Układ kogeneracyjny przy współpracy pomp ciepła z kotłownią olejową i siecią ciepłowniczą

• Autorzy: Noch T.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2015.62

Warianty tytułu

EN

CHP system combining heat pumps, oil boiler and heating network

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W niniejszym opracowaniu przedstawiono możliwość zastosowania układu kogeneracyjnego przy współpracy pomp ciepła z kotłownią olejową i siecią ciepłowniczą. W procesie badawczym objęto odzysk ciepła odpadowego z silnikiem Stirlinga. Odzyskane ciepło odpadowe ze spalin kotłowych zużyte jest do napędu silnika Stirlinga, który napędza prądnicę. Wykonano obliczenia bilansu energetycznego. Obliczone wartości średniej temperatury spalin Tsr i temperatury otoczenia Tot pozwalają wyznaczyć aktualną sprawność silnika Stirlinga. Wykonany bilans energetyczny oszacowuje ilość możliwej do wytworzenia energii elektrycznej. Ilość ta jest mocno zróżnicowana dla różnych wartości zewnętrznej temperatury otoczenia. Opisano bilans energetyczny dla przypadku, gdy kotłownia sama w całości pokrywa zapotrzebowanie na ciepło. Scharakteryzowano współpracę kotłowni z pompami ciepła. Rozpatrzono pięć wariantów współpracy, wyznaczonych mocą cieplną zainstalowanych pomp ciepła. W każdym z tych wariantów inne są wartości wytworzonej mocy oraz energii elektrycznej z odzysku ciepła. Moc i energia elektryczna może być wykorzystana do napędu pomp ciepła, ewentualnie do pokrycia innych potrzeb. Przeprowadzono analizę wyników obliczeń dotyczących mocy i energii elektrycznej wytworzonych z odzysku ciepła odpadowego ze spalin kotłowych oraz mocy i energii elektrycznej potrzebnych do napędu pomp ciepła. Z analizy wyników obliczeń zawartych w tabeli 1 dotyczącej wytworzonej mocy i energii elektrycznej w sezonie grzewczym, wynika, że ogółem energia elektryczna z odzysku ciepła odpadowego ze spalin wynosi Eel = 18 238,88 kWh/a. Natomiast największa, uzyskana z odzysku ciepła odpadowego ze spalin, moc mechaniczna silnika Stirlinga jest równa Nmstir = 8,04 kW. Wartość ta pozwala określić moc znamionową silnika do zastosowania w badanym obiekcie.

EN

The article presents applicability of CHP system combining heat pumps, oil boilers and heating network. The research includes waste heat recovery by means of the Stirling engine. Recovered waste heat is used to propel Stirling engine, which propels a generator of electricity. Energy balance was calculated. Calculating average temperature of fumes Tsr and ambient temperature Tot allowed to find actual efficiency of the Stirling engine. Calculated energy balance estimates the amount of electricity which is possible to generate. This amount varies significantly depending on the ambient temperature. In this case the energy balance is calculated for the situation in which a boiler is able on its own to fully cover the demand of heat. The cooperation between boilers and heat pumps was characterized. Five different variants of cooperation were considered, in each variant a heat pump has a different power. In each variant different parameters of electric power and energy from recovered heat were obtained. The energy produced in this way can be used either to propel the heat pump or to cover other needs. The author conducted the analysis of calculation results concerning the electric power and energy produced from the recovered waste heat from boiler fumes as well as electric power and energy necessary to propel heat pumps. The results of the analysis (Table 1) concerning the electric power and energy produced during a heating season show that the general electric energy obtained from the recovered waste heat from boiler fumes is Eel = 18 238,88 kWh/a. Moreover, the highest mechanic power of the Stirling engine, obtained from the waste heat from the fumes is Nmstir = 8,04 kW.

Słowa kluczowe

PL

bilans energetyczny; silnik Stirlinga; odzysk ciepła; spaliny kotłowe; moc; sprawność energetyczna

EN

energy balance; Stirling engine; heat recovery; boiler flue gases; power; energy efficiency

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2015
• Tom: z. 62, nr 2
• Strony: 335--346
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Noch T.

• Katedra Nauk Technicznych, Gdańska Szkoła Wyższa

Bibliografia

• [1] Kusto Z.: Uwarunkowania ekonomicznej efektywności pomp ciepła, Wyd. IMP PAN, Gdańsk 2006.
• [2] INSTAL-ROGRA. Technika Grzewcza i Sanitarna; http://www.instalrogra.pl/index.php?page=produkty&kat=Viessmann, listopad 2011.
• [3] Viessmann. Climate of innovation; http://www.viessmann.pl/pl/service/itemap.html, http://www.viessmann.pl/pl/obiekty-przemyslowe/systemy-grzewcze.html, http://www.viessmann.pl/pl/dom_wielorodzinny/systemy-grzewcze/kotlyolejowe.html, listopad 2011.
• [4] Wytyczne projektowe: Paromat, Turbomat und Vitoplus Abgas/Wasser-Warmetauscher. VIESSMANN. 5811 046-4, 2/2000.
• [5] Żmudzki S.: Silniki Stirlinga. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1993.
• [6] American Stirling Company; http://www.stirlingengine.com/fullpower, http://stirlingengine.com/links, sierpień-październik 2011.
• [7] Backhaus S., Swift G.: New varieties of thermoacoustic engines. LA-UR-02-2721, 9th International Congress on Sound and Vibration, Los Alamos NM 87545, July 2002.
• [8] Dancette M., Wintrebert G.: Etude et realisation d’un modele sur table de moteur Stiring de 3 kW scelle a sortie electrique. Raport Final. Commission des Communautés Européennes. EUR 9444 FR, 1984.
• [9] Micro-Cooling, Heating, and Power (m-CHP) Instructional Module. United States Department of Energy (DOE), Mississippi Cooling, Heating, and Power (micro-CHP) and Bio-fuel Center. Mississippi State, MS 39762. December 2005.
• [10] Stirling DK; http://www.stirling.dk, wrzesień-listopad 2011.
• [11] Stirling Leistungsmotoren; http://www.stirlingmotor.com/leistungsmot.html, październik 2011.
• [12] Stirling Technology Inc; http://www.stirling-tech.com, listopad 2011.
• [13] Technische Dokumentation SOLO STIRLING 161 microKWK-Modul. Version 1.9 für Planer. SOLO STIRLING GmbH, Sindelfingen Juli 2003.
• [14] Thomas B.: Application of internal wave form heat exchangers to Stirling engines. Stirling-Engineering Karl Kocsisek. Reutlingen 29.07.05.
• [15] Tyagi S.K., Kaushik S.C., Singhal M.K.: Parametric study of irreversible Stirling and Ericsson cryogenic refrigeration cycles. Energy Conversion and Management 43 (2002) 2297-2309.