Energy Saving Company

DOWNLOAD  |  LINKOVI  |  KONTAKT  |  ENGLISH

O nama ESCO model poslovanja Energetska efikasnost Kogeneracija Biogas Biomasa Toplotne pumpe Vodič za izgradnju energetskih postrojenja    Galerija Reference

Iskorišćenje podzemnih voda kao toplotni izvor

Pri najnižim temperaturama spoljnog vazduha, temperatura podzemnih voda u većini slučaja iznosi +10°C do +14°C, a zavisi od dubine sa koje se voda crpi. Ova temperatura tokom cele godine se neznatno ili se uopšte ne menja. Iz ovog razloga podzemna voda je veoma pogodna kao davalac toplote za pogon toplotne pumpe.
Za crpljenje podzemne vode treba da postoje dva bunara, crpni i ponorni. Razmak između ovih bunara treba da bude što je moguće veći, a po mogućnosti ne manji od 10m. Umesto ponornog bunara, za odvod ohlađene vode mogu se koristiti i odvodi kanalizacije, kanali za odvod atmosferskih padavina ili potok ili reka. Crpni bunar, u svakom trenutku eksploatacije mora obezbediti dovoljnu količinu vode.

Studija slučaja: Toplotne pumpe u sistemu voda-voda, Imlek, DC Zemun

Performanse postrojenja sa toplotnim pumpama su prikazane na primeru aplikacije sistema grejanja Imlekovog distributivnog centra u Zemunu. Ukupan toplotni konzum koji se obezbeđuje ovim sistemom iznosi 250 kW.

Kao toplotni konzum, trenutno je u funkciji postojeći radijatorski sistem koji je radom pokazao izuzetno dobre rezultate, ali sledeći korak je rekonstrukcija ovog sistema, uz instalaciju niskotemperaturskih konvektorskih uređaja.

ESCO je učestvovao u realizaciji ove aplikacije na poslovima upravljanja projektom, sa uslugama inženjeringa. Stručni tim kompanije ESCO je predložio rekonstrukciju sistema grejanja i primenu toplotnih pumpi kao energetski efikasniju opciju. Aktivnosti za realizaciju projekta pažljivo su ispalanirane kako bi se ostvarila brza realizacija uz minimalne finansijske resurse. U toku realizacije projekta, vršeno je praćenje sprovedenih aktivnosti uz kontrolu implementacije tehničkog rešenja. ESCO je pružio i smernice za pojedine tehničke detalje kako bi se realizovala energetski optimalna aplikacija.

Prvobitni sistem uključivao je tri električna niskotemperaturna kotla, instalisanih snaga 2x90kW i 1x70 kW. Ovi kotlovi su zadržani kao rezervni sistem, a nakon rekonstrukcije osnovu postrojenja čine dve toplotne pumpe HITACHI RHUE 40WG2. Kao toplotni izvor, pripremljen je napojni bunar izdašnosti 14 lit/sec. Za povrat vode obezbeđen je ponirući bunar. Sa temperaturom napojne vode od 12°C, temperatura vode za zagrevanje iznosi 50 °C, pri spoljnjoj temperaturi od -10 °C. Temperatura vode na povratu, pri najvećem stepenu opterećenja iznosi 5 °C.

U realizaciji projekta ESCO je primenio aktuelni koncept „metodologije poboljšanja u liniji za grejanje“, koji uključuje sledeće elemente:

1. Izlazna temperatura sistema prema toplotnim potrošačima (u ovoj fazi realizacija, sa radijatorima) reguliše se prema spoljnjoj temperaturi, bez obzira na temperturu dovodne vode.
2. Topla voda koja se dovodi sa grejača, uvodi se na vrh akumulatora toplote, direktno prema napojnoj liniji toplotnog konzuma. Ovakva konfiguracija kombinovana sa prethodno pomenutim upravljanjem izlazne temperature obezbeđuje temperaturnu stratifikaciju akumulatora toplote.

Metodologija poboljšanja u liniji za grejanje uvećava pouzdanost snabdevanja toplom vodom i poboljšava efikasnost akumulatora toplote. Ovakav koncept omogućava da zahtevi toplotnog kapaciteta budu nešto umanjeni, kako se zagrevanje toplotnog konzuma može obezbediti u određenom vremenskom periodu i u slučaju da temperatura napojne vode iz bilo kog razloga padne suviše nisko.

U tom smislu, ESCO je predložio sledeću opremu za konfigurisanje sistema:

1. Dva zavojna agregata HITACHI RHUE 40WG2, sa električnom snagom pri najvećim stepenu opterećenja 42kW, uz deklarisanu toplotnu snagu 134 kW. Koeficijent performansi - CoP iznosi 4. Ovi uređaji su funkcionalno primarni, što znači da u algoritmu upravljanja imaju prednost. HITACHI sistemi toplotnih pumpi kao rashladni medijum koriste R407C koji nije opasan za životnu sredinu i ne oštećuje ozonski omotač. Ovi sistemi su u potpuno u saglasnosti sa evropskim RoHS direktivama, kojima je ograničena upotreba materijala koji nisu u skladu sa uslovima zaštite životne sredine.
2. Zadržani su postojeći električni linijski kotlovi sa instaliranim toplotnim kapacitetom 250kW (2x90kW i 1x70 kW). Ovi uređaji su u krugu regulacije podešeni kao rezervni. U slučaju havarije sistema sa toplotnim pumpama, kotlovi postaju glavni grejni uređaji.
3. Kombinovanjem toplotnih pumpi sa rezervnim kotlovima u liniji, mogu se upotrebiti toplotne pumpe koje su sa ekonomskog aspekta optimalne za implemetaciju. Toplotne pumpe su pri tome izvedene tako da obezbeđuju neprestan rad – 24h dnevno. Uvek treba imati na umu da energetski efikasni uređaji donose uštede samo kada su operativni. U slučaju toplotnih potreba koje su znatno veće od proseka (izuetno hladni dani tokom zime), linijski rezervni grejači (kotlovi) će nadomestiti potrebne količine toplotne energije.
4. U ovoj aplikaciji upotrebljen je akumulator toplote zapremine V=5m3, a povezan je u skladu sa predloženim konceptom linijskog poboljšanja, prema preporukama komapnije ESCO. U periodu kada nema potrebe za toplotom, pripremljena topla voda puni akumulator toplote. Hidraulično povezivanje potisnog i povratnog voda u akumulatoru toplote mora biti tako izvedeno da se formira lagano strujanje vode u pravcu normalnom na poprečni presek akumulatora toplote. Pod ovom pretpostavkom u akumulaciji se obrazuje temperaturno raslojavanje (tzv. temperaturna stratifikacija), pri čemu se između zone akumulatora na temperaturi potisne i zone akumulatora na temperaturi povratne vode obrazuje uzan sloj (front) razdvajanja.
   Ovaj front razdvajanja se punjenjem akumulatora toplote pomera naniže, odnosno pražnjenjem naviše. Temperaturski senzori na omotaču akumulatora toplote omogućavaju praćenje položaja fronta razdvajanja, a time i prepoznavanje procesa punjenja odnosno pražnjenja, kao i njegove brzine.
5. Kako bi se uspostavio kontinuitet snabdevanja napojnom vodom instaliran je napojni (ili prihvatni) rezervoar. Pre dovođenja vode u napojni rezervoar, neophodno je mehaničko filtriranje vode. Stabiliziranje vode pre vraćanja u ponorni bunar vrši se u ponornom bafer rezervoaru. Oba instalirana rezervoara su kapaciteta V=10m3.

Analiza energetskih ušteda

Uzimajući u obzir implementirani sistem, sa izuzetno povoljnim koeficijentom performansi (CoP=4), ostvaruju se značajne energetske uštede, do tri puta u odnosu na konvencionalne sisteme. Period otplate ovakvog sistema je nešto više od 2 godine.

	Konvencionalni sistem sa električnim bojlerima	Toplotne pumpe kao primarni grejni uređaji
Osnovne karakteristike sistema	Pe=250 kW (Pt=250 kW)	Pe=84 kW, Pt=268 kW, V=5000 lit
Maksimalna angažovana snaga (godišnji prosek)	Pmax =190 kW	Pmax =70 kW
Godišnja potrošnja energije	E=625.000 kWh	E=210.000 kWh
Godišnja ušteda energije	300%