Modernizace CZT Přeštice
© Fotolia.com
1. ÚVOD
I v malém městě lze dělat unikátní projekty, které ukazují budoucnost soustav dálkového vytápění. Město Přeštice před časem stejně jako mnoho jiných obcí, stálo před rozhodnutím, zda a jak modernizovat stávající soustavu CZT. Otázka zněla: Vyplatí se podpořit stávající centralizované vytápění nebo bude výhodnější přejít na plynofikaci s individuálními kotelnami v objektech a sít CZT postupně zrušit?
1.1 Rozhodování o projektech soustav centralizovaného zásobování teplem vyžaduje odpovědný přístup. Rušit fungující soustavy CZT nám přijde krátkozraké. Proto jsme se do uvedeného projektu aktivně zapojili a v roce 2015 zpracovali pro město studii rozvoje soustavy CZT, která prokázala, že při správném přístupu k modernizaci lze i v dnešní době realizovat ekonomicky atraktivní a energeticky efektivní řešení s využitím centralizovaného zásobování teplem.
V roce 2017 na jaře jsme zvítězili ve výběrovém řízení na realizaci a ta nyní v plném proudu probíhá.
1.2 Nové způsoby řešení + úsporné technologie = spolehlivý provoz s minimálními náklady
Zvolené technické řešení centrálního zásobování teplem v Přešticích je velmi netradiční pro malé soustavy CZT. Koncepce je navržena tak, aby přinášela významné ekonomické benefity při provozu.
Došlo k propojení tří zdrojů tepla – Základní škola V Háječku, plynová kotelna Husova a plynová kotelna Palackého. Tyto zdroje tepla jsou vzájemně hydraulicky propojené, společně dodávají tepelnou energii do sítě CZT. Tímto přístupem k provozu soustavy je zajištěna vysoká variabilita využití jednotlivých zdrojů. Speciálně se jedná o neomezenou možnost distribuce tepla z libovolné kogenerační jednotky v každém ze zdrojů tepla k místu s nejvyšším odběrem tepla. To umožní zvýšit odběr tepla z kogeneračních jednotek, zvýšit efektivitu jejich provozu a snížit počet startů plynových kotlů v době krátkodobých odběrových špiček.
Obr. 1 Pohled na soustavu CZT Přeštice (SW HESCOnet)
V soustavě CZT jsou tedy zapojeny tři samostané zdroje tepla. Dva z nich udržují konstantní výkon a třetí má výkon proměnlivý.
První zdroj „Palackého“ (Obr. 2) pracuje s konstantním výkonem. Obsahuje kogenerační jednotku s trvalým výkonem 200 kW. Vedle ní jsou ve zdroji ještě dva plynové kotle, ale ty mají jen účel zálohy pro celou soustavu.
Obr. 2 Tepelný zdroj „Palackého“ (výřez z pohledu na dispečink SW HESCOnet)
Druhý zdroj „V Háječku“ (Obr. 3) obsahuje kogenerační jednotku s konstantním výkonem 550 kW. Původní kotelna, která dodávala teplo jen škole, byla zrušena a škola je nyní napojena na soustavu CZT.
Obr. 3 Tepelný zdroj „V Háječku“ (výřez z pohledu na dispečink SW HESCOnet)
Třetí zdroj tepla „Husova“ (Obr. 4) má proměnlivý výkon. Udržuje potřebný diferenční tlak v celé soustavě a podle aktuálně odebíraného výkonu řadí jednotlivé zdroje. Přednostní je kogenerační jednotka 550 kW. Kaskáda čtyř plynových kondenzačních kotlů zajišťuje předhřev vody a dohřev na požadovanou vyšší teplotu pro CZT zajišťuje kogenerační jednotka s výkonem 550 kW.
Obr. 4 Tepelný zdroj Husova - řízení kaskády 4 kotlů a kogenerační jednotky (pohled na dispečink WebHeatControl)
Způsob zapojení kaskády kondenzačních plynových kotlů a kogenerační jednotky, která využívá obnovitelný zdroj energie, bioplyn, umožňuje ohřev ve dvoustupňovém režimu. V prvním stupni probíhá ohřev plynovými kotli, a je při něm udržován kondenzační režim. V obr. 4 je vidět maximální výstupní teplota otopné vody z kotlů, aktuálně 57,6 C. Provoz při nízkých provozních teplotách v daném případě přináší zvýšení účinnosti plynových kotlů o 5 až 7 % oproti nekondenzačnímu provozu. Vychlazená zpátečka z CZT je tedy nejprve předehřívána kotli a teprve potom je dohřívána teplem z kogenerační jednotky, na obr. 3 na teplotu aktuálně 91,2 C.
Poměr dodané energie z předehřevu z kotlů a dohřevu z kogenerace je řízen dispečerským software SW WHC, které zpracovává data o výrobě a spotřebě energií celé soustavy z řady čidel a měřidel. Proto jsou na všech funkčních zdrojích tepla instalovány měřiče tepla s online vyčítáním, které zajišťuje dokonalý přehled o výrobě tepla pro řízení soustavy CZT a také průběžné sledování účinnosti jednotlivých zdrojů tepla.
Technické řešení společnosti SYSTHERM je provedeno s důrazem na dosažení vysoké účinnosti, a tedy na zajištění provozu plynových kotlů v kondenzačním režimu. Kondenzační provoz zvyšuje využití zemního plynu až o přibližně 8 %, viz připojený graf (Obr. 5).
Obr. 5 Účinnost kondenzačního kotle v závislosti na teplotě zpátečky
Obr. 6 V bytových domech pro 15 až 25 bytů jsou použity předávací stanice SYMPATIK MIDI. Dodávájí se s prefabrikovanou tepelnou izolací a řídicím systémem.
Obr. 7 Domovní předávací stanice SYMPATIK je vybavena čidly a měřidly pro vzdálené sledování chodu (pohled na dispečink WebHeatControl) a jeho využití pro řízení zdrojů tepla celé soustavy CZT
Obr. 8 Ukázka záznamu historie odebíraného tepelného výkonu pro vytápění a přípravu teplé vody domovní předávací stanicí SYMPATIK (výřez z pohledu na dispečink WebHeatControl)
Moderní řídicí systém navržený SYSTHERM umožnil přímé připojení modulu vyčítání dat z měřičů tepla. Všechny měřiče tepla jsou nově zapojeny přímo do řídicího systému, data jsou okamžitě zpracovávána pro regulaci a optimalizaci provozu. Tento způsob umožňuje sledování výroby a spotřeby energie on-line (každé zařízení je vyčítáno každé 4 s). Dokonalý přehled o výrobě a spotřebě na stanicích umožňuje provoz jednotné soustavy CZT s více zdroji bez jejího dělení na jednotlivé samostatné úseky, jak bývalo u podobných soustav zvykem a předpokladem funkčnosti.
Obr. 9 Dispečerské možnosti sledování aktuálních hydraulických parametrů soustavy CZT jsou široké. Patří k nim sledování diferenčních tlaků a průtoků jednotlivými větvemi. (pohled na dispečink SW HESCOnet)
Soustava je řízena s využitím optimalizačního SW HESCOnet, který umožňuje plánovat provoz zdrojů s ohledem na predikci činnosti podle budoucích klimatických podmínek. Tím umožňuje maximální zvýšení odběru tepla z kogenerace se kterým souvisí ekonomicky efektivní výroba elektrické energie. Teplovod se nahřívá jen před odběrovou špičkou vyplývající z očekávaného poklesu venkovní teploty. Proto v něm nedochází ke zvýšení tepelných ztrát, jako by tomu bylo v případě uplatnění jen jednoduchého řízení bez zahrnutí predikce klimatu.
Obr. 10 Predikce výpoje počasí přepočtená na vývoj budoucí spotřeby tepla v soustavě CZT (výřez z pohledu na dispečink SW HESCOnet)
4. ZÁVĚR
Způsob provedení modernizace soustavy centralizovaného zásobování teplem v městě Přeštice ukazuje, že soustavy CZT mohou být řešeny velmi efektivně, pokud se řeší komplexně, nikoli jen jejich izolované části. Kladem je zvýšená efektivita, energetická účinnost a maximální využívání energie z obnovitelných zdrojů a tím snížení tvorby CO2.
Literatura:
[1] WebHetControl uživatelský návod (firemní)
[2] HESCOnet (firemní)
[3] SYMPATIK MIDI technický list předávací stanice (firemní)