Polityka klimatyczna Unii Europejskiej oraz coraz szybsze tempo dekarbonizacji europejskiej gospodarki stwarza nowe możliwości dla wielu młodych ludzi podejmujących studia techniczne związane z OZE. Wiele renomowanych firm wytwarzających urządzenia grzewcze wykorzystujące paliwa kopalne podjęło już decyzję o zmianie profilu i rozpoczęciu produkcji pomp ciepła. Nowoczesne budynki powinny być ekologiczne, a dekarbonizacja gospodarki ma być wspierana przez energetykę jądrową, o której coraz więcej informacji pojawia się w mediach. Wykorzystanie ciepła z gruntu, połączone z zasilaniem sprężarek zieloną energią elektryczną, jest realnym sposobem transformacji energetycznej ogrzewnictwa zapewniającym także skuteczną eksploatację autonomicznych budynków, które mogą także funkcjonować bez zasilania z sieci elektrycznej. Magazynowanie energii w postaci wodoru lub w bateriach elektrycznych wymaga minimalizacji jej zużycia, a właśnie gruntowe pompy ciepła umożliwiają największe ograniczenie zużycia energii pobieranej z sieci. Jednak wciąż praktyczna wiedza o gruntowych pompach ciepła jest domeną niewielu specjalistów z firm instalacyjnych o wieloletniej tradycji lub pracowników naukowych. Cel. Głównym celem autora artykułu było to, aby znajdujące się w nim informacje były zrozumiałe i przydatne dla każdego adepta technologii gruntowych pomp ciepła. Treść artykułu powinna w prosty sposób przybliżyć problematykę właściwego doboru gruntowych pomp ciepła przez osoby nie posiadające gruntownej wiedzy w tej dziedzinie. Publikacja, oprócz podania, w przystępnej formie podstawowych informacji, ma umożliwić i zachęcić, szczególnie studentów, do dalszego samodzielnego kształcenia z wykorzystaniem dostępnej bibliografii. Metody. Artykuł został przygotowany tak, aby umożliwić poznanie i zrozumienie zasady działania gruntowych pomp ciepła. Na podstawie studium przypadku ‒ hali produkcyjno-magazynowej, wykonano analizę porównawczą 3 rodzajów odbiorników ciepła stanowiących górne źródle ciepła. Porównano wpływ głębokości pionowego, gruntowego wymiennika ciepła na parametry pracy pompy ciepła oraz przedstawiono bilanse energetyczne analizowanego układu. Wnioski i odniesienie do praktyki. Dolne źródło ciepła ma największy wpływ na niezawodną i efektywną eksploatację instalacji gruntowej pompy ciepła. Poprawnie zwymiarowany wymiennik gruntowy zapewnia wysoką wydajność układu, a równocześnie błędy popełnione w fazie projektowania lub doboru wymiennika mogą być przyczyną jego trwałego uszkodzenia, a także zanieczyszczenia wód gruntowych. Zastosowanie odpowiednich odbiorników ciepła (górnego źródła) ogranicza koszty eksploatacji budynku, a jednocześnie przy ich doborze należy zwrócić uwagę na praktyczne aspekty eksploatacji instalacji, takie jak przerwy w zapotrzebowaniu na ciepło, zapotrzebowanie na chłód, komfort cieplny użytkowników budynku czy możliwości finansowe inwestora.
EN
The climate policy of the European Union and the increasing pace of decarbonization of the European economy create new opportunities for many young people pursuing technical studies related to renewable energy sources. Many renowned companies producing heating devices that use fossil fuels have already decided to change their profile and start producing heat pumps. Modern buildings should be ecological, and decarbonization of the economy should be supported by nuclear energy, which is increasingly being discussed in the media. The use of heat from the ground, combined with the supply of compressors with green electrical energy, is a real way of energy transformation in heating, also ensuring effective operation of autonomous buildings that can function without power from the electricity grid. Energy storage in the form of hydrogen or electric batteries requires minimizing its consumption, and ground source heat pumps enable the greatest reduction in energy consumption from the grid. However, practical knowledge of ground source heat pumps is still the domain of a few specialists from installation companies with many years of tradition or scientific workers. Objective. The main goal of the article was for the information contained within it to be understandable and useful for every novice of ground source heat pump technology. The content of the article should provide basic information in a simple way to approach the issue of proper selection of ground source heat pumps for people who do not have in-depth knowledge in this field. In addition to providing basic information in an accessible format, the publication should allow and encourage, especially students, to further self-education using the available bibliography. Methods. The article was prepared to enable understanding of the principles of operation of ground source heat pumps. Based on a case study of a production-storage hall, a comparative analysis of three types of heat receivers serving as the upper source of heat was performed. The impact of the depth of the vertical ground heat exchanger on the heat pump’s performance parameters was compared, and energy balances of the analyzed system were presented. Conclusions and practical implications. The lower source of heat has the greatest impact on reliable and efficient operation of ground source heat pump installations. A correctly dimensioned ground heat exchanger ensures high system efficiency, while errors made in the design or selection of the exchanger can cause its permanent damage and groundwater pollution. The use of appropriate heat receivers (upper sources) reduces building operation costs, but at the same time, practical aspects of installation operation should be considered when selecting them, such as breaks in heat demand, cooling demand, user thermal comfort, or investor’s financial capabilities.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule opisano problemy związane z wykorzystaniem ścieków komunalnych jako dolnego źródła pomp ciepła eksploatowanych w instalacjach ogrzewania budynków i przygotowania c.w.u. na potrzeby ich mieszkańców. Opisano różne technologie pozyskiwania ciepła ze ścieków oraz podano przykłady instalacji wykonanych w kilku miastach europejskich, przy czym szczególną uwagę zwrócono na konstrukcję wymienników ciepła ścieki/nośnik ciepła.
EN
The article describes the problems associated with the use of municipal wastewater as a lower source of heat pumps used in the buildings heating and preparation of a domestic hot water installations. Various technologies for extracting heat from wastewater are described and examples of installations made in several European cities are given, with particular attention paid to the construction of heat exchangers wastewater/heat medium.
W artykule przedstawiono ogólną charakterystykę działania pompy ciepła. Przeanalizowano również poszczególne jej rozwiązania technologiczne tj. pompy ciepła typu powietrze - woda, woda - woda, solanka - woda oraz bezpośrednie parowanie - woda. Każdy z omówionych typów pomp ciepła wymaga dolnego źródła ciepła, którym może być powietrze, grunt lub woda.
EN
The article presents the general characteristics of a heat pump. The characteristics of its individual technological solutions, i.e. air-to-water, water-to-water, brine-to-water and direct evaporation-to-water heat pumps, are also presented. Each of the discussed heat pump types requires a heat source, which can be air, ground or water.
Dyrektywy Unii Europejskiej oraz przepisy krajowe wyraźnie wskazują na rozwój budownictwa niemal zeroenergetycznego i o niskiej emisji ditlenku węgla. Artykuł zawiera informacje o tym, jak można zrealizować ten cel poprzez zastosowanie pomp ciepła i to zarówno dla potrzeb ogrzewania, jak i chłodzenia. Omówiono pompy ciepła stosowane w budownictwie, wykorzystujące energię niskopotencjalną: powietrze zewnętrzne, grunt, wodę, ścieki i inne ciepło odpadowe do konwersji na ciepło o potencjale użytkowym: do ogrzewania, podgrzewania ciepłej wody, ale również do chłodzenia pomieszczeń. Podano przykłady rozwiązań dla różnej wielkości budynków i pokazano korzyści wynikające z zastosowania pomp ciepła w aspekcie energetyczno-ekologicznym. Pompy ciepła bardzo dobrze wpisują się w tendencje przyszłościowe i pozwalają na znaczne obniżenie śladu węglowego budynków.
EN
European Union directives and national regulations clearly indicate the development of nearly zero-energy and low-carbon construction. The article provides information on how to achieve this goal by using heat pumps for both heating and cooling. Discussed heat pumps used I construction, using low-potential energy: outdoor air, soil, water, sewage and other waste heat for conversion into heat with a useful potential for heating, hot water, but also for cooling rooms. Examples of solutions for different sizes of buildings are given and the benefits of using heat pumps in terms of energy and ecology are shown. Heat pumps fit very well into the trends of the future and allow for a significant reduction in the carbon footprint of buildings.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Skóra zwierząt zalicza się do jednego z pierwszych surowców stosowanych przez człowieka. Początkowo używane były skóry w nieprzetworzonej formie. Działanie wilgoci, pleśni oraz bakterii skutkowało szybkim zniszczeniem wyrobów wykonanych z nieprzetworzonej skóry. Z upływem lat człowiek nauczył się w jaki sposób wydłużyć trwałość, podnieść wytrzymałość mechaniczną oraz zwiększyć walory estetyczne skóry. Wyprawiona skóra stała się wszechstronnym materiałem o ogromnym znaczeniu dla rozwoju cywilizacji. Ze skóry upolowanych zwierząt wytwarzane były przede wszystkim przedmioty codziennego użytku, tj. obuwie, odzież, torby, namioty, uprzęże dla zwierząt pociągowych, księgi, elementy zbroi i broni itp. Wraz z rozwojem technicznym skóra znajdowała coraz szersze zastosowanie. W ostatnim wieku można zaobserwować tendencje do wypierania skóry jako materiału technicznego przez gumę, tworzywa sztuczne oraz tworzywa skóropodobne. Ogólnoświatowe trendy wykazują jednak, że wyprawiona skóra jeszcze długo będzie luksusowym i poszukiwanym materiałem do produkcji obuwia, odzieży, wyrobów kaletniczych, etc. Poznanie i opanowanie procesu garbowania umożliwiło udział wyrobów skórzanych w codziennym życiu człowieka. Technika garbowania skóry jest niezwykle złożona, składa się z wielu procesów i operacji technologicznych, w których bardzo ważną rolę pełni suszenie. Celem niniejszego artykułu jest porównanie systemów wykorzystania alternatywnych źródeł energii przy użyciu pompy ciepła, w celu zaopatrzenia w ciepło nagrzewnicy powietrza w procesie suszenia skór. Przeprowadzono wielowariantową analizę techniczną i finansową tych układów w ustalonych uwarunkowaniach. Instalację dla suszarni tunelowej przeanalizowano dla pięciu wariantów.
EN
Animal skin is of one of the first materials used by man. Initially, the skin was used in unprocessed form. Moisture, mold and bacteria resulted in the rapid destruction of the articles made from the untreated leather. Over the years, men have learned how to extend the life, increase the mechanical strength and increase the aesthetic value of the skin. Tanned skin has become a versatile material of great importance for the development of civilization. Leather hunted animals were made primarily objects of everyday use, i.e. shoes, clothing, bags, tents, harnesses for draft animals, books, pieces of armor and weapons, etc. With the development of technical skin was becoming more widely used. In the last century, one can observe a tendency to displace the skin as technical material for rubber, plastics and artificial leather. Global trends indicate, however, that tanned skin for a long time will be a luxury and sought after material for the production of shoes, garments, leather products, etc. Understanding and mastering the tanning process has opened the leather products in daily life. The technique tanning of the skin is extremely complex, composed of a plurality of processes and processing operations, in which a very important role fully drying. The purpose of this article is to compare the system of alternative sources of energy by using heat pumps to heat supply air heater for drying skins. Multivariate analysis was carried out technical and financial assistance of these systems at fixed conditions. Installation for drying tunnel were analyzed for five variants.
Zwiększające się koszty eksploatacji obiektów budowlanych, w połączeniu ze zmieniającymi się wymaganiami w zakresie poziomu energochłonności obiektów, skutkują koniecznością poszukiwania i wykorzystania alternatywnych metod ogrzewania. Jedną z nich – o stale rosnącej popularności – jest wykorzystanie ciepła geotermalnego. W przypadku obiektów o małej i średniej kubaturze możliwe jest wykorzystanie do ogrzewania (lub do klimatyzacji) pomp ciepła ze źródłem dolnym instalowanym na głębokości od 50 do 120 m. Najnowsze rozwiązania wykorzystują, zamiast dwóch lub trzech głębokich otworów, rozłożone radialnie pod budynkiem sondy o długości do 80 m. Do tego celu niezbędne jest wykorzystanie nowych maszyn, nieobecnych do tej pory na rynku. Maszynami tego rodzaju są wyspecjalizowane wiertnice firmy Tracto-Technik, a obecnie również modułowa wiertnica firmy„ WAMET”.
EN
Constantly increasing costs of building exploitation in conjunction with changing demands in the field of energy consumption results in the need to search for alternative methods of heating. One of them is geothermal heating, which nowadays grows in popularity. In the case of small and medium buildings it is possible to implement heat pumps with the lower source installed at a depth of50 to 120 m for heating and air conditioning. The most recent heat pump solutions are based on stellately spreaded lower source probes of up to 80 m in length under the building, instead of two to three deep vertical holes. For this purpose it is needed to use the novelty machines, which are not widely available on the market so far. From now on, besides the specialized Tracto Technik drilling-rigs, a modular WAMET one is also on the market.
W pracy przedstawiono analizę energetyczną poziomych gruntowych wymienników pompy ciepła. Przeprowadzono analizę trzech typów wymienników wykonanych z rur polietylenowych, ułożonych w gruncie w kształcie pojedynczego U podwójnego U oraz spiralnie. Wymienniki posadowione były na głębokości od 1,5 do 2,3 m. Określono wydajność cieplną wymienników przy zróżnicowanym zapotrzebowaniu energii. Dla istniejących warunków badań okazało się, że największą ilość energii uzyskuje się w wymienniku poziomym, ułożonym w konfiguracji podwójnego U, którego średnia jednostkowa wydajność mocy grzewczej wynosiła 21,5 W z 1 mb rury. Moc jednostkowa uzyskiwana z pozostałych dwóch wymienników była średnio o 40% mniejsza i wahała się w zakresie 8 do 17 W z 1 mb rury.
EN
The paper presents the energy analysis of horizontal ground exchangers of a heat pump. Three types of exchangers made of polyethylene pipes, placed in the ground single U, double U and spirally shaped were analysed. Exchangers were placed in the depth from 1.5 to 2.3 m. Thermal capacity of exchangers at varied energy demand was determined. For the existing research conditions, it was proved that the highest amount of energy is obtained in the horizontal exchanger placed in the double U configuration, the average unit thermal power capacity of which was 21.5 W from 1 current meter of a pipe. The unit power obtained from the remaining two exchangers was at the average by 40% lower and was within the range 8 to 17 W from 1 current meter of a pipe.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono wpływ długości pracy sprężarkowej pompy ciepła z poziomym kolektorem gruntowym, znajdującym się na głębokości 110 cm pod powierzchnią terenu, na zmniejszenie wydajności dolnego źródła. Po badaniach obliczono współczynnik efektywności (COPINS) dla poszczególnych okresów pracującej instalacji z pompą ciepła. Przedstawiono także graficzny przebieg temperatury zasilania i powrotu z kolektora gruntowego dla poszczególnych okresów dobowej pracy. Z przeprowadzonej analizy wynika, że dla dobrze dobranego kolektora poziomego nie będzie następował duży spadek wydajności dolnego źródła ciepła dla poszczególnych okresów dobowych.
EN
An influence of the operation time of the compressor of a heat pump with horizontal ground collector on elriciency reduetion of a lower heat source is presented. The collector has been located at a depth of 110 cm below the land surface. Coeffcient of performance (COP1NS) after tests has been calculated for different working periods of installation with the heat pump including also graphical temperature function of flow and return from the collector for particular daily periods. The analysis shows that for a properly chosen horizontal collector a large deerease in performance of the lower heat source will not follow for respcctive daily periods.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono analizę sposobu doboru pomp ciepła woda-powietrze w układzie pętli wodnej oraz różnych sposobów zagospodarowania zysków ciepła. Podstawą analizy jest bilans ciepła pomieszczeń i całego budynku.
EN
An analysis is presented concerning a selection method of hot water-air pumps operating in a water loop system. Various ways of utilisation of heat gains are included. The basis of the analysis is the heat balance for rooms and for the total building.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW