Görüntüleme: 23 Yazar: Site Editörü Yayınlanma Zamanı: 2016-09-26 Kaynak: Alan
Su kaynaklı ısı pompalarının ticari binalar için alternatif sistemlerden daha fazla enerji verimliliği sağladığı kanıtlanmıştır. Naveen Halbhavi, PE, ClimateMaster Inc., Oklahoma Şehri
Öğrenme Hedefleri:
Su kaynaklı ısı pompalarını analiz edin ve bunları alternatif sistemlerle karşılaştırın.
Su kaynaklı ısı pompalarının binanın enerji tüketimini nasıl azaltabileceğini inceleyin.
Eş zamanlı ısıtma ve soğutma talebini karşılamak için su kaynaklı ısı pompası sistemi uygulayın.
İlk ticari enerji kanunu 1975 yılında yayımlanmıştır.ASHRAE Standardı 90-1975: Yeni Bina Tasarımında Enerji Tasarrufu. O tarihten bu yana, daha sonraki çabalar Şekil 1'de gösterildiği gibi daha sıkı enerji verimliliği standartlarına yol açtı.
Bu enerji mevzuatının eksiksiz ve tekdüze bir şekilde benimsenmesi, 1975 ile 2012 yılları arasında normalleştirilmiş enerji kullanımında yaklaşık %50'lik bir azalmayla sonuçlanacaktır. Gerçekte, ticari binalarda metrekare başına toplam enerji tüketimi 1979'da 114 kBtu/ft2'den 2012'de 79,9 kBtu/ft2'ye düşmüştür; bu %30'luk bir düşüştür.
Bu önemli bir başarı olsa da, standartların farklı eyaletler tarafından benimsenmesi ve uygulanması tekdüze değildir ve binalar ABD'deki enerji tüketiminin büyük bir yüzdesini oluşturmaya devam etmektedir. ABD Enerji Bilgi İdaresi , ticari binalarda 7 katrilyon Btus enerji tüketiyordu. Ayrıca HVAC, Şekil 2'de gösterildiği gibi ticari bina enerji talebinin %44'ünü oluşturmaktadır. Buna alan ısıtma, havalandırma ve soğutma dahildir, ancak soğutma hariçtir.
Ticari ısı pompaları
Isı pompası, sıcak havalarda mekanları soğutabilen, soğuk havalarda ise mekanları ısıtabilen bir soğutma devresidir. Isı pompası ile bir alanı yalnızca elektrik kullanarak soğutabilir veya ısıtabilirsiniz. Geleneksel merkezi fırında olduğu gibi ısıtma amacıyla yakıt yakılmaması sayesinde yanma riski ortadan kaldırılmaktadır.
Ticari olarak temin edilebilen ısı pompaları iki geniş tipe ayrılabilir:
Hava kaynaklı veya hava soğutmalı bir ısı pompası
Su kaynaklı ısı pompası (WSHP).
Hava kaynaklı veya hava soğutmalı ısı pompası, yaz aylarında ısıyı dış havaya vererek veya kış aylarında dış havadan ısıyı emerek çalışan bir ısı pompası türüdür. WSHP, yazın ısıyı bir su borusu sistemine (veya su döngüsüne) göndererek veya kışın aynı su döngüsünden ısıyı emerek çalışan bir tür ısı pompasıdır. Birden fazla WSHP ünitesi kuruluysa, hepsine ortak bir su döngüsü sistemi (veya başlığı) aracılığıyla bakım yapılabilir.
Su kaynaklı ısı pompalarının avantajları
WSHP'ler için ısı, bir ısı eşanjörü yoluyla su taşıyan bir boruya aktarıldığından, çalışma daha sessizdir ve suyun ısıyı taşımada havaya göre daha verimli olması nedeniyle sistemin kapladığı alan daha küçüktür. Hava kaynaklı bir sistemde, sınırlayıcı ısı transfer katsayısı hava tarafındadır ve tipik zorlanmış konveksiyonlu hava tarafı ısı transfer katsayıları 25 ila 250 W/m· 2 K aralığındadır. Buna karşılık, su tarafındaki zorlanmış konveksiyonlu ısı transfer katsayısı 50 ila 20.000 W/m· 2 K arasındadır. Bu, WSHP ekipmanını hava kaynaklı ısı pompalarından daha verimli ve daha küçük boyutlu hale getirir.
Geleneksel hava kaynağı üniteleri, her bir klima santralinin ayrı bir yoğunlaştırma ünitesine sahip olmasını gerektirebilir. Ticari bir binada yaygın olan büyük, çok üniteli bir sistem için, yalnızca gürültülü olmakla kalmayıp aynı zamanda çok fazla boş alan gerektirdiğinden kurulumu zor olan birden fazla yoğuşma ünitesine ihtiyaç duyulacaktır. Çok üniteli bir WSHP kurulumuyla ısı değişimi, tek bir merkezi evaporatif soğutma kulesi veya yere veya çatıya yerleştirilen kuru soğutucuyla gerçekleştirilebilir. WSHP üniteleri asma tavanlara yerleştirilebilir veya mekanik odalar veya yardımcı dolaplardaki dolu alanlardan uzağa gizlenebilir. Ünitelerin kullanım noktasına yakın tavanlara yerleştirilmesi aynı zamanda daha az kanal çalışması ve daha az fan enerjisi tüketimi ile sonuçlanır. Fan enerjisi tüketimi bir HVAC sisteminin en büyük enerji bileşenleri arasında olabilir ve iyi bir genel sistem tasarımı bunu en aza indirmeye çalışacaktır.
WSHP'ler ayrıca HVAC endüstrisindeki en yüksek verimliliklerden bazılarını sunar. ASHRAE, WSHP'lerin minimum verimlilik gereksinimlerini geleneksel hava soğutmalı ısı pompalarından ve VRF sistemlerinden daha yüksek olacak şekilde belirler. Tablo 1 ve 2, en doğrudan karşılaştırılabilir birimler için verimlilik değerlerini göstermektedir ve şu şekilde elde edilmiştir: ASHRAE 90.1-2013: Alçak Katlı Konut Binaları Dışındaki Binalar için Enerji Standardı . Bu karşılaştırma, WSHP'lerin en yüksek minimum enerji verimliliği oranı (EER) ve performans katsayısı (COP) gereksinimlerini karşıladığını gösterir.
WSHP'ler ayrıca paketli fırın klimalarıyla karşılaştırıldığında ısıtmada daha verimlidir. Bir fırın ünitesinde doğal gaz yakarak ısıtmanın maksimum verimliliği yaklaşık %95'tir (COP 0,95 için); elektrik ısısı %100'dür (COP = 1,0). Isıtma modunda bir su kaynaklı ısı pompasıyla, yalnızca su döngüsünden termal enerji çıkarılıp kullanılmakla kalmaz, aynı zamanda soğutucu devresindeki sıkıştırma ısısı da yakalanır ve bir ısıtma kaynağı olarak kullanılır. Bir ısı kaynağından (yani su döngüsünden) ısı alma ve sıkıştırma ısısını kullanma yeteneği nedeniyle WSHP, tüketilen her birim enerji için kolaylıkla 4 ila 6 birim ısıtma sağlayabilir. Açıkçası bu daha verimli bir sistem.
