Zvýšení efektivnosti zdroje tepla pro hotel Permon, případová studie

Bez ohľadu na to, či hovoríme o verejných budovách, rodinných domoch, priemyselných halách, alebo o súkromných objektoch ako sú penzióny alebo hotely, hlavné požiadavky na vykurovanie sú nízke prevádzkové náklady a minimálny dopad na životné prostredie.

V súčasnosti sú novostavby navrhnuté a realizované v energeticky úsporných a pasívnych štandardoch, kde je vyžadované ďaleko menej energie na vykurovanie, ako pred niekoľkými rokmi.

Preto cieľom príspevku je poukázať na potrebu zvyšovania energetickej hospodárnosti zdrojov tepla aj pre stávajúce objekty, ako neoddeliteľnú súčasť komplexnej obnovy budov. Článok popisuje výber najvhodnejšieho technického riešenia pre čiastočnú rekonštrukciu tepelného zdroja so zameraním sa na úlohu, aby čo v najkratšom časovom horizonte realizované riešenie prinieslo čo možno najvyššiu energetickú úsporu a to pri zachovaní fungovania chodu hotela.

1. ZVÝŠENIE EFEKTÍVNOSTI ZDROJA TEPLA PRE HOTEL PERMON - ÚVOD

Exkluzívny štvorhviezdičkový Grand hotel Permon sa nachádza v nádhernej tatranskej prírode obklopený ihličnatými lesmi a patrí medzi najznámejšie turistické a lyžiarske stredisko vo Vysokých Tatrách. Hotel poskytuje služby a ubytovanie na vysokej úrovni a uspokojí aj najnáročnejších. V hoteli sa nachádza najväčšie hotelové wellness centrum na Slovensku a aj to bola výzva pre spoločnosť Hoval, aby k tomuto projektu pristupoval zodpovedne. Nie náhodou spoločnosť Hoval používa slogan „Zodpovednosť za energiu a životné prostredie“.

Hotely sú veľmi špecifická skupina budov, čo sa týka požiadaviek na energie, teplú vodu a vykurovanie. V závislosti na obsadenosti hotela, sa požiadavky na dodávku energie menia neustále počas celého roka. Majitelia hotelov často tvrdia, že v tomto sektore je ťažké čokoľvek predpokladať. Je to riskantný a finančne náročný biznis, ale pokiaľ je dobre vedený, dá sa očakávať dobrý zisk. Vykurovanie a príprava teplej vody sú jednými s najvyšších nákladov na spotrebu energie.

2. POPIS STÁVAJÚCEHO ZDROJA TEPLA

Výstavba hotela Permon spadá do sedemdesiatych rokov minulého storočia. Keďže v tom čase na stavbe nebol plyn, technické zariadenie kotolne bolo navrhnuté s použitím oceľových teplovodných kotlov s pretlakovými horákmi na vykurovací olej. Začiatkom deväťdesiatich rokov bola kotolňa plynofikovaná a v kotolni boli inštalované 4 nové kotly výrobcu ČKD DUKLA Praha, typ KDVE 100 s menovitým výkon kotlov 1040 kW a plynové horáky PHD 18 PZ. Kotly majú stupňovú reguláciu výkonu 50/100%. Ohrev teplej vody sa vykonával centrálne v oceľových stacionárnych ohrievačoch o objeme 6,3 m³. V súčasnosti sú v kotolni už len dva kotly KDVE 100, nový kotol Hoval UltraGas UG 1440D a úplne nový spôsob ohrevu teplej vody.

3. ANALÝZA POTRIEB ZÁKAZNÍKA A NÁVRH TECHNICKÉHO RIEŠENIA

Každý hotelier veľmi nerád investuje do kotolne, lebo na prvý pohľad sa to zdajú akoby vyhodené peniaze a predsa návštevník hotela do kotolne nechodí. Podstatné sú pekné izby, kvalitná reštaurácia, či skvelý wellness. Preto aj na prvom stretnutí s technickým manažérom hotela boli analyzované potreby tepla pre samotné vykurovanie a hlavne zvýšená požiadavka ohrevu teplej vody, nakoľko v tom čase prebiehala rozsiahla rekonštrukcia hotelového wellness centra.

Preto na spoločnosť Hoval bolo predložených niekoľko dôležitých kritérií:

1. do stávajúceho dispozičného priestoru kotolne navrhnúť vhodný kotol resp. kotly,
2. pre nový kotol musí vyhovovať stávajúci priemer komína,
3. napojenie kotla na stávajúce rozvody musí byť jednoduché a funkčné,
4. návrh pružného a energeticky účinného ohrevu teplej vody pre celý hotel a wellness centrum,

3.1 Zaistenie najvyššieho komfortu s čo najnižšími nákladmi

Nakoľko spoločnosť Hoval má po celom svete niekoľko referenčných stavieb v svetoznámych hoteloch, nebrali sme dané zadanie na ľahkú váhu a pristupovali sme k návrhu so všetkou zodpovednosťou.

Najdôležitejšiu rolu tu zohráva zdroj tepla. Musí fungovať efektívne, bez ohľadu na nárazové zaťaženie, ktoré sa v hoteloch veľmi mení. Je veľkou výzvou zaistiť hotelovým hosťom pohodlie počas nízkej obsadenosti aj vo vrcholnej sezóne. To znamená, že musíte vybrať taký zdroj tepla, ktorý Vám umožní modulovať najvyšší možný výkon bez významnej straty účinnosti. V hoteli je tiež dôležitá regulácia tepla počas chladných mesiacov, kedy sa teplota neobsadených izieb znižuje na minimum, kým v bežne obsadených izbách je možné ju regulovať podľa potreby.

S meniacimi sa požiadavkami na energie je najlepším riešením zariadenie, u ktorého môže byť výkon ľahko ovládaný, napríklad vďaka modulácii horáka. Kondenzačný plynový kotol UltraGas® je práve také zariadenie. Je to jeden z najúčinnejších kotlov dostupných na trhu, ktorý je charakterizovaný účinnosťou až 99 %. Je to veľmi dôležitý znak, pretože umožňuje tomuto zariadeniu dosahovať rovnaký vykurovací efekt, pričom spotrebuje menej paliva. To vedie k zníženiu prevádzkových nákladov. Vysoká účinnosť kotla je výsledkom použitia patentovaného výmenníka tepla AluFer®, ktorý spája výhody nerezových a hliníkových kondenzačných kotlov. Zliatina hliníka na strane spalín zvyšuje tepelný zisk zo spalín o 20% v porovnaní s tepelnými výmenníkmi z nerezovej ocele a zaisťuje rovnomernú výmenu tepla. Vďaka tomuto procesu môžu byť spaliny ľahko vychladené. Ďalšie inovatívne riešenie použité v kotloch UltraGas® je zavedenie samostatného prívodu teplej a studenej spiatočky. Výsledkom je, že v spodnej časti má kotol ideálne podmienky pre efektívnu kondenzáciu – čo znamená väčšie využitie energie zo spalín. Toto riešenie zvyšuje účinnosť kotlov UltraGas® o 8% v porovnaní s inými kondenzačnými kotlami.

Plynové sálavé horáky kondenzačných kotlov sú špeciálne navrhnuté a vyrobené z najlepších žiarupevných materiálov, čo zaručuje dostatočnú životnosť a prevádzkovú bezpečnosť. Horáky plynových kotlov UltraGas® používajú systém UltraClean®, ktorý svojou modulačnou schopnosťou prispôsobuje výkon horáka aktuálnym požiadavkám. Tento systém znižuje spínaciu frekvenciu a zaručuje čisté, nízko emisné a účinné spaľovanie.

3.2 Výber vhodného plynového kotla a ohrievača vody

Pri záverečnom vyhodnocovaní medzi nízkoteplotnými a kondenzačnými kotlami z výrobného portfólia spoločnosti Hoval, rozhodovaním sa v pomere vstupná cena kotla - prevádzkové náklady - doba návratnosti, jednoznačne výber padol na kondenzačný dvojkotol Hoval UltraGas® UG1440D. Bolo to najvýhodnejšie, ekonomicky najúspornejšie riešenie pre danú aplikáciu s perspektívou do budúcnosti.

Ohrev teplej vody sa na prvý pohľad môže zdať jednoduchou záležitosťou, ale pre veľký hotel je potrebné vybrať ohrev teplej vody, ktorý bude pružne reagovať na náhle zmeny v odberoch. Preto spoločnosť Hoval pre takúto aplikáciu ponúkla svoje osvedčené riešenie, a tým je ohrievač vody Hoval Modul-plus.

Vďaka vysokému komfortu prípravy teplej vody, je Modul-plus uprednostňovanou voľbou hotelov svetového mena. Bez problémov pokrýva výkonové špičky v športových halách pri otvorení všetkých spŕch súčasne. V nemocniciach a bytových domoch, jednoducho všade tam kde sú kladené vysoké požiadavky na hygienu vody garantuje bezpečnú ochranu pred infekciami. Svojím jedinečným hygienickým procesom nedáva baktériám a legionelám žiadnu šancu.

Prednosti ohrievačov Modul-plus

• princíp protiprúdu pri ohreve vody pre maximálne využitie energie
• vysoká hospodárnosť – nízke náklady
• garantuje enormnú produkciu teplej vody v čase najväčšieho odberu
• žiadny problém s vodným kameňom
• Koncepcia viacerých menších valcových jednotiek zapojených do série bráni vzniku "mŕtvych zón" a chráni proti legionelám.
• možnosť ľahkej kontroly každého z modulov ohrievača
• kompaktné rozmery a malá hmotnosť na meter štvorcový
• schopnosť ohrevu vody s obsahom chloridov až do 300 mg/liter
• dobré referencie, viac ako 550 000 zásobníkových modulov je v prevádzke po celom svete

4. EKONOMICKÉ ZHODNOTENIE INVESTÍCIE

4.1 Úspora na palive – na zemnom plyne

Zámenou teplovodného kotla KDVE 100 s nízkou účinnosťou za kondenzačný kotol Hoval UltraGas UG 1440D s vysokou účinnosťou vznikne úspora na zemnom plyne, elektrickej energii a na tvorbe emisií.

Nakoľko nebolo možné dostať sa k pôvodnej projektovej dokumentácii rekonštrukcii kotolne z roku 2009 a pre výpočet použiť údaje z technickej správy, nasimulujeme si prepočet spotreby plynu podľa technických parametrov jednotlivých kotlov.

V súčasnosti prioritne je v prevádzke kondenzačný kotol Hoval UltraGas UG 1440D a vo vykurovacom období podľa potreby je pripájaný pôvodný kotol KDVE 100. Tretí stávajúci kotol KDVE 100 slúži ako rezerva a v prípade potreby je použiteľný. V letnej prevádzke – mimo vykurovacieho obdobia, kedy sa len pripravuje teplá voda a prevádzkuje wellness centrum, používa sa len kondenzačný kotol Hoval UltraGas UG 1440D.

Vzorec pre výpočet ročnej spotreba plynu je:

Tab. 1 Parametre kotlov

Typ kotla	Účinnosť kotla pri 80/60°C %	Normovaný stupeň využitia pri 75/60 °C %	Hi zemného plynu v kWh/m3	Qa tepelná energia vyrobená kotlom
KDVE 100	90,0	92,0	9,51	2 448 000 kWh/rok
UG 1440D	98,3	107,4		2 448 000 kWh/rok

Po dosadení do vzorca vychádza spotreba plynu s jednotlivými kotlami, pričom do výpočtu použijeme parametre Normovaného stupňa využitia kotla, čo viac zodpovedá reálnemu chodu kotla v kotolni.

ČKD DUKLA KDVE 100	BN = 279 797 m3/rok
Hoval UltraGas 1440D	BN = 239 677 m3/rok

Úspora s kotlom Hoval bude min. 40 120 m³/rok resp. min. 423 266 kWh/rok

Keďže kotol Hoval UltraGas UG 1440D umožňuje hydraulické zapojenie s oddelením spiatočiek v vyššou a nižšou teplotou, pri prevádzke takto vzniká ďalšia úspora paliva vo výške 8% čo je 33 861 kWh/rok, spolu to predstavuje min. 457 127 kWh/rok.

Ďalej kotol Hoval UltraGas má veľký rozsah modulácie výkonu 10-100%, čo spôsobuje menej časté spínanie kotla a to je opäť ďalšia úspora na palive.

Tab. 2 Spotreba zemného plynu na kotolni hotela Permon

Rok	2010	2011	2012	2013	2014	2015	2016
Spotreba zemného plynu m3/rok	716 040	580 688	626 709	639 876	599 349	587 149	591 548

Komentár k spotrebám plynu:

Staršie záznamy spotrieb plynu nie sú k dispozícií. V roku 2011 v hoteli bola rozsiahla rekonštrukcia wellness centra, čím sa Hotel Permon etabloval do pozície najväčšieho hotelového wellness na Slovensku. Toto rozšírenie spôsobilo značný nárast potreby tepla na jeho prevádzku. V polovici decembra 2010 bol do prevádzky uvedený nový kotol Hoval UltraGas UG 1440D. Z uvedených spotrieb plynu ale vidno, že aj napriek nárastu výroby tepla od r. 2011, výmenou nekondenzačného kotla za kondenzačný kotol došlo k zníženiu ročnej spotreby plynu. Ak by sa investor k tomuto kroku nerozhodol, ročné spotreby plynu by boli výrazne vyššie cca o 25-35%.

4.2 Úspora na elektrickej energii

Inštalácia kondenzačného kotla prináša okrem úspory na zemnom plyne aj úsporu na elektrickej energii, v dôsledku nižšieho el. príkonu motorov plynových horákov:

• El. príkon horákov Hoval UG 1440D 65 – 2300 W
• El. príkon horákov ČKD DUKLA PHD 18 PZ 2x 3000 W

Úspora na el. energii pri prevádzke s Hoval UltraGas 1440D bude 6 290 kWh/rok.

4.2 Úspora na tvorbe emisií

Konštrukcia moderných kondenzačných kotlov používa plynové sálavé horáky, čo spôsobuje výrazne nižšiu tvorbu produkcie emisií CO a NOx. Vysoké účinnosti kondenzačných kotlov zase spôsobuje nižšiu spotrebu plynu a tým vlastne nižšiu tvorbu emisií CO₂.

Inštaláciou kondenzačného kotla Hoval UltraGas UG 1440D s vyššou účinnosťou došlo k nižšej tvorbe emisií CO₂ a k ochrane životného prostredia, což opět potvrzuje slogan společnosti Hoval - „Zodpovednosť za energiu a životné prostredie“

Úspora na tvorbe emisií ... 78 772 kg CO₂/rok

4. ZÁVER

Potreba zníženia rastúcich prevádzkových nákladov budov sa transformuje do popularity moderných kondenzačných kotlov, ktoré vytláčajú menej hospodárne riešenia. Takto jednoducho by sme mohli definovať vyriešenie úlohy, ktorá bola zadaná investorom pri rekonštrukcii hotela v roku 2010-11. Na jednej strane sa značne zväčšilo wellness centrum, ale na druhej strane pri vyššej výrobe tepla prevádzkové náklady výrazne klesli.

Kotol UltraGas spoločne s ohrievačom vody Modul-plus, zaručuje najefektívnejšie využitie plynných palív pre potreby vykurovania a ohrev teplej vody. Moderné kondenzačné kotly a vysoko účinné ohrievače vody dobre fungujú v modernizovaných zariadeniach a budovách – bez ohľadu na to, či hovoríme o samostatných rodinných domoch, bytových domoch, hoteloch, či veľkých halách.

Týmto príspevkom sme chceli krátko a výstižne poukázať na potrebu komplexného prístupu riešenia pri rekonštrukcii stávajúcich budov a zároveň poukázať na možnosti spoločnosti Hoval, ktorá ponúka systémové riešenia pre takého a iné aplikácie.

Více na www.hoval.cz nebo na www.hoval.sk

Literatúra:
[1] firemné zdroje Hoval
[2] údaje Grand hotela Permon

Vysokou úroveň produktů společnosti Hoval a konzistentní tepelnou pohodu v hotelu Permon po rekonstrukci mohli vyzkoušet přední odborníci v oblasti tepelné techniky na každoroční konferenci Vykurovanie.