszivattyúk értékelésére használt mutatósz számok A hőszivattyh szivattyú jósági foka : η = J ε F ε FC
A hőszivattyh szivattyú teljesítm tménytényezőjét t befolyásol soló paraméterek A hőforrh forrás s hőmérsh rséklete: T0 Ha T 0 nő akkor W csökken, tehát ε F nő A hőleadás hőmérséklete: T C Ha T C csökken, akkor W csökken, tehát ε F nő A hőszivattyh szivattyú elemeinek szerkezeti kialakítása, veszteségei
Hőszivattyúk k csoportosítása sa a felhasználás s módja m szerint
A hőszivattyh szivattyúk k csoportosítása sa az alkalmazott hőforrh forrás s alapján Levegő/folyad /folyadék k hőszivattyh szivattyúk Kültéri elhelyezés Beltéri elhelyezés Levegő/leveg levegő hőszivattyúk Folyadék/ k/folyadék hőszivattyúk Zárt rendszerek Talajkollektoros rendszerek Talajszondás s rendszerek Élővizek hőjének h hasznosítása sa Nyitott rendszerek
Levegő/folyad /folyadék hőszivattyúk Hőforrás: külsk lső levegő Hasznos hőhordozh hordozó: : vízv Gazdaságos üzem 5 C 5 C külsk lső hőmérsékletig, ez alatt kiegész szítő hőforrás s szüks kséges Nagy levegő térfogatáramok ramok miatt nagyobb méret, m jelentősebb zajterhelés
A levegő/folyad /folyadék k hőszivattyh szivattyú kültéri elhelyezése
A levegő/folyad /folyadék k hőszivattyh szivattyú beltéri elhelyezése
Levegő/leveg levegő hőszivattyúk Ezek terjedtek el a legjobban (olcsó) Gazdaságosan többnyire t csak hűtésre h használhat lható Két t részbr szből áll: Beltéri egység g (hőcser cserélő+ventilátor) tor) Kültéri egység g (kompresszor, hőcserh cserélő, expanziós s szelep, ventilátor) tor)
Levegő/leveg levegő hőszivattyúk
Folyadék-folyad folyadék hőszivattyúk Hőforrás s lehet: Talaj Talajvíz Élővizek Abszorber Hőelnyelő felületek letek
Zárt rendszerek Talajkollektoros rendszer 1,6-2 2 m mélyen m fektetett csőkígy gyó segíts tségével nyerik ki a hőth Nagy kiáshat sható földfelületre letre van szüks kség Élővilágot károsk rosíthatja, mert erősen lehűti a talajt Esővíz z elszivárg rgását t gátolhatjag Ebben a mélysm lységben a földkf ldkéreg által elnyelt napsugárz rzásnak nagy hatása van A talaj hőmérsh rséklete az év v folyamán periodikusan változik
Zárt rendszerek Talajkollektoros rendszer
Zárt rendszerek Talajkollektoros rendszer
Zárt rendszerek Talajszondás s rendszer Kb. 120mm átmérőjű,, 50-100m mély m furatok Egymást stól l 5m távolst volságra, így nincs szüks kség g nagy földfelületreletre Meg kell vizsgálni, hogy az adott terület geológiailag giailag alkalmas-e e a fúrásraf A talaj hőmérsh rséklete ebben a mélysm lységben gyakorlatilag évszaktól l függetlenf ggetlenül állandó A geotermikus energia forrása a magmában keletkező hő
Zárt rendszerek Talajszondás s rendszer
Zárt rendszerek Talajszondás s rendszer
Zárt rendszerek Élővizek hőjének h hasznosítása sa Tó,, vagy folyó aljára fektetett csőkígy gyó Megfelelő mélység g esetén n a hőforrh forrás hőmérséklete egész évben állandó Nagy előnye, hogy megspóroljuk vele a drága földmunkf ldmunkák k költsk ltségét Káros lehet az élővilágra, ezért nem mindig alkalmazható
Zárt rendszerek Élővizek hőjének h hasznosítása sa
Nyitott rendszerek A talajvizet kútbk tból l nyerik, majd hőelvonh elvonás után n visszavezetik A talajvíz z hőmérsh rséklete egész évben 10 C körüli Nem igényel nagy beruházási költsk ltséget Az előírt vízminv zminőségi határért rtékeket be kell tartani, vízkezelv zkezelésről l gondoskodni kell A víz v z kinyerése hatósági engedélyez lyezést igényel
Nyitott rendszerek
50 40 30 20 10 0-10 -20 Monitoring T belső T külső Pf. Előre Pf. Vissza Talajvíz be Talajvíz ki Motor 00:00:02 00:41:32 01:22:58 02:04:27 02:45:57 03:27:25 04:08:53 04:50:21 05:31:49 06:13:16 06:54:44 07:36:14 08:17:42 08:59:10 09:40:38 10:22:06 11:03:34 11:45:03 12:26:31 13:07:59 13:49:27 14:30:55 15:12:21 15:53:52 16:35:20 17:16:46 17:58:16 18:39:42 19:21:11 20:44:09 21:25:37 22:07:05 22:48:33 23:29:59 20:02:39
Hőszivattyú illesztési si lehetőségei a fűtési f rendszerbe
Mikor éri meg hőszivattyút t alkalmazni? Rendelkezésre áll-e e megfelelő hőforrás? Van-e e vezetékes földgf ldgáz? Szüks kséges-e e nyáron hűtés, h klimatizálás? Rendelkezésre áll-e e a megfelelő anyagi fedezet? Környezettudatos építkezés, energiafelhasználás? s? Meglévő épület esetén n a hőleadó berendezések alkalmasak-e e hőszivattyh szivattyús fűtésre?
A hőszivattyh szivattyú ökológiai mérlege A villamos energia felhasználás s során jelentős erőművi és s száll llítási veszteségek lépnek fel. Nem érdemesebb-e e a földgf ldgázt közvetlenk zvetlenül épületfűtésre használni?
A hőszivattyh szivattyú ökológiai mérlege
A hőszivattyh szivattyú ökológiai mérlege Hőszivattyú ökológiai mérlegm rlegének, illetve gazdaságoss gosságának növeln velése: Villamosenergia termelés s hatékonys konyságának nak növelése (kogener( kogeneráció, trigeneráci ció) Teljesítm tménytényező (COP) növeln velése Magasabb hőmérsh rsékletű hőforrás Alacsonyabb hőmérsh rsékletű hőleadás az épületben Hatékonyabb hőszivattyh szivattyú berendezések (kisebb veszteségek)
Köszönöm m a figyelmet!