J.U. I SREDNJA ŠKOLA »Dr. Husein Džanić« Velika Kladua !red"e#$ ENER%E&IKA
'A&URSKI RAD &e"a$ %RIJANJE !U&E' &O!LO&NIH !U'!I Kandida#$ (a#ić Ad"ir • • • • • • • • • • •
Toplotne pumpe Teoretske osnove Sastavni elementi Izvori toplote Troškovi Načini izrade toplotnih pumpi Primjena električnih toplotnih pumpi Vrste toplotnih pumpi Koji objekti su povoljni za grijanje toplotnim pumpama? ashladne mašine na prin!ipu toplotnih pumpi Primjeri korištenja toplotnih pumpi
Velika Kladua) "ar# *++,. -d.
'EN&OR$ ELVIR KARAJI( di/l. in-. "a.
0. UVOD "bog znatnog pove#anja !ijena energije posljednjih godina$ naročito ulja $ trenutno se te%i smanjenju uvoza ulja i gasa uštedom energije i iskorištavanjem tzv& alternativnih izvora energije ' energije vjetra$ Sun!a i sl& (& )vo je naročito va%no u tehni!i grijanja& "a grijanje u zgradama je potrebno pribli%no *+ , ukupne potrošnje energije$ od čega je pribli%no -+ , grijanja grijanja na lo%ivo ulje i gas& gas& .šteda energije energije je mogu#a na više više načina& Proračuni ekonomičnosti u najve#em broju slučajeva dovode do veoma nepovoljnih rezultata& . ovom radu obra/ena je alternativna energija$ koja je dostigla izvjestan nivo u razvoju& To je grijanje pomo#u toplotnih pumpi& Toplotna pumpa je ure/aj pomo#u koga se toplotna energija iz jedne sredine prenosi u drugu& "a taj prenos toplotne energije troši se odre/ena energija koja je nekoliko puta manja od prenesene& Tako se za utrošeni 0 k1h električne energije na izlazu dobija ukupna toplotna energija 23* k1h&& 4nergi k1h 4nergija ja dob dobije ijena na na ova ovajj način način naziv nazivaa se geotermalna energija& energija& . tehničkoj praksi toplotne pumpe se najčeš#e koriste za grijanje i hla/enje prostora i rekupera!iju toplotne energije& Toplotna pumpa je ure/aj koji mo%e da prenosi toplotnu energiju iz spoljašnje okoline u zgradu ili iz zgrade u spoljašnju okolinu$ tako da se u zimskom periodu koristi za grijanje$ a u letnjom periodu za hla/enje prostora& Toplotna energija iz toplih otpadnih voda mo%e da se pomo#u toplotne pumpe vrati i ponovo iskoristi za zagrijavanje prostora ili zagrijavanje vode& Najčeš#e primene su u industrijskim pro!esima kao i u hotelskim i banjskim banjskim primjenama& )vaj pro!es zove se5 rekupera!ija rekupera!ija energije& energije& . zavisnosti od sredine iz koje se preuzima toplotna energija i sredine u koju se ona prenosi postoje više tipova toplotnih pumpi& Najčeš#a su dva osnovna tipa5 vazduh 3 vazduh i voda 3 voda kao i njihove kombina!ije& Toplotna pumpa koja koristi vodu kao toplotni izvor i vodu kao toplotni ponor uzima energiju iz vode i prenosi je tako/e u vodu u drugom prostoru& Kada se kao toplotni izvo izvorr kori korist stii podz podzem emna na voda voda koja koja je !ije !ijele le godi godine ne na temp temper erat atur urii od 0* do 06 78 optimiza!ijom parametara toplotne pumpe posti%e se maksimalni koe9i!ijent korisnog dejstva u toku !ijelog perioda upotrebe& )vaj tip toplotne pumpe u kombina!iji sa podnim sistemom grijanja i hla/enja daje najpovoljnije rezultate&
:
*. &O!LO&NE !U'!E .z pomo# toplotne pumpe mogu#e je da se ulo%enim radom u kru%nom pro!esu oduzme toplota ' energija ; neiskorištena toplota ( od okoline da bi se ista zatim na višem temperaturnom nivou koristila za grijanje$ pri čemu je količina toplote mnogostruko ve#a od toplotnog ekvivalenta utrošenog rada& Navodi se primjer da se sa toplotnima pumpama na električni pogon postigne isporuka toplote od 2 ili * k1
*.0. !ri"1ena -e#er"alni2 #/l#ni2 /u"/i • • • • • • • • •
>oma#instva Proizvodni pogoni$ upravne zgrade Vjerski objekti .gostiteljski objekti 'hoteli$ moteli$ restorani$ ka9ei itd( Supermarketi kole$ obdanište$ univerziteti$ @olni!e Sporski !entri @enzinske pumpe
*.* &e2nl-i1a -e#er"aln- -ri1an1a Toplota se prirodno prenosi sa tijela više temperature na tijelo ni%e temperature& Toplotne pumpe su ure/aji koji uzrokuju da toplota teče u suprotnom snjeru od prirodnog$ dakle u smjeru od hladnijeg tijela ka toplijem& >a bi postojao ovakav tok toplote mora se ulagati rad 'energija( u rad toplotne pumpe& . suštini$ toplotne pumpe su hladnja!i& Svaki hladnjak ' 9ri%ider$ zamrzivač$ klima ure/aj ure/aj ( uzima uzima toplotu iz prostora prostora 'da bi ga odr%ao hladnim hladnim ( i odla%e odla%e tu toplotu u prostor prostor sa ve#om temperaturom& Aedina razlika izme/u toplotnih pumpi i hladnjaka je u tome da je %elje %eljeni ni e9ek e9ekat at ko kodd hlad hladnja njaka ka hla/ hla/en enje je pros prosto tora ra$$ do dokk je ko kodd topl toplot otni nihh pu pump mpii e9ek e9ekat at 2
zagrijavanje& >ruga razlika je u tome što toplotne pumpe mogu raditi reverzibilno dakle kao i hladnj hladnja! a!i& i& Aedna Aedna od osnov osnovnih nih odlika odlika toplot toplotnih nih pumpi pumpi je njihov njihovaa e9ikas e9ikasnos nostt ' koe koe9i! 9i!ije ijent nt ko kori risn snog og dejs dejstv tvaa ili ili ko koe9 e9i! i!ij ijen entt per9 per9or orma mans nsii ; 8) 8)P( P( i po potre trebn bnaa ener energi gija ja za njih njihov ovoo 9unk!ionisanje& )ve veličine su u direktnoj zavisnosti od temperatura na kojima ovaj ure/aj radi 'razlika temperatura toplog i hladnog prostora tj& temperaturni li9t(& Sve što je ve#a temperaturna razlika$ to je potrebna električna energija za rad toplotne pumpe ve#a& Klima ure/aji 'vazdušna toplotna pumpa( zimi mora izdvojiti toplotu iz vanjskog zraka za grijanje unutrašnjeg prostora& Nasuprot tome geotermalna toplotna pumpa toplotu zimi uzima od zemljišta na dubini 0$B ; :++ m čija je temperatura konstantna 'C 0B78( u odnosu na površinu zemlje ' što se projektuje ovisno od potrebne energije energije za grijanje prostora (&
3. &EORE&SKE OSNOVE Toplotne pumpe i rashladne mašine se po svom načinu izrade ne razlikuju& Prema >rugom zakonu termodinamike uvijek je potreban utrošak rada da bi se toplota prevela sa ni%eg na jedan viši stepen& Tehnička realiza!ija se vrši u kru%nom pro!esu koji se$ kao kod rashladne mašine$ sastoji iz sljede#ih elemenata ' sl&0 (5 0D: izentropska kompresija$ :D2 izobarsko odavanje odavanje toplote u kondenzatoru$ kondenzatoru$ 2D* izentalpsko prigušivanje$ *D0 izobarsko uzimanje uzimanje toplote u isparivaču& isparivaču&
Slika 1. Šema el. toplotne pumpe
*
Pro!es ovih teoretskih kru%nih pro!esa mo%e mo%e se prikazati u T3S dijagramu ' sl& : (&
Slika 2. Teoretski proces toplotne pumpe u T-S dijagramu
)dnos odanog grijnog kapa!iteta E ! u kondenzatoru i snage kompresora P označava se kao koe9i!ijent grijanja Fth teoretske toplotne pumpe& ε th
=
Qc P
=
h:
−
h2
h:
−
h0
&
Koe9i!ijent grijanja zavisi od temperaturne razlike kondenzatora i isparivača& Stepen korisnosti stvarnog pro!esa kre#e se izme/u 6+3G+ , u pore/enju sa teoretskim pro!esom&
4. SAS&AVNI ELE'EN&I Pošto$ kao što je ve# i rečeno$ rashladne mašine i toplotne pumpe imaju isti način izrade$ to su i sastavni elementi za oba sistema isti& •
K"/resri
Toplot Toplotne ne pumpe pumpe za grijan grijanje je stanov stanovaa korist koristee isklju isključiv čivoo klipne klipne kompre kompresor soree sa pravolinijskim hodom$ koje pokre#e elektromotorH u manjem obimu koriste i kompresore sa rotiraju#im klipovima& "a velika postrojenja$ kao što su plivački bazeni$ naselja$ robne ku#e$ sportske hale i dr&$ osim klipnih kompresora koriste se i turbokompresori$ pri čemu je mogu#e pokretanje pomo#u pomo#u elektromotora$ gasnog gasnog ili dizel motora& motora& •
Knden5a#ri
. ovim razmjenjivačima toplote se$ od rashladnog sredstva u parnom stanju$ odata toplota prenosi na vodu za grijanje ili topli vazduh& Pri zagrijavanju vode za male kapa!itete koriste koriste se koaksijalni koaksijalni kond kondenza enzatori$ tori$ a za velike po pravilu pravilu !ijevni !ijevni kotao kotao ; kond kondenza enzatori& tori& Pri zagrijava zagrijavanju nju vazduha vazduha primjenu primjenu nalazi nalazi sistem sistem sa orebrenim orebrenim !ijevima !ijevima uobičaje uobičajenog nog načina načina izrade& •
Is/ari6a7
ashla ashladno dno sredst sredstvo$ vo$ koje koje je u kon konden denza zator toruu bilo bilo preved prevedeno eno u tečno tečno stanje stanje$$ u isparivaču isparava usljed toplote primljene iz okoline ' vode$ vazduha$ zemlje$ i dr& (&
B
Isparivači se za male kapa!itete izra/uju kao koaksijalni isparivači$ a za velike kapa!itete kao isparivači sa snopom !ijevi$ !ijevnim kotlom ili kao pločasti isparivači&
•
!ri-uni ele"en#i
Prigušni elementi su$ kao kod rashladnih mašina$ termostatski ekspanzioni ventili$ odnosno$ pri ve#im kapa!itetima$ regulatori nivoa& •
Ras2ladn sreds#6
Načelno se u toplotnim pumpama koriste radne materije$ kao što je navedeno u tabeli T30& )znaka 0: :: B+: Pritisak isparavanja P+ bar 2$+L *$LB$G2 Pritisak kondenza!ije P! bar 0:$:* 0L$22 :0$+0 )dnos pritisaka P!
8. I9VORI &O!LO&E Toplotne pumpe se razlikuju po vrsti izrade s obzirom na izvor toplote ' voda$ vazduh ili zemlja (& Naziv dobijaju prema redoslijedu izvora toplote < nosio!i toplote$ npr& vazduh
8.0. Vda ka i56r i56r #/l#e #/l#e Voda struji kroz isparivač& Najni%a izlazna temperatura u snopu !ijevi je C * 8$ u pločastim isparivačima u otvorenim sudovima C : 8$ u pločastim isparivačima u teku#im vodama + 8& Pri još ni%im temperaturama postoji akutna mogu#nost od zamrzavanja& Površinska voda ' rijeke$ jezera (mo%e u hladnim zimskim danima postati toliko hladna da postoji opasnost od zamrzavanja isparivača$ a time i isključenja toplotne pumpe preko sigurnosnog ure/aja& Temperatura podzemne vode kre#e se često preko !ijele godine oko 0+ 8$ pa je veoma pogodna$ ali je potreban usisni i poniru#i bunar& Potrebno je ispitati najni%u zimsku temperaturu vode& Kada je voda izvor toplote$ uvijek treba paziti na opasnost od korozije i zaga/enja$ predvidjeti mogu#nosti prečiš#avanja& prečiš#avanja&
6
8.*. Va5du2 ka i56r #/l#e #/l#e Vazduh struji kroz isparivač sa rebrastim !ijevima& Mla/enje vazduha iznosi B ; 0+ K& Najni%a izlazna temperatura bez zale/ivanja je oko 2 ; * 8& azmak izme/u rebara treba da je ve#i od * mm& Pri ni%im izlaznim temperaturama potrebno je periodično otapanje sistema isparivača preba!ivanjem na pogon hla/enja ' otapanje vrelim gasom ( ili električno grijanje ili je potreban spoljnji vazduh za vrijeme prekida pogonaH ovo zahtjeva prekid grijanja sa toplotnom pumpom i potrebu dodatne energije za otapanje& Količine vazduha koje su potrebne doista su velike$ pa zato isparivač spoljnjeg vazduha treba postaviti napolju ili predvidjeti velike vazdušne kanale& Spoljni vazduh je najhladniji baš onda kada postoji maksimalni zahtjev za toplotom$ dakle$ mo%e najmanje da se iskoristi&
8.3. 9e"l1a ka i56r #/l#e "mijasti isparivači se postavljaju direktno u zemlju ili posredno$ uključivanjem kru%nog toka sa rastvorom soli za rashla/ivanje& "a oduzimanje toplote va%an je koe9i!ijent provo/enja toplote za zemlju& Povoljnije je ukoliko je vla%nost ve#a& jerenjem su dobivene vrijednosti od 0 ; 2 1
8.4. Oklina ka i56r #/l#e Površinski razmjenjivači toplote od čeličnog ili aluminijskog lima$ odn& od sintetike sa šupljim prostorima izra/uju se u vidu dijela krova$ ograde$ 9asade i dr& Kroz šuplje prostore rasolina !irkuliše ka isparivaču toplotne pumpe& Toplota se ne uzima samo iz vazduha$ ve# i od sunčanog zračenja$ kiše i vodene pare& Karakteristične oznake toplotnih pumpi su npr&5 O: 1BB temperatura vazduha : 8$ temperatura vode BB 8&
:. &ROŠKOVI Troškovi su veoma različiti za razne vrste izvora toplote& )bično su najpovoljniji oni izvori toplote koji koriste vazduh& Troškovi ulaganja u toplotne pumpe su relativno visoki& "ato se često ne isplati da se toplotne pumpe koriste za vršna optere#enja u onim danima kada je veoma hladno$ a kojih nema mnogo& Najekonomičnije rješenje je često pogon pod punim optere#enjem toplotne pumpe kada su spoljnje temperature oko nule i pokrivanje dopunskog zahtjeva za toplotom pri ni%im temperaturama preko energije nezavisno od uglja$ ulja ili tečnog gasa ' bivalentno grijanje (& .opšteno se mo%e re#i da #e u okviru uštede ulja i zaštite okoline$ toplotna pumpa odigrati veliku ulogu tokom vremena& Pri tome je uslov da se poboljša ekonomičnost$ za što postoji više mogu#nosti5 mogu#nosti5 ni%e !ijene toplotnih pumpi i dug vijek trajanja$ regulisanje kapa!iteta hla/enja sa visokim koe9i!ijentom iskorištenja djelomičnog optere#enja$ • •
G
savršenije metode kondenza!ije u vazdušnom hla/enju$ usavršavanje usavršavanje razmjenjivača toplote sa manjim temperaturnim razlikama$ povoljnije tari9e od strane strane elektrodistribu!ije$ stručna instala!ija i odr%avanje& Qlavni izvori gubitaka su5 srednji temperaturni skok u nosio!ima toplote vazduh 0: ; 0- K vode - ; 0: KH energija za pokretanje pumpe i ventilatoraH gubi!i u kompresoruH električni gubi!i u pogonskim motorima naročito pri djelomičnom optere#enju& • • • •
• • • • • •
!s#r1en1e sa #/l#n" /u"/" Troškovi ulaganja uključuju#i servisiranje , 6B ; G+ Troškovi energije , :B )dr%avanje$ rukovanje i ostalo , Tabela 2. &odi'nji tro'koi ulaganja
%ri1an1e na ul1e *B ; B+ *B -
;. NA
-
Slika (. Šema toplotne pumpe sa a$du'nim hla)enjem *esno+ postaljanje postaljanje toplotne pumpe u podrumskoj ni'i ni'i
Slika ,. nutra'nji i$gled toplotne pumpe oda - a$duh
;.*. S/li# ure=a1i > /d1el1eni ure=a1i ? Kompaktni ure/aji$ kod kojih je spoljni i unutrašnji dio zajedno smješten u jednom ku#ištu$ pri hla/enju vazduhom$ često vrlo teško mogu da se postave u zgradi& Postoji mogu#nost da se oba dijela posebno montiraju i zatim povezuju vodovima za rashladno sredstvo& Spoljni dio za za vazduh ima kompresor kompresor i isparivač$ a unutrašnji unutrašnji dio ima kondenzator& )vakav ure/aj prikazuje slika B& spoljni dio za vazduh ovdje je postavljen pored ku#e$ a mo%e da bude instaliran npr& na krovu& )stale mogu#nosti postavljanja vide se na sli!i 6&
L
Slika %. Kuna toplotna pumpa u split / i$o)enju $a bialentni pogon
Slika 0. ogunosti postaljanja split / toplotnih pumpi
@. !RI'JENA ELEK&RI
akle$ stepen iskorištenja postaje sve manji sa opadanjem spoljnje temperature$ a električna priključna vrijednost sve ve#a$ pa električna pumpa postaje skuplja& . najve#em broju slučajeva ograničava se kapa!itet toplotne pumpe do te mjere da se zahtjev za toplotom mo%e pokriti samo do spoljne temperature od oko + 8& Pri ni%im temperaturama potreban je dodatni izvor grijanja$ npr& gas$ ulje$ tečni gas$ akumulator no#ne struje$ i dr& Postrojenja takve vrste$ tj& koja griju sa dva izvora energije nazivaju se bivalentna ; dvojna dvo jna grijanja& Temperat Temperatura ura pri kojoj je grijni kapa!itet kapa!itet isti kao što je zahtjev zahtjev za toplotom$ toplotom$ naziv nazivaa se tačka ranotee & Preba!ivanje se vrši automatski$ u zavisnosti od davača spoljnje temperature&
0+
Slika 3. 4$ori toplote pri grijanju stambene $grade toplotnom pumpom
@.*. Ba5eni 5a 5a /l /li6an1e . zatvorenim bazenima vazduh prima vodenu paru nastalu isparavanjem sa površine bazena$ pri čemu čemu relativna vla%nost vla%nost vazduha raste raste do neprijatno visokih visokih i štetnih vrijednosti& . ko konv nven en!i !ion onal alni nim m po post stro roje jenj njim imaa od odst stra ranj njiv ivan anje je vla% vla%no nogg vazd vazduh uhaa se vrši vrši dovo/enjem zagrijanog zagrijanog spoljnog vazduha vazduha i provjetravanjem$ što znači i gubitak toplote& toplote& .potrebom toplotne pumpe za rad sa re!irkula!ionim 'kru%nim( vazduhom$ ponovo se mo%e mo%e iskoristiti iskoristiti entalpija odvodnog odvodnog vazduha$ vazduha$ i to uključiva uključivanjem njem isparivač isparivačaa rashladn rashladnee mašine u tokove odvodnog vazduha& Pri tome se odvodni vazduh hladi do oko 0+ ; 0B 78 i istovremeno gubi vlagu& Kondenzator koji je ugra/en iza isparivača odaje primljenu toplotu koja je pove#ana za toplotni ekvivalent rada kompresora$ kru%nom vazduhu& Pri tome kru%ni vazduh ima znatno više temperature nego ispred hladnjaka$ jer osim energije kompresije$ sadr%i i ukupnu toplotu koja je j e odvedena iz vode i vazduha& ema toplotne pumpe za izdvajanje vlage iz vazduha za zatvorene plivačke bazene prikazana je na sljede#oj sli!i&
00
Slika 5. Postrojenje sa toplotnom pumpom $a eliki ba$en
. zadnje vrijeme se izvode veliki zatvoreni bazeni sa potpunim snadbjevanjem električnom energijom& Kondenzatori Kondenzatori toplotnih pumpi pri tome isporučuju ukupnu toplotu za bazen$ tuševe$ tuševe$ grijanje$ pripremu potrošne potrošne vode$ dok dok kao izvori toplote$ toplote$ izme/u ostalog$ slu%e slu%e vazduh u zatvorenom bazenu$ podzemna voda$ spoljnji vazduh$ neiskorištena toplotna& Nedostatak tih postrojenja postrojenja je skupo uvo/enje i više anga%ovanja anga%ovanja na odr%avanju& : "a male plivačke bazene u zgradama do pribli%no 2++ m bazenske površine$ postoje toplotno ; pumpni agregati agregati kompaktne izrade izrade sa kompresorom$ kompresorom$ pumpama$ isparivačem$ isparivačem$ kondenzatorom kondenzatorom i ostalim priborom ' sljede#a slika (&
Slika 6. Šema cijenog i kanalnog oda pri i$dajanju lage i$ a$duha u $atorenom ba$enu pomou toplotne pumpe kompaktne i$rade
,.
VRS& RS&E &O!LO !LO&NIH &NIH !U'!I U'!I
,.0. &/l#na /u"/a /u"/a 6a5du2 C 6a5du2 "a ova postrojenja toplota se uzima iz okolnog vazduha i koristi na višem nivou za zagrijavanje zgrada& Toplota se dobiva djelomično hla/enjem vazduha ' osjetna toplota ($ a djelom djelomičn ičnoo kon konde denza nza!ij !ijom om$$ odn odnos osno no zale/i zale/ivan vanjem jem vod vodene ene pare pare u vazduh vazduhu& u& Poseba Posebann nedostatak ovih postrojenja je što se grijni kapa!itet toplotne pumpe umanjuje za onoliko 0:
koliko koliko je nap napolj oljuu hladni hladnije$ je$ po pošto što koe koe9i! 9i!ije ijent nt iskori iskorište štenja nja zavisi zavisi od temper temperatu aturne rne razlik razlikee izme/u izvora toplote i grijnog sredstva& Pogon je zato često po dvojnom postupku sa dopunskim grijanjem na temperaturama ispod oko 2 8& Qrijanje sa vazduhom kao izvorom toplote je nepovoljno sa gledišta energije i ekonomičnosti& ekonomičnosti&
Slika 1!. Toplotna pumpa a$duh - a$duh
,.*. ,.*. &/l &/l# #na na /u" /u"/a 6a 6a5d 5du2 u2 C 6d 6daa )vdje je izvor toplote opet vazduh$ dok se za grijanje koristi topla voda$ naročito u vidu površinskog grijanja sa svojim niskim temperaturama grijne vode od *+ ; B+ 8& azlika temperatura grijne vode trebalo bi da bude što manja$ a zapremina što ve#a$ sa eventualnom upotrebom dopunskog rezervoara rezervoara tople vode ' pu9er (& Toplotne pumpe se izra/uju kao kompaktni kompaktni ure/aji i mogu da se postave van ku#e ili u njoj ' slike 00& i 0:& (&
Slika 11. Spoljno postaljanje toplotne pumpe a$duh / oda
02
Slika 12. Toplotna pumpa a$duh - oda $a unutra'nje postaljanje
"a podno grijanje dovoljne su temperature od 2+ ; *B 8& Srednja vrijednost koe9i!ijenta F je oko :$2 ; :$B&
,.3. &/l#na /u"/a 6a5du2 C raslina C 6da . posljednje vrijeme izvjestan značaj su dobila postrojenja koja kao izvor toplote koriste Rapsorbere ' solarne apsorbere$ apsorbere sa slobodnim površinama (& psorberi na krovu$ nalik na kolektore$ izra/uju se u obliku !ijevnih sistema mada nisu pokriveni staklom& Izra/uju se hladnim krovom ' sa provjetravanjem straga ( ili kao topli krov$ direktno povezan sa toplotno izolovanim i zaptivenim krovom ' energetski krov (& . šupljim prostorima apsorbera teče rasolina koja primi toplotu iz okoline& )sim sunčane energije$ apsorberi povezani sa toplotnom pumpom uzimaju i toplotu iz vazduha$ vjetra$ kiše$ kondenzovane vode iz vla%nog vazduha i slane$ pri čemu rasolina mo%e da ima temperature ispod + ; 0B 8& "a razliku od solarnih kolektora$ apsorberi mogu da rade danju i no#u preko !ijele godine& Vrijednosti primljene toplote u apsorberu$ na %alost$ još nisu dovoljno poznate jer koe9i!ijenti prijelaza toplote zavise od mnogih 9aktora& . prosjeku se mo%e računati sa pribli%no -+ ; 0:B 0:B 1
Potrebna toplota zgrade na : 8 =====================&*B 1
,.4. ,.4. &/l &/l# #ne ne /u" /u"/e 6 6da da C 6 6da da )vdje je izvor toplote npr& podzemna voda iz bunara$ sa konstantnom temperaturom od - ; 0: 8$ a za grijanje zgrade koristi se površinsko grijanje& Voda koja je ohla/ena za * ; B K odvodi se u poniru#i bunar koji treba postaviti u blizini$ otprilike na 0B ; :+ m&
0*
Po 0 m2
Slika 1(. Postrojenje sa toplotnom pumpom po sistemu pod$emna oda oda / oda $a jedno naselja
,.8. &/l#ne /u"/e /u"/e 5e"l1a 5e"l1a C 6da Kod ovih pumpi toplota se uzima iz zemlje pomo#u plastičnih !ijevi koje su punjene slanom vodom& . zemlju se postavlja više kru%nih tokova sa paralelnim uključivanjem& azmak !ijevi je +$B m$ dubina postavljanja 0 ; 0$B m$ a temperatura slane vode do ; 0+ 8& "emlja ima temperaturu koja se rijetko kad mijenja i to od - ; 0: 8 na dubini od B m& Ojeti se napuni toplotom i na taj način slu%i kao prirodni akumulator koji se zimi prazni zato što toplotna pumpa oduzima toplotu& )davanje toplote zavisi od sposobnosti zemlje za sprovo/enje toploteH zimi je pribli%no :+ ; 2+ 1
0B
Slika 1,. Toplotna pumpa $emlja - oda
0+. KOJI KOJI OBJEK& OBJEK&II SU !OVOLJ !OVOLJNI NI 9A %RIJ %RIJANJ ANJE E &O!LO&NI' !U'!A'A Svi objekti koji se grade na loka!ijama gde se pretpostavlja ili zna da postoje podzemne vode su idealni za ovaj način grijanja& Tako/er$ obdaništa$ domovi za stara li!a$ hoteli$ industrijski objekti$ stambeni objekti kao i objekti u kojima nije po%eljno da se vide grijna tijela su idealni za primenu ovog sistema grejanja i hla/enja& Tako Tako/e /err veli veliki ki ho holo lovi vi$$ po pokr kriv iven enii tr%n tr%nii !ent !entri$ ri$ spor sports tski ki ob obje jekt ktii i proi proizv zvod odni ni i maga!inski prostori sa velikim površinama i prosječno niskim temperaturama jedino se mogu kvalitetno zagrijati i hladiti primjenom podnog sistema grijanja i hla/enja&
00. RASHLADNE 'AŠINE 'AŠINE NA !RINI!U !RINI!U &O!LO&NIH !U'!I ashladna tehnika bavi se izgradnjom postrojenja s kojima se mogu proizvoditi i koristiti temperature ispod tačke zamrzavanja $ odn& temperature ni%e od temperature okoline& Mla/enje se mo%e posti#i različitim postup!ima$ ali je najčeš#e u upotrebi pro!es suprotan od onoga koji se koristi u toplotnim pumpama& Kod ovih rashladnih mašina toplota se oduzima od hla/enog medija pri ni%oj temperaturi i uz utrošak energije dovodi na višu temperaturu i predaje okolini& Praktično$ to znači da se toplota jedne hladnjače oduzima i odvodi na neko mjesto izvan hladnjače$ gdje se najčeš#e predaje oklini& Prenos toplote vrši se uz pomo# nekog rashladnog sredstva$ poznatijeg pod trgovačkim imenom R9reon& Tu se najčeš#e koristi amonijak$ dihlordi9luorimetan$ monohlordi9luorimetan& Niske temperature mogu se posti#i i kod direktnog hla/enja termoelektričnim putem ili time što se miješa voda ili led s pogodnim solima u tzv& rashladne mješavine 'rashladni 06
medij mediji($ i($ pri čemu čemu se za rastv rastvara aranje nje i toplje topljenje nje odu oduzim zimaa toplot toplotaa iz oko okolin line& e& Primje Primjerr su apsorp!ione rashladne rashladne mašine koje rade na sličnom prin!ipu kao kod toplotnih pumpi& . apsorp!ionom hladnjaku$ para rashladnog sredstva 'amonijaka( koja dolazi iz isparivača apsorbuje se u nekom isparivaču 'npr& voda( u apsorberu& Toplota rastvaranja se predaje okolini&
0*. !RI'JE !RI'JERI RI KORIŠ& KORIŠ&ENJ ENJA A &O!L &O!LO&N O&NIH IH !U'!I !U'!I
Slika 1%. Toplotna pumpa snage %! k7 u hotelskom kompleksu 8inski dor kod Subotice
Slika 10. Toplotna pumpa snage 16 k7 u 9irmi :it inenjering
03.. 9AK 03 AKL LJU< JU
0G
. ovom radu je opisan način grijanja prostorija$ objekata ili postrojenja novom metodom$ pomo#u toplotnih pumpi& >rugi zakon termodinamike nam ka%e da toplota uvijek prelazi sa toplijeg tijela na hladnije$ nikad obrnuto& e/utim$ toplotnim pumpama je mogu#e posti#i upravo suprotnoH toplotu iz hladnije okoline prenijeti u topliju okolinu$ uz minimalni utrošak rada& Isto tako nam je poznato perpetuum mobile 4 rste$ odn& mašina koja proizvodi više energije nego što je dobije& Toplotne pumpe uz 0 k1 utrošene električne energije mogu dati i do * k1 toplotne energije& Sve što smo do sada rekli ide u prilog toplotnim pumpama$ osim !ijene koštanja instala!ije i ugradnje toplotne pumpe& Isto tako$ kod toplotnih pumpi zemlja ; voda$ površina postavljanja zmijastog isparivača je mnogostruko ve#a od površine koja se treba grijati& To u ve#ini slučajeva nije izvedivo& "bog svega toga$ a i zbog stalnih porasta !ijena električne energije$ smatra se da su toplotne pumpe način grijanja koji #e se u budu#nosti još razvijati$ i mogu#e je da jednog dana u potpunosti zamjeniti konven!ionalne načine grijanja&
Sadrža1$
0-
0& .V)>=== .V)>====== =====&= ==&==== ====== ====== ====== ====== ====== ====== ====0 =0 :& T)PO)TN4 T)PO)TN4 P.P4==== P.P4======= ====== ====== ====== ====== ====== =====&= ==&=&: &: :&0& Primjena geotermalnih toplotnih pumpi========== pumpi================ ========: ==: :&:& Tehnologija geotermalnog grijanja============ grijanja================= ========: ===: 2& T4)4TSK T4)4TSK4 4 )SN)V4== )SN)V4===== ====== ====== ====== ====== ====== ====== ====&2 =&2 *& SSTVNI SSTVNI 4O44NTI= 4O44NTI==== ====== ====== ====== ====== ====== ====== =====* ==* B& I"V)I I"V)I T)PO)T4=== T)PO)T4====== ====== ====== ====== ====== ====== ====== =====B ==B B&0& Voda kao izvor toplote========== toplote=============== =========== =========&&&B ===&&&B B&:& Vazduh kao izvor toplote========= toplote=============== ============ ========&&&6 ==&&&6 B&2& "emlja kao izvor toplote========= toplote=============== =========== =========6 ====6 B&*& )kolina kao izvor toplote========== toplote=============== =========== ========&&&6 ==&&&6 6& T)K)VI= T)K)VI==== ====== ====== ====== ====== ====== ====== ====== ====== ====6 =6 G& NINI NINI I">4 I">4 T)PO)TNIM T)PO)TNIM P.PI== P.PI===== ====== ====== ====== ====== ===&&G &&G G&0& Kompaktni ure/aji========== ure/aji================ ============ ==========&G ====&G G&:& Split ; ure/aji ' podjeljeni ure/aji (========== (================ =========&&&===&&&-& PIA4N PIA4N 4O4KT 4O4KTINIM INIM T)PO)TNI T)PO)TNIM M P.PI==== P.PI======= ====== ====== ===&L &L -&0& Toplotne pumpe za grijanje stambenih zgrada=========== zgrada===============&&&L ====&&&L -&:& @azeni za plivanje========= plivanje=============== ============ ==========&&&& ====&&&&0+ 0+ L& VST4 VST4 T)PO)TNIM T)PO)TNIM P.PI== P.PI===== ====== ====== ====== ====== ====== ====&00 =&00 L&0& Toplotna pumpa vazduh ; vazduh======== vazduh============== =========== =====&&&00 &&&00 L&:& Toplotna pumpa vazduh ; voda=== voda========= ============ =========== =====&&&0: &&&0: L&2& Toplotna pumpa vazduh ; rasolina ; voda============= voda================&&0: ===&&0: L&*& Toplotne pumpe voda ; voda==== voda========== ============ ===========&& =====&&&02 &02 L&B& Toplotne pumpe zemlja ; voda============= voda================== ========02 ===02 0+& K)AI )@A4KTI S. P)V)OANI P)V)OANI " QIANA4 T)PO)TNI P.P===0* P.P===0* 00& SMO>N4 IN4 N PIN8IP. T)PO)TNIM T)PO)TNIM P.PI=======&&&0* P.PI=======&&&0* 0:& PIA4I K)IT4NA T)PO)TNIM T)PO)TNIM P.PI============ P.PI=============&&&0B =&&&0B 02& "KOA.K======== "KOA.K============= =========== ============ ========&&&06 ==&&&06
LI&ERA&URA
0L
•
•
Qrijanje i klimatiza!ija eknagel ; prenger I) WQra/evinska knjigaR @eograd 4n!iklopedija tehnike Narodna knjiga knjiga @eograd
•
JJJ&energetika&in&rs
•
JJJ&termotehnika&!om
:+
