Aktuality

/ Identifikovanie a využitie ODPADNÉHO TEPLA v budovách a technológiách

V snahe priniesť zákazníkom riešenia, ktoré majú dlhodobý charakter využitia efektívnych technológií spoločnosť CARRIER podporuje trendy, ktoré zabezpečia vysokú ekonomickosť prevádzky aj po viacerých rokoch používania navrhnutých riešení.
Jedným z takýchto je systém rekuperácie energie z odpadného tepla, ktoré je v budovách príp. technológiách určitých procesov vo výrobe. Toto teplo je potrebné poznať a identifikovať a následne určiť jeho potenciál a využiteľnosť v danej aplikácii. Následné výstupy z energetickej a ekonomickej kalkulácii dajú projektantovi, investorovi ale hlavne prevádzkovateľovi relevantné výstupy o spotrebách a úsporách v časovom intervale jedného roka, životného cyklu zariadení a tiež určia návratnosť investície.

Čo je to „ODPADNÉ TEPLO” ?

Odpadné teplo (Heat rejection) je štandardne odvádzané do atmosféry cez chladiace veže, suché chladiče a kondenzátory.

Obrazok 1
Nežiadúce teplo je generované v procesoch a technológiách ako sú kogeneračné jednotky, bioplynové elektrárne, kompresorovne stlačeného vzduchu a rôzne iné aplikácie kde pri technologických procesoch dochádza k vytváraniu odpadného tepla. Toto teplo sa už roky pomerne efektívne využíva na systémy ohrevu TÚV, ÚK príp. na rôzne bazénové technológie, príp. sa distribuuje pre využitie v poľnohospodárstve na ohrev skleníkov.

Odpadné teplo v HVAC aplikáciách

Všeobecná výzva na nás všetkých je, aby sme hľadali vždy čo najúčinnejší systém, ako šetriť energiu. Pri návrhoch chladiacich systémov sa nám to pomerne dobre darí a taktiež naša a EU legislatíva nás nabáda (niekedy aj tlačí) do navrhovania úsporných a tzv. trvalo udržateľných riešení.
Problémom však býva to, že dosiaľ sa pomerne často hrá každý na vlastnom piesočku a to brzdí možnosť uvažovania o nových možnostiach a hlavne nedáva dostatočnú predstavu o celkovej prevádzke budovy. Každý z Vás sa už istotne veľa krát stretol s tým, že systém bol predimenzovaný čo nemusí byť vzhľadom na úspornejšiu prevádzku pri parciálnych záťažiach kritická časť ale problém je v neskĺbení požiadavky na súčasnú prevádzku v režime chladenia a vykurovania (celoročné chladenie a vykurovanie).
Strojovne tepla môžu využiť podstatnú časť odpadného tepla na rozumné a vysokoefektívne účely. Zbytkové teplo je odvedené cez chladiace veže a suché chladiče. Existujú však viaceré možnosti, ako je možné odpadné teplo využiť a vysokoúčinne ho transformovať na chlad alebo teplo s vyšším potenciálom.

Jednou z veľa možností je zapojenie podľa uvedenej schémy.

Obrazok 2
Tento návrh využíva zapojenie troch kompresorových chladičov ktoré sú primárne určené na potrebu výroby chladu, ale na celoročnú potrebu výroby chladu príp. na potrebu chladu v parciálnych záťažiach je určený jeden samostatný chladič, ktorý nie je napojený na systém odvodu odpadného tepla (chladiaca veža príp. suchý chladič) ale na výrobu teplej vody (max. +70°C) pre využitie v TÚV a ÚK.

Uvedená schéma dáva námet k zapojeniu chladičov v kombinácii zapojenia s plynovými kotlami.
Obrazok 3
V tomto praktickom zapojení bude chladič (1) využívaný na výrobu chladiacej aj vykurovacej vody riadený vnútornou reguláciou v spolupráci s frekvenčne riadeným obehovým čerpadlom (2) na dosiahnutie nastaveného Set-pointu. Chladič (1) primárne určený pre vykurovanie bude svojim výkonom pokrývať potrebu výroby teplej vody v prechodnom období a tiež počas nočnej prevádzky, kedy dôjde k zredukovaniu produkcii odpadného tepla odvádzaného cez chladiace veže, čím sa redukuje hluk z veží, šetrí energia na prevádzke ventilátorov u vežiach a tiež na obehových čerpadlách chladiacej vody. Podstatné je, že toto zapojenie nemá vplyv na riadenie a reguláciu samotnej kotlovej stanice.

Prečo je dôležitá rekuperácia tepla?

rekuperácia
Vykurovanie priestoru a ohrev vody predstavuje až 46% z celkovej energetickej náročnosti budov.

Výhody rekuperácie tepla

  • Rekuperácia využíva odpadové teplo pre úsporu energie
  • Spotrebuje súčasne menej energie počas vykurovania a chladenia
  • Umožní znížiť výkon kotla a zredukovať spotreba plynu
  • Obnovené teplo má viacero využití:
      - Vykurovanie priestoru
      - Teplá voda pre hygienické a domáce použitie
      - Spracovanie teplej vody v technologickom procese výroby
  • Schopnosť produkovať pitnú vodu umožňuje životaschopné používanie v:
      - hoteloch, bazénoch, nemocniciach, práčovniach, internátoch, …
  • LEED® Project, EAc1 Points
      - Optimalizovaná energetická náročnosť

Úspory z rekuperácie tepla

Pre vyjadrenie účinnosti produkcie tepla v pomere k dodanej energii pri plnom (nominálnom) výkone sa používa koeficient účinnosti známy ako COP (Coeficient of performance).
Teplo v klasických kotolniach je vyrábané horením paliva a dodaním energie s určitým poklesom na výkone (v závislosti od účinnosti horákového okruhu a regulácie kotla) do vodného okruhu.
Identifikovanie-a-využitie-odpadneho-tepla
Transformovaním odpadného tepla a jeho využitím dosiahneme oveľa väčší koeficient účinnosti (COP) čím znížime investičné náklady na samotnú kotolňu, prípadne ju vieme úplne vynechať a pokrývať celkovú potrebu tepla iba z odpadného tepla.
Identifikovanie-a-využitie-odpadneho-tepla-02
Už aj pri samotnom využití rekuperačného chladiča iba na sezónne vykurovanie vychádzajú zaujímavé úspory na prevádzke:
vykurovaci-system

Prípadová štúdia pre demonštráciu úspor pri rekuperácii tepla

Konkrétnejšie vyjadrenie úspor z prevádzky pri využití rekuperačných chladičov / tepelných čerpadiel si môžeme priblížiť v nasledujúcej názornej ukážke.

Zadanie:

Identifikovanie-a-využitie-odpadneho-tepla-03
Bod A predstavuje zimné obdobie, kde je potreba veľkej požiadavky na ohrev a malej na chladenie
Bod C predstavuje letné obdobie, kedy je špičková potreba chladu a minimálna potreba tepla
Oblasť pod oboma krivkami (2) predstavuje záťaže súčasnej potreby chladu aj tepla
** odhadovaná potreba súčasnej požiadavky na chlad a ohrev je iba názorná a v praxi sa mení v rôznych intervaloch

Výsledné údaje a súčet nám dávajú jasnejšiu predstavu o celkových prevádzkových nákladoch počas roka na prevádzku chladenia aj vykurovania, úspor a celkového najvhodnejšieho konceptu riešenia systému.
Identifikovanie-a-využitie-odpadneho-tepla-04

Záver:

Používaním bežného 95% kondenzačného kotla (COP 0.95 kW/kW) a chladiča s vysokou účinnosťou s frekvenčným meničom iba na chladenie (ESEER 5.35 kW/kW) budú predstavovať prevádzkové náklady 423.000 € ročne. Je to typické zariadenie pre existujúce systémy bez doplnkov rekuperácie tepla:
Identifikovanie-a-využitie-odpadneho-tepla-05
Celoročná prevádzka s využitím rekuperácie tepla so zachovaním vysokej teploty kondenzátora +60°C a viac. Rekuperácia tepla je k dispozícii, ale iba 410kW pri najnižšej okolitej teplote. Použitie vykurovacieho zariadenia pre všetky potreby chladenia je menej účinné ako iba chladenie chladičom (2.6 kW/kW vs. 5.3 kW/kW):
Identifikovanie-a-využitie-odpadneho-tepla-06
Správnym nastavením sekvencie prevádzky bežného kotla s 95% účinnosťou, vykurovacieho rekuperačného chladiča / tep.čerpadla s COP 3.55 kW/kW a vysokoúčinného chladiča na špičkové potreby chladu s COP/EER 5.35 kW/kW prinesie systém úžívateľovi až 30% ročnej úspory. Úspory sú docielené ako na chladení, tak aj na vykurovaní:
Identifikovanie-a-využitie-odpadneho-tepla-07

Viac informácii Vám poskytnú odborní zástupcovia spoločnosti CLIMAPORT.

Top