Jedan od “čistih” primarnih energenata je prirodni - zemni gas čije rezerve i potrošnja u svetuimaju izražen trend rasta i čijom je značajnom primenom završen 20. vek. Ekološki zahtevi iKyoto Protokol stavljaju prirodni gas ispred ostalih primarnih izvora energije.

Rashladni uređaji i toplotne pumpe koje koriste gasni motor za pogon rashladnihkompresora nastali su u Japanu nakon druge svetske naftne krize 1973. U Japanu je raslapotreba za električnom energijom, a elektrane nisu mogle da isprate potrebe tržišta. 1981.Japansko Ministarstvo za internacionalnu trgovinu i industriju, MITI je pokrenulo asocijacijuza tehnologiju hlađenja gasom povezujući time proizvođače motora sa prirodnim gasom kaopogonskim gorivom, sa proizvođačima opreme za klimatizaciju. Kao rezultat toga u Japanuje 1987. god. počela proizvodnja rashladnih uređaja i toplotnih pumpi sa gasnim pogonom.

Potrošnja električne energijeu našoj zemlji u letnjem periodu se izjednačila sa potrošnjom u zimskom periodu zbogugrađenih klimatizera. Ugradnjom, odnosno primenom gasom pogonjenih toplotnih pumpi bise značajno smanjio trend rasta potrošnje električne energije.

U tekstu je dat prikaz toplotne pumpe, proizvod firme AISIN iz Japana koja se koristi zaklimatizaciju objekta ORSIM u Vrčinu. Ovo je prva takva instalacija izvedena u Srbiji i nalazise u pogonu od decembra 2008. godine.

Na slici je dat šematski prikaz transformacije i prenosa energije od primarnog energenta do krajnjeg korisnika.

Energetska efikasnost bi se mogla povećati kada bi se transformisanje goriva moglo„približiti“ mestu gde je energija potrebna, gde bi se toplota oslobođena prilikomsagorevanja goriva mogla efikasno upotrebiti. Gasom pogonjene toplotne pumpe su bliskeovom konceptu.

Na slicije šematski prikazano pretvaranje primarne energije, preko različitih oblika transformacije i njihovih gubitaka, da bi se kod krajnjeg korisnika dobila jednaka količina toplote za grejanje.

Jasno je da su gasne toplotne pumpe najpovoljnije jer je potrebno svega 67% primapneenergije za dobijanje potrebne količine toplote.Osnovna razlika između električnih i gasnih toplotnih pumpi je u potrebnoj količini primarneenergije i vrsti motora koja se koristi za pogon scroll kompresora. Kod gasnih toplotnihpumpi rashladni kompresori su preko remenog prenosa pogonjeni gasnim motorom saunutrašnjim sagorevanjem. Iako efikasnost gasnog motora nije velika (oko 30-45%), preko80% toplote sagorevanja se može iskoristiti. Ovo je glavna prednost gasom pogonjenihtoplotnih pumpi. Za rekuperaciju toplote se koristi količina toplote od dimnih gasova(produkata sagorevanja) i količina toplote potrebna za hlađenje motora.

Godišnji troškovi za grejanje i klimatizaciju Na slicii su grafičkiprikazani godišnji troškoviza grejanje i klimatizaciju priupotrebi toplotne pumpe sapogonom na gas sa jednestrane i gasnog kotla iagregata za hlađenje vodesa elektro pogonom sadruge strane.Zbog direktnog i efikasnogiskorišćenja otpadne toplotepogonskog motora iizduvnih gasova, kao iupotrebe besplatne energijeokoline, mogu da seostvare uštede do 50%.

Energetska efikasnost gasnih toplotnih pumpi

Količina toplote koju proizvodi toplotna pumpa teoretski obuhvata sumu količine toploteprimljene od toplotnog izvora i energije potrebne za ostvarivanje ciklusa - pokretanjekompresora. Kod toplotnih pumpi sa električnim pogonom kompresora koeficijent grejanjaCOP (Coefficient of Performance) je definisan kao odnos snage grejanja razmenjene ukondenzatoru i ukupne absorbovane snage potrebne za rad agregata.

Za toplotne pumpe pogonjene gasnim motorom energetska efikasnost uređaja PER (primaryenergy ratio - primarni energetski odnos) se definiše kao odnos dobijene toplotne energije itoplotne energije utrošenog goriva – HHV (higher heating value). HHV - viša grejna vrednostza gorivo obuhvata celokupnu energetsku vrednost kao i količinu toplote produkatasagorevanja (kada se ohlade na 25°C).

Za toplotne pumpe sa električnim pogonom PER se takođe može definisati kao proizvodCOP i koeficienta korisnog dejstva.

Prikaz ostvarivih COP i PER za različite tipove toplotnih pumpi na temperaturi isparavanjaod 0°C i temperaturi kondenzacije od 50°C dat je u tabeli.

Tetaljnije o ovoj toplotnoj pumpi i projektu u Vrčinu pogledajte na stranici

Povećanje energetske efikasnosti toplotnih pumpi primenom gasnog motora za pogon rashladnih kompresora

Izvor:
 POVEĆANJE ENERGETSKE EFIKASNOSTI TOPLOTNIH PUMPIPRIMENOM GASNOG MOTORA ZA POGON RASHLADNIHKOMPRESORA

Autori: Slobodan PEJKOVIĆ - Vladimir ŽIVANOVIĆFilter Frigo d.o.o., Beograd