Zad.2.1

Obliczyć długość rury L, którą należy

zakopać w ziemi, aby moc źródła
dolnego pompy ciepła wynosiła

Przyjąć, że między glikolem płynącym

w rurze a gruntem gęstość
strumienia przenoszonego ciepła
wynosi

.

3kW

Q

d





m

W

q

L

/

5





Dla

powierzchni

cylindrycznej

posługiwanie

się

gęstością

strumienia ciepła jest niedogodne,
gdyż przy jednakowej ilości ciepła
przepływającej przez powierzchnie
zewnętrzną i wewnętrzną ilość
ciepła na jednostkę powierzchni jest
zmienna wzdłuż promienia

Gęstość strumienia ciepła

dla powierzchni cylindrycznej

(ilość ciepła przewodzona przez

warstwę o grubości dr i długości 1 m:

dr

dT

rL

dr

dT

S

Q

t















2

3

3

dr

dT

r

q

L







 2

[W/m]

POMPY CIEPŁA

Umożliwiają wykorzystanie zasobów energii

naturalnej, której źródłem może być

powietrze atmosferyczne, grunt, woda

powierzchniowa

lub

podziemna,

lub

odpadowej.

Urządzenia te pobierają energię cieplną ze

źródła dolnego i przenoszą ją do

budynku.

Mają

zastosowanie

w

klimatyzacji,

systemach

centralnego

ogrzewania,

ogrzewania

podłogowego,

służą

do

podgrzewania wody użytkowej.

DOLNE ŻRÓDŁO CIEPŁA

L

q

Q

L





Strumień ciepła dla rury:





1



Wm

q

L

ROZWIĄZANIE

m

q

Q

L

L

q

Q

L

d

L

d

600

5

3000



















Zad.2.2

Obliczyć współczynnik efektywności

sprężarkowej pompy ciepła 

pc

, jeśli moc

pobierana przez silnik elektryczny
N

el

= 1,1kW,

strumień ciepła odbierany w źródle
dolnym

a sprawność sprężarki



s

= 0,95

kW

Q

d

3





s

L

g

Q

d

Q

ROZWIĄZANIE

s

L

s

g

pc

L

Q









-moc sprężarki p.c.

Z I ZT dla pompy ciepła

wynika:

87

,

3

1

,

1

95

,

0

3

1

1























el

s

d

el

s

d

el

s

pc

el

s

s

d

s

g

N

Q

N

Q

N

y

otrzymujem

N

L

Q

L

Q























Zad.2.3

• Układ klimatyzacji wykorzystywany jest

do utrzymywania w domu temperatury
na poziomie 20

o

C. Budynek otrzymuje z

zewnątrz ciepło o maksymalnej wartości
20 000 kJ/h, a wewnętrzne zyski ciepła
wynoszą 8 000 kJ/h. Dla współczynnika
wydajności chłodniczej



k

= 2,5 określić

wymaganą moc elektryczną. Sprawność
układu sprężarka-silnik wynosi 95%.

ROZWIĄZANIE

kW

h

kJ

h

kJ

Q

d

78

,

7

/

28000

/

)

8000

20000

(

.









Wymagana moc dolnego źródła
ciepła

• Dla klimatyzatora współczynnik

wydajności chłodniczej:

kW

kW

Q

L

L

Q

k

d

d

k

11

,

3

5

,

2

78

,

7

.

.

.

.













kW

kW

N

3

,

3

95

,

0

11

,

3





Moc elektryczna:

Zad.2.4

Obliczyć ilość energii cieplnej,

jaką można otrzymać rocznie z

1 m

2

kolektora płaskiego

(czynnikiem roboczym jest

woda).

(

przykład dydaktyczny na podst. Klugmann – Radziemska E.: ODNAWIALNE ŹRÓDŁA ENERGII

– PRZYKŁADY OBLICZENIOWE, Gdańsk, 2006

)

ROZWIĄZANIE

Ilość energii cieplnej otrzymywanej w
ciągu roku oblicza się jako różnicę
energii
zaabsorbowanego promieniowania i
strat ciepła:

Zad.2.5

Obliczyć prosty czas zwrotu

nakładów inwestycyjnych na

instalację solarną dla budynku

zlokalizowanego w Gdyni a

zamieszkałego przez 4 –

osobową

rodzinę.

Do

przygotowania c.w.u. służy

dwufunkcyjny piec gazowy.

ROZWIĄZANIE

Optymalna instalacja z kolektorami płaskimi
do podgrzewania wody użytkowej powinna
mieć powierzchnię kolektorów od 1 do 1,5
m

2

na osobę

4 os. 6 m

2

powierzchni efektywnej

kolektora

6 m

2

powierzchni efektywnej kolektora daje

621 x 6= 3726 kWh zysków energii ze

słońca rocznie

Koszt wytworzenia 1 kWh z

gazu

Oszczędności roczne 3726 kWh x

0,17 zł/kWh = zl/kWh =

633 zl/rok

Proszę sprawdzić aktualne ceny!!!

• Koszt zestawu solarnego na 4 os. To

od ok. 8000 do 11 000 zł.

• SPBT = (8 000)/ ( 633 ) = 13

lat

Uwagi:

• Ceny gazu i innych nośników energii rosną
• Należy się liczyć ze spadkiem cen

zestawów solarnych

• Zmniejsza się dostępność gazu
• Niekonwencjonalna energetyka musi być

dofinansowywana przez Państwo

• Należy sprawdzić opłacalność inwestycji za

pomocą innych narzędzi ekonomicznych

(NPV, IRS)

Zad.2.5

Obliczyć

stopień

pokrycia

zapotrzebowania ciepła na c.w.u. w
zimie i w lecie, jaki można uzyskać z 4
szt. kolektorów płaskich. W budynku
zlokalizowanym w Katowicach mieszkają
4 osoby. Średnie zużycie c.w.u. to 50 l/
(os. doba). Kolektory zorientowane na
południe ustawione są pod kątem 45

o.

• (wykorzystać nomogram opublikowany w: Chochołowski A., Czekalski

D.: Słoneczne instalacje grzewcze, Centralny Ośrodek Informacji
Budownictwa, Warszawa 1999)

Zad.2.6

Obliczyć

prosty

czas

zwrotu

nakładów

inwestycyjnych

na

instalację pompy ciepła domu
jednorodzinnego o    pow. 160
m

2

. Do ogrzewania może służyć

dwufunkcyjny

piec

gazowy.

Porównać

z

ogrzewaniem

elektrycznym

• Założyć zużycie ciepła na ogrzewanie
• Założyć koszt instalacji pompy ciepła

na

43.940,00 zł, w tym :

- budowa dolnego źródła ( kolektor pionowy )
- ogrzewanie podłogowe w całym domu
- armatura hydrauliczna
- pompa ciepła
- zasobnik na ciepłą wodę
- robocizna