Wykorzystanie gruntowych pomp ciepła w systemach klimatyzacji

• Autorzy: Grzebielec A. , Rusowicz A.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2015.41

Warianty tytułu

EN

Ground heat pump in air conditioning systems

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Pompy ciepła, współpracujące z gruntowymi wymiennikami ciepła są urządzeniami charakteryzującymi się jednymi z wyższych współczynników efektywności wśród pomp ciepła. Lepsze efekty udaje się osiągnąć jedynie w przypadku urządzeń współpracujących z wodą gruntową. Najgorsze, z punktu widzenia efektywności energetycznej są rozwiązania wykorzystujące powietrze atmosferyczne jako dolne źródło ciepła. Nie mniej jednak, z punktu widzenia ekonomii daleko im do rozwiązań z kotłami węglowymi czy nawet gazowymi. Głównym problemem są koszty inwestycyjne. W przypadku instalacji z pompami ciepła koszty inwestycyjne są od kilku do kilkunastu razy wyższe. Celem pracy jest określenie, w jaki sposób można poprawić ekonomiczny aspekt pracy pomp ciepła poprzez wykorzystanie ich w systemach klimatyzacji w okresie letnim. W celu modelowania pracy układu został wykorzystany model ASHRAE dla wymienników gruntowych pionowych dla polskich warunków atmosferycznych. Wyniki pracy pokazują, że istniejącą instalację z pompą ciepła można wykorzystać do celów klimatyzacyjnych, a dodatkowo, w znaczący sposób można poprawić efektywność pracy układów klimatyzacji (25%). Wynika to z faktu, że w tego typu rozwiązaniach górnym źródłem ciepła, w systemach klimatyzacji jest grunt a nie powietrze atmosferyczne. Grunt w okresie letnim charakteryzuje się niższą temperaturą niż powietrze atmosferyczne. Wszystkie te czynniki powodują, że bilans ekonomiczny instalacji z pompą ciepła robi się coraz bardziej korzystny. Jednak, aby osiągnąć jak najlepsze rozwiązanie, należy współpracę systemu grzewczego z systemem klimatyzacji uwzględnić już na poziomie projektowania budynku.

EN

Heat pumps, working with ground heat exchangers are devices characterized by some of the higher rates of efficiency. Better results attained, only in the case of devices with the ground water. The worst heat pumps, from the point of view of energy efficiency are solutions using atmospheric air as a heat source. Nevertheless, from the point of view of economics are far from coal or gas boilers. The main problem is the cost of the investment. Heating systems with heat pumps are the investment costs of a few to several times higher than others. The aim of the study is to determine how to improve the economic aspect of heat pumps work by using them in air conditioning systems during the summer. In order to model the work of the ASHRAE model was used for the vertical ground heat exchangers for Polish weather conditions. The results of the work show that the existing installation of the heat pump can be used as air-conditioning, and in addition, can significantly improve the efficiency of air conditioning systems (25%). This is due to the fact that in such embodiments the upper heat source, in air conditioning systems and the source is not the atmospheric air. Ground in the summer is characterized by a lower temperature than the ambient air. All these factors make the economic balance of heat pump systems is getting more favorable. However, to achieve the best possible solution, with the cooperation of the heating system air conditioning system has already taken into account at the design of the building.

Słowa kluczowe

PL

pompa ciepła; wymiennik ciepła gruntowy; klimatyzacja; efektywność energetyczna; modelowanie matematyczne

EN

heat pump; ground heat exchanger; air conditioning; energy efficiency; mathematical modelling

• 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: 107--116
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., il.

Twórcy

autor

Grzebielec A.

• Politechnika Warszawska, Instytut Techniki Cieplnej

autor

Rusowicz A.

• Politechnika Warszawska, Instytut Techniki Cieplnej

Bibliografia

• [1] ASHRAE Handbook, 1999 HVAC Applications, A31 Geotermal energy.
• [2] Chabane F., Moummi N., Benramache S.: Experimental analysis on thermal performance of a solar air collector with longitudinal fins in a region of Biskra, Algeria. Journal of Power Technologies 93 (1) (2013) 52–58.
• [3] Chwieduk D.: Dynamics of external wall structures with a PCM (phase change materials) in high latitude countries. Energy 59 (2013) pp. 301-313.
• [4] Cyklis P., Kantor R., Górski B., Ryncarz T.: Hybrydowe sorpcyjno-sprężarkowe systemy ziębnicze. Część 3. Wyniki badań systemu. Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna, tom nr 8 (2012), s. 322-331.
• [5] Grzebielec A.: Możliwość zastosowania pomp ciepła w procesach suszenia. Chłodnictwo 8 (2013), s 18-20.
• [6] Grzebielec A., Pluta Z., Ruciński A., Rusowicz A.: Czynniki chłodnicze i nośniki energii. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2011.
• [7] Grzebielec A., Rusowicz A.: Kierunki rozwoju syntetycznych czynników chłodniczych w Europie, Polska Energetyka Słoneczna 1-4/2012, s.45-49.
• [8] Grzebielec A., Rusowicz A., Kuta A.: Rola urządzeń i instalacji realizujących obiegi lewobieżne w wirtualnych elektrowniach. Rynek Energii 1 (110), 2014, strony 40-45.
• [9] Jaworski M.: Thermal performance of heat spreader for electronics cooling with incorporated phase change material, Applied Thermal Engineering, 35 (2012) 212-219.
• [10] Kavanaugh S.P.: Simulation an experimental verification of a vertical ground-coupled heat pump system. Ph.D. thesis. Oklahoma State University, Stillwater, OK, 1985.
• [11] Kavanaugh S.P., Rafferty K.: Ground-source heat pumps-Design of geothermal systems for commercial and institutional buildings. ASHRAE, Atlanta, 1997.
• [12] Lorenc H.: Atlas Klimatu Polski. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej, Warszawa 2005.
• [13] Trela M., Kwidzyński R., Butrymowicz D.: A study of transcritical carbon dioxide cycles with heat regeneration. Archives of thermodynamics, Vol. 34(2013), No. 3, 197-217.