Konference Vykurovanie 2020 – část 4.

Stručně z 28. ročníku mezinárodní vědecko-odborné konference Vykurovanie 10. až 14. února 2020, kterou pořádá Slovenská společnost pro techniku prostředí ve spolupráci se Stavební fakultou STU Bratislava, Katedra TZB a Slovenskou komorou stavebních inženýrů.

1. ENERGETICKÁ LEGISLATÍVA
2. ENERGETICKÁ HOSPODÁRNOSŤ BUDOV
3. ZDROJE TEPLA
4. KOGENERAČNÉ ZDROJE ENERGIE
5. SÚSTAVY CZT A OST
6. ZDROJE TEPLA NA BÁZE BIOMASY
7. TEPELNÉ ČERPADLÁ
8. SLNEČNÁ ENERGIA
9. MERANIE A ROZPOČÍTAVANIE TEPLA
10. REGULÁCIA A RIADENIE VYKUROVACÍCH SÚSTAV
11. HYDRAULICKÉ VYREGULOVANIE VYKUROVACÍCH SÚSTAV
12. ENERGETICKÝ MANAŽMENT
13. PROGRESÍVNE VYKUROVACIE SÚSTAVY

V pokračujícím textu jsou zachyceny citace z přednášek, stručná shrnutí autora, a nejde o komplexní informaci. V neposlední řadě jsou zachyceny jen některé komentáře přednášejících mimo oficiální znění přednášek. Cílem textu je naznačit, na co se přednášející zaměřili, a nasměrovat zájem o komplexní informace tam, kde jsou.

Den druhý, 11. února 2020

5. Sústavy CZT a OST

Vedoucí sekce: prof. Ing. Ján Takács, PhD.

Technicko-prevádzkové možnosti uplatnenia OZE v systémoch CZT

Ing. Ján Sadlek

Príspevok rieši technické možnosti prevádzkovania systémov CZT a technické limity technológií OZE s cieľom zadefinovať reálne spôsoby začlenenia týchto technológií do diaľkového vykurovania.

Smernica Európskeho Parlamentu a Rady (EU) 2018/2001 z 11. decembra 2018 zároveň zrovnoprávnila odpadové teplo s energiou OZE. Zadefinovala ho v čl. 2, bod 9 ako „teplo, ktoré nevyhnutne vzniká ako vedľajší produkt v priemyselných alebo energetických zariadeniach, alebo v terciárnom sektore a ktoré by sa bez prístupu k systému diaľkového vykurovania nevyužité rozptýlilo do ovzdušia alebo vody, ak sa používa alebo bude používať proces kombinovanej výroby, alebo ak použitie tohto procesu nie je možné“. Obdoba platí aj pre chlad.

OZE zdroje sú komplikované z pohľadu návrhu a začlenenia do pôvodného systému, preto pred ich inštaláciou odporúčam spracovať detailné zhodnotenie podmienok pre ich využitie, následne spracovať podmienky financovania a vyhodnotiť ekonomiku.

• Zapojení OZE ovlivňují teplotní a tlakové parametry. Jednotlivé zdroje tepla z OZE mají různé výstupní teplotní parametry, a to více nebo méně omezuje jejich napojení na stávající CZT. Tlakové nepřizpůsobení lze řešit oddělením přes výměník. To však v některých případech snižuje efektivitu využití OZE.
• Vhodným řešením zapojení zařízení s ohledem na možnost akumulace tepla z OZE lze podíl OZE v CZT zvýšit významně zvýšit.
• Poptávka po chladu z CZT je zatím minoritní.
• Na novém řešení se musí shodnout nejen výrobce tepla, provozovatel sítě, ale i spotřebitel

Automatizace návrhu výměníkových stanic tepla

Ing. Ondrej Chalupka

• Nedostatek projektantů TZB, MaR, ale i kvalitních pracovníků strojírenské výroby, řemeslníků atp. a na druhé straně požadavky partnerů na zákaznické řešení a rychlou dodávku výměníkových stanic tepla lze částečně řešit automatizací tvorby 3D modelů výměníkových stanic tepla včetně optimalizace navazujících výrobních operací.

Systémy HESCOpro, TRACKflex a TRACKnalpe jsou jedinečné systémy pro rychlý návrh požadovaného zařízeni a umožňují vytvořit jednotlivé podklady pro výrobu tak, že lze již uvažovat nad částečnou nebo úplnou automatizací výroby jednotlivých částí. Pořád je potřeba myslet na to, že se nejedná o sériovou výrobu jednoho výrobku s drobnými úpravami, ale o zakázkovou výrobu reagující na přání zákazníka.

Rekonštrukcia a výstavba v SZT – efektívne riešenie v hybridnom prevedení s úsporou až 30 %

Ing. Robert Štefanec

Medzi najdôležitejšie úlohy majiteľov a prevádzkovateľov tepelných rozvodov sústav centralizovaného zásobovania teplom (SCZT) patrí ich pravidelná údržba s cieľom permanentního zabezpečenia prevádzkyschopného stavu a maximálne hospodárna prevádzka. Vzhľadom na vek a technický stav potrubných rozvodov (boli vybudované prevažne v 70. a 80. rokoch minulého storočia) však často nejestvuje iná možnosť, ako riešiť situáciu celkovou výmenou potrubného rozvodu, pričom v niektorých prípadoch sa pôvodný 4rúrový systém nahradí 2rúrovým systémom.

Keďže ide o pomerne veľkú investíciu na minimálne 30 až 40 rokov, je dôležité dobre zvážiť všetky dostupné možnosti a sledovať problém nielen z pohľadu aktuálnej investície, ale aj z pohľadu celkových prevádzkových nákladov počas životnosti celej SCZT. Platí, že čím je maximálne možné zaťaženie systému väčšie, tým je vyššia aj dlhodobá bezpečnost prevádzky.

Základnými návrhovými parametrami pri rozvodoch TV je najčastejšie maximálna prevádzková teplota Θ_p = 95 °C a max. prevádzkový tlak PN10. To znamená, že má ísť o potrubia, ktoré majú aj pri Θ_p = 95 °C tlakovú odolnosť PN10. Neznamená to, že by prii prevádzke mala v systéme cirkulovať teplonosná látka s teplotou Θ_p = 95 °C, reálne prevádzkové parametre sú okolo Θ_p,s = 55 až 60 °C, pri hygienickom prehriatí okolo Θ_p,h,p = 70 až 80 °C.

Hybridné plastové flexibilné tepelné siete posúvajú rekonštrukcie a budovanie tepelných sietí nielen v zastavanom území do úplne novej perspektívy.

Dimenzie pod DN125 je možné bez problémov nahradiť plastovými flexibilnými potrubiami a získať tým výhody pri realizácii a hlavne dlhodobé úspory pri prevádzke. Znížením tepelných strát v systéme okrem toho šetríme aj životné prostredie, palivo a CO₂.

Akumulácia primárnej energie metánu do hydrátov

Ing. Peter Ďurčanský, PhD., RNDr. Mária Michalková, PhD.

Akumulovať zemný plyn a biometán do formy synteticky generovaných hydrátov, teda zlúčenín vody a daného plynu, skladovať ho a uvoľňovať v prípade špičkovej spotreby, sa javí jako perspektívne odvetvie priemyslu. Je výhodné nielen z hľadiska skladovacej kapacity, použitého média, ale aj z aspektu bezpečnosti skladovania hydrátov. Skladovať plyn v takejto forme je možné pri teplotách blízkych teplote topenia ľadu a nízkych tlakoch v porovnaní s inými technológiami skladovania plynných uhľovodíkov.

Umelo vytvárané hydráty patria do skupiny zlúčenín známych pod názvom klatráty a nemajú presne dané chemické zloženie. Množstvo zachytených molekúl metánu závisí na tvare kryštalickej mriežky, pretože metán nie je chemicky viazaný, ale len vypĺňa kryštalickú mriežku vody.

• V 1 m³ hydrátu lze uložit až 164 m³ metanu v plynné formě, hydrát má hustotu okolo 900 kg/m³.
• Navržen byl výpočetní model pro návrh reaktoru, sestaveno experimentální zařízení a provedena měření.
• Využití je například možné pro přepravu metanu, pro vykrývání odběrových špiček zpravidla průmyslových podniků, pro vytvoření bezpečnostních zásob metanu aj.

ŠTÚROVO – účinné CZT využívaním GTE a KVET

Ing. Miroslav Havrlent

• možnost ke splnění požadavků na vysoce účinné CZT umožňuje využití geotermální energie, které se v oblasti Štúrova nabízí

Obr. Zjednodušený graf roční výroby tepla po měsících – vzorový rok (zdroj disponuje kogeneračním zařízením KVET (tmavě modře) pokrývajícím téměř všechnu letní potřebu tepla a tento zdroj musí být zachován)

V rámci štúdie boli vypracované a posudzované celkom 4 variantné riešenia.

Pre výber riešenia podľa variantu A (využívanie GTVo z jestvujúcich vrtov v areáli Vadaš v navrhovanom tepelnom zdroji, teplovodné potrubné prepojenie s jestvujúcou sústavou CZT, cca 1,45 km) rozhodli hlavne nasledujúce najpodstatnejšie dôvody:

• overené parametre jestvujúcich GT vrtov v areáli Vadaš (teplota 35 až 38 °C, prietok do 90 l/sek, v návrhoch max. 60 l/sek – uvažovaný pokles);
• synergia vo využívaní GTVo pre potrebu areálu Vadaš a pre energetické účely (v zimnom období k dispozícii min. 20 l/sek bez obmedzenia potreby Vadaš);
• možnosť využívania súčasného odvedenia využitej GTVo (vychladzovacie jazero v areáli Vadaš, následne rieka Hron);
• možnosť pripojenia nových odberných miest na navrhované teplovodné prepojenie (rozšírenie sústavy CZT – škola, materská škola, súčasný TZ Vadaš).

Podľa zvoleného variantu bude potrebné vybudovať nový tepelný zdroj (TZ-OZE), ktorý bude ako samostatne stojaca budova situovaný v blízkosti termálneho kúpaliska Vadaš.

Navrhujeme inštalovať tepelné čerpadlá voda/voda, z pohľadu vychladzovania GTVo ich uvažujeme zapojiť v troch stupňoch za sebou. Pre 1. a 2. stupeň vychladzovania GTVo predpokladáme inštalovať vysokoteplotné TČ:

1. stupeň – výkon cca 250 kW; návrhový teplotný spád - primár 30/25 °C, sekundár 70/80 °C; elektr. príkon cca 83 kW; priemerné COP = cca 3,1;

2. stupeň – výkon cca 250 kW; návrhový teplotný spád - primár 25/20 °C, sekundár 60/70 °C; elektr. príkon cca 72 kW; priemerné COP = cca 3,5.

Pre 3. stupeň vychladzovania GTVo predpokladáme použiť jestv. TČ, ktoré sú v súčasnosti inštalované v TZ Vadaš (presunúť do TZ-OZE):

3. stupeň – výkon cca 300 kW; návrhový teplotný spád – primár 20/15 °C, sekundár 50/60 °C; elektr. príkon cca 86 kW; priemerné COP = cca 4,0.

Celkový prietok GTVo v primárnom okruhu TČ bude max. 36 m³/h (10 l/sek).

Elektrinu pre zabezpečenie napájania TČ (cca 240 kWe) a technologických zariadení TZ-OZE (obehové čerpadlá, regulačné armatúry a pod. – cca 30 až 40 kWe) navrhujeme vyrábať v kogeneračnej jednotke (zemní plyn).

Navrhované riešenie s dostatočnou rezervou zabezpečí splnenie základnej podmienky na účinné CZT (min. 50 % tepla vyrobeného kombináciou tepla vyrobeného z OZE a KVET).

Ako ďalej s nízkoteplotnou energiou z termálnych kúpalísk?

Ing. Anna Predajnianska, prof. Ing. Ján Takács, PhD.

Veľkým problémom väčšiny rekreačných zariadení je, že odpadová voda z bazénov má príliš vysokú teplotu na to, aby mohla byť bezpečne odvádzaná do recipientu bez ohrozenia životného prostredia.

Požiadavkou na životné prostredie je maximálna teplota odpadovej bazénovej vody stanovená na 25 °C.

Odpadová bazénová voda prechádzajúca doskovým výmenníkom tepla sa v ňom ochladí a časť svojho tepla odovzdá privádzanej SV, ktorá sa predhreje a následne je privádzaná do zmiešavacej komory. Tu sa zmieša s GTV a keďže do zmiešavacej komory privádzame predhriatu SV na vyššiu teplotu, nastáva zníženie požadovaného množstva GTV.

V našom riešenom príklade sme odpadovú bazénovú vodu ochladili z Θ_BV = 38 °C na 30 °C, pričom bol využitý potenciál tejto vody na predhriatie studenej vody z pôvodných Θ_SV = 15 °C na 27,7 °C. Tento systém prevádzky vykazuje mieru využívania 69 % z pôvodných 58 %.

Druhým aspektom je zabezpečiť zvýšenie miery využívania GE, zníženie potrebného množstva GTV odobratej z geotermálneho vrtu a tým dosiahnutie predĺženia životnosti celého GES.