Működési elv Hőszivattyúk az épületgépészetben Dr. Csoknyai Tamás Egyetemi docens, Talamon Attila Egyetemi tanársegéd, Debreceni Egyetem Épületgépészeti és Létesítménymérnöki Tanszék 2010. november 11. Hőszivattyú eladási statisztika (Ausztria) Németországi hőszivattyú értékesítés Forrás: www.bwp.at Hőszivattyú eladási statisztika (Svédország) Forrás: Svéd Hőszivattyú Társaság (SVEP) Forrás: www.waermepumpe.de 1000 lakosra jutó hőszivattyú teljesítmény (kw/1000 fő) Forrás: Energiewirtschaftliche Tagesfragen, 58. k. 9. sz. 1
Kompresszoros hőszivattyú működési elv Hőforrás, és hőhasznosító közeg szerint Levegő Levegő Levegő Víz Víz - Víz Föld Víz Föld Levegő Stb Üzemeltetési forma szerint Monovalens Bivalens Forrás: VOLKER QUASCHNING: Regenerative Energiesysteme Classifications of the heat pumps Classifications of the heat pumps Operational status as: Monovalent Operational status as: Bivalent alternative connection Classifications of the heat pumps hőforrás szerint Operational status as: Bivalent parallel connection 2
Üzemeltetési forma szerint Monovalens Bivalens Rendszerek szerinti csoportosítás Talajkollektoros rendszer Talajszondás rendszer Split klíma Hulladékhő hasznosítás Termodinamikai elven működő szivattyúk körfolyamatai Carnot Lorentz Ericson Stirling Joule Carnot-körfolyamat Kompresszoros hőszivattyú elvi működés (Carnot-körfolyamat) Forrás: VOLKER QUASCHNING 3
A körfolyamat logp-h diagramban Körfolyamatok jóságfoka Körfolyamatok jóságfoka Körfolyamatok jóságfoka (COP) Hőszivattyúk jóságfoka (COP) Hőátadó közeg szerinti csoportosítás: R22 R407C R410A CO2 Stb Forrás: Rybach L., Prof. Em. ETZH, Geowatt AG Zürich 4
Hőszivattyú desuperheater rel, fűtési üzem Hőszivattyú desuperheater rel, hűtési üzem Gázmotoros levegő-víz hőszivattyús rendszer 2009. március 11. Forrás: von L. van Heyden: Gas Kompressionswarmepumpen mit Stationaren Motoren Gázmotoros levegő-víz hőszivattyús rendszer 2009. március 11. Forrás: von L. van Heyden: Gas Kompressionswarmepumpen mit Stationaren Motoren Gázmotoros hőszivattyú energiahasznosítása Forrás: Ruhrgas AG 5
Kompresszorok Volumetrikus hatésfok és COP Dugattyús kompresszorok Csavardugattyús kompresszorok Kördugattyús kompresszorok Scroll-kompresszorok (spirálkompresszorok) Források: Horst Kruse, Rudolf Heidelck és Copeland Levegő víz hőszivattyú Nyitott hurkos kétutas rendszer Forrás: Copeland Víz víz hőszivattyú Nyitott kutas rendszer felszíni vízelvezetéssel 6
Nyitott kutas rendszer felszíni vízelvezetése száraz, nyitott területre Föld víz hőszivattyú Nyitott kutas rendszer drain-csöves vízelvezetéssel Földhőhasznosítás, családi házak Mérési eredmények 150 m mély U-csöves szondákra Forrás: L. Rybach, W. Eugster Forrás: Dr. Erich Mands Talajszonda mérőberendezés Forrás: www.ubeg.de 7
Földszondák csővezetékrendszere Forrás: Frank Földszonda kiviteli részletek Közvetlen elpárologtatású hőszivattyús rendszer Földszonda típusok, keresztmetszetek Az átmérők külső átmérők Abszopciós hőszivattyú Forrás: IDM Forrás: VOLKER QUASCHNING: Regenerative Energiesysteme Forrás: www.earthlinked.com Abszopciós hőszivattyú Ennél a berendezésnél a szorpciót, mint kémiai folyamatot hasznosítjuk. Szorpció, illetve abszorpció alatt egy gáz, vagy egy folyadék felvételét értjük egy másik folyadékon keresztül. Erre egy ismert példa a széndioxid gáz oldódása az ásványvízben. Abszorpciós hőszivattyúknál alacsony forráspontú abszorbáló hűtőközeg jöhet számításba, mint például az ammónia. 8
Primerenergia fogalma COP fogalma Forrás: Benkőházi Péter, diploma dolgozat Hőforrás szemléletű csoportosítás Talajkollektoros rendszer részletei Forrás: PRIMA ENERGIA KFT. Talajkollektor csővezeték egy lehetséges elrendezése Talajkollektor kialakítás példák 9
Talajkollektor kialakítás példák Talajkollektor kialakítás példák Talajköri gyűjtőakna Talajkollektor kialakítás példák Talajkollektor csővezetékrendszere Forrás: Siemens Osztó-gyűjtő akna 10
Árokkollektor csatlakozó árokkal Árokkollektor Forrás: solarusmax.com Cölöpkollektor és beépítése Forrás: SANO Erdwarmesysteme (Ausztria) Víz alatti kollektorok Víz alatti kollektorok Víz alatti kollektorok Jégtakaró és a föld melegítő hatása Kollektor elhelyezési vázlat Források: Komlós et al: Hőszivattyús rendszerek, solarusmax.com 11
Egyéb víz alatti kollektor kialakítások Egyéb víz alatti kollektor kialakítások Forrás: http://www.green-house.ie Forrás:http://www.iceenergy.co.uk Falátvezetés Talajköri kapcsolás épületben elhelyezett osztó-gyűjtővel Talajköri kapcsolás az aknában elhelyezett osztó-gyűjtő esetén Hőhasznosító berendezés leválasztó tárolóval 12
Hőhasznosító berendezés hidraulikus váltóval Hőhasznosító berendezés hidraulikus váltóval Napkollektorral kombinált hőszivattyús rendszer Köszönöm szépen a megtisztelő figyelmet! Dr. Csoknyai Tamás Egyetemi docens, Talamon Attila PhD-hallgató, hallgató, Debreceni Egyetem Épületgépészeti és Létesítménymérnöki Tanszék 13