Využití tepelných čerpadel Master Therm pro chlazení a zpětné získávání technologického tepla

Datum: 17.12.2013  |  Organizace: Master Therm tepelná čerpadla s.r.o.  |  Firemní článek

Projekt vytápění a chlazení v multifunkčním objektu HVM Plasma se vedle požadavků na zajištění komfortního pracovního prostředí zaměřil na co nejefektivnější způsob výroby chladu pro účinné chlazení výrobní technologie a na využití odpadního technologického tepla pro vytápění a ohřev TUV. Za tímto účelem bylo zvoleno řešení s využitím tepelných čerpadel.

Master Therm tepelná čerpadla s.r.o.
Okrajová 187
25301 Chýně

tel.:311 516 567
e-mail:
web:www.mastertherm.cz

Úvod

V rámci soutěže vypisované Ministerstvem průmyslu a obchodu ČR byl vyhlášen Českou energetickou a ekologickou stavbou roku objekt společnosti HVM Plasma v pražských Jinonicích. Stavba je koncipována jako multifunkční budova pro rozvoj aktivit této společnosti v oblasti high-tech vakuových technologií. Za oceněním stojí celá řada zajímavých architektonických a konstrukčních řešení, z nichž mezi zásadní patří unikátní systém nakládání s energií.

Tepelné čerpadlo Master Therm chlazení rekuperace
Objekt společnosti, severní část budovy

Největší zdroj energetické zátěže budovy tvoří vakuová zařízení pro nanášení speciálních tenkých vrstev na kovové díly a součásti (např. pro automobilový průmysl). Společnost v tomto ohledu disponuje jednou z největších produkčních kapacit ve střední Evropě. Projekt vytápění a chlazení se proto vedle požadavků na zajištění komfortního pracovního prostředí zaměřil na co nejefektivnější způsob výroby chladu pro účinné chlazení výrobní technologie a na využití odpadního technologického tepla pro vytápění a ohřev TUV. Za tímto účelem bylo zvoleno řešení s využitím tepelných čerpadel.

Popis technického řešení

Projekt byl vypracován na základě podkladů od technologického zařízení, požadavků profesí (vytápění, vzduchotechnika, zdravotechnika) a podle podkladů od stavební části nového objektu. Nově navrhované zařízení je současně propojeno se stávajícími rozvody a zdroji v původním objektu firmy, na který nová budova navazuje.

Popis původního stavu

Zdroje chladící vody pro technologické chlazení byly plně využity a neměly výkonovou rezervu pro napojení nových technologických odběrů. Stávající zdroj topné vody – plynový kotel – o teplotním spádu 80/60 °C měl výkonovou kapacitu pro pokrytí požadavků na vytápění a dodávku topné vody pro VZT zařízení nové části závodu. Současně tento zdroj zajišťoval ohřev TUV.

Technické řešení chladícího okruhu

Chlad, resp. tepelná energie o nízkém potenciálu, je vyráběna v sestavě tepelných čerpadel voda–voda. Teplo odvedené z vnitřního chladícího cyklu tepelného čerpadla je využito pro vytápění objektu nebo mařeno na adiabatické věži. Výparník tepelného čerpadla slouží k výrobě chladu pro všechny spotřebiče, které jsou určeny k odvádění tepelné energie z míst jejího vzniku nebo k ochlazování venkovního vzduchu určeného k větrání. Chlad je distribuován ve formě studené vody, která je cirkulačními okruhy přiváděna k jednotlivým spotřebičům. Spotřebiči jsou zejména vakuová povlakovací zařízení (výrobní technologie), vzduchotechnické jednotky ve strojovnách a klimatizační jednotky (fan coily) v místnostech, např. v kancelářích.

Tepelné čerpadlo Master Therm chlazení rekuperace
Pohled do strojovny s výměníkem a stratifikační nádobou
Tepelné čerpadlo Master Therm chlazení rekuperace
Detail stratifikační nádoby s objemem 3 m³
Tepelné čerpadlo Master Therm chlazení rekuperace
Adiabatický suchý chladič s EC ventilátory

Pro zajištění požadavků na chlazení nově instalované technologie byl vybudován nový chladící okruh o teplotním spádu 20/30 °C. Tento okruh zajišťuje odvod tepelné zátěže od výrobní technologie. Pro zajištění odvodu energetických zisků z okruhu povlakovacích strojů je továrna nově vybavena adiabatickou chladící věží. Tato věž z důvodu konstrukčních řešení umožňuje provoz chlazení vody ve free cooling režimu do venkovní teploty vzduchu t = 23,4 °C (min. 2/3 ročního období), kdy z důvodu potřeby dochlazení na požadovanou teplotu bude vstupní vzduch do chladicí věže zkrápěný. V letních extrémech se tedy docílí dochlazení teploty media na teplotu vlhkého teploměru. Věž je z důvodu celoročního provozu hydraulicky oddělena vlastním glykolovým okruhem a samotný přenos energie je zprostředkován deskovým výměníkem nemrznoucí směs / voda.

Zbytek dochlazení zajišťují tepelná čerpadla na vyšším teplotním potenciálu chladicí vody na straně výparníků tj. v režimu 34/20 °C.

Ve strojovně chlazení je také instalován potřebný počet tepelných čerpadel v režimu 14/8 °C, která zajišťují přípravu ledové vody pro provoz klimatizačních zařízení budovy.

Všechna tepelná čerpadla jsou na straně kondenzátorového okruhu zapojena přes okruh stratifikační, který funguje jako hydraulický oddělovač. Kondenzátory agregátů pracují ve shodném režimu 35/45 °C nebo 45/55 °C v případě, že pracují jako vytápěcí jednotky.

Takové zapojení řeší úsporné využití nízkopotenciální odpadní energie z povlakovacích zařízení, která je tepelnými čerpadly přeměněna na vyšší teplotní potenciál 45 až 55 °C. Odpadní energie se využívá pro ohřev TUV a provoz klimatizačních a topných systémů nově postavené budovy a stavajicího výrobně kancelářského objektu továrny podle potřeby. Přepnutí zajišťují třícestné ventily.

Tepelné čerpadlo Master Therm chlazení rekuperace
Strojovna tepelných čerpadel Master Therm
Tepelné čerpadlo Master Therm chlazení rekuperace
Kaskáda tepelných čerpadel AQ180.2Z
Tepelné čerpadlo Master Therm chlazení rekuperace
Detail tepelného čerpadla

Soubor tepelných čerpadel

Jako subdodavatel tepelných čerpadel byl vybrán český výrobce Master Therm, který na projektu spolupracoval již v jeho počáteční fázi. Soubor tepelných čerpadel je tvořen celkem 12 jednotkami voda-voda typu AquaMaster 180.2Z o celkovém chladícím výkonu 980 kW. Jde o dvoukompresorová tepelná čerpadla vybavená technologií elektronického expanzního ventilu (EEV), scroll kompresorem a chladivem 407c. Podstatnou výhodou se ukázala možnost výroby agregátů na míru pro danou aplikaci, s možností optimalizace účinnosti zařízení v určeném teplotním režimu, a to jak prostřednictvím úprav řídícího programu expanzního ventilu, tak výběrem nejvhodnějších výměníků a jejich zapojení. Tato skutečnost se podstatným způsobem podílí na vysoké celkové účinnosti výroby chladu.

Základní číselné údaje

Výkon chlazení budovy max.370 kW
Výkon chlazení technologie max.490 kW
Instalovaný příkon pro chlazení a klimatizaci430 kW
Vypočítaná tepelná ztráta80 kW
Odhad spotřeby energie na vytápění a ohřev TUV100 MWh/rok
Odhad roční spotřeby energie na provoz technologie a osvětlení700 MWh/rok
Odhad spotřeby energie na výrobu chladu pro technologii a objekt550 MWh/rok
Celková spotřeba chladu na chlazení technologie a objektu3 530 MWh/rok
Celková roční průměrná účinnost výroby chladu      6,4

Vzniklé úspory energie

Úspory energie jsou generovány následujícími hlavními faktory:

  • použitím špičkových chladících agregátů s optimalizovanou funkcí 240 000 kWh
  • využitím adiabatické věže s volným chlazením a frekvenčním řízením 480 000 kWh
  • zpětným získáváním technologického tepla pro vytápění a ohřev TUV 220 000 kWh

Doba návratnosti vložených investic je kalkulována na 4,5 roku.

Závěr

Prostřednictvím sofistikovaného technického řešení s využitím tepelných čerpadel s optimalizovanou funkcí a adiabatického suchého chladiče byly dosaženy základní cíle projektu:

  • maximální účinnost výroby chladu pro provozovanou technologii
  • zpětné využití odpadního technologického tepla pro vytápění a ohřev TUV
  • dosažení vysoké stability a bezpečnosti high-tech výrobního procesu
  • výrazné snížení energetické náročnosti technologie a objektu
 

Datum: 17.12.2013
Organizace: Master Therm tepelná čerpadla s.r.o.



Sdílet:  ikona Facebook  ikona Twitter  ikona Google+  ikona Linkuj.cz  ikona Vybrali.sme.skTisk Poslat e-mailem Hledat v článcích 


Témata 2018

Partneři - Vytápění

logo FV PLAST
logo GEMINOX
logo ENBRA
logo DANFOSS
logo THERMONA

Spolupracujeme

logo Asociace odborných velkoobchodů

Doporučujeme

 
 

Aktuální články na ESTAV.czNové administrativní centrum AFI Karlín bude příkladem možností vertikálních zahradNa brněnském výstavišti dnes začínají stavební veletrhyČeský ostrovní dům: Domy budoucnosti budou jednodušší, než si myslíteFOR ARCH 2018: Digitalizace ve stavebnictví se blíží