Kotłownie gazowe i układy OZE

Absorpcyjne pompy ciepła zasilane gazem ziemnym lub LPG.

Pompy ciepła oparte o absorpcyjny układ chłodniczy, zasilane gazem i wykorzystujące energię odnawialną są efektem połączenia zaawansowanych badań i innowacyjnej myśli technicznej. Charakteryzują się niskim oddziaływaniem na środowisko naturalne.

Technologia absorpcyjna amoniak-woda jest z powodzeniem rozwijana przez firmę Robur w produkcji wytwornic wody lodowej. Od dłuższego już czasu obejmuje również pompy ciepła. Urządzenia te stanowią źródło ciepła, jak i chłodu o wysokiej sprawności, do 40% wyższej, niż ta uzyskiwana przez najlepsze kotły gazowe dostępne na rynku.

Pompa ciepła to urządzenie, które jest w stanie transportować ciepło z otoczenia o niższej temperaturze (dolne źródło) do otoczenia o wyższej temperaturze (górne źródło), wykorzystując układ chłodniczy. Typowe, sprężarkowe pompy ciepła wykorzystują energię elektryczną, która zasila sprężarkę wymuszającą przepływ czynnika w układzie urządzenia. W przypadku urządzeń absorpcyjnych energią napędową jest gaz ziemny lub LPG, który spalany w palniku zapewnia ciepło napędzające urządzenie.

Przykłady urządzeń chłodniczych;

  • klimatyzatory;
  • sprężarkowe pompy ciepła zasilane energią elektryczną;
  • absorpcyjne pompy ciepła zasilane gazem ziemnym (lub LPG);

W przypadku klimatyzacji termin pompa ciepła odnosi się do urządzeń rewersyjnych, które dzięki wbudowanemu w układzie zaworowi rewersyjnemu (zmieniającemu kierunek przepływu czynnika w urządzeniu) mogą produkować ciepło lub chłód dla potrzeb zmiany temperatury powietrza w pomieszczeniu.

Pompy ciepła klasyfikowane są według różnych kryteriów. Główny podział odnosi się do ich przeznaczenia (ogrzewanie, chłodzenie, praca rewersyjna, odzysk lub transformacja ciepła), jak również rodzaju dolnego i górnego źródła ciepła (otoczenia, z którego ciepło jest pozyskiwane i otoczenia, do którego to ciepło przekazujemy):

  • powietrze-woda: urządzenie zwane powietrzną pompą ciepła. Urządzenie tego typu pozyskuje ciepło z powietrza atmosferycznego (za pomocą wymiennika lamelowego, przez który przepływa powietrze zewnętrzne) i za pomocą wody w instalacji grzewczej przekazuje to ciepło do poszczególnych pomieszczeń w ogrzewanym budynku.
  • woda-woda: urządzenie tego typu pozyskuje ciepło z gruntu za pomocą specjalnego wymiennika zainstalowanego w gruncie, w którym krąży płyn niezamarzający. Urządzenia tego typu mogą również wykorzystywać ciepło zawarte w wodach gruntowych lub powierzchniowych 
  • powietrze-powietrze: urządzenie tego typu pozyskuje ciepło z powietrza atmosferycznego (za pomocą wymiennika lamelowego, przez który przepływa powietrze zewnętrzne) i następnie przekazuje je do ogrzewanego otoczenia. W tym przypadku powietrze ogrzewane jest bezpośrednio poprzez wymiennik zainstalowany w urządzeniu – przykład stanowią tutaj klimatyzatory z opcja pompy ciepła (np.”split”).
  • woda-powietrze: pompa ciepła pozyskuje ciepło z dolnego źródła w postaci wody gruntowej, powierzchniowej lub gruntu i następnie ogrzewa powietrze w pomieszczeniu bezpośrednio poprzez wymiennik zainstalowany w urządzeniu (w jednostce wewnętrznej).Tego typu urządzenia stanowią najmniej popularna grupę pomp ciepła.

CZYM RÓŻNI SIĘ ABSORPCYJNA POMPA CIEPŁA OD POMPY SPRĘŻARKOWEJ?

Gazowa absorpcyjna pompa ciepła różni się od pompy sprężarkowej w następujących kwestiach:

  • napęd stanowi palnik gazowy zamiast elektrycznej sprężarki;
  • w układzie znajduje się woda i amoniak zamiast czynników syntetycznych (HFC).

Absorpcyjna pompa ciepła realizuje układ chłodniczy bardzo zbliżony do pomp sprężarkowych. Podstawową różnicą w budowie jest część napędowa układu. Zamiast sprężarki stosowanej w typowych pompach ciepła w urządzeniu absorpcyjnym zastosowany jest układ generator-absorber. Podczas spalania paliwa w palniku gazowym (urządzenia zasilane są gazem ziemnym lub LPG) w komorze spalania wytwarza się ciepło dostarczane do warnika. Pod jego wpływem z roztworu bogatego (amoniak/woda) następuje odparowywanie amoniaku. Pary amoniaku o wysokim ciśnieniu i temperaturze przechodzą przez półki rektyfikatora. W procesie rektyfikacji pary amoniaku kontaktują z roztworem bogatym i dzięki temu opuszczają tą część warnika prawie całkowicie pozbawione pary wodnej.  Czynnik trafia do deflegmatora, gdzie następuje dalsze oczyszczanie pary amoniaku z  pary wodnej. Następnie pary amoniaku oddają ciepło w skraplaczu (podgrzewając wodę CO/C.W.U.) i w postaci ciekłej czynnik dopływa do elementu rozprężnego. Za zaworem ciekły amoniak o niskim ciśnieniu i temperaturze doprowadzany jest do parownika, gdzie pobiera ciepło z otaczającego powietrza i odparowuje. W absorberze pary amoniaku absorbowane są przez roztwór ubogi. Roztwór ten kierowany jest do absorbera z dolnej części warnika, zostaje on rozprężony do niskiego ciśnienia i w postaci „deszczu” rozpylony w absorberze. Amoniak pochłaniany jest przez krople wody i w ten sposób powstaje roztwór bogaty. Mieszanina bogata w amoniak kierowana jest do wymiennika rurowego (tego samego, w którym następuje skraplanie czynnika), gdzie oddaje do wody grzewczej ciepło powstałe w procesie absorpcji.

 

Pompy ciepła są w stanie wykorzystywać ciepło o niskiej temperaturze (np. z powietrza zewnętrznego). Energia cieplna z odnawialnego źródła przejmowana jest przez czynnik chłodniczy, który się ogrzewa. Następnie w pompie ciepła, w procesie absorpcji, czynnik jest dogrzewany. Dogrzany czynnik kierowany jest na wymiennik, gdzie oddaje zgromadzone ciepło wodzie grzewczej. Woda grzewcza, po przez instalację, przenosi ciepło do pomieszczeń w budynku. Energia ze źródeł odnawialnych, którą można wykorzystywać, obecna jest w:

  • POWIETRZU: pompy ciepła pobierają ciepło z powietrza zewnętrznego za pomocą wymiennika lamelowego, przepływ powietrza wymuszony jest przez wentylator urządzenia.
  • WODA:ciepło akumulowane w wodzie w dużych zbiornikach wodnych (rzeki, jeziora,), jak również w warstwach wodonośnych może być pozyskiwane poprzez pompowanie wody do odpowiednich wymienników ciepła i następnie na parownik urządzenia.
  • GRUNT: przy użyciu specjalnych wymienników instalowanych w gruncie (np. sondy pionowe) połączonych z pompą ciepła możliwe jest pozyskiwanie ciepła zakumulowanego w ziemi.