Prezentacja WLHP

Konkurs POLEKO 3x20
organizowany przez Polskie
Stowarzyszenie Pomp Ciepła w 2012 r.
1
Park Biurowy
Astra Park
Kielce, al. Solidarności 36
2
3
Astra Park
Dane budynków:
-Powierzchnia wynajmowana 16 200 m2
- Siedziba spółek giełdowych : Echo Investment S.A.,
Cersanit S.A., Barlinek S.A.
- Rok oddania do użytku: 2007 r.
4
Instalacja grzewczo – klimatyzacyjna
typu Water Loop Heat Pumps
(WLHP)
w biurowcach Astra Park
w Kielcach
5
Założenia projektowe:
1. Maksymalnie niskie koszty inwestycyjne
2. Zapewnienie komfortu termicznego i niezależnej
regulacji w poszczególnych pomieszczenia.
3. Niskie koszty eksploatacyjne – budynek budowany na
własne potrzeby.
4. Możliwość optymalnego zarządzania i sterowania
mikro-źródłami energii (poszczególne pokoje biurowe)
z poziomu systemu BMS.
6
Teza projektowa:
Większość budynków biurowych w trakcie
eksploatacji generuje własną energię, której
nadmiar w konwencjonalnych systemach
grzewczych jest bezpowrotnie emitowany poza
budynek do Środowiska
7
W systemie WLHP stosującym pompy ciepła typu
woda / powietrze - energia własna budynku jest
przechwycona i wykorzystana w zamkniętym
obiegu wodnym.
Obieg ten służy jako magazyn energii cieplnej.
Im większa instalacja tym więcej
zakumulować energii odpadowej.
8
może
Wszystkie pomieszczenia są chłodzone - lato
9
Wszystkie pomieszczenia są ogrzewane - mroźna zima
10
Jednoczesne ogrzewanie i chłodzenie – pory przejściowe
11
 Poziom równowagi cieplnej uzyskuje się przy temperaturze wody w
obiegu zamkniętym w przedziale około 18 – 36 0C.
 Poniżej granicznej temperatury (w zimie) energia cieplna jest
dostarczana ze źródła ciepła do obiegu wodnego, tak aby utrzymać ją
na zadanym poziomie.
 Powyżej temperatury granicznej (w lecie) nadmiar ciepła jest
usuwany z wody za pomocą chłodni wentylatorowych, tak aby nie
przekroczyć 36 0C.
 Przedział temperaturowy pomiędzy 18 – 36 0C dla wody w obiegu
zamkniętym gwarantuje pełną funkcjonalność każdej pompy ciepła w
obiegu, co oznacza że każda pompa w zależności od potrzeb może
dostarczyć ciepłe lub zimne powietrze do pomieszczenia.
12
13
14
Źródło ciepła w biurowcach Astra Park
Każdy z trzech budynków wyposażony jest w kondensacyjną
kotłownię gazową, każda o mocy 264 kW. Zasilają one
instalacje c.o., przygotowania c.w.u., c.t. na potrzeby wentylacji
oraz c.t. na potrzeby podgrzewania obiegu pomp ciepła.
Zwraca uwagę mała moc źródła ciepła (kotłowni) w stosunku do
kubatury ogrzewanej. Jest ona na poziomie około 50 %
obliczeniowych strat ciepła przez przegrody. Uzasadnieniem
jest dodanie do bilansu mocy grzewczej ciepła wytwarzanego
przez sprężarki wszystkich pomp ciepła.
Ciepło to jest przekazywane do pętli wodnej i odpowiednio
wykorzystywane.
15
16
Źródło chłodu
Głównym źródłem chłodu w omawianej instalacji są wieże chłodnicze
zraszane, typu zamkniętego.
Obliczeniowe moce wież chłodniczych:
-dla budynku I i III - 860kW
-dla budynku II
- 970kW.
Wieże zlokalizowane są na dachach budynków w przestrzeni wydzielonej
ekranami akustycznymi.
Wieże dobrane zostały na sumę mocy chłodniczych i elektrycznych pomp
ciepła. W zamkniętym obiegu hydraulicznym wybrano bezpieczny wariant
odseparowania instalacji poprzez wymiennik płytowy. Wieże chłodnicze
pracują przy wykorzystaniu 30 %-ego roztworu wody z glikolem dla ochrony
przed zamarzaniem w zimie.
17
18
Źródło chłodu dla central wentylacyjnych
Dodatkowym źródłem chłodu na potrzeby chłodzenia powietrza w centralach
klimatyzacyjnych w lecie są agregaty chłodnicze typu woda/glikol.
Parowniki tych urządzeń schładzają roztwór glikolu kierowany do chłodnic
central klimatyzacyjnych. Skraplacze agregatów omywane są tą samą wodą
instalacyjną co pompy ciepła, a odebrane ciepło kierowane jest na wieże
chłodnicze, tak jak z piętrowych instalacji pomp ciepła.
Agregaty chłodnicze mają również funkcję odwracalnego obiegu
termodynamicznego (pompa ciepła) i mogą służyć do wstępnego
podgrzewania świeżego powietrza w zimie.
19
System dostarczania świeżego powietrza do biurowców
Każdy budynek wyposażono w centralę klimatyzacyjną
nawiewno-wywiewną
o wydajności około 30 000 m3/h
pracującą na potrzeby powierzchni biurowych.
Dodatkowo środkowy budynek posiada niezależną centralę o
zmiennym przepływie powietrza i wydajności 12 000 m3/h,
obsługującą kompleks sal konferencyjnych i współpracującą z
regulatorami przepływu typu VAV.
20
Jednym z kluczowych i nowatorskich rozwiązań instalacyjnych
z
punktu
widzenia
oszczędności
energetycznych,
zastosowanych w omawianym kompleksie biurowym było
powiązanie instalacji WLHP z instalacją podgrzewania
świeżego powietrza w centralach klimatyzacyjnych.
Jak można było zobaczyć na schemacie, woda technologiczna
dla pomp ciepła powracająca z instalacji przed skierowaniem
do wymiennika ciepła woda/glikol (i dalej do wieży chłodniczej)
jest podbierana i kierowana do nagrzewnic central
klimatyzacyjnych.
21
Jeżeli powracająca z instalacji pomp ciepła woda ma zbyt niską
temperaturę (poniżej 23ºC) – układ wtryskowy obiegu
kotłowego (50 - 60ºC) poprzez zawór trójdrogowy podgrzewa
wodę kierowana do nagrzewnicy do wymaganej temperatury.
Taka sytuacja w praktyce zdąża się jedynie przy niskich
temperaturach zewnętrznych poniżej 00C lub zaraz po przejściu
instalacji ze stanu obniżonego komfortu nocnego na tryb
dzienny.
Powoduje to, że przygotowanie ponad 100 000 m3/h świeżego
powietrza w centralach klimatyzacyjnych kompleksu biurowego
praktycznie
nie
wymaga
zewnętrznego
wydatku
energetycznego, wykorzystując wewnętrzne zyski ciepła oraz
ciepło wytworzone podczas pracy sprężarek pomp ciepła.
22
Wykorzystanie ciepła odpadowego z chłodzenia serwerowni
W omawianych budynkach serwerownie poszczególnych budynków są
klimatyzowane również pompami ciepła włączonymi do pętli WLHP. Różnica
polega na tym, że pompy te są zlokalizowane poza pomieszczeniami
serwerowni ze względu na ryzyko zalania serwerów wodą.
Włączenie do pętli WLHP urządzeń chłodzących cały rok powoduje
możliwość przejęcia dużych ilości ciepła odpadowego i jego wykorzystania.
Tym samym pozwala to na redukcję ilości ciepła pobieranego ze źródła
(kotłowni).
23
Zalety systemu WLHP
 Pełny komfort cieplny Użytkowników porównywalny do fan-coili 4-rurowych;
 Niezależna regulacja temperatury w każdym wydzielonym pomieszczeniu;
 Wysoka efektywność pomp ciepła (dla trybu grzania COP = 4.8 – 5.0);
 Ograniczenie zużycia energii cieplnej = niższe koszty eksploatacyjne;
 Transport energii odpadowej z miejsc o jej nadmiarze (np. serwerownie, sale
konferencyjne) do miejsc z deficytem energii cieplnej;
 Minimalne ryzyko utraty sprawności całego systemu. System WLHP jako
zdecentralizowany wyklucza ryzyko całkowitej utraty funkcjonowania w przypadku
awarii;
 Spełnienie Dyrektywy 2002/91/WE Parlamentu
charakterystyki energetycznej budynków (ang. EPBD).
24
Europejskiego
w
sprawie
Koszty inwestycyjne systemu w trakcie budowy rok 2007
Porównania kilku wykonanych przez Echo Investment SA podobnych obiektów w
różnych systemach instalacyjnych:
25
Koszty eksploatacyjne
Instalacji HVAC
Astra Park
Kielce
26
27
28
29
Przykłady budynków zrealizowanych
przez Echo Investment S.A.
wyposażonych w systemy
klimatyzacyjno-grzewcze oparte o pompy ciepła
w pętli wodnej (WLHP)
30
Biurowiec Oxygen
Szczecin
ul. Malczewskiego
Powierzchnia wynajmowana: 12 000 m2
Rok ukończenia : 2010
31
32
Galeria Echo
Kielce
ul. Świętokrzyska
Powierzchnia wynajmowana: 80 000 m2
Rok ukończenia : 2011
33
34
Pasaż Grunwaldzki
Wrocław
pl. Ronalda Regana
Powierzchnia wynajmowana: 48 000 m2
Rok ukończenia : 2007
35
36
Galeria Galaxy
Szczecin
al. Wyzwolenia
Powierzchnia wynajmowana: 42 000 m2
Rok ukończenia : 2003
37
38
Dziękuję za uwagę
39