Analiza eksploatacji lokalnego systemu ciepłowniczego wykorzystującego niskotemperaturowe geotermalne źródło ciepła do chłodzenia i ogrzewania budynków

• Autorzy: Nitkiewicz Anna , Sekret Robert

Identyfikatory

DOI

10.15199/9.2019.11.1

Warianty tytułu

EN

Operation Analysis of Local District Heating System by Using Low-Temperature Geothermal Heat Source for Cooling and Heating of Buildings

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono analizę możliwości chłodzenia budynków za pomocą lokalnego systemu ciepłowniczego współpracującego z niskotemperaturowym źródłem ciepła o temperaturze 19°C. Stworzono koncepcję sieci ciepłowniczej zasilającej zespół budynków użyteczności publicznej. Na potrzeby analizy przyjęto, że rozwiązania obejmować będą system zaopatrujący budynki zarówno w ciepło, jak i chłód (pokrycie potrzeb w zakresie ogrzewania i chłodzenia budynków przez cały rok). W artykule rozważono dwa warianty źródeł ciepła: sprężarkową oraz absorpcyjną pompę ciepła. Jako wariant bazowy przyjęto system ciepłowniczy z kotłem gazowym. Analizę wykonano w trzech różnych warunkach temperatury zasilania i powrotu sieci tj. 60/50°C, 50/40°C oraz 40/30°C. Na potrzeby analizy energetycznej systemów chłodzenia przyjęto system bezpośredniego chłodzenia wodą geotermalną, w którym założono wykorzystanie wody geotermalnej do chłodzenia budynków w układzie bezpośrednim, przy wykorzystaniu istniejącej sieci ciepłowniczej oraz system chłodzenia aktywnego za pomocą pompy ciepła, w którym założono, że istniejące w systemie ciepłowniczym pompy ciepła (sprężarkowa i absorpcyjna) w okresie letnim pracują w trybie rewersyjnym, produkując wodę chłodzącą o temperaturze 7/12°C. Woda lodowa zasila centralę klimatyzacyjną zlokalizowaną w budynku. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że największe zużycie energii pierwotnej przez system w okresie letnim i zimowym występuje w przypadku układów ze sprężarkową pompą ciepła. Jednostkowy wskaźnik zapotrzebowania na energię pierwotną w układach SPC z wykorzystaniem wody geotermalnej wyniósł 0,497 GJEP/GJg+ch, podczas gdy w systemie z absorpcyjną pompą ciepła wyniósł 0,722 GJEP/GJg+ch, a w układach z kotłem gazowym 1,164 GJEP/GJg+ch. Najmniejszą emisja zanieczyszczeń do atmosfery w ciągu całego roku, charakteryzują się systemy z absorpcyjną pompą ciepła. Również emisja tlenków azotu i ditlenku siarki są w układach z absorpcyjną pompą ciepła dwu- i trzykrotnie mniejsze niż w układach ze SPC.

EN

The paper presents an analysis of the possibility of cooling buildings by means of a local heating system cooperating with a low-temperature heat source with a temperature of 19oC. The concept of a district heating network supplying the complex of public utility buildings was assumed. It was assumed for the purpose of the analysis, that the solutions would include a system supplying buildings with both heat and cold (covering the heating and cooling needs of buildings throughout the year). In the article, two variants of heat sources are considered: compressor and absorption heat pump. The baseline variant is a district heating system with a gas-fired boiler. The analysis was performed in three different conditions of supply and return temperatures, i.e. 60/50oC, 50/40oC and 40/30oC. For the purpose of energy analysis of the cooling systems, a direct geothermal cooling system has been assumed, where geothermal water is used for direct cooling of the buildings by means of existing district heating network and an active cooling system with a heat pump. The system assumes work in a reverse mode in summer season of compressor and absorptive heat pumps that exist in the district heating network, producing cooling water of 7/12°C. The chilled water supplies the air handling unit located in the building. It has been found, basing on the results obtained, that the highest primary energy consumption by the system in summer and winter occur in the case of systems with a compressor heat pump. The unit primary energy demand index in SPC systems using geothermal water was 0,497 GJEP/GJg+ch while in the absorptive heat pump system it was 0,722 GJEP/GJg+ch, and in the gas boiler system was 1,164 GJEP/GJg+ch. The lowest emission of pollutants to the atmosphere during the whole year were observed in systems with absorption heat pumps. Also, the emission of nitrogen oxides and sulphur dioxide were two to three times lower in systems with an absorption heat pump than in systems with SPC.

Słowa kluczowe

PL

ciepło; chłód; sieć ciepłownicza; pompa ciepła sprężarkowa; absorpcyjna pompa ciepła

EN

heat; cold; district heating; compressor heat pump; absorptive heat pump

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja
• Rocznik: 2019
• Tom: T. 50, nr 11
• Strony: 403--407
• Opis fizyczny: Bibliogr. 2 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Nitkiewicz Anna

• Wydział Infrastruktury i Środowiska, Katedra Inżynierii Środowiska, Politechnika Częstochowska

autor

Sekret Robert

• Wydział Infrastruktury i Środowiska, Katedra Inżynierii Środowiska, Politechnika Częstochowska

Bibliografia

• [1] Sekret R. Efekty środowiskowe systemów zaopatrzenia budynków w energię. Monografie nr 237, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa, 2012.
• [2] Nitkiewicz Anna. Energetyczno-ekologiczna analiza systemów ogrzewania i chłodzenia budynków wykorzystujących niskotemperaturowe geotermalne źródło energii. Wydział Inżynierii i Ochrony Środowiska, Politechnika Częstochowska, 2012.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).