ݺߣ

ݺߣShare a Scribd company logo

Využití odpadního tepla pomocí tepelných čerpadel

•Download as PPT, PDF•
•
Marek Bláha
Marek Bláha

Příklady získávání energie z odpadní a technologické vody, odpadního vzduchu a netradičních zdrojů nízkopotenciální energie.

1 of 19
Využití odpadního tepla a netradičních nízkopotenciálních zdrojů energie pomocí tepelných čerpadel Ing. Jakub Kirchner, Ing. Marek Bláha, Tepelná čerpadla IVT, červen 2014
 Klasické způsoby získávání tepla pro tepelná čerpadla  Netradiční zdroje nízkopotenciální energie  Technická omezení získávání nízkopotenciálního tepla  Dosažitelné úspory  Příklady realizací Obsah
Klasické zdroje nízkopotenciální energie - vzduch  Nejpoužívanější systém  Výkon závislý na venkovní teplotě  COP závislý výrazně na venkovní teplotě  Příklad  Gymnázium PORG  Tepelná čerpadla vzduch/voda  184 kW (-15°C)
Klasické zdroje nízkopotenciální energie - vrty  Stabilní zdroj tepla  Neovlivněný venkovní teplotou  Vysoký topný faktor  Může být 100% monovalentní  Vrty pod objektem nebo v jeho okolí  Zdroj tepla i chladu (volné chlazení)  Příklad  VŠB Ostrava budovy AULA a FEI  30 000 m vrtů  1 750 kW maximální výkon TČ (10/45)
Klasické zdroje nízkopotenciální energie - plošné kolektory  Stabilní zdroj tepla  Minimálně ovlivněný venkovní teplotou  Vysoký topný faktor  Může být 100% monovalentní  Potřebná velká plocha volného pozemku  Zdroj tepla i chladu  Příklad  Golf klub Kunětická hora  15 000 m2 kolektoru pod hřištěm  Rozměry kolektoru 124 x 135 m  280 kW výkon TČ
Klasické zdroje nízkopotenciální energie - ostatní  Energetické piloty  Pouze pro topení /chlazení  Vyrovnávací zásobník tepla  Spodní voda  Levný zdroj – nutná náročnější údržba  Geotermální voda  Spodní voda s teplotou nad 15°C  Povrchová voda  PE výměníky položené na dně
Netradiční zdroje nízkopotenciální energie - vzduch  Technologické odpadní teplo  Umístění výparníku TČ přímo do místnosti s odpadním teplem  Výměníky vzduch/voda (sahary)  Odběr tepla z výměníků ve větracích VZT jednotkách  Odpadní vzduch z řízeného větrání  Standardní řešení: rekuperační výměníky bez TČ  Systém „výměník / TČ / výměník“ pro rekuperaci větracího vzduchu když není přívodní a odvodní VZT potrubí v jednom místě  Podzemní prostory, sklepy  Výměníky odolné proti kondenzaci vlhkosti Rekuperace energie Madeta Krumlov - Teplo ze sklepů
Příklady  Odpadní vzduch – AVÍZO Zliv  Odpadní teplo z pecí při výrobě plastů  Teplota ve výrobní hale pod stropem až 50°C  Odběr tepla výměníky pod stropem (Sahary)  Teplota primárního okruhu TČ 10 – 15°C  Využití tepla - podlahové vytápění administrativní budovy (teplota topné vody do 45°C), ohřev TV  Výkon tepelného čerpadla 45 kW, COP 4,8  Podzemní prostory – Madeta Krumlov  Vzduch ve sklepích pro zrání sýrů  Teplota vzduchu 7,5 - 10°C  Výměník z PE potrubí 40 x 3,7 – cca 1 000 m  Teplota primárního okruhu TČ 4 – 5°C  Využití tepla - radiátorové vytápění budovy (55°C), ohřev TV  Výkon tepelného čerpadla 18 kW, COP 4 (5/45) Rekuperace energie Madeta Krumlov - Detail provedení výměníku
Netradiční zdroje nízkopotenciální energie - voda  Odpadní užitková  Objekty s vyšší spotřebou teplé vody (hotely,bytové domy)  Oddělení vody z koupelen a vody z WC – jednodušší řešení výměníků  Odběr tepla stěnou kanalizačního potrubí  Odpadní bazénová  Kontinuální výměna bazénové vody – ideální podmínky pro rekuperaci  Odpadní technologická  Vyšší teploty, vícestupňová rekuperace  Důlní a průsakové vody  Rekuperace? Obnovitelný zdroj?  Nutné čerpání z technologických důvodů – rekuperace Přehrada Josefův Důl - Energie z průsakové vody
Příklad Výrobní hala BOSCH – České Budějovice  Topný výkon 600 kW  Technologická voda z výrobního procesu 25°C  Odběr tepla přímo přes výparníky TČ  Výstupní teplota tepelných čerpadel až 65°C  Flexibilní modulové řešení tepelného čerpadla (postupné navyšování výkonu, podle rozšiřování výroby)  Tepelná čerpadla rozdělena na dva samostatné zdroje tepla s různou výstupní teplotou kvůli dosažení vyššího COP  Výstupní teplota 45°C - COP 5,5  Výstupní teplota 55°C - COP 4,5
Příklad  Důlní vody - DIAMO důl Jeremenko OSTRAVA  Nutné přečerpávání důlních vod z důvodu udržení hladiny spodní vody  Voda musí být čerpána i po ukončení těžebních prací  Teplota vody 26 - 29°C  Odběr tepla přes deskové výměníky  Výstupní teplota z TČ 65°C  Nyní využito 91 kW pro ohřev TV a vytápění  Potenciál lokality 10 MW
Netradiční zdroje nízkopotenciální energie - ostatní  Teplo využitelné k rekuperaci naleznete téměř všude:  Řízených kvasných procesů při výrobě vína  Chlazení mladiny, kvasných a ležáckých tanků při výrobě piva - tepelná čerpadla pivo/voda:-)  Kondenzační teplo ze stávajících chladících jednotek  Hydraulické systémy (Národní divadlo) • Hydraulika pro jeviště • Původně chlazeno průtočně pitnou vodou • Instalace tepelného čerpadla voda/voda • Využití odpadního tepla pro předehřev TV Rekuperace energie Národní divadlo - Teplo z hydrauliky jeviště
Technická omezení získávání nízkopotenciálního tepla  Možnost využití energie z odpadního tepla  Odběr energie v dosažitelné vzdálenosti od zdroje  Odpovídající výstupní teploty spotřebiče a zdroje  Výstupní teplota z tepelného čerpadla  chladiče v režimu tepelného čerpadla 50°C  běžná tepelná čerpadla 55°C  kvalitní tepelná čerpadla 62 - 65°C  vysokoteplotní 80°C  vysokoteplotní - v praxi 100°C  vysokoteplotní - ve vývoji 150°C (určeno pro technologie v průmyslu)  Vstupní teplota do TČ (voda/voda)  Standardní tepelné čerpadlo max. 20°C  Některá tepelná čerpadla max. 30°C  Vysokoteplotní tepelná čerpadla nad 30°C Rekuperace energie Madeta Krumlov - Teplo ze sklepů
Výměníky  Klíčový prvek při využití odpadního tepla  Účinnost získávání tepla  Čistění a údržba  Využití standardních výměníků  Sahary pro odběr odpadního tepla ze vzduchu  Rozebíratelné deskové výměníky pro vodu bez nečistot  Speciální výměníky  Pro hodně znečistěnou odpadní vodu (s promýváním)  Kanalizační potrubí se zabudovaným výměníkem  Atypické výměníky (PE potrubí atd.) Rekuperace odpadní užitkové vody - Hotel WEBER Bedřichov
Dosažitelné úspory  Doba provozu systému rekuperace  Souběh získávání rekuperované energie a jejího využití  Využití důlních vod pro ohřev teplé vody (ideální případ kdy je zdroj k dispozici neustále a využití tepla je celoroční díky každodennímu třísměnnému provozu)  Rozdíl vstupní a výstupní teploty  Čím nižší rozdíl teplot, tím vyšší úspora  Čím vyšší teplota zdroje, tím vyšší výkon tepelného čerpadla a vyšší COP  Změna výkonu a COP u tepelného čerpadla Vstup Výstup Výkon COP 0°C 45°C 26 kW 3,2 15°C 45°C 37 kW 4,8 20°C 45°C 43 kW 5,4 30°C 45°C 49 kW 6,1
Tepelné čerpadlo / chladič s funkcí topení? Tepelné čerpadlo Chladič s funkcí topení Topný faktor Vyšší o 10 – 20 % Výstupní teplota 62 – 65°C 52 – 55°C Odhlučnění, vibrace Součástí konstrukce Stavební úpravy Výroba / dostupnost ND Sériová / skladem Kusová / na objednávku Záruky Standard 5 let Standard 2 roky Revize chladiva NE ANO Regulátor s funkcí pro vytápění ANO NE
Příklady realizací AQUAPARK Čestlice  312 kW (bazénová voda) D PLAST Zlín  420 kW (chladící voda z lisů) Šlechtitelská stanice Velké Pavlovice  28 kW (řízené kvašení vína)
Ruský přístup k rekuperaci energie: Atomovo tepelně čerpadlová teplofikace Petrohradu  100 MW odpadního tepla z chladících věží jaderné elektrárny  Teplota primárního zdroje 26°C, výstupní teplota 100°C  Vzdálenost zdroje tepla a spotřeby - 100 km
Ing JAKUB KIRCHNER kirchner@ivtcentrum.cz DĚKUJI ZA POZORNOST

More Related Content

Využití odpadního tepla pomocí tepelných čerpadel

  • 1. Využití odpadního tepla a netradičních nízkopotenciálních zdrojů energie pomocí tepelných čerpadel Ing. Jakub Kirchner, Ing. Marek Bláha, Tepelná čerpadla IVT, červen 2014
  • 2.  Klasické způsoby získávání tepla pro tepelná čerpadla  Netradiční zdroje nízkopotenciální energie  Technická omezení získávání nízkopotenciálního tepla  Dosažitelné úspory  Příklady realizací Obsah
  • 3. Klasické zdroje nízkopotenciální energie - vzduch  Nejpoužívanější systém  Výkon závislý na venkovní teplotě  COP závislý výrazně na venkovní teplotě  Příklad  Gymnázium PORG  Tepelná čerpadla vzduch/voda  184 kW (-15°C)
  • 4. Klasické zdroje nízkopotenciální energie - vrty  Stabilní zdroj tepla  Neovlivněný venkovní teplotou  Vysoký topný faktor  Může být 100% monovalentní  Vrty pod objektem nebo v jeho okolí  Zdroj tepla i chladu (volné chlazení)  Příklad  VŠB Ostrava budovy AULA a FEI  30 000 m vrtů  1 750 kW maximální výkon TČ (10/45)
  • 5. Klasické zdroje nízkopotenciální energie - plošné kolektory  Stabilní zdroj tepla  Minimálně ovlivněný venkovní teplotou  Vysoký topný faktor  Může být 100% monovalentní  Potřebná velká plocha volného pozemku  Zdroj tepla i chladu  Příklad  Golf klub Kunětická hora  15 000 m2 kolektoru pod hřištěm  Rozměry kolektoru 124 x 135 m  280 kW výkon TČ
  • 6. Klasické zdroje nízkopotenciální energie - ostatní  Energetické piloty  Pouze pro topení /chlazení  Vyrovnávací zásobník tepla  Spodní voda  Levný zdroj – nutná náročnější údržba  Geotermální voda  Spodní voda s teplotou nad 15°C  Povrchová voda  PE výměníky položené na dně
  • 7. Netradiční zdroje nízkopotenciální energie - vzduch  Technologické odpadní teplo  Umístění výparníku TČ přímo do místnosti s odpadním teplem  Výměníky vzduch/voda (sahary)  Odběr tepla z výměníků ve větracích VZT jednotkách  Odpadní vzduch z řízeného větrání  Standardní řešení: rekuperační výměníky bez TČ  Systém „výměník / TČ / výměník“ pro rekuperaci větracího vzduchu když není přívodní a odvodní VZT potrubí v jednom místě  Podzemní prostory, sklepy  Výměníky odolné proti kondenzaci vlhkosti Rekuperace energie Madeta Krumlov - Teplo ze sklepů
  • 8. Příklady  Odpadní vzduch – AVÍZO Zliv  Odpadní teplo z pecí při výrobě plastů  Teplota ve výrobní hale pod stropem až 50°C  Odběr tepla výměníky pod stropem (Sahary)  Teplota primárního okruhu TČ 10 – 15°C  Využití tepla - podlahové vytápění administrativní budovy (teplota topné vody do 45°C), ohřev TV  Výkon tepelného čerpadla 45 kW, COP 4,8  Podzemní prostory – Madeta Krumlov  Vzduch ve sklepích pro zrání sýrů  Teplota vzduchu 7,5 - 10°C  Výměník z PE potrubí 40 x 3,7 – cca 1 000 m  Teplota primárního okruhu TČ 4 – 5°C  Využití tepla - radiátorové vytápění budovy (55°C), ohřev TV  Výkon tepelného čerpadla 18 kW, COP 4 (5/45) Rekuperace energie Madeta Krumlov - Detail provedení výměníku
  • 9. Netradiční zdroje nízkopotenciální energie - voda  Odpadní užitková  Objekty s vyšší spotřebou teplé vody (hotely,bytové domy)  Oddělení vody z koupelen a vody z WC – jednodušší řešení výměníků  Odběr tepla stěnou kanalizačního potrubí  Odpadní bazénová  Kontinuální výměna bazénové vody – ideální podmínky pro rekuperaci  Odpadní technologická  Vyšší teploty, vícestupňová rekuperace  Důlní a průsakové vody  Rekuperace? Obnovitelný zdroj?  Nutné čerpání z technologických důvodů – rekuperace Přehrada Josefův Důl - Energie z průsakové vody
  • 10. Příklad Výrobní hala BOSCH – České Budějovice  Topný výkon 600 kW  Technologická voda z výrobního procesu 25°C  Odběr tepla přímo přes výparníky TČ  Výstupní teplota tepelných čerpadel až 65°C  Flexibilní modulové řešení tepelného čerpadla (postupné navyšování výkonu, podle rozšiřování výroby)  Tepelná čerpadla rozdělena na dva samostatné zdroje tepla s různou výstupní teplotou kvůli dosažení vyššího COP  Výstupní teplota 45°C - COP 5,5  Výstupní teplota 55°C - COP 4,5
  • 11. Příklad  Důlní vody - DIAMO důl Jeremenko OSTRAVA  Nutné přečerpávání důlních vod z důvodu udržení hladiny spodní vody  Voda musí být čerpána i po ukončení těžebních prací  Teplota vody 26 - 29°C  Odběr tepla přes deskové výměníky  Výstupní teplota z TČ 65°C  Nyní využito 91 kW pro ohřev TV a vytápění  Potenciál lokality 10 MW
  • 12. Netradiční zdroje nízkopotenciální energie - ostatní  Teplo využitelné k rekuperaci naleznete téměř všude:  Řízených kvasných procesů při výrobě vína  Chlazení mladiny, kvasných a ležáckých tanků při výrobě piva - tepelná čerpadla pivo/voda:-)  Kondenzační teplo ze stávajících chladících jednotek  Hydraulické systémy (Národní divadlo) • Hydraulika pro jeviště • Původně chlazeno průtočně pitnou vodou • Instalace tepelného čerpadla voda/voda • Využití odpadního tepla pro předehřev TV Rekuperace energie Národní divadlo - Teplo z hydrauliky jeviště
  • 13. Technická omezení získávání nízkopotenciálního tepla  Možnost využití energie z odpadního tepla  Odběr energie v dosažitelné vzdálenosti od zdroje  Odpovídající výstupní teploty spotřebiče a zdroje  Výstupní teplota z tepelného čerpadla  chladiče v režimu tepelného čerpadla 50°C  běžná tepelná čerpadla 55°C  kvalitní tepelná čerpadla 62 - 65°C  vysokoteplotní 80°C  vysokoteplotní - v praxi 100°C  vysokoteplotní - ve vývoji 150°C (určeno pro technologie v průmyslu)  Vstupní teplota do TČ (voda/voda)  Standardní tepelné čerpadlo max. 20°C  Některá tepelná čerpadla max. 30°C  Vysokoteplotní tepelná čerpadla nad 30°C Rekuperace energie Madeta Krumlov - Teplo ze sklepů
  • 14. Výměníky  Klíčový prvek při využití odpadního tepla  Účinnost získávání tepla  Čistění a údržba  Využití standardních výměníků  Sahary pro odběr odpadního tepla ze vzduchu  Rozebíratelné deskové výměníky pro vodu bez nečistot  Speciální výměníky  Pro hodně znečistěnou odpadní vodu (s promýváním)  Kanalizační potrubí se zabudovaným výměníkem  Atypické výměníky (PE potrubí atd.) Rekuperace odpadní užitkové vody - Hotel WEBER Bedřichov
  • 15. Dosažitelné úspory  Doba provozu systému rekuperace  Souběh získávání rekuperované energie a jejího využití  Využití důlních vod pro ohřev teplé vody (ideální případ kdy je zdroj k dispozici neustále a využití tepla je celoroční díky každodennímu třísměnnému provozu)  Rozdíl vstupní a výstupní teploty  Čím nižší rozdíl teplot, tím vyšší úspora  Čím vyšší teplota zdroje, tím vyšší výkon tepelného čerpadla a vyšší COP  Změna výkonu a COP u tepelného čerpadla Vstup Výstup Výkon COP 0°C 45°C 26 kW 3,2 15°C 45°C 37 kW 4,8 20°C 45°C 43 kW 5,4 30°C 45°C 49 kW 6,1
  • 16. Tepelné čerpadlo / chladič s funkcí topení? Tepelné čerpadlo Chladič s funkcí topení Topný faktor Vyšší o 10 – 20 % Výstupní teplota 62 – 65°C 52 – 55°C Odhlučnění, vibrace Součástí konstrukce Stavební úpravy Výroba / dostupnost ND Sériová / skladem Kusová / na objednávku Záruky Standard 5 let Standard 2 roky Revize chladiva NE ANO Regulátor s funkcí pro vytápění ANO NE
  • 17. Příklady realizací AQUAPARK Čestlice  312 kW (bazénová voda) D PLAST Zlín  420 kW (chladící voda z lisů) Šlechtitelská stanice Velké Pavlovice  28 kW (řízené kvašení vína)
  • 18. Ruský přístup k rekuperaci energie: Atomovo tepelně čerpadlová teplofikace Petrohradu  100 MW odpadního tepla z chladících věží jaderné elektrárny  Teplota primárního zdroje 26°C, výstupní teplota 100°C  Vzdálenost zdroje tepla a spotřeby - 100 km