Odzysk ciepła i dystrybucja w optymalnych temperaturach
"Po prostu zrób to" i zaoszczędź 50 %
Gdy komercyjne chłodzenie, zapotrzebowanie na ogrzewanie i konwencjonalnie zainstalowane systemy zbiegają się w czasie, to zazwyczaj należy zwrócić na to uwagę. W pewnych okolicznościach istnieje znaczny potencjał oszczędności energii pierwotnej. Tak było w sklepie SPAR w Reichraming koło Steyr. Nagroda: wyróżnienieNagroda Energy Globe Award Górna Austria' Koniec ubiegłego roku.
Każdą przebudowę zakładu można przekształcić w "pracę doktorską". Często jednak projekt jest odrzucany jeszcze przed zdiagnozowaniem jego wykonalności. Albo zaczynasz i robisz. Ponieważ wieloletnie doświadczenie, prawidłowe szacunki i zdrowy rozsądek są często najlepszymi doradcami.
Rys. 1: Sklep SPAR Reichraming
Jeszcze więcej przed nami
"W naszym przypadku szalę przechyliła wadliwa pompa obiegowa" - wspomina Harald Landerl. Jego żona Maria prowadzi jedyny sklep spożywczy w Reichraming w Górnej Austrii od 37 lat. Oboje mieszkają tam równie długo, podobnie jak ich syn Harald i jego rodzina. "Nasz znany inżynier grzewczy Raimund Aschauer przyjechał i skorzystał z okazji, aby przyjrzeć się wszystkiemu. Jego wniosek: Harald, możesz coś wyciągnąć ze swojego systemu".
Harald Landerl początkowo się wahał. Ponieważ oszczędzanie pieniędzy zawsze oznacza najpierw inwestowanie. Stało się to na wielką skalę 10 lat temu. W tym czasie powierzchnia sklepu niemal podwoiła się, osiągając obecny rozmiar 416 m². Zainstalowano kocioł na pellet o mocy 55 kW i nowy system chłodniczy o mocy 45 kW. Od tego czasu niewielka część ciepła odpadowego ze skraplacza systemu chłodniczego okazjonalnie ogrzewała mały basen na tarasie. Jednak większość energii cieplnej była marnowana do środowiska, jak ma to miejsce w przypadku wielu komercyjnych systemów chłodniczych. W rzeczywistości można było tu coś zyskać.
Rys. 2: Maria i Harald Landerl po prostu uwielbiają nową koncepcję ogrzewania w swoim sklepie SPAR.
Aschauer zauważył jeszcze jeden "słaby punkt". Od czasu przebudowy 9 lat temu, dom syna, który znajduje się wyżej, został podłączony do węzła cieplnego sklepu i domu rodziców za pomocą rury o długości około 20 metrów. Jako odłączony obieg grzewczy, ponieważ ze względu na odległość, a przede wszystkim różnicę wysokości wynoszącą 22 metry, wymiennik ciepła musiał zostać zainstalowany pomiędzy nimi. Rozsądny pomysł. Jednak od tego czasu przełączanie między dwoma obiegami grzewczymi odbywało się ręcznie. Nie było to zbyt wygodne i często oznaczało niepotrzebnie długi czas pracy systemu ogrzewania pelletem. Nie było zbiornika buforowego. Z pewnością jest tu również miejsce na optymalizację.
Następnie rozprowadzono ciepło w sklepie i pomieszczeniach mieszkalnych za pomocą grzejników, ogrzewania podłogowego i grzejników sufitowych. Ponieważ cała sieć hydrauliczna jest podłączona tylko do jednego węzła cieplnego, żądane temperatury zasilania zostały osiągnięte poprzez dodanie zimnej wody i rozprowadzenie jej za pomocą pomp obiegowych. Tak jest do dziś w niezliczonych instalacjach. Skuteczne, ale wciąż praktykowane niszczenie energii.
50 procent jest możliwe
Rys. 4: Dostawca ciepła - kocioł na pelety
Rys. 3: Cylinder buforowy z wymiennikiem ciepła
Rys. 5: System chłodzenia
Następnie Raimund Aschauer usiadł ze swoim partnerem Albertem Koppenbergerem z tymi ustaleniami. Po wstępnej wstępnej ocenie byli w stanie przekazać Haraldowi Landerlowi dobre wieści: "Jeśli połączymy ciepło odpadowe z systemu chłodniczego, zainstalujemy zbiornik buforowy, przekształcimy system hydrauliczny w mieszalniki rendeMIX firmy Baunach i wyposażymy cały system grzewczy w nowoczesny system sterowania, można z grubsza zmniejszyć roczne zużycie pelletu o połowę". To były słowa! Ponieważ według wstępnych obliczeń oczekiwana amortyzacja konwersji miała również wynosić około siedmiu lat, przedsiębiorca Landerl nie zastanawiał się dwa razy i złożył zamówienie. W końcu atrybuty "ochrona środowiska" i "ochrona zasobów" są bardzo ważne dla wyszkolonego producenta narzędzi i pomogły w podjęciu decyzji.
Rys. 6: Holger Müller wyjaśnia funkcje rendeMIX w domu 1 (identyczny drugi mikser 2×4 wisi teraz w domu juniora).
Dwóch twórców przy pracy
Firma Aschauer and Koppenberger (A&K) opracowała zaawansowany system hydrauliczny i sterowania. Późniejsza dyskusja z firmą Hauser była pozytywna i zaowocowała zainstalowaniem przez dostawcę agregatów chłodniczych i technologii chłodniczej modułu wymiennika ciepła na nowym zbiorniku buforowym dostosowanym przez A&K. Od tego czasu jest on wykorzystywany do przechowywania wytworzonego ciepła odpadowego kondensacji z obiegu chłodniczego. Od tego czasu jest on wykorzystywany do odprowadzania ciepła odpadowego kondensacji z obiegu chłodniczego i dostarczania go bezpośrednio do bufora w temperaturze od 45 do 50°C. Ponieważ system chłodniczy w supermarkecie musi działać przez cały rok, prawie nie ma faz bez rozpraszania ciepła. Jednakże, jeśli ciepło odpadowe z systemu chłodniczego nie jest wystarczające do wytworzenia wymaganej temperatury przechowywania, tylko wtedy kocioł na pelety dogrzewa dwuwarstwowy zbiornik buforowy o pojemności 2200 litrów. A jeśli ciepło odpadowe nie jest wymagane, zainstalowany skraplacz osiowy układu chłodniczego jest nadal dostępny do uwolnienia do powietrza zewnętrznego.
Nowe przewody hydrauliczne
Już sam ten środek miał przynieść znaczne oszczędności. Drugi duży potencjał tkwił w dystrybucji i buforowaniu ciepła. Raimund Aschauer przypomniał seminarium zorganizowane przez HG Baunach GmbH. Holger Müller zaprezentował rendeMIX w Wels. Mieszalnik wielodrogowy, który idealnie pasował do tego zadania. "Jeśli chodzi o wydajne łączenie grzejników i ogrzewania podłogowego, nasz opatentowany system zapewnia najlepsze rezultaty" - mówi Müller.
Rys. 7: Partnerzy projektu (od lewej): Holger Müller, Harald Landerl jun., Albert Koppenberger, Raimund Aschauer.
"Powrót z grzejnika staje się przepływem dla wężownic rurowych w podłodze. Inteligentne sterowanie w mieszalniku 2×4 zapewnia precyzyjne utrzymanie proporcji mieszania i temperatury. "Kolejna zaleta: pompa obiegowa ssania dla obiegu mieszania jest już zintegrowana z zespołem. Rozdzielacze hydrauliczne, czujniki lub dodatkowy moduł sterownika są również zbędne. "Można powiedzieć, że rendeMIX staje się przewodnikiem całego układu hydraulicznego" - mówi Müller, podsumowując uderzające korzyści.
Konwersja w zaledwie cztery tygodnie
Prace rozpoczęły się w sierpniu 2014 roku. Zakończono je w ciągu zaledwie czterech tygodni. Dwuwarstwowy zasobnik buforowy, izolowany wełną owczą, został zainstalowany w kotłowni, która znajduje się w budynku gospodarczym pomiędzy dwoma budynkami mieszkalnymi (patrz schemat).
Rys. 8: Uproszczony schemat całego obiegu grzewczego, zilustrowany przy użyciu rzeczywistych warunków na miejscu.
Hauser podłączył stronę gorącego gazu systemu złożonego do modułu wymiennika ciepła. Ponieważ w tym celu czynnik chłodniczy musi zostać opróżniony i ponownie napełniony, wymagana jest wyspecjalizowana firma chłodnicza. Następnie, w piwnicach każdego z dwóch budynków mieszkalnych, zainstalowano rendeMIX DN25 2×4 RH35 i podłączone po stronie zasilania/powrotu do zasilania ciepłem oraz do obiegów grzejników i ogrzewania podłogowego. Jednocześnie trzy pompy obiegowe stały się zbędne. Specjalista ds. elektryki Albert Koppenberger opracował pomysłową koncepcję systemu sterowania. Dzięki swobodnie programowalnym sterownikom UVR producenta Technische Alternative, Amaliendorf, cały system grzewczy jest teraz inteligentnie połączony w sieć.
Rys. 9: Nowy sterownik UVR w kotłowni
Dzięki temu ręczna interwencja stała się zbędna. Zamiast tego energia cieplna jest efektywnie generowana i buforowana po stronie generatora zgodnie z funkcją logiczną i jest przenoszona tylko tam, gdzie jest potrzebna. Temperatury zasilania dla wszystkich obiegów grzewczych są teraz obniżone w takim stopniu, że nie ma utraty komfortu, ale należy dodać tylko tyle energii cieplnej, ile jest wymagane. Zapewniają to dwa mieszacze rendeMIX. System sterowania z kompensacją pogodową zapewnia, że żadne pomieszczenie nie wychładza się zbyt mocno, nawet w nocy. Woda w obiegach grzewczych jest zatem stale cyrkulowana w temperaturze od 38 do 40°C. Jeśli jeden z dwóch kotłów w budynkach mieszkalnych wymaga wyższych temperatur między 6 rano a 22, przepływ jest na krótko zwiększany do 55 °C, a następnie ponownie obniżany po naładowaniu zbiornika. Jedynie bojler w domach towarowych jest podgrzewany elektrycznie w celu utrzymania temperatur wymaganych przez przepisy higieniczne.
Rys. 10: Piękne potwierdzenie wizjonerskiego pomysłu. Albert Koppenberger z certyfikatem Energy Globe Award Upper Austria.
Oczekiwane oszczędności w zasięgu wzroku
To, że Aschauer i Koppenberger nie obiecywali zbyt wiele, było jasne już podczas inspekcji zakładu pod koniec lutego 2015 roku. "Od czasu zainstalowania kotła na pellet dziewięć lat temu, zawsze zamawiałem paliwo dwa razy w roku", wspomina Harald Landerl, "13 ton we wrześniu i kolejne 10 ton w lutym. A teraz zobacz, ile jeszcze zostało po pierwszej dostawie od września 2014 roku". Rzut oka na magazyn daje wyobrażenie, że jest on wciąż zapełniony do połowy. "Nie będę musiał zamawiać więcej do końca okresu grzewczego 2014/15. Prawdopodobnie zostanie jeszcze trochę pelletu, co pozwoli zaoszczędzić od 10 do 12 ton pelletu". Oznacza to, że rzeczywistość jest bardzo zbliżona do szacunków 50%, które zostały wykonane na początku projektu. Prawie precyzyjne lądowanie.
Pozytywny wniosek
Podsumowując: Poziom ciepła odpadowego z systemu chłodniczego może być rozsądnie wykorzystany do ogrzewania i przygotowania ciepłej wody, gdy ciepło jest wymagane w tym samym czasie. Inteligentne sterowanie jest kluczem do dostarczania ciepła zorientowanego na zapotrzebowanie. Mieszacz rendeMix zapobiega marnowaniu ciepła w obiegach grzewczych o różnych temperaturach zasilania. Połączenie tych środków przyniosło SPARMarkt Landerl oszczędności energii i kosztów na poziomie około 50 procent, a dwaj inżynierowie zakładu Aschauer i Koppenberger otrzymali nagrodę Energy Globe Award Upper Austria 2014 w kategorii "Ogień" jako specjalne wyróżnienie. Jeszcze raz gratulujemy wszystkim zaangażowanym w projekt, który był prawdziwą wizytówką firmy.
rendeMIX może więcej
Oprócz połączenia obwodu wysoko- i niskotemperaturowego, jak w przykładzie SPARMarkt Landerl, czterodrożny mieszacz rendeMIX może być również podłączony bezpośrednio do warstwowego zbiornika buforowego. Umożliwia to dwustrefowe ładowanie i rozładowywanie. Zaletą jest to, że ciepła, zimna i zmieszana woda (poprzez wykorzystanie powrotu) wpływa i wypływa tylko z odpowiednich stref. Tworzy to osłonę bezpieczeństwa w środku bufora. W ten sposób utrzymywana jest stratyfikacja w zbiorniku. Oprócz tego efektywnego ładowania, rendeMIX również wydajnie rozładowuje butlę. Oznacza to na przykład, że czas pracy systemów solarnych lub małych jednostek kogeneracyjnych może zostać ekonomicznie wydłużony. A ponieważ strumień powrotny z grzejników staje się strumieniem dla ogrzewania podłogowego, woda powracająca do olejowego lub gazowego kotła kondensacyjnego jest zimniejsza. W ten sposób powstaje więcej kondensatu i więcej ciepła kondensacji ze spalin dociera do wody grzewczej. Pozwala to skutecznie oszczędzać energię pierwotną.
Achim Frommann
Warsztaty PR NutzWort
Sasbach (Niemcy)
Pobierz artykuł techniczny w formacie PDF
