Wybór źródła i odbiornika dla systemu pompy ciepła ma duży wpływ na określenie wydajności, kosztów kapitałowych i kosztów operacyjnych systemu. Ta sekcja zawiera krótki przegląd typowych źródeł i odbiorników do zastosowań mieszkaniowych w Kanadzie.
Źródła: W Kanadzie do ogrzewania domów za pomocą pomp ciepła najczęściej wykorzystuje się dwa źródła energii cieplnej:
Źródło powietrza: Pompa ciepła pobiera ciepło z powietrza zewnętrznego w sezonie grzewczym i odrzuca je na zewnątrz w letnim sezonie chłodniczym.
Zaskakujący może być fakt, że nawet gdy temperatury na zewnątrz są niskie, nadal dostępna jest duża ilość energii, którą można wydobyć i dostarczyć do budynku. Na przykład zawartość ciepła w powietrzu w temperaturze -18°C równa się 85% ciepła zawartego w temperaturze 21°C. Dzięki temu pompa ciepła zapewnia odpowiednią ilość ciepła nawet w chłodniejsze dni.
Systemy źródła powietrza są najpopularniejsze na rynku kanadyjskim – w całej Kanadzie zainstalowano ponad 700 000 urządzeń.
Ten typ systemu omówiono bardziej szczegółowo w rozdziale Powietrzne pompy ciepła.
Gruntowe źródło ciepła: Gruntowa pompa ciepła wykorzystuje ziemię, wody gruntowe lub jedno i drugie jako źródło ciepła zimą oraz jako zbiornik do odrzucania ciepła usuwanego z domu latem.
Te pompy ciepła są mniej powszechne niż jednostki powietrzne, ale są coraz szerzej stosowane we wszystkich prowincjach Kanady. Ich podstawową zaletą jest to, że nie podlegają ekstremalnym wahaniom temperatury, wykorzystując grunt jako źródło stałej temperatury, co skutkuje najbardziej energooszczędnym typem systemu pompy ciepła.
Tego typu systemy omówiono bardziej szczegółowo w rozdziale Gruntowe pompy ciepła.
Zlewozmywaki: W Kanadzie do ogrzewania domów za pomocą pomp ciepła najczęściej stosuje się dwa odbiorniki energii cieplnej:
Powietrze w pomieszczeniu jest podgrzewane przez pompę ciepła. Można tego dokonać poprzez:
- System kanałowy centralnie lub
- Bezkanałowa jednostka wewnętrzna, np. jednostka naścienna.
Woda wewnątrz budynku jest podgrzewana. Wodę tę można następnie wykorzystać do obsługi systemów końcowych, takich jak grzejniki, promienniki podłogowe lub klimakonwektory, za pośrednictwem układu hydraulicznego, który najlepiej obsługuje Wrocław hydraulik.
Wprowadzenie do wydajności pomp ciepła
Piece i kotły zapewniają ogrzewanie pomieszczeń poprzez dodawanie ciepła do powietrza poprzez spalanie paliwa, takiego jak gaz ziemny lub olej opałowy. Chociaż efektywność stale się poprawia, nadal pozostaje poniżej 100%, co oznacza, że nie cała dostępna energia ze spalania jest wykorzystywana do ogrzewania powietrza.
Pompy ciepła działają na innej zasadzie. Energia elektryczna dostarczana do pompy ciepła służy do przesyłania energii cieplnej pomiędzy dwoma lokalizacjami. Dzięki temu pompa ciepła może działać wydajniej, z typowymi wydajnościami znacznie powyżej
100%, czyli wytwarza się więcej energii cieplnej niż ilość energii elektrycznej użytej do jej przepompowania.
Należy pamiętać, że wydajność pompy ciepła zależy w dużym stopniu od temperatury źródła i odbiornika. Tak jak wspinanie się na rowerze na bardziej strome wzniesienie wymaga większego wysiłku, tak większe różnice temperatur między źródłem a odbiornikiem pompy ciepła wymagają od niej cięższej pracy i mogą zmniejszyć wydajność. Określenie odpowiedniej wielkości pompy ciepła, aby zmaksymalizować efektywność sezonową, ma kluczowe znaczenie. Aspekty te zostały omówione bardziej szczegółowo w rozdziałach Powietrzne pompy ciepła i Gruntowe pompy ciepła.
Terminologia dotycząca wydajności
W katalogach producentów zastosowano różnorodne wskaźniki wydajności, co może sprawić, że zrozumienie wydajności systemu będzie nieco mylące dla kupującego po raz pierwszy. Poniżej znajduje się zestawienie niektórych powszechnie używanych terminów dotyczących efektywności:
Wskaźniki stanu ustalonego: Miary te opisują wydajność pompy ciepła w „stanie ustalonym”, tj. bez rzeczywistych wahań pory roku i temperatury. W związku z tym ich wartość może znacznie się zmieniać wraz ze zmianą temperatury źródła i odbiornika oraz innych parametrów operacyjnych. Wskaźniki stanu ustalonego obejmują:
Współczynnik wydajności (COP): COP to stosunek szybkości, z jaką pompa ciepła przekazuje energię cieplną (w kW) do ilości energii elektrycznej wymaganej do pompowania (w kW). Na przykład, jeśli pompa ciepła zużyła 1 kW energii elektrycznej do przekazania 3 kW ciepła, współczynnik COP wyniósłby 3.
Współczynnik efektywności energetycznej (EER): EER jest podobny do COP i opisuje wydajność chłodzenia pompy ciepła w stanie ustalonym. Oblicza się ją poprzez podzielenie wydajności chłodniczej pompy ciepła w Btu/h przez pobór energii elektrycznej w watach (W) w określonej temperaturze. EER jest ściśle powiązany z opisem wydajności chłodzenia w stanie ustalonym, w przeciwieństwie do COP, który można wykorzystać do wyrażenia wydajności pompy ciepła zarówno w trybie ogrzewania, jak i chłodzenia.
Sezonowe wskaźniki wydajności: Miary te mają na celu lepsze oszacowanie wydajności w sezonie grzewczym lub chłodniczym poprzez uwzględnienie „rzeczywistych” zmian temperatur w ciągu sezonu.
Dane sezonowe obejmują:
Współczynnik sezonowej wydajności grzewczej (HSPF): HSPF to stosunek ilości energii dostarczanej przez pompę ciepła do budynku w ciągu całego sezonu grzewczego (w Btu), o całkowitą energię (w watogodzinach), którą zużywa w tym samym okresie.
Charakterystyki danych pogodowych dotyczących długoterminowych warunków klimatycznych są wykorzystywane do reprezentowania sezonu grzewczego przy obliczaniu HSPF. Jednak obliczenia te są zwykle ograniczone do jednego regionu i mogą nie w pełni odzwierciedlać wyniki w całej Kanadzie. Niektórzy producenci mogą na żądanie dostarczyć HSPF dla innego regionu klimatycznego; jednak zazwyczaj HSPF są zgłaszane dla Regionu 4, reprezentującego klimat podobny do środkowo-zachodniego stanu USA. Region 5 obejmowałby większość południowej części prowincji Kanady, od wnętrza Kolumbii Brytyjskiej po Nowy BrunszwikPrzypis 1.
Sezonowy współczynnik efektywności energetycznej (SEER): SEER mierzy efektywność chłodzenia pompy ciepła w całym sezonie chłodniczym. Oblicza się ją poprzez podzielenie całkowitego chłodzenia zapewnionego w sezonie chłodniczym (w Btu) przez całkowitą energię zużytą przez pompę ciepła w tym czasie (w watogodzinach). SEER opiera się na klimacie, w którym średnia temperatura w lecie wynosi 28°C.
Ważna terminologia dotycząca systemów oraz tego co robi montaż pomp ciepła Ariston.
Oto kilka typowych terminów, na które możesz natknąć się podczas badania pomp ciepła.
Elementy systemu pompy ciepła
Czynnik chłodniczy to płyn, który krąży w pompie ciepła, na przemian pochłaniając, transportując i oddając ciepło. W zależności od lokalizacji płyn może być cieczą, gazem lub mieszaniną gazu i pary
Zawór odwracający steruje kierunkiem przepływu czynnika chłodniczego w pompie ciepła i przełącza pompę ciepła z trybu ogrzewania na tryb chłodzenia i odwrotnie.
Wężownica to pętla lub pętle rurek, w których następuje wymiana ciepła pomiędzy źródłem/odpływem a czynnikiem chłodniczym. Rurka może mieć żebra zwiększające powierzchnię dostępną do wymiany ciepła.
Parownik to wężownica, w której czynnik chłodniczy pochłania ciepło z otoczenia i wrze, tworząc parę o niskiej temperaturze. Gdy czynnik chłodniczy przepływa z zaworu zmiany kierunku do sprężarki, akumulator zbiera nadmiar cieczy, która nie odparowała i nie przekształciła się w gaz. Nie wszystkie pompy ciepła posiadają jednak akumulator.
Sprężarka ściska razem cząsteczki gazowego czynnika chłodniczego, zwiększając jego temperaturę. Urządzenie to pomaga w przekazywaniu energii cieplnej pomiędzy źródłem a pochłaniaczem.
Skraplacz to wężownica, w której czynnik chłodniczy oddaje ciepło otoczeniu i staje się cieczą.
Urządzenie rozprężne obniża ciśnienie wytwarzane przez sprężarkę. Powoduje to spadek temperatury, a czynnik chłodniczy staje się niskotemperaturową mieszaniną pary i cieczy.
Jednostka zewnętrzna to miejsce, w którym ciepło jest przekazywane do/z powietrza zewnętrznego w powietrznej pompie ciepła. Urządzenie to zazwyczaj zawiera wężownicę wymiennika ciepła, sprężarkę i zawór rozprężny. Wygląda i działa w taki sam sposób, jak zewnętrzna część klimatyzatora.
Wężownica wewnętrzna służy do przekazywania ciepła do/z powietrza w pomieszczeniu w niektórych typach powietrznych pomp ciepła. Ogólnie rzecz biorąc, jednostka wewnętrzna zawiera wężownicę wymiennika ciepła i może być również wyposażona w dodatkowy wentylator zapewniający cyrkulację ogrzanego lub schłodzonego powietrza do zajmowanej przestrzeni.
Plenum, spotykane tylko w instalacjach kanałowych, jest częścią sieci dystrybucji powietrza. Plenum to komora powietrzna stanowiąca część systemu rozprowadzania ogrzanego lub schłodzonego powietrza w domu. Zwykle jest to duża komora bezpośrednio nad lub wokół wymiennika ciepła.
Inne warunki
Jednostki miary pojemności lub zużycia energii:
Btu/h, czyli brytyjska jednostka ciepła na godzinę, to jednostka używana do pomiaru mocy cieplnej systemu grzewczego. Jeden Btu to ilość energii cieplnej wydzielanej przez typową świeczkę urodzinową. Gdyby ta energia cieplna została uwolniona w ciągu jednej godziny, byłaby to równowartość jednego Btu/h.
kW lub kilowat jest równy 1000 watów. Jest to moc wymagana przez dziesięć 100-watowych żarówek.
Tona jest miarą wydajności pompy ciepła. Odpowiada to 3,5 kW lub 12 000 Btu/h.
