Comparative analyses of systems with vapour compressor heat pumps and ground heat exchangers

This paper presents selected results of thermal analyses of heating system with vapour compressor heat pumps. The operation of this system was considered and compared for various numbers of horizontal ground heat exchanger pipes during the heating season. The main results of the variant thermal calculations are, among others, variability of operation times, heat fluxes and daily amounts of heat taken from the ground and transferred to the heated space, temperatures of working mediums and mass flow rate of the intermediate agent in the ground heat exchangers, variability of daily amounts of electric driving energy of the compressor as well as total energy consumption during the heating season. The results of these analyses were used in economic calculations connected with the ground heat exchanger. The examples of calculations concerning the optimization number of pipes and an influence of unit installation cost of the horizontal ground heat exchanger on the discounted cost are presented.

W pracy zaprezentowano wybrane rezultaty analiz termodynamicznych układu grzewczego z parową sprężarkową pompą ciepła. Źródłem ciepła dla pompy grzejnej jest grunt. Rozpatrywano i porównano funkcjonowanie układu dla różnych konfiguracji gruntowego poziomego wymiennika ciepła. Głównymi wynikami obliczeń termodynamicznych są: zmienność strumienia ciepła pobieranego z gruntu, strumienia ciepła przekazywanego do ogrzewanej przestrzeni, zmienność temperatur czynników roboczych w układzie oraz strumienia czynnika pośredniczącego w gruntowym wymienniku ciepła, jak również całkowite zużycie energii podczas sezonu grzewczego. Rezultaty tych analiz zostały wykorzystane w techniczno-ekonomicznych obliczeniach związanych z gruntowym wymiennikiem ciepła. Przedstawiono przykłady obliczeń dotyczące optymalizacji liczby rur oraz wpływu jednostkowego kosztu instalacji gruntowego poziomego wymiennika ciepła na koszt zdyskontowany.