POLSKIE STOWARZYSZENIE POMP CIEPŁA www.pspc.pl

1. FORUM CZYSTEJ ENERGII – XII EDYCJA SESJA SPECJALNA POMPY CIEPŁA …. CIĄGLE U NAS NIE DOCENIANE POLSKIE STOWARZYSZENIEPOMP CIEPŁAwww.pspc.pl CZŁONEKEUROPEANHEAT PUMPASSOCIATION(EHPA) www.ehpa.org 2002 - 2012 POLEKO 2012 - Poznań, 22.11.2012 r.

2. POMPY CIEPŁA - UKŁADY DUŻE I MAŁE dr hab. inż. Brunon J. Grochal, prof. WSG Bydgoszcz POLEKO 2012 - Poznań, 22.11.2012 r.

3. WSTĘP • Technologia ogrzewania z wykorzystaniem pomp ciepła ma tak zdecydowaną przewagę nad innymi z punktu widzenia efektywności i ekologii oraz komfortu oferowanego użytkownikom (grzanie i chłodzenie), że właściwie za główną barierę jej upowszechniania w Polsce należy uznać ogromną lukę w edukacji energetycznej, wykorzystywaną skwapliwie przez dostawców innych systemów ogrzewania jak długo da się to czynić. • Obserwuje się obecnie gwałtowne wprost przyśpieszenie rozwoju rynków pomp ciepła we wszystkich praktycznie krajach UE, wynikające ze zwrócenia większej niż dotychczas uwagi na rynek ciepła, po okresie preferowania pozyskiwania z OZE przede wszystkim energii elektrycznej. Wykorzystanie OZE do pozyskiwania ciepła (także chłodu) jest bardziej efektywne niż w odniesieniu do energii elektrycznej i najlepszym narzędziem do tego jest pompa ciepła. • Z tego powodu zasadne jest spodziewanie się zdecydowanego rozwoju rynku pomp ciepła także w Polsce. Rozwój ten może jednak być opóźniany bierną postawą władz państwowych, nie dostrzegających korzyści ze stosowania pomp ciepła - dostrzeżonych już w innych krajach UE. Część samorządów u nas już też je dostrzegła. • Odrębną sprawą jest wykorzystanie pomp ciepła w systemach ciepłowniczych (wspomaganie, magazynowanie ciepła, systemy hybrydowe) - „cieplne wykorzystanie gruntu” stanowi obecnie jeden z głównych kierunków rozwoju wykorzystania OZE w budownictwie, niestety – nie w Polsce. POLEKO 2012 - Poznań, 22.11.2012 r.

4. Krzywe nasycenia kilku czynników roboczych (R-744 - ditlenek węgla CO2; R-717 - amoniak NH3; R-290 - propan C3H8) POLEKO 2012 - Poznań, 22.11.2012 r.

5. Porównanie zasad działania pomp ciepła absorpcyjnej i sprężarkowej c.o. c.w.u. otoczenie (OZE) c.o. c.w.u. Q otoczenie (OZE) „sprężarka termiczna” chłodzenieabsorbera palnik gazowy(ciepło napędowe, wysokotemperaturowe) sprężarka skraplacz zawór rozprężny (4) parownik zawór rozprężny, parownik, absorber (4)warnik (5) skraplacz zawór dławiący (roztworu ubogiego) pompa roztworu (bogatego) Uwaga: grubość strzałek odpowiada jakościowoproporcjom ilości ciepła (przy tej samej mocy pomp ciepła sprężarkowej i absorpcyjnej) POLEKO 2012 - Poznań, 22.11.2012 r.

6. CZYNNIK CHŁODNICZY - R407C CZYNNIK CHŁODNICZY - R718 H2O - woda Cechacharakterystyczna: normalna (to znaczy przy ciśnieniu atmosferycznym) temperatura wrzeniato: normalna (to znaczy przy ciśnieniu atmosferycznym) temperatura wrzeniato: tw = +100 °C tw = – 43,6 °C POLEKO 2012 - Poznań, 22.11.2012 r.

7. Ilustracja wpływu wyboru czynnika roboczego na temperaturę uzyskiwaną w skraplaczu pompy ciepła POLEKO 2012 - Poznań, 22.11.2012 r.

8. Schemat poglądowy instalacji z POMPĄ CIEPŁA(dolne źródło GRUNT – kolektor poziomy) POMPA CIEPŁA sprężarka +65/55/°C parownik skraplacz +57/47/°C zawór dławiący Instalacja grzewczaGÓRNE ŹRÓDŁO CIEPŁA +2°C InstalacjaDOLNEGO ŹRÓDŁA CIEPŁA +5°C 12 POLEKO 2012 - Poznań, 22.11.2012 r.

9. parownik skraplacz sprężarka zawórdławiący ELEMENTYKOMPAKTOWEJ POMPY CIEPŁA(IVT)(z zintegrowanym zbiornikiem) 13 POLEKO 2012 - Poznań, 22.11.2012 r.

10. Pompę ciepła można stosować wszędzie tam, gdzie jest do dyspozycji ciepło przy temperaturze uniemożliwiającej jego wykorzystanie w inny sposób. Pompa ciepła może pobierać ciepło (przy odpowiednim doborze czynnika roboczego) z chłodni, ze środowiska, z procesów technologicznych (mycie, pranie, ścieki, itd.). Pompa ciepła może współpracować z innymi OZE. Może być napędzana energią elektryczną z turbiny wiatrowej, z panelu fotowoltaicznego, z małej elektrowni wodnej, energią mechaniczną z silnika gazowego spalającego biogaz. Pompa ciepła zwykle pracuje okresowo, współpracując ze zbiornikiem akumulacyjnym ciepła. Typowy okres pracy pompy ciepła w domowej instalacji to nieco ponad 2 000 godzin w ciągu roku, przy żywotności sprężarki rzędu 40 000 godzin pracy oznacza to 20 lat pracy instalacji bez wymiany urządzeń. Dolne źródło ciepła gruntowe ma żywotność szacowaną na przynajmniej 50 lat. Ubytek ciepła z gruntu może i powinien być niwelowany dostarczaniem ciepła z chłodzenia pomieszczeń w sezonie letnim, może do tego zostać wykorzystana nadwyżka ciepła z kolektorów słonecznych podczas lata. POLEKO 2012 - Poznań, 22.11.2012 r.

11. Pompa ciepła może być stosowana do ogrzewania (i chłodzenia!)pojedynczych pomieszczeń (urządzenia małej mocy tzw. „split”, pobierające ciepło z powietrza), do ogrzewania (i chłodzenia!) domów jednorodzinnych i budynków wielomieszkaniowych, do budynków komunalnych i użyteczności publicznej, budynków gospodarskich, hal sportowych czy aquaparków – praktycznie wszędzie. Nadto pompy ciepła mogą być wykorzystywane do odladzania powierzchni dróg, chodników, parkingów, mostów – odrębna dziedzina zastosowań pomp ciepła to energetyczne wykorzystanie gruntu, możliwe jedynie właśnie dzięki pompom ciepła. Budowane są - dzięki możliwości wykorzystania pomp ciepła – magazyny ciepła i chłodu, o skali wielkości pozwalającej na sezonowe (lato/zima) magazynowanie energii oraz współpracę z sieciowymi systemami centralnego ogrzewania (district heating/cooling). Pompy ciepła mogą pracować jako jedyne źródło energii (ciepła/chłodu), bądź jako urządzenia pokrywające podstawowe zapotrzebowanie na energię, we współpracy ze szczytowymi czy uzupełniającymi źródłami energii. Efekt zastosowania pomp ciepła jest zawsze taki sam: radykalne zmniejszenie kosztu zaopatrzenia w energię. POLEKO 2012 - Poznań, 22.11.2012 r.

12. Na efektywność instalacji ogrzewania ma wpływ nie tylko sma pompa ciepła, ale także nakład energii wymagany do obsługi dolnego źródła (pompa obiegowa) oraz ewentualne dogrzewanie zbiornika akumulacyjnego (backup heating). Ilustracja relacji między współczynnikami wydajności cieplnej: COP – tylko pompa ciepła, SPF – instalacja grzewcza z pompą ciepła. SPF = Q/W Pomierzone wartości SPF, przedstawione poniżej, pozwalają wyrobić sobie pogląd o efektywności pomp ciepła. 28 POLEKO 2012 - Poznań, 22.11.2012 r.

13. Pomierzone średniomiesięczne wartości współczynnika SPF w latach 2008 i 2009 przy pobieraniu ciepła z gruntu (GSHP – GroundSourceHeatPump) [źródło: European Heat Pump NEWS, Issue 12/2 August 2010] POLEKO 2012 - Poznań, 22.11.2012 r.

14. Pomierzone średniomiesięczne wartości współczynnika SPF w latach 2008 i 2009 przy pobieraniu ciepła z powietrza. [źródło: European Heat Pump NEWS, Issue 12/2 August 2010] POLEKO 2012 - Poznań, 22.11.2012 r.

15. POLEKO 2012 - Poznań, 22.11.2012 r.

16. POLEKO 2012 - Poznań, 22.11.2012 r.

17. POLEKO 2012 - Poznań, 22.11.2012 r.

18. POLEKO 2012 - Poznań, 22.11.2012 r.

19. POLEKO 2012 - Poznań, 22.11.2012 r.

20. Pompy ciepła wielkiej mocy pozwalają odzyskać ciepło odpadowe ze ścieków, pobierać ciepło z wody morskiej, dobrze współpracując z siecią ciepłowniczą źródło: 37 POLEKO 2012 - Poznań, 22.11.2012 r.