Procedura optymalizacji doboru zbiornika buforowego współpracującego z pompą ciepła

W pracy przedstawiono optymalizację doboru zbiornika buforowego dla pompy ciepła włączonej w układ grzejny obiektu szklarniowego. Badania oraz optymalizację przeprowadzono podczas pracy pompy współpracującej z trzema wybranymi pojemnościami zbiornika buforowego. Ustalenie wielkości zbiornika buforowego w systemie grunt – woda wymaga uwzględnienia wielu czynników zarówno od strony układu grzewczego szklarni, układu pobierania ciepła z gruntu, jak również samej pompy ciepła. Rozważano przypadek graniczny – zapotrzebowanie na ciepło, które jeszcze może dostarczyć pompa ciepła w systemie monowalentnym. Przyjęto, że nadrzędnym kryterium powinna być maksymalizacja efektywności COP, ale z równoczesnym zapewnieniem zdolności do generowania przez układ ustalonych, granicznych ilości ciepła. Uwzględniono różnice taryf cen energii elektrycznej, także sformułowano inne ograniczenia związane z doborem zbiornika buforowego. Wielkość zbiornika jest między innymi konsekwencją założeń dotyczących strategii eksploatacji dolnego źródła ciepła. Zagadnienie to w pracy rozszerzono. Stwierdzono, że wielkość zbiornika buforowego zależy od lokalnych własności źródła dolnego, które w skali kilku sezonów grzewczych nie ma stacjonarnego charakteru. Stąd zbiornik buforowy powinien posiadać możliwość wydzielania mniejszych objętości stosowanych w zależności od ilości energii pobieranej z jednego metra bieżącego dolnego źródła ciepła. Następnie korzystając z symulacji komputerowych, wykazano, że istnieją uzasadnione ograniczenia dla stosowania zbiorników zbyt małych lub zbyt dużych. W wytypowanym przedziale należy poszukiwać optymalnego zbiornika na drodze doświadczalnej, z uwagi na udział zbyt wielu zmiennych zmniejszających precyzję drogi obliczeniowej.

The paper presents optimisation of selection of the buffer bin for the heat pump connected to the heating system of a greenhouse. The research and optimisation was carried out during operation of the pump, which cooperated with three selected volumes of the buffer bin. Determination of the buffer bin size in the ground-water system requires including many factors both coming from the heating system of a greenhouse, the heat collection from the ground system as well as the heat pump itself. A boundary case of the heat demand, which still may be delivered by the heat pump in the monovalent system was considered. It was assumed that maximization of COP effectiveness should be a superior criterion but with simultaneous ensuring the ability to generate by the system determined, borderline amount of heat. Differences of price lists of electric energy were included; moreover, other limitations related to selection of the buffer bin were formulated. A bin size, inter alia, results from assumptions concerning the strategy of exploitation of a lower heat source. This issue was extended in the paper. It was found that the buffer bin size depends on the local properties of the lower source, which in the few heating seasons scale has no stationary character. Therefore, a buffer bin should have a possibility of separating smaller applied volumes depending on the amount of the collected energy from one current meter of the lower heat source. Then, using a computer simulation, it was proved that there are justified limitations for using too small or too big bins. In the selected range one should search for an optimal bin by means of an experiment, due to participation of too big number of variables, which decrease the cultivation precision.