Aantal Bladeren:0 Auteur:Site Editor Publicatie tijd: 2016-09-26 Oorsprong:aangedreven
Waterwarmtepompen blijken energiezuiniger te zijn dan alternatieve systemen voor commerciële gebouwen.Naveen Halbhavi, PE, ClimateMaster Inc., Oklahoma City
Leerdoelen:
Analyseer waterwarmtepompen en vergelijk ze met alternatieve systemen.
Onderzoek hoe waterwarmtepompen het energieverbruik van gebouwen kunnen verminderen.
Implementeer een warmtepompsysteem op waterbasis om aan de gelijktijdige vraag naar verwarming en koeling te voldoen.
De eerste commerciële energiewet werd in 1975 uitgevaardigd met deASHRAE Norm 90-1975: Energiebesparing bij het ontwerpen van nieuwe gebouwen.Sindsdien hebben daaropvolgende inspanningen geleid tot strengere normen voor energie-efficiëntie, zoals weergegeven in figuur 1.
Een volledige en uniforme toepassing van deze energiecodes zou hebben geresulteerd in een vermindering van ongeveer 50% in het genormaliseerde energieverbruik tussen 1975 en 2012. In werkelijkheid is het totale energieverbruik per vierkante meter in commerciële gebouwen gedaald van 114 kBtu/sqft in 1979 naar 2012. 79,9 kBtu/m2 in 2012: een daling van 30%.
Hoewel dit een belangrijke prestatie is, is de adoptie en handhaving van normen door de verschillende staten niet uniform geweest en zijn gebouwen nog steeds verantwoordelijk voor een groot percentage van het energieverbruik in de VS. Amerikaanse Energy Information AdministrationCommerciële gebouwen verbruikten 7 biljard Btus aan energie.Verder is HVAC verantwoordelijk voor 44% van de energiebehoefte van commerciële gebouwen, zoals weergegeven in Figuur 2. Dit omvat ruimteverwarming, ventilatie en koeling, maar exclusief koeling.
Commerciële warmtepompen
Een warmtepomp is een koelcircuit dat ruimtes kan koelen bij warm weer en ruimtes kan verwarmen bij koud weer.Met een warmtepomp kun je een ruimte koelen of verwarmen door alleen elektriciteit te gebruiken.Door geen brandstof te verbranden voor verwarming, zoals bij een traditionele centrale oven, wordt het risico op ontvlambaarheid geëlimineerd.
Commercieel verkrijgbare warmtepompen kunnen in twee grote typen worden onderverdeeld:
Een lucht- of luchtgekoelde warmtepomp
Een waterbronwarmtepomp (WSHP).
Een luchtbron- of luchtgekoelde warmtepomp is een type warmtepomp dat werkt door in de zomer warmte af te staan aan de buitenlucht of in de winter warmte uit de buitenlucht te absorberen.Een WSHP is een type warmtepomp dat werkt door in de zomer warmte af te geven aan een waterleidingsysteem (of watercircuit) of door in de winter warmte uit hetzelfde watercircuit te absorberen.Als er meerdere WSHP-units zijn geïnstalleerd, kunnen deze allemaal worden bediend door een gemeenschappelijk watercircuitsysteem (of header).
Voordelen van waterwarmtepompen
Bij WSHP's is de werking stiller, omdat de warmte via een warmtewisselaar wordt overgebracht naar een leiding die water transporteert, en is de voetafdruk van het systeem kleiner, omdat water efficiënter warmte afvoert dan lucht.In een luchtbronsysteem ligt de beperkende warmteoverdrachtscoëfficiënt aan de luchtzijde en de typische geforceerde convectie warmteoverdrachtscoëfficiënten aan de luchtzijde liggen in het bereik van 25 tot 250 W/m2 K. Daarentegen ligt de warmteoverdrachtscoëfficiënt via geforceerde convectie aan de waterzijde tussen 50 en 20.000 W/m2 K. Dit maakt WSHP-apparatuur efficiënter en kleiner van formaat dan luchtwarmtepompen.
Traditionele luchtbronunits kunnen vereisen dat elke luchtbehandelingsunit een afzonderlijke condensatie-unit heeft.Voor een groot systeem met meerdere units, wat gebruikelijk is in een commercieel gebouw, zijn meerdere condensatie-units nodig die niet alleen luidruchtig zijn, maar ook een uitdaging vormen om te installeren, omdat ze veel vrije ruimte vereisen.Met een WSHP-installatie met meerdere units kan warmte-uitwisseling worden bereikt met een enkele centrale verdampingskoeltoren of droge koeler op de grond of op het dak.De WSHP-units kunnen in verlaagde plafonds worden geplaatst of uit het zicht van bezette ruimtes in mechanische ruimtes of technische kasten worden verborgen.Het plaatsen van de units in plafonds, dichtbij het gebruikspunt, resulteert ook in minder kanalen en minder energieverbruik van de ventilatoren.Het energieverbruik van ventilatoren kan tot de grootste energiecomponenten van een HVAC-systeem behoren, en een goed algemeen systeemontwerp zal proberen dit te minimaliseren.
WSHP's bieden ook enkele van de hoogste efficiënties in de HVAC-industrie. ASHRAE stelt de minimale efficiëntie-eisen voor WSHP's hoger dan die van traditionele luchtgekoelde warmtepompen en VRF-systemen.Tabellen 1 en 2 tonen efficiëntiewaarden voor de meest direct vergelijkbare eenheden en zijn daarvan afgeleid ASHRAE 90.1-2013: Energienorm voor gebouwen behalve laagbouw woongebouwen.Uit deze vergelijking blijkt dat WSHP's voldoen aan de hoogste vereisten voor de minimale energie-efficiëntieverhouding (EER) en prestatiecoëfficiënt (COP).
WSHP's zijn ook efficiënter bij het verwarmen in vergelijking met airconditioners met verpakte ovens.In een ovenunit bedraagt het maximale rendement voor verwarming door verbranding van aardgas ongeveer 95% (voor een COP van 0,95);elektrische warmte is 100% (COP = 1,0).Met een waterbronwarmtepomp in verwarmingsmodus wordt niet alleen de thermische energie uit het watercircuit onttrokken en gebruikt, maar wordt ook de compressiewarmte in het koelmiddelcircuit opgevangen en gebruikt als verwarmingsbron.Dankzij dit vermogen om warmte te onttrekken aan een warmtebron (dwz de waterlus) en de compressiewarmte te gebruiken, kan de WSHP gemakkelijk 4 tot 6 eenheden verwarming leveren voor elke verbruikte eenheid energie.Het is duidelijk dat dit een efficiënter systeem is.
2021-12-06
2022-01-07
2021-10-30
2021-11-30