-5%
Nowość

ebook Pompy ciepła i efektywność energetyczna

Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN

Rok wydania: 2025

Publikacja Pompy ciepła i efektywność energetyczna zawiera KOMPLEKSOWE UJĘCIE podejmowanego tematu: od podstawy termodynamiki, przez rys historyczny pomp ciepła, współczesne rozwiązania i zastosowania oraz kierunki rozwoju technologicznego pomp ciepła i systemów energetycznych, w których są głównym elementem, aż po przewidywany obszar ich wykorzystania.

Czytelnik w tej publikacji – kompendium nt. pomp ciepła – znajdzie m.in. odpowiedzi na następujące zagadnienia:
- efektywność energetyczna a pompy ciepła,
- rola pomp ciepła w zmniejszaniu zużycia energii,
- integracja pomp ciepła z niskotemperaturowymi sieciami ciepłowniczymi małej skali,
- przykłady obliczeniowe funkcjonowania sprężarkowych pomp ciepła,
- zastosowania pomp ciepła. Budownictwo jednorodzinne,
- zastosowania pomp ciepła. Budownictwo wielorodzinne, budynki użyteczności publicznej.

Autorami tej wyjątkowej publikacji są specjaliści, naukowcy, a jednocześnie praktycy z branży pomp ciepła – w tym jej redaktor naukowa: PROF. DR HAB. INŻ. DOROTA CHWIEDUK, członek Komitetu Problemów Energetyki PAN i członek jego Prezydium, członek i Wice Przewodnicząca Komitetu Termodynamiki PAN, a także przewodnicząca Polskiego Towarzystwa Energetyki Słonecznej PTES-ISES.

Wydawnictwo Naukowe PWN poleca tę pozycję przede wszystkim studentom studiów I, II i III stopnia na wydziałach energetyki, inżynierii i ochrony środowiska, budownictwa i architektury. Może być również wykorzystana przez specjalistów z tej branży: projektantów, architektów, inżynierów, ubiegających się o certyfikaty energetyczne, a także właścicieli, serwisantów i operatorów urządzeń chłodniczych.

Spis treści ebooka Pompy ciepła i efektywność energetyczna

Wprowadzenie XI

1. Czym są współczesne pompy ciepła 1

2. Efektywność energetyczna a pompy ciepła 9
2.1. Czym jest efektywność energetyczna 9
2.2. Rola pomp ciepła w poprawie efektywności energetycznej 12
2.3. Pompy ciepła w polityce energetycznej Polski 19

3. Rys historyczny powstania i rozwoju pomp ciepła 25
3.1. Wprowadzenie 25
3.2. Chronologia ważniejszych wydarzeń, które wpłynęły na rozwój pomp ciepła 26
3.3. Podsumowanie 34

4. Podstawy termodynamiczne działania pomp ciepła 37
4.1. Idealny obieg Carnota. Silnik cieplny 38
4.2. Idealny obieg Carnota wstecz. Pompa ciepła, chłodziarka 41
4.3. Działanie pompy ciepła. Obieg idealny i teoretyczny 44
4.4. Straty w rzeczywistych obiegach parowych 48
4.5. Obiegi termodynamiczne parowych pomp ciepła w układzie ciśnienie–entalpia 53

5. Dolne i górne źródła pomp ciepła sprężarkowych 57
5.1. Podstawy wyboru i podział źródeł ciepła pompy ciepła 58
5.2. Powietrze atmosferyczne 62
5.3. Grunt 67
5.3.1. Podstawowe cechy gruntu jako dolnego źródła pompy ciepła 67
5.3.2. Powstanie idei wykorzystania gruntu jako źródła ciepła 71
5.3.3. Wymienniki gruntowe 74
5.4. Wody gruntowe 81
5.5. Wody powierzchniowe 83
5.6. Źródła ciepła odpadowego 86

6. Zapotrzebowanie na energię użytkową, końcową i pierwotną. Rola pomp ciepła w zmniejszaniu zużycia energii 89
6.1. Konieczność ograniczenia zużycia energii 90
6.2. Zapotrzebowanie na energię użytkową 93
6.3. Zapotrzebowanie na energię końcową 96
6.4. Zapotrzebowanie na energię pierwotną 100
6.5. Wyznaczanie zużycia energii końcowej i pierwotnej w hipotetycznym budynku z pompą ciepła 103

7. Systemy sprężarkowych pomp ciepła 111
7.1. Rożne systemy pomp ciepła i systemy z pompami ciepła 112
7.2. Sprężarkowa parowa pompa ciepła jako system energetyczny 113
7.2.1. Rewersyjna pompa ciepła 113
7.2.2. Kaskadowa pompa ciepła 116
7.2.3. Pompy ciepła z wielostopniowym sprężaniem 119
7.3. Sprężarkowe pompy ciepła realizujące gazowe obiegi chłodnicze 121

8. Współczynniki wydajności cieplnej pomp ciepła 127
8.1. Ocena efektywności energetycznej pomp ciepła 128
8.2. Współczynnik wydajności cieplnej COP 128
8.3. Sezonowy współczynnik wydajności cieplnej SCOP 132
8.4. Sezonowy współczynnik efektywności energetycznej SPF 135
8.5. Współczynniki opisujące współpracę pompy ciepła ze słoneczną instalacją grzewczą 136
8.6. Współczynniki efektywności energetycznej urządzeń chłodniczych 138

9. Integracja pomp ciepła z niskotemperaturowymi sieciami ciepłowniczymi małej skali 141
9.1. Wprowadzenie 142
9.2. Perspektywiczne rozwiązania technologiczne w sieciach ciepłowniczych 143
9.3. Pilotażowe instalacje sieci niskotemperaturowych 144
9.3.1. Pierwsze niskotemperaturowe sieci ciepłownicze 144
9.3.2. Instalacja pilotażowa w Lystrup – Dania 145
9.3.3. Instalacja pilotażowa w Kassel Feldlager – Niemcy 146
9.4. Analiza hipotetycznej niskotemperaturowej sieci ciepłowniczej zasilającej osiedle domów jednorodzinnych w warunkach krajowych 147
9.4.1. Hipotetyczne osiedle 147
9.4.2. Niskotemperaturowy system grzewczy osiedla 149
9.4.3. Zapotrzebowanie na ciepło w budynkach 150
9.4.4. Działanie systemu grzewczego osiedla 151

10. Pompy ciepła w systemach energetycznych nowoczesnych zeroemisyjnych miast 157
10.1. Formalne wsparcie do wykorzystania pomp ciepła w miastach 158
10.2. Metoda LCA – Ocena cyklu życia 160
10.3. Pompy ciepła w inteligentnych miastach 163
10.4. Osiedla dodatnie energetycznie 168

11. Czynniki robocze stosowane w pompach ciepła 175
11.1. Czynniki robocze obiegów podstawowych 176
11.1.1. Charakterystyka czynników roboczych w sprężarkowych pompach ciepła 177
11.1.2. Nazewnictwo 179
11.2. Wymagania prawne dotyczące stosowania czynników roboczych 181
11.3. Podział czynników ze względu na skład i budowę cząsteczkową 186
11.4. Właściwości najpopularniejszych obecnie i perspektywicznych czynników roboczych 190
11.5. Czynniki robocze w układach sorpcyjnych 204
11.5.1. Woda–wodny roztwór bromku litu 204
11.5.2. Amoniak–woda 204
11.6. Czynniki robocze obiegów pośredniczących 205
11.6.1. Wodne roztwory soli 206
11.6.2. Wodne roztwory glikolu 207
11.6.3. Roztwory alkoholi jednowodorotlenowych 208
11.7. Podsumowanie 209

12. Przykłady obliczeniowe funkcjonowania sprężarkowych pomp ciepła 213
12.1. Wprowadzenie do obliczeń energetycznych sprężarkowych pomp ciepła 214
12.2. Przykłady obliczeniowe 221

13. Absorpcyjne pompy ciepła 241
13.1. Wprowadzenie do obiegów absorpcyjnych 242
13.2. Zasada działania absorpcyjnej pompy ciepła 243
13.3. Absorpcyjna pompa ciepła pracująca wg obiegu idealnego – obieg Carnota 246
13.4. Właściwości roztworów 249
13.5. Czynniki stosowane w absorpcyjnych pompach ciepła 252
13.6. Model obliczeniowy absorpcyjnego urządzenia (pompy ciepła/ urządzenia chłodniczego) z zespołem sorpcyjnym H₂O-LiBr 254
13.7. Model obliczeniowy absorpcyjnego urządzenia (pompy ciepła/ urządzenia chłodniczego) z zespołem sorpcyjnym NH₃-H₂O 259
13.8. Przykład obliczeniowy z wyznaczeniem bilansu energetycznego dla absorpcyjnego urządzenia z zespołem sorpcyjnym H_{2O-LiBr 265
Załącznik 1 269
Załącznik 2 270

14. Adsorpcyjne pompy ciepła 271
14.1. Wprowadzenie 272
14.2. Zasada działania adsorpcyjnych pomp ciepła/urządzeń adsorpcyjnych 273
14.3. Obieg termodynamiczny złoża adsorpcyjnego 276
14.4. Zaawansowane obiegi adsorpcyjne 280
14.5. Zespoły sorpcyjne do adsorpcyjnych pomp ciepła 283
14.6. Podsumowanie 285

15. Wysokotemperaturowe pompy ciepła w zastosowaniach ciepłowniczych 287
15.1. Przesłanki do wykorzystania pomp ciepła w systemach ciepłowniczych 288
15.1.1. Przesłanki natury prawnej 288
15.1.2. Przesłanki natury technicznej 290
15.2. Warunki techniczne 292
15.2.1. Uwarunkowania po stronie sieci ciepłowniczej 292
15.2.2. Dostępne źródła ciepła 293
15.2.3. Konfiguracja układów 295
15.2.4. Czynniki robocze 299
15.3. Strategie doboru i sterowania pomp ciepła 301
15.4. Uwarunkowania ekonomiczne 303

16. Zastosowania pomp ciepła. Budownictwo jednorodzinne – mikroskala 307
16.1. Ogólna charakterystyka i wymagania stawiane układom z pompami ciepła stosowanym w budownictwie jednorodzinnym 307
16.2. Podział rozwiązań z pompami ciepła w zależności od sposobu przygotowania ciepłej wody 309
16.2.1. Pompa ciepła z kompaktowym modułem wewnętrznym 309
16.2.2. Pompa ciepła z naściennym modułem wewnętrznym oraz podgrzewaczem wody o dużej pojemności 311
16.2.3. Pompa ciepła z naściennym modułem wewnętrznym oraz podgrzewaczem wody do współpracy z kolektorami słonecznymi na potrzeby wspomagania przygotowania ciepłej wody użytkowej 312
16.2.4. Pompa ciepła z naściennym modułem wewnętrznym i kolektorami słonecznymi na potrzeby wspomagania ogrzewania budynku i przygotowania ciepłej wody. System z warstwowym zbiornikiem wielofunkcyjnym i przepływowym podgrzewaczem wody 315
16.2.5. Pompa ciepła z naściennym modułem wewnętrznym i kolektorami słonecznymi na potrzeby wspomagania ogrzewania budynku i przygotowania ciepłej wody. System ze zbiornikiem buforowym z wbudowanym dodatkowym zbiornikiem ciepłej wody 317
16.2.6. Pompa ciepła z naściennym modułem wewnętrznym i kolektorami słonecznymi na potrzeby wspomagania ogrzewania budynku i przygotowania ciepłej wody. System ze zbiornikiem buforowym wbudowaną wężownicą pełniącą rolę przepływowego podgrzewacza wody 319
16.2.7. Projektowanie instalacji ze zbiornikiem wielofunkcyjnym 321
16.3. Rozwiązania z pompami ciepła typu powietrze–woda. Podział w zależności od budowy pompy ciepła 322
16.3.1. Pompy ciepła powietrze–woda typu split 322
16.3.2. Pompy ciepła powietrze–woda typu monoblok do montażu na zewnątrz budynku 323
16.3.3. Monoblokowe pompy ciepła powietrze–woda do montażu wewnątrz budynku 326
16.4. Typowe schematy hydrauliczne z pompami ciepła powietrze–woda typu split 328
16.4.1. Układ z bezpośrednim zasilaniem instalacji grzewczej 328
16.4.2. Układ ze zbiornikiem buforowym z funkcją sprzęgła hydraulicznego 329
16.4.3. Układ ze zbiornikiem buforowym w układzie szeregowo-równoległym 331
16.5. Typowe schematy hydrauliczne z pompami ciepła monoblok do montażu na zewnątrz budynku 332
16.5.1. Układ z bezpośrednim zasilaniem instalacji grzewczej 332
16.5.2. Układ ze zbiornikiem buforowym z funkcją sprzęgła hydraulicznego 334
16.6. Schematy hydrauliczne z pompami ciepła współpracującymi z dolnym źródłem w postaci sond gruntowych, z wykorzystaniem funkcji chłodzenia pasywnego 335
16.6.1. Układ z bezpośrednim zasilaniem instalacji grzewczej 335
16.6.2. Układ z wielofunkcyjnym zbiornikiem buforowym, kolektorami słonecznymi i chłodzeniem pasywnym 337

17. Zastosowania pomp ciepła. Budownictwo wielorodzinne, budynki użyteczności publicznej – mała i średnia skala 339
17.1. Ogólna charakterystyka i wymagania stawiane układom z pompami ciepła stosowanym w budownictwie wielorodzinnym i budynkach użyteczności publicznej 340
17.2. Rozwiązania z pompami ciepła powietrze–woda. Zastosowanie indywidualnych pomp ciepła dla poszczególnych mieszkań 341
17.3. Rozwiązania z zastosowaniem zbiorczego układu pomp ciepła zasilającego instalację w budynku wielorodzinnym 343
17.4. Rozwiązania mieszane z centralną instalacją niskotemperaturowych pomp ciepła oraz mieszkaniowymi pompami ciepła niskiej mocy podnoszącymi temperaturę czynnika 350
17.4.1. Przykłady rozwiązań mieszanych – połączenie centralnej instalacji pomp ciepła z mieszkaniowymi pompami ciepła na potrzeby ogrzewania oraz przygotowania ciepłej wody 350
17.4.2. Przykłady rozwiązań mieszanych – mieszkaniowe pompy ciepła współpracujące z sondami gruntowymi 352
17.4.3. Przykłady rozwiązań mieszanych – połączenie centralnej instalacji pomp ciepła z ogrzewaniem podłogowym i mieszkaniowymi pompami ciepła woda–woda na potrzeby przygotowania ciepłej wody 353
17.4.4. Przykłady rozwiązań mieszanych w budynkach użyteczności publicznej, w szczególności budynkach biurowych – połączenie centralnej instalacji z pompą ciepła oraz pętlą wodną, miejscowymi pompami ciepła powietrze–woda/woda–powietrze i wieżą chłodniczą 355
17.4.5. Przykłady rozwiązań z pompami ciepła w budynkach użyteczności publicznej, obiekt hotelowy z instalacją pomp ciepła na potrzeby ogrzewania i chłodzenia budynku 356
17.4.6. Przykłady rozwiązań z pompami ciepła w budynkach użyteczności publicznej, wykorzystanie magistrali wodociągowej w funkcji dolnego źródła pomp ciepła 358
17.4.7. Przykład rozwiązania z pompami ciepła z wykorzystaniem ciepła odpadowego w małej i średniej skali 359

18. Zastosowania pomp ciepła. Skala makro 363
18.1. Obiekty wielkokubaturowe – ogrzewanie i chłodzenie budynków, przygotowanie ciepłej wody 363
18.2. Pompy ciepła w sieciach ciepłowniczych 364
18.3. Pompy ciepła w zakładach produkcyjnych, gospodarka obiegu zamkniętego w procesach o temperaturze poniżej 100°C 365
18.4. Pompy ciepła w zakładach produkcyjnych, gospodarka obiegu zamkniętego. Pilotażowe instalacje z pompami ciepła w procesach o temperaturze powyżej 100°C 370}