Spor tesisleri kötü bir ilişki olmamalıdır
Örnek olay incelemesi CHP destekli ısıtma sistemi Alman Masa Tenisi Merkezi
Yenilenen münferit ve yeni ısıtma teknolojisi bileşenleri Düsseldorf Alman Masa Tenisi Merkezi Bu nedenle, "yenilikçi" vurgusu uygun değildir çünkü bileşenler yenilik aşamasını birkaç yıl geçmiştir: Yoğuşmalı kazan ve CHP sistemleri artık son teknoloji ürünüdür ve çok yollu karıştırıcı prensibi giderek daha yaygın hale gelmektedir. DTTZ'deki kurulumu yine de rapor etmeye değer kılan şey, örnek ısı kaynağının konumu, yani ısıtma teknolojisi açısından normalde zayıf bir ilişki olan spor tesisinde, devre açısından cihaz kombinasyonunun zekası ve belgelenmiş etkinliğidir.
Kamu müşterileri, benzer tesisler için örnek teşkil edecek teknik bina hizmetlerine bilinçli olarak yatırım yapmıştır. Elbette, yenileme paketi ancak değerini kanıtlarsa örnek bir model olabilir. Ancak, bilgilendirici ölçüm raporlarından da görülebileceği gibi, ilk sonuçlar şimdiden açıkça lehte. Alman masa tenisi takımının Tokyo'daki 2014 Dünya Şampiyonası'nı ikinci sırada tamamlamasının temel taşlarından biri Düsseldorf'ta yatıyor. Daha doğrusu Grafenberg semtinde ve geleneksel Borussia Düsseldorf kulübünün binalarında yer alan Alman Masa Tenisi Merkezi DTTZ'de (resim 1). Borussia'nın vitrinlerinde kazanılan Alman şampiyonlukları için sayısız kupa bulunmaktadır. Kulübün oyuncuları, 1989 Dünya Şampiyonasında çiftler şampiyonu olan Steffen Fetzner ve Jörg Rosskopf ya da şu anki profesyonel Timo Boll gibi düzenli olarak dünyanın seçkinleri arasında yer almaktadır. Boll, çok güçlü Çinlilerin önünde dünya sıralamasında geçici olarak bir numaraya yükselme başarısını gösterdi.
Resim 1: Düsseldorf Alman Masa Tenisi Merkezi (DTTZ)
Almanya'da benzersiz
2006 yılında Alman Masa Tenisi Birliği (DTTB) yetenek merkezini Heidelberg'den Düsseldorf'a taşıdı. Tesis ve rekor şampiyonu Borussia'yı çevreleyen fırsatlar, gelecek nesilleri teşvik etmek için daha verimli yapılar sunuyordu. Bu, hem DTTB'nin hem de projenin finansörlerinin - Düsseldorf şehri (50 %), Kuzey Ren-Vestfalya eyaleti (30 %) ve federal hükümet (20 %) - doğal olarak ulusal üsse (yatılı okul ile birlikte) yapılan 5 milyon Euro'luk yatırımdan yüksek beklentileri olduğu anlamına geliyor.
Şu anda Çin'in ardından 2. sırada olmak milli takımdan bu tür bir talebi karşılamaktadır. Ancak, üst sıralarda yer almanın sürdürülebilirliği kısmen tesisin sürekli kullanımına ve kullanılabilirliğine, yani çekiciliğine bağlıdır. Bu nedenle ilgili taraflar takip maliyetlerine katlanacaklarının farkındaydı. Eğitim ve yarışma merkezi 2006 yılında DTTB'ye devredildiğinde, planlamacılar sadece teknik ekipman için yıllık işletme maliyetini 200.000 Euro olarak tahmin etmişlerdir. Bu nispeten yüksek kalemin bir nedeni de eski ve yeninin iç içe geçmesinde gizlidir. Ulusal üssün Grafenberg kulübünün arazisine entegre edilmesiyle gerçekleştirilen tasarım, enerji tedariki açısından mevcut tesisatlardan mümkün olduğunca faydalanmak zorundaydı - bu genellikle yenilemeler için geçerli olan bir durumdur. Binalar ve teknoloji için 5 milyon Euro'dan fazla para mevcut değildi.
Yeni ve eski iç içe
Şekil 2: Havalandırma sisteminin bir parçası
Elbette mevcut binanın birkaç yıllık geçmişi vardı: kompleks 1994 yılında Hollandalı bir genel müteahhit tarafından inşa edilmişti. Taşeron ısıtma teknolojisini - atmosferik gaz - Hollanda'dan getirmişti. Ancak hem genel müteahhit hem de tesis üreticisi inşaattan sonra çekildi. Bu nedenle Düsseldorf merkezli Florack GmbH şirketi uzun yıllar boyunca bina hizmetlerinden sorumlu olmuştur. Bu da çok fazla iş yapılmasına neden oldu. Eski sistemdeki kusurlar, kontrol sisteminden tek borulu ısıtma sistemindeki, örneğin vanalardaki kusurlara kadar nispeten hızlı bir şekilde ortaya çıktı. Hatlarda bunlardan çok sayıda vardı: 240 tane. Onarımlar ve kısmi yenilemeler sipariş defterini doldurdu. Bir noktada, büyük salon için bir havalandırma sistemi eklendi, böylece kazan artık günde 24 saat çalışsa bile binaları rahat bir sıcaklıkta tutamıyordu. Havalandırma sistemi için ilave 120 kW, güç rezervini aştı. Şimdilik, ısı jeneratörünün bir eksiklik dağıtmaktan başka seçeneği yoktu.
Resim 3: Havalandırma teknolojisine ancak daha sonraki yıllarda nem alma aşaması eklendi. Önlem alınmadan önce, profesyoneller elverişsiz günlerde kelimenin tam anlamıyla bir nem örtüsüyle sarılmış olarak oynuyordu. Sağdaki resimde DTTZ çalışanı ve bina teknisyeni Danilo Enz, arka planda Peter Weber'in yanında Vaillant'tan CHP danışmanı Thilo Braun
Bu eksiklik, milli takımın ve Borussia Düsseldorf kulübünün başarısı nedeniyle masa tenisinin artan popülaritesi ile daha da belirgin hale geldi: ön tarafa dönük iç mekan hava koşulları yerine nemli ve ıslak iç mekan havası. Ön tarafa dönük olması, selüloit ile yapılan bu sporun genellikle rüzgar ve cereyana karşı hassas olduğu anlamına gelmektedir. Tüy kadar hafif top sadece 2,7 gram ağırlığındadır, bu nedenle yandan gelen neredeyse her esinti topu istenen yöne doğru üfler. Ancak nemin yörünge üzerindeki önemli etkisi daha az bilinmektedir. Profesyoneller topspin ile oynar. Bu özel vuruş tekniği topun dönmesine neden olarak masadan sektikten sonra yönünün tahmin edilmesini zorlaştırır.
Nemli koşullarda neredeyse hiç topspin yok
Top ve sopa arasındaki sürtünme ne kadar yüksekse spin de o kadar yüksek olur. Öte yandan nem, sonucu zayıflatır. Kelimenin tam anlamıyla raketin sivilce kaplamasını yağlayıcı bir filmle kaplar. Top spinini kaybeder ve rakip için tahmin edilebilir hale gelir. Eski sistem bu şekilde inşa edilmişti: Radyant tavan panelleri (bkz. Şekil 1) temel olarak yüksek oranda dış hava ile birlikte çalışıyordu. Besleme havası, nemi alınmadan tavanın altından kayıtlara akıyor, onları ısıtıyor ve aşağı doğru itiyordu. Bu da özellikle nemli ve yağmurlu günlerde salondaki bağıl nemi artırıyordu. Bin ya da daha fazla seyircinin izlediği Bundesliga ya da milli takım maçları sırasında, bu zaten izin verilen sınırın etrafında dolaşıyordu. Burada "müsaade edilebilir" hijyenik konfor koşullarına değil, "müsaade edilebilir" selüloit top ve rakete atıfta bulunuyor. Borussia Düsseldorf e. V. Genel Müdürü Jo Pörsch geriye dönüp baktığında "Talihsiz günlerde kelimenin tam anlamıyla sis içinde oynuyorduk" diyor. Bu nedenle 2009 yılında havalandırma sistemi (Şekil 2) bir klima sistemi oluşturacak şekilde yenilendi, temiz havanın tavan radyatörlerinden geçmesi engellendi - içinden sıcak su akan paneller korunmasına rağmen - ve bunun yerine ilk güçlendirme önlemlerinden biri olarak uygun bir nem alma aşamasına (Şekil 3) yönlendirildi. Bu güçlendirme, oyunun tekrar düzgün bir şekilde oynanabilmesini sağlamıştır.
Ekonomik CHP
Resim 4: Yenilenen DTTZ'de ısı (ve elektrik) üretimi, 4,7 kW elektrik ve 12,5 kW ısıya sahip bir Vaillant CHP ünitesi ve bir "Ecocraft" gaz yoğuşmalı kazan tarafından sağlanmaktadır. Sağda, tesis inşaat şirketi Florack GmbH, Düsseldorf'tan tesis mühendisi Peter Weber; ortada, Ecoteam, Halver'den enerji danışmanı Martin Halbrügge. Solda RendeMIX geliştiricisi Hans-Georg Baunach
Bu ve diğer genişletmelerle, atmosferik gaz kazanının zamanı nihayet sona ermişti. Belirtildiği gibi, ısıtma dönemi boyunca tesise yalnızca 40 °C'lik maksimum akış sıcaklığı sağlayabiliyordu. Bu nedenle 2013 yılında bina hizmetleri, Düsseldorf Belediyesi'nin çevre ajansının tavsiyesi üzerine küçük bir CHP ünitesi ile desteklenen bir gaz yoğuşmalı kazan da dahil olmak üzere tamamen yenilenmiştir. Neden Çevre Ajansı? Çünkü eyalet başkentinin kurumu, iklim tartışmalarının arka planında spor kulüplerine enerji tasarruflu tesisler konusunda tavsiyelerde bulunuyor. Enerji verimliliği, kulüplere ait pek çok mülkte öncelikli bir konu değildir. Her kulüp yönetim ekibi enerji ve işletme maliyetlerinin gelişimini şüpheyle izlese de, üyelerin heterojen çıkarları göz önüne alındığında bunlar nadiren ana çalışma konuları arasında yer alır. Üyeler öncelikle ekonomik bir ısı kaynağı değil, işleyen bir ısı kaynağı istemektedir. Öte yandan kamu sektörü, finansman ya da sübvansiyon sağlayan bir kurum olarak elektrik ve ısıtmayı öncelikle bir maliyet faktörü olarak görmektedir. Maliyet faktöründen bahsetmişken: kamu yetkilileri, şehrin kötü şöhretli mali sıkıntılarına rağmen neden küçük bir CHP ünitesi lehine karar verdi? "Spor tesislerinde kamu yararı var. Bu nedenle yatırımlar söz konusu olduğunda kamu sektörü belli bir yüzdeyle katkıda bulunuyor. Bu durum tüm bölge spor tesisleri için geçerli. Ekolojik gereklilikler de göz önünde bulundurulursa, şehir biraz daha yüksek bir sübvansiyonu kabul etmeye de hazırdır. Bu durumda da böyle oldu," diye açıklıyor yarı resmi enerji danışmanı Martin Halbrügge. Halbrügge'nin mühendislik firması IAS Halbrügge, DTTZ'nin enerji yönetimini çevre ajansına emanet ederek bir master plan oluşturdu - "yarı resmi" sıfatı da buradan geliyor.
Önemli: yük profillerini analiz etme
Şekil 5: Sıkışık tesis odası kompakt bir kurulum gerektiriyordu
Açık konuşmak gerekirse, konu sadece kamu yararı değil, bir kamu binasıdır. 2005/2006 yıllarında Borussia arazisine Alman Masa Tenisi Merkezi'nin inşa edilmesiyle eklenen yeni bina belediyeye ait. Küçük top oyuncuları da 1994 yılında büyük ölçüde federal, eyalet ve şehir finansmanıyla kendi tuğla binalarını inşa ettiler, çünkü o zaman bile eğitim tesisi kulüp seviyesinin ötesinde önemliydi. "Temel çalışmamız" diye açıklıyor uzman mühendis, "başlangıçta tüketimi analiz etmekten ibaretti. Termal ve elektriksel gereksinimler ortaya çıktığında CHP ünitesi bariz bir seçim oldu. Termal: Sadece 16 otel odasında günde iki ila üç kez, yani her antrenman seansından sonra, yılda 300 günden fazla duş suyu akıyor. Eğitim kursları olmadığı zamanlarda, çok sayıda Düsseldorf ticaret fuarına katılan katılımcılar ve ziyaretçiler otelde kalmayı tercih ediyor. Aydınlatma, pompalar ve ekipman için elektrik gereksinimleri zaten tüm yıl boyunca mevcut." Martin Halbrügge yük profillerini kaydetmiş ve bir CHP ünitesi kurulursa muazzam maliyet tasarrufu sağlanacağını hesaplamıştır, zira kompleks kendi ürettiği elektriği yılda 8.000 saat veya daha fazla tüketecek veya tüketebilecektir. Vaillant'tan seçilen 12,5 kW termal (4,7 kW elektrik) çıkışlı "Ecopower" ünitesi (Şekil 4), 280 kW'lık toplam termal gereksinime kıyasla mütevazı görünmektedir, ancak 280 kW, dolu antrenman odaları, otel doluluğu, rekabet (seyirci tribünleri) ve diğer katkı maddeleri ile en olumsuz kış senaryosunu dikkate almaktadır. Otel bulunan bir spor merkezindeki ısı talebi önemli dalgalanmalara tabidir.
Yeni EEG nedeniyle kayıp yok
Bu arada, 4.7 kW elektrik gücü nedeniyle, EEG ek ücretinin ödenmesine ilişkin yeni hükümler "Ecopower "ın karlılığını etkilememektedir. Yeni CHP'nin (1 Ağustos 2014'ten sonra faaliyete geçecek) artık "yenilenebilir enerji kaynaklarının" genişletilmesine mali katkıda bulunması gerekse de, EEG ek ücretinden önceki muafiyetin iptali yalnızca 10 kW'ın üzerinde elektrik çıkışına sahip makineleri etkiliyor. "Bakım sözleşmesi ile işletmeci güvenli tarafta. Zaten jeneratörün güvenilirliği konusunda çok fazla endişelenmelerine de gerek yok. Remscheid ile hem kombine ısı ve güç hem de gaz ısı üretimi açısından yıllardır çalışıyoruz ve hiçbir zaman kayda değer bir sorun yaşamadık" diyen Florack GmbH Genel Müdürü Peter Weber, müşterisine neden "Ecopower" ile "Ecocraft" yoğuşmalı kazanı birleştirmesini tavsiye ettiğini açıklıyor. Peter Weber, dünyanın önde gelen ısıtma ve enerji teknolojisi şirketlerinden birinde (Vaillant 2013 cirosu toplam 2.381 milyar Euro, 12.000 çalışan) yenilenebilir enerjiler konusunda yüksek mühendis ve satış mühendisi olan Thilo Braun'dan Vaillant enerji teknolojisi konusunda tasarım desteği almıştır. Florack GmbH'nin CHP konusundaki uzmanlığı, Vaillant tarafından verilen bir yarı lisans şeklinde müşteri DTTZ'nin kullanımına sunulmuştur. Üretici, lider isminin kötü işçilik nedeniyle zarar görme riskinden endişe duymaktadır. Bu hasar tüm markaya gölge düşürebilir. Bu nedenle, sadece fabrikada yoğun bir eğitimden geçen Vaillant müşterileri CHP teknolojisini, bakım ve yedek parçaları ve garanti sözünü alırlar.
Bir çıkış yolu olarak çok yönlü karıştırma prensibi
Şekil 6: Beş ısıtma devresi artı bir regüle edilmemiş yüksek sıcaklık devresi (havalandırma, sağda) için mikser kurulumu. "rendeMIX" tarafından kontrol edilen ısıtma devreleri, diğerlerinin yanı sıra radyant tavan panellerine (büyük salon) ve radyatör sistemlerine (otel, küçük salon, soyunma odası) hizmet eder. Ayrıntılar için "Sıcaklık kayıtlarının analizi" bölümüne de bakınız.
CHP ünitesi ve kazana, verimliliği optimize etmek için yeterli boyutta bir tampon depolama tankı eşlik etmektedir. Yenileme aynı zamanda kısmen harap olmuş ısı dağıtım sisteminin değiştirilmesini de içeriyordu. Daha önce de belirtildiği gibi, bazı karıştırıcılar ve vanalar artık çalışmıyordu ve pompalar "enerji tüketenler" kategorisine giriyordu. Bununla birlikte, teknik merkez zaten tıka basa doluydu (Şekil 5). Alan, ek bir genişletmeye izin vermiyordu. Bu nedenle ilgili taraflar, tüm spor ve otel alanları için 1.500 litrelik makul bir depolama hacmine sahip kompakt bir sisteme başvurmak ve verimlilik açısından büyük ödünler vermek zorunda kalmamak için bazı özel teknik özellikler uygulamak zorunda kaldı. Örneğin "rendeMIX" çok yollu mikserin entegrasyonu bariz bir seçimdi. Sadece bu mantıklı gelişme (Şekil 6) prensipte nispeten küçük bir depolama tankı ile yönetmeyi mümkün kılmaktadır: kontrol vanası önemli ölçüde daha istikrarlı tabakalaşma ve enerji tasarrufu sağlayan şarj ve deşarj sağlar. Sonuç olarak devre, iki bölgeli şarj ve deşarj sayesinde, aynı içeriğe sahip geleneksel tek bölgeli şarj ve deşarj sisteminin neredeyse iki katı kapasite sunan bir tampon ile sonuçlanır.
Sıcak daha uzun süre sıcak kalır
Buna ek olarak, mikser gerektiğinde sıcak dönüş suyunu silindire geri göndermez, ancak örneğin radyant tavan panellerinden gelen akış sıcaklığının 45 ila 50 ° C arasında olduğu ısıtma devrelerine doğrudan gönderir. Bu seviye, belirli düşük sıcaklıklı devreler için akış olarak tamamen yeterlidir. "Burada iki tekniği birleştiriyoruz: çift bölgeli deşarj, yani önce merkezden sıcak suyu alıp soğutuyoruz, ardından üst tampon bölgeden değerli sıcak suya erişiyoruz ve dönüş akışı kullanıyoruz. Bu, yüksek sıcaklık devresinin hatlarının dönüş akışını bir akış olarak merkez bağlantıları için kullanılabilir hale getirmesi anlamına geliyor" (Şekil 8) diyor "rendeMIX "in geliştiricisi Hans-Georg Baunach ve tasarruf planını açıklıyor. Lejyonella önleme ve hijyenik içme suyu temini de doğal olarak yenileme ve modernizasyon sırasında gündemin üst sıralarında yer alıyordu. Planlamacılar yoğun talebin nasıl karşılanacağı sorusuna cevap vermekte zorlandılar. Bir eğitim merkezi artı otel, depolama tankları için alışılagelmiş boyutlandırma kurallarına uymuyor. Bu nedenle tesis üreticisi Florack ve Halbrügge ofisi başlangıçta tüketimi analiz etmek için sıcak su sayaçları kullandı. Vaillant'ın tavsiyesi üzerine ve ölçüm sonuçlarını analiz ettikten sonra, yüksek esnekliği nedeniyle Saksonya'daki Bockau/Erzgebirge'den Joachim Zeeh'in "Zeeh" sistemini kurdular. Remscheid CHP tedarikçisi bir süredir Saksonya şirketiyle birlikte çalışıyor.
Turboşarjlı su ısıtıcısı
Şek. 7: Boyler devresi iki değiştirme vanası (turuncu renkli aktüatörlerle) üzerinden çalışır. Hava koşullarına göre dengelenmiş ısıtma modunda (DHW öncelikli modda), çok portlu karıştırıcı gri suyu tampon 40'ın altından çeker (şek. 8), kazana besler ve ilgili vana konumu aracılığıyla merkez bağlantıya geri gönderir. Öncelik modunda, her iki vana da yer değiştirir, yani mikser merkezden çeker ve üstten geri besler
Şekil 8: Şu anda üstte 65 °C, ortada 44 °C ve alt bağlantıda 40 °C olan tampon bağlantıları.
Prensip olarak bu, akış modunda entegre DHW ısıtmalı bir ısıtma tampon silindiridir (Şekil 9). Üstte, silindirin sıcak bölgesinde, oluklu bir çelik boru (yani geniş yüzey alanına sahip) bir ceket borusunda eş eksenli olarak asılıdır. Bu ünite böylece ters akışlı bir ısı eşanjörü oluşturur: soğuk su oluklu paslanmaz çelik boru içinde yukarı doğru akar ve ısıtma suyu soğumak (yaklaşık 15 °C) ve en alt noktada depolanmak üzere silindirin en sıcak noktasından aşağı doğru akar. Bu işlem çoğunlukla elektrik enerjisi olmadan gerçekleşir. Sadece en yüksek musluklarda veya düşük silindir sıcaklıklarında, yaklaşık 40 litre kapasiteli bataryayı hızlı bir şekilde sıcaklığa getirmek amacıyla akışı modüle etmek ve artırmak ("turboşarj") için sıcaklık farkına ve akış hızına bağlı olarak bir şarj pompası otomatik olarak devreye girer. Yeterli kalma süresinin olmaması ve yüksek sıcaklıklar nedeniyle lejyonella bakterileri bu ortamda gelişemez.
Şekil 9: "Zeeh" silindirinin şarj sistemi. Kullanım sıcak suyu sıcaklığı düştüğünde, şarj pompası çalışır ve turboşarj sistemine benzer şekilde ilave depolama suyunu borulu ısı eşanjörüne yönlendirir
Tabii ki bağlantı borularının sirkülasyon dezenfeksiyonu yine de sağlanmalıdır. Bu, ısıtma enerjisinden tasarruf etmek için oluklu boruya entegre bir sirkülasyon mızrağı şeklinde tanktaki ek küçük bir yüksek sıcaklık ısı eşanjörü ile sağlanır. Amaç, bu şekilde tüm sistemdeki mikropları en aza indirmektir. Sağlık Müdürlüğü bunu sadece yeni İçme Suyu Yönetmeliği uyarınca değil, düzenli olarak kontrol etmektedir. Kamu binaları, spor tesisleri, yüzme havuzları, okullar ve kreşler her zaman düzenli denetimlere tabi olmuştur. Teknoloji açısından, sirkülasyon sisteminin dönüş akışı tamponun sıcak bölgesine 60 °C'nin hemen altında girmekte ve böylece tabakalaşmayı dengelemektedir.
CHP neden programa uyuyor?
Vaillant'ın "Ecopower" bloğu 70 °C üretir. Sıcak suyun sıcaklığı kolaylıkla kontrol edilebiliyor. Havalandırma sistemi de yüksek sıcaklıklar gerektiriyor, çünkü nispeten küçük eşanjörlerin saatte 30.000 metreküp besleme havasını eksi 10 °C'ye kadar düşük sıcaklıklarda oda sıcaklığına yükseltmesi gerekiyor. Burada belirleyici faktör, salonda buğu oluşumunu önlemek için nem alma işlemidir. Sistem nem alma için önce havayı soğutur, ancak daha sonra soğuk havayı dar bir eşanjör yüzeyi ile kısa bir süre içinde nispeten yüksek bir sıcaklıkta besleme havası seviyesine yükseltmek zorundadır. Bu sıcaklık zirveleri CHP ünitesi tarafından "otomatik" olarak sağlanır. Her durumda, kazan üreticileri genellikle maksimum yayılımın sınırlandırılmasını talep eder ve CHP ünitesi bu gerekliliği yerine getirir. 
Bunun nedeni, sistem 50 °C'nin altındaki bir sıcaklık aralığında ısıtma yükünü karşılamak için hava kontrollü modda çalışabildiği sürece, CHP ünitesi, kazanın düşük sıcaklık seviyesini enerji tasarrufu sağlayacak şekilde sağlamasına izin vermek için tamponun üst kısmını gerekli tepe sıcaklığı ile yüklemeye çalışacaktır. Değişim vanalarından gelen sıcaklık sinyalleri yoğuşmalı kazanın mı yoksa CHP ünitesinin mi çalıştığını belirler. VUV akış değiştirme vanası ve RUV dönüş değiştirme vanası anlamına gelir. Diyagramlar bazı sıcaklık ve çalışma durumlarını göstermektedir. Yenilemeden önce (üstteki diyagram), kazan (kırmızı) radyant tavan panelleri ve havalandırma için 24 saat yüksek sıcaklık sağlıyordu; akış sıcaklığının talep odaklı kontrolü yoktu.
Üstten ikinci diyagramda, yenilemeden sonra yoğuşmalı kazan, depolama tankı aracılığıyla temel yükü karşılamaktadır. Ilıman bir Pazar günü olan 26 Ocak 2014'te kazan, havalandırma akışını dikkate alarak sadece geceleri çalışmaktadır (üçüncü diyagram). Gün boyunca akış sıcaklığı 40 ila 50 °C arasında dalgalanmış ve havalandırma depolama tankının potansiyelinden sağlanmıştır. Ancak, havalandırma sistemi 50 veya 60 kW'ta devreye girdiğinde, depolama sistemi hızla sınırlarına ulaşır. Kazan daha fazla çalışmak zorunda kalır. Aşağıdaki diyagram, akış sıcaklıklarının talep odaklı kontrolünün kurulumundan sonraki sıcaklık eğrilerini göstermektedir.
Sıcaklık kayıtlarının analiz edilmesi
Başlangıç noktası
DTTZ Borussia Düsseldorf'taki ısıtma sisteminin işletim verileri (Şekil 10 DTTZ kompleksindeki talebi göstermektedir) yenileme ve modernizasyonun başarısını takip edebilmek için yenilemeden önce ve sonra kaydedilmiştir. Aşağıdaki kayıtlar yapılmıştır: Mart 2013 ? Sıcak su tankı girişlerine su sayaçlarının takılmasından sonra su tüketimi ? Isıtma devresi sıcaklıkları ? Kazan sıcaklığı Ağustos 2013 ? CHP'nin çalışma davranışının kaydedilmesi Ocak-Şubat 2014 ? Yoğuşmalı kazan ve CHP ünitesinin çalışma sıcaklıkları ? Tüm ısıtma devrelerinin ve havalandırma sisteminin ayrı ayrı dönüş sıcaklıkları Buna ek olarak, sayaçlar devreye alma zamanından itibaren düzenli olarak okunmuştur.
Eski sistemin değerlendirilmesi
Kayıtlar, ısı jeneratörünün artık talebe göre kontrol edilmediğini, bunun yerine kazan termostatı aracılığıyla günde 24 saat maksimum çalışma sıcaklığında çalıştırıldığını göstermektedir. Isıtma devrelerinin akış sıcaklıkları kullanım zamanlarına göre ayarlanmıştı, ancak spreadler oldukça düşüktü. Havalandırma yetersiz besleniyordu. Sıcak su tüketimini belirlemek ve ayrıca darbe yüküne ilişkin referans değerler elde etmek için kurulu su sayaçları kullanılmıştır. Gaz sayacı okumaları gerekli ısıtma yükü hakkında bilgi sağlamıştır.
Şekil 10: DTTZ-Borussia kompleksindeki talep
Çalışma davranışını gözlemleyerek, aşağıdaki noktalar devreye alındıktan hemen sonra hızla iyileştirildi:
- CHP ünitesinin anahtarlama davranışı
CHP ünitesinin açılma ve kapanma davranışını gözlemleyerek, ilgili sensörlerin tampon üzerindeki konumunu optimize etmek mümkün olmuştur. CHP her zaman öncelikli olarak ısı üretimini devralmalı ve aynı zamanda mümkün olduğunca uzun süre çalışmalıdır, böylece kendi ürettiği elektriğin yüksek bir oranı da elde edilir. Sensörlerin konumlandırılması anahtarlama davranışını etkileyebilir; konumlandırma tampon kapasitesinin ısıtma devrelerinin ısı tüketimi ve sıcak su hazırlama ile etkileşimine bağlıdır.
Detay karıştırıcı prensibi
Sağdaki iki mikser mavi skalanın yaklaşık üçte birinde yer almaktadır, yani şu anda sadece orta tampon haznesinden ve kendi dönüşlerinden beslenmektedirler. Soldaki mikser, beslemesinin yaklaşık üçte ikisini orta hazneden ve üçte birini üst hazneden çekmektedir. Baunach mikserlerinin her biri ayar aralığının büyük bir kısmında sürekli olarak merkez bağlantıdan sıcak su çekmektedir. Bunun enerjik avantajı, bu suyun ya doğrudan yüksek sıcaklık devrelerinin dönüş akışından ya da tamponun orta bölmesinden gelmesidir. Her iki durumda da su karışıktır, bu da ısı depolama açısından daha az fayda sağladığı anlamına gelir. Isı depolama için en yüksek faydaya sahip su ya çok sıcak ya da çok soğuktur. Karışık suyun öncelikli olarak çekilmesi soğuk ve sıcak su kapasitesini artırır.
- Sıcaklık yayılımlı havalandırma/ısıtma devreleri
Havalandırma ısıtma devresindeki özel hidrolik koşullar başlangıçta kontrolsüz yüksek dönüş sıcaklıklarına neden olmuş ve bu durum dönüş sıcaklığı sınırlayıcılarının sonradan takılmasıyla düzeltilebilmiştir.
- İlk optimizasyondan sonra sıcaklık eğrileri
Modernize edilen sistemin devreye alınmasından sadece altı ay sonra tutulan kayıtlar teknik gelişmeleri etkileyici bir şekilde ortaya koymaktadır (Kutu 1'deki resimlere de bakınız):
- Isı jeneratörü çalışma davranışı
Şekil 11: "rendeMIX" çok yollu karıştırıcı bunu mümkün kılar: 45 ila 50° C'lik dönüş klima akışı, radyant tavan panellerine akış olarak yeterlidir ve böylece yoğuşmalı kazanda yoğuşmayı sağlayan düşük bir sıcaklık seviyesine sahiptir. Baunach karıştırıcı olmadan, yoğuşma kazançları ve ek baca gazı ısısı boşa harcanırdı.
CHP neredeyse günde 24 saat çalışır. Yoğuşmalı kazan yalnızca dağıtıcıda gerekli akış sıcaklıklarına artık ulaşılmadığında gerektiğinde devreye girer. Tampon, "Ecocraft "a çalışmaya başlaması için yeterli zamanı verir ve akış sıcaklıklarına ulaşıldığında çıkışını tekrar azaltır. CHP ünitesi her zaman yüksek bir sıcaklık seviyesinde ısı üretirken, yoğuşmalı kazan sadece gerekli maksimum akış sıcaklığında çalışır, bu da yoğuşmalı kazan kullanımını destekler.
- Isıtma yükünün CHP ünitesi tarafından aktarılması
Sıcaklık eğrileri, tamponun ısıtma yükünü CHP ünitesine kaydırmaya nasıl yardımcı olduğunu göstermektedir. Isıtma devrelerinin yüksek sıcaklık gereksinimlerini geçici olarak tampondan karşılamak ve böylece yoğuşmalı kazanı mümkün olduğunca az kullanmak mümkündür.
- Isıtma devrelerinin ısı kullanımı
Sıcaklık seviyeleri, özellikle de dönüş sıcaklıkları, Baunach karıştırıcı tarafından kullanılan potansiyeli göstermektedir (Şekil 11). Havalandırmanın nispeten yüksek dönüş sıcaklıkları diğer ısıtma devrelerinde, özellikle de spor salonlarının radyant tavan panellerinde kullanılabilir. Bu şekilde yardımcı enerji azaltılır ve ısı üretimi rahatlatılır. Hepsinden önemlisi, dönüşün daha fazla soğutulması, tamponda kalorifik değer ve tabakalaşma kullanımını desteklemektedir.
- Sorunsuz sıcak su hazırlama
Sıcak su tamponda üretildiğinden ve bu sürekli olarak doğrudan CHP ünitesi tarafından sağlandığından, sıcak su yükü tampondaki sıcaklıklar tarafından tanınamaz. Ancak şimdiye kadar, en yoğun zamanlarda bile musluklarda bir yetersizlik yaşanmamıştır.
- Elektrik üretimi dahil gaz tüketimi
Ana sayaçtaki gaz tüketiminin değerlendirilmesi, günde 24 saat baz alındığında ısıtma yükünün 90 kW'ı aşmadığını göstermektedir. Günde 15 saat baz alındığında bu değer 140 kW'a çıkmaktadır. Bu değerler, elektrik tüketimini de içermesine rağmen eski sisteme göre daha düşüktür. Modernizasyonun verimlilik kazancı burada görülebilir. Tüm sistem bileşenlerinin her zaman en iyi şekilde birlikte çalışacağı varsayılamayacağından ve aşırı durumlarda daha yüksek yükler oluşabileceğinden (örneğin, salonun soğuk durumdan ısıtılması) bir rezerv sağlanması haklı görülebilir.
- Isıtma devrelerinin çalışması
Sıcaklık kayıtları, tek borulu ısıtma sistemi nedeniyle burada sınırlar olmasına rağmen, nispeten iyi yayılımların elde edildiğini göstermektedir. Tüm ısıtma devrelerinin toplamındaki dönüş sıcaklığı seviyesi, egzoz gazlarının çiğlenme noktasına yakındır; bir sonraki test aşamasında, üretilen gerçek yoğuşma miktarı kaydedilecek ve tekrar analiz edilecektir. Ayrıca, dönüş sıcaklığının bir sınır değeri aşması durumunda kazan çıkışını azaltmak için iki hava ısıtma regülatöründekine benzer dönüş sıcaklığı sınırlayıcılarının kurulması planlanmaktadır.
Bir yenilemenin temel yapısı
Verimli ve güvenilir bir ısıtma sisteminin tasarımı ve işletimi için gereklilikler
Bir ısıtma sisteminin değiştirilmesinin en yaygın nedeni, kazanın veya kontrol sistemi gibi diğer temel bileşenlerin arızalanmasıdır. Ancak teknik gelişmeler, bir ısıtma sisteminin yenilenmesi durumunda alınması gereken önlemler paketini yeniden tanımlamıştır. Günümüzde çok daha fazla faktörün dikkate alınması ve sistem bileşenlerinin dikkatli bir şekilde uyumlaştırılması gerekmektedir. Aşağıda, 2013/2014 yıllarında Borussia Düsseldorf TTZ'de gerçekleştirilen ısıtma sistemi yenileme örneğinden hareketle kilit noktalar yer almaktadır.
1. teknik konsept
Enerjiyi dikkatli kullanmak ve rejeneratif ve rasyonel enerji üretim seçeneklerinden yararlanmak zorundayız. Bu nedenle, sadece bir kombiyi değiştirmeden önce, kendimize her zaman yaklaşan bir kombi değişimi sırasında hangi seçeneklerin mevcut olduğunu sormalıyız.
Güneş enerjisinden yararlanma
- Kombine ısı ve güç üretimi yoluyla kendi elektrik üretimi
- Yüksek verimli ısı üretim teknolojisinin kurulumu
- Yüksek verimli pompaların kurulumu
- Özellikle verimli hidrolik çözümlerin seçimi
- Özel kontrol stratejilerinin seçimi
DTTZ ısıtma merkezinin yenilenmesi, sistemin verimli ve güvenilir olmasına katkıda bulunan hemen hemen tüm alanlarda özel niteliklere sahiptir. Mevcut planlama belgelerine ek olarak, konsept tamamlayıcı ölçümlere veya mevcut sistemle ilgili mevcut işletme deneyimine dayanmalıdır. Güvenlik marjlarını hesaba katmak yerine, gerçek gereksinimler mümkün olduğunca doğru bir şekilde kaydedilmelidir. Bu özellikle gerekli ısıtma yükü, sıcak su talebi ve sıcak su yük profili için geçerlidir. Aşağıdaki hususlar basit yöntemlerle belirlenebilir:
Isıtma yükü
Referans noktaları mevcut kazan çıkışı, hesaplanan ısıtma yükü gereksinimi ve mevcut kazan kullanımıdır (mevcut dış ortam sıcaklığına bağlı ısıtma yükünü belirlemek için sayaç okumaları).
Sirkülasyon pompalarının performansı
Ayarlanan pompa çıkışları burada belgelenmelidir.
Bağlı ısıtma devreleri için zaman programları
Eski kontrol sisteminde ayarlanan zaman programları belgelenmeli ve gerçek kullanım süreleri ile karşılaştırılmalıdır. Uzun teslim süreleri genellikle tedarik sorunlarına işaret eder.
Isıtma eğrileri
Ayarlanan ısıtma eğrileri de belgelenmelidir. Isıtma devreleri kalibre edilmemişse, genellikle aşırı ısıtma eğrileri kullanılır.
Sıcak su miktarları
Depolama tankının girişine bir su sayacı monte edilerek sıcak su talebi izlenebilir ve belirlenebilir. Bu, depolama tankının tasarımını kolaylaştırır ve güneş enerjisinden yararlanma potansiyelinin dikkatli ve güvenilir bir şekilde değerlendirilmesini sağlar. Büyük depolama tankları güneş enerjisi katkı payı üzerinde olumsuz bir etkiye sahiptir.
Sıcak su musluk profili
Sayaç ayrıca, özellikle yoğun zamanlarda sayaç daha sık okunursa musluk profilinin belirlenmesini sağlar. Musluk profilinin bilinmesi, sıcak su ısı eşanjörünün tasarımı için merkezi bir öneme sahiptir. DTTZ, yukarıdaki tüm parametreleri dikkate alarak yandaki devre şemasında yer alan hidroliği bazı özel teknik özelliklerle geliştirmiştir.
2 Teknik çözümler
2.1 Kombine ısı ve güç üretimi
Elektrik ihtiyacının 20.000 kWh/a'dan fazla olduğu ve yıl boyunca ısı ihtiyacının olduğu durumlarda, birleşik ısı ve güç üretiminin kullanılması genellikle en iyi seçenektir. Profesyonel tasarım, hidrolik entegrasyon ve kontrol ekonomik çalışma sağlar. CHP ünitesinin mümkün olan en uzun çalışma sürelerine ulaşmasını ve üretilen elektriğin büyük ölçüde sistemin kendisi tarafından tüketilmesini sağlamak için özen gösterilmelidir.
2.2 Yoğuşmalı kazan
Geleneksel kazanlarda 10 ila 20 K'lik yayılımlar yaygınken, etkili yoğuşmalı kazanlar 20 ila 30 K'ye de ulaşabilir, ancak bu aynı zamanda kazanlar için de sınırdır. Düşük dağıtım sıcaklıkları (tercihen yüzey ısıtması), düşük dönüş sıcaklığı (yüksek yayılma) ve oda havasından bağımsız çalışma (yanma havası ön ısıtması) hedeflenmelidir.
2.3 Hidrolik ayırıcı olarak tampon depolama tankı
Birden fazla ısıtma devresine sahip tesislerde, ısı üretimi ve ısı dağıtımının hidrolik olarak ayrıştırılması mantıklıdır, çünkü bu, ayrı bileşenlerin çalışmasını optimize etmenin tek yoludur. Birçok sistemde ayrıştırma için hidrolik ayırıcılar kullanılır. Ancak bunlar, sıcaklık katmanlaşmasını yok etme ve dolayısıyla yoğuşmalı kazan teknolojisi, ısı pompaları veya güneş enerjisi teknolojisi gibi enerji tasarrufu sağlayan çözümlerin verimliliğini azaltma dezavantajına sahiptir.
2.4 Isıtma ve sıcak su hazırlama için kombine silindir olarak tampon silindir
Birleşik ısı ve güç ile sıcak su üretiminin her ikisi de ısı depolamadan yararlandığından, bu gereksinimleri tek bir bileşende birleşik bir depolama tankı kullanarak gerçekleştirmek mantıklıdır. Bu aynı zamanda yerden tasarruf etme avantajına da sahiptir. Yukarıdaki hususla ilgili olarak, depolama tankı aynı zamanda sıcaklık katmanlaştırıcı etkiye sahip bir hidrolik ayırıcı görevi görmelidir. DTTZ'de kullanılan Zeeh depolama tankı bu gereklilikleri örnek bir şekilde yerine getirmektedir.
2.5 Isıtma çalışma koşulları (zaman programı ve akış sıcaklığı seviyesi)
Düşük ısıtma eğrilerini çalıştırabilmek için, münferit ısıtma devrelerini hidrolik olarak dengelemek, yani tam yükteki akış hızlarını belirlenen ısıtma yüküne göre ayarlamak gerekir. Hidrolik dengeleme, minimum çalışma sıcaklıkları ve maksimum yayılma için bir ön koşuldur.
2.6 Dağıtıcı 3 telli teknoloji
Dallanmış dağıtım şebekelerinde genellikle farklı sıcaklık seviyeleri vardır. Tipik bir örnek yerden ısıtma, radyatör ısıtması ve havalandırma ısıtmasının kombinasyonudur. Bir radyatör ısıtma devresinin dönüş sıcaklıkları kolaylıkla bir yerden ısıtma devresi için akış olarak kullanılabilir. Bu şekilde, sirkülasyon suyu hacimlerini soğutmak ve daha büyük ölçüde azaltmak ve böylece ısı üretimini daha verimli hale getirmek mümkündür (yoğuşmalı ısı üretiminin daha yüksek verimliliği, sirkülasyon pompalarının daha düşük yardımcı enerji gereksinimi)
2.7 Yüksek verimli pompaların kullanımı
Günümüzde yüksek verimli pompaların kullanımı zorunlu olsa da, bu teknolojiye geçişin yalnızca ısıtma devrelerinin hidrolik olarak dengelenmesi durumunda sorunsuz ve tam etkiyle çalıştığı gerçeği henüz tutarlı bir şekilde dikkate alınmamaktadır. Sadece daha verimli pompalar kullanılmakla kalmamalı, aynı zamanda yüksek yayılımlar elde etmek için hacimsel akışlar da azaltılmalıdır.
2.8 Dönüş sıcaklığı sınırlaması
Dönüş suyu mümkün olduğunca soğuk olmalıdır. Bu, bir dönüş sıcaklığı sınırlayıcısı kullanılarak etkili bir şekilde düzenlenebilir.
3. sistem optimizasyonu
Bir sistem yenilemesi veya modernizasyonundan sonra, her zaman bir ayarlama ve başarı izleme aşaması planlanmalıdır.
3.1 Ayarlama
Karmaşık bir sistem teorik olarak hesaplanabilse de, debi ve ısıtma eğrilerinin talep doğrultusunda gerekli minimum değerlere ayarlanması için yine de bir dengeleme aşaması gerekir. Ayarlama aşamasına sıcaklık eğrisi kayıtlarının eşlik etmesi ve bu eğrilerin daha sonraki değerlendirmeler için dikkatlice belgelenmesi iyi olur. Eğrilerin kazan dairesindeki işletme personeli tarafından görülebilir hale getirilmesi de faydalı olabilir.
3.2 Tüketim kontrolü
Tüketim kontrolü daha sonra istenen başarının elde edilip edilmediğini bir kez daha kontrol etmek için kullanılabilir. Tüketim kontrolü en azından yıllık değerlerin belirlenmesini içermelidir; günlük değerlere dayalı anlık görüntülere sahip olmak daha iyidir, böylece kısa bir süre içinde bile herhangi bir zamanda bir sistem kontrolü mümkün olur.
4. sistem bileşenleri
4.1 Baunach karıştırıcı
Baunach karıştırıcı, ısıtma devrelerinin daha etkili çalışması için bir gelişmedir. Diğer şeylerin yanı sıra, yüksek sıcaklık devrelerinden gelen sıcak dönüş suyunu düşük sıcaklık devrelerinde akış olarak kullanılabilir hale getirir. Teknolojinin avantajı, sirküle edilecek hacimsel akışların azaltılması ve kalorifik değerin daha etkin kullanımı için sıcaklık farklarının artırılmasıdır.
4.2 Tampon depolama tankı şarj ve boşaltma teknolojisi
Burada da HG Baunach GmbH & Co. KG'nin tampon depolama tankının daha etkili bir şekilde yüklenmesini ve boşaltılmasını sağlayan özel bir teknolojisi. Isı gereksinimlerine hızlı bir şekilde yanıt vermek için akış ve dönüş aynı anda değiştirilir ve bu da iki ısı jeneratörü arasındaki etkileşimi geliştirir.
4.3 Oluklu borulu ısı eşanjörü ile sıcak su ısıtması
Oluklu borulu ısı eşanjörlerine sahip tampon silindirlerin kullanımı daha küçük çıkış aralıklarında oldukça yaygındır, ancak buradaki gereksinimler için aslında alışılmadık bir durumdur. Bununla birlikte, bu sıcak su hazırlama prensibinin çok sağlam ve daha az hassas olduğu düşünüldüğünden, depolama tankı üretici tarafından Borussia Düsseldorf'taki özel gereksinimler için özel olarak tasarlanmıştır. Bu çözümün avantajı, teknik açıdan karmaşık tatlı su istasyonlarına ihtiyaç duyulmaması ve buna rağmen sıcak su hazırlamanın son derece hijyenik olmasıdır. Silindirin özel bir teknik özelliği sayesinde, gerektiğinde daha yüksek sıcak su çıkışları gerçekleştirmek de mümkündür. Bu, özellikle kısa süreli pik yüklerle başa çıkmak zorunda olan spor kulüpleri için ilgi çekicidir.
4.4 Kombine ısı ve güç ünitesi ve yoğuşmalı kazan kombinasyonu
DTTZ'de Vaillant'ın "Ecopower" tipi kombine ısı ve güç ünitesinin hidrolik entegrasyonu, kurum içi bir enerji santralinin en büyük zorluklarından biridir. Dernek kendi elektriğini üreterek, yüksek bir katkı marjı elde etmeyi başardığı ölçüde kamu elektriği alımından bağımsız hale gelebilir. Yüksek katkı marjı için ön koşul, CHP ünitesinin mümkün olan en uzun çalışma sürelerine ulaşması ve üretilen ısının ustaca kullanılmasıdır. Ekonomik fayda önemli ölçüde hidrolik entegrasyona, tampon depolama tankının boyutlandırılmasına ve açılıp kapanan sıcaklık sensörlerinin doğru konumlandırılmasına bağlıdır. Ağustos'ta devreye alınmasından bu yana ilk dengeler çok umut verici: CHP ünitesi DTTZ'nin ihtiyacından daha fazla elektrik üretiyor ve pik yükleri karşılamak için sadece birkaç kilowatt saat elektrik satın alınması gerekiyor.
Martin Halbrügge, Ecoteam
www.ecoteam-nrw.de
Dipl.-Ing. Bernd Genath Düsseldorf'ta serbest gazetecilik yapmaktadır.
Teknik makaleyi PDF olarak indirin
