OdzyskCiepla_STEFANOWSKI.pdf

artykuły sponsorowane artykuły sponsorowane artykuły sponsorowane artykuły sponsorowane

ODZYSK CIEPŁA W ZMODERNIZOWANYM

UKŁADZIE GLIKOLOWYM

mgr inż. Dariusz STEFANOWSKI

1. WSTÊP

Artyku³ niniejszy jest przeznaczony dla u¿ytkowników

i projektantów instalacji klimatyzacyjnych i wentylacyj-

nych.

Powszechnie znane s¹ metody i sposoby odzyskiwania

ciep³a w nawiewno-wywiewnych uk³adach klimatyzacyj-

nych i wentylacyjnych. W zale¿noœci od rodzaju obiektu i

warunków w nim panuj¹cych, projektanci stosuj¹ ró¿ne

uk³ady s³u¿¹ce do odzyskiwania ciep³a z powietrza usuwa-

nego z instalacji, a s¹ to: wymienniki krzy¿owe, obrotowe,

rurka ciep³a, pompa ciep³a, uk³ad z czynnikiem poœredni-

cz¹cym i recyrkulacj¹. Ka¿dy z nich charakteryzuje siê in-

dywidualnymi cechami, okreœlon¹ wielkoœci¹ sprawnoœci

odzysku ciep³a oraz zakresem zastosowañ.

Zgodnie z tytu³em artyku³u przedstawiony zostanie uk³ad

do odzyskiwania ciep³a z czynnikiem poœrednicz¹cym zwa-

ny popularnie „uk³adem glikolowym”. Dodane s³owo „zmo-

dernizowany” œwiadczy o zastosowaniu modyfikacji tech-

nicznej standardowego rozwi¹zania uk³adu.

Rys. 1

Kilka czynników decyduje o tym, ¿e ten typ odzysku ciep³a

jest wyj¹tkowo korzystnym rozwi¹zaniem w klimatyzacji i

wentylacji budynków.

- W szpitalach niedopuszczalne jest mieszanie siê po-

wietrza wywiewanego z powietrzem nawiewanym,

a ten rodzaj odzysku ciep³a, w przeciwieñstwie do

innych, daje gwarancjê, ¿e nie mo¿e dojœæ do prze-

dostania siê najmniejszej iloœci powietrza wywiewa-

nego do kana³u nawiewnego. Nie gwarantuj¹ tego

czêsto stosowane wymienniki krzy¿owe - zawsze ist-

nieje w nich mo¿liwoœæ, choæ jest to ma³o prawdo-

podobne - uszkodzenia mechanicznego lub te¿ roz-

szczelnienia siê po³¹czeñ w obudowie. Wystarcz¹

drobne nieszczelnoœci, a ró¿nica ciœnieñ pomiêdzy

strumieniami powietrza, spowoduje przedostawanie

siê powietrza wywiewanego do kana³u powietrza

œwie¿ego. Z tego te¿ powodu nie znajduj¹ zastoso-

wania w szpitalnictwie wysokosprawne uk³ady z wy-

miennikami obrotowymi.

- Tylko odzysk ciep³a z czynnikiem poœrednicz¹cym, po-

zwala na przekazywanie ciep³a na wiêksz¹ odleg³oœæ.

Pozosta³e rozwi¹zania wymagaj¹ doprowadzenia po-

wietrza wywiewanego do zespolonego urz¹dzenia, w

którym powietrze nawiewane i wywiewane przep³ywa

bezpoœrednio obok siebie. Je¿eli maszynownia zloka-

lizowana jest np. w piwnicach, przewody wywiewne

musz¹ powróciæ z górnych kondygnacji do piwnicy, po

2. NOWE ROZWI¥ZANIE

Nowe rozwi¹zanie uk³adu glikolowego, polega na zastoso-

waniu w nim:

- dwóch wysokosprawnych wymienników ciep³a,

- modyfikacji uk³adu automatyki steruj¹cej i reguluj¹cej,

- likwidacjê tzw. bypassu,

- zastosowaniu pompy obiegowej o zmiennym przep³ywie

czynnika.

Schemat ideowy takiego uk³adu (z wymiennikami za-

instalowanymi na kana³ach powietrznych) przedstawiony

jest na rysunku 1.

Oba wymienniki ciep³a po³¹czone s¹ ze sob¹ ruroci¹ga-

mi z czynnikiem poœrednicz¹cym w wymianie ciep³a. Pom-

pa obiegowa przet³acza czynnik z jednego wymiennika do

drugiego i w ten sposób ciep³o odbierane od powietrza wy-

wiewanego przenoszone jest do powietrza nawiewanego.

Zastosowanie tego typu odzysku by³o rozwa¿ane w uk³a-

dach wentylacyjnych i klimatyzacyjnych przeznaczonych

dla s³u¿by zdrowia i szpitalnictwa.

46 1/2006 technika ch³odnicza i klimatyzacyjna

artykuły sponsorowane artykuły sponsorowane artykuły sponsorowane artykuły sponsorowane

czym konieczne jest ich wyprowadzenie do góry, gdy¿

wyrzutnie powietrza powinny byæ zlokalizowane po-

nad dachem budynku. Powoduje to powstawanie do-

datkowych kosztów w realizacji i zajmuje cenn¹ po-

wierzchniê w budynku.

- W przypadku istniej¹cych instalacji wentylacyjnych

i klimatyzacyjnych, w których nie zosta³ zastosowa-

ny ¿aden odzysk ciep³a, wprowadzenie odzysku cie-

p³a z czynnikiem poœrednicz¹cym jest stosunkowo

proste i prawie zawsze mo¿liwe, i wymaga jedynie

wstawienia wymienników ciep³a do kana³ów na-

wiewnych i wywiewnych i po³¹czenia ich ruroci¹ga-

mi wraz z zainstalowan¹ armatur¹.

Rys. 3

Na rysunkach 2 i 3 przedstawiono przyk³ady zabudowy

uk³adów glikolowych w centralach modu³owych naszej pro-

dukcji.

p³ywu przez wymiennik.

3. KOSZTY INWESTYCYJNE I EKSPLOATACYJNE

Mo¿liwe s¹ dwie wersje wykonania uk³adu:

Do czynników, które maj¹ wp³yw na op³acalnoœæ zastoso-

wania odzysku ciep³a nale¿¹ zarówno poniesione koszty in-

westycyjne jak i koszty eksploatacji systemu.

Wymienniki s¹ zamontowane w jednej wspólnej obudo-

wie (zestaw B10) - rys. 2.

Uk³ad glikolowy z kompletnym wyposa¿eniem (pom-

pa, naczynie wzbiorcze-przeponowe, ruroci¹gi, uk³ad

przeciwzamro¿eniowy, manometr, itp.). Wyposa¿enie

znajduje siê na zewn¹trz obudowy i mieœci siê w d³ugo-

œci zestawu.

Do kosztów inwestycyjnych nale¿¹:

- dodatkowe urz¹dzenia: wymienniki ciep³a, w miejsce

zwyk³ego wentylatora wywiewnego – centrala wywiew-

na oraz pompa obiegowa czynnika poœrednicz¹cego;

- dodatkowe ruroci¹gi i osprzêt;

- dodatkowe elementy automatyki i zabezpieczeñ.

Natomiast koszty eksploatacji to:

- wzrost zapotrzebowania energii elektrycznej silników

wentylatorów zarówno nawiewnego jak i wyci¹gowe-

go z uwagi na zwiêkszone spadki ciœnienia po stronie

powietrza oraz z uwagi na zapotrzebowanie energii elek-

trycznej przez pompê obiegow¹ czynnika poœrednicz¹-

cego;

- dodatkowe koszty zwi¹zane z konserwacj¹.

Rys. 2

Po stronie oszczêdnoœci nale¿y uwzglêdniæ ograniczenie

zapotrzebowania energii cieplnej - efekt odzysku ciep³a.

Przeprowadzone analiza ekonomiczna zastosowania (wpro-

wadzenia) odzysku ciep³a pokazuj¹, ¿e dla ma³ych instala-

cji wielkoœæ oszczêdnoœci wynikaj¹cych z ograniczenia po-

boru ciep³a mo¿e byæ zbyt ma³a, aby zwróciæ koszt zainsta-

lowania bloku odzysku ciep³a. Natomiast wraz ze wzrostem

wielkoœci instalacji roœnie proporcjonalnie iloœæ zaoszczê-

dzonej energii cieplnej, przy ograniczonym wzroœcie pono-

szonych kosztów odzysku ciep³a.

Centrale nawiewne i wyci¹gowe s¹ od siebie oddalone -

rys. 3.

Wymienniki do odzysku ciep³a w centrali nawiewnej i wy-

ci¹gowej s¹ zamontowane w indywidualnych blokach ch³od-

nicy (zestaw B7) lub w innych zestawach, zawieraj¹cych

blok ch³odnicy (zestawy A4, A11 i inne).

Instalacja glikolowa znajduje siê poza centralami.

Komplet elementów potrzebnych do jej wykonania mo¿e

dostarczyæ firma „KLIMOR”. Na zamówienie mo¿emy

dostarczyæ równie¿ niezbêdn¹ iloœæ rur oraz kszta³tek.

Doboru pompy i innych elementów instalacji, doko-

nuje projektant instalacji. „KLIMOR” podaje wymaga-

ne natê¿enia przep³ywu czynnika oraz opory jego prze-

4. BADANIA I ANALIZA EKONOMICZNA

Przeprowadzone zosta³y próby cieplno-przep³ywowe z

wymiennikami ciep³a zainstalowanymi w zmodernizowa-

nym uk³adzie glikolowym. Opracowano metodê uzyskiwa-

nia sprawnoœci odzysku ciep³a wynosz¹c¹ na poziomie 70%

technika ch³odnicza i klimatyzacyjna 1/2005 47

artykuły sponsorowane artykuły sponsorowane artykuły sponsorowane artykuły sponsorowane

(podczas gdy œrednia sprawnoœæ uk³adów glikolowych z

regu³y nie przekracza 50%).

Po przeprowadzonych próbach, dokonano analizy po-

miarów i wykonano korektê uk³adu hydraulicznego oraz

uk³adu regulacji. Przy maksymalnej ró¿nicy temperatur

(30

Powy¿sze koszty uwzglêdniaj¹ równie¿ zwiêkszone na-

k³ady inwestycyjne zwi¹zane ze zmodernizowanym uk³a-

dem glikolowym.

70%

dla wymiennika „suchego” po stronie oziêbiania powietrza

(czyli w ch³odnicy uk³adu glikolowego).

W przypadku odzysku ciep³a w instalacjach klimatyza-

cyjnych wyposa¿onych w nawil¿anie powietrza lub gdy

mamy do czynienia z wilgotnym powietrzem usuwanym,

sprawnoœæ uk³adu siêga 80% (!) – ze wzglêdu na dodatko-

wy odzysk ciep³a utajonego.

Pomiary parametrów pracy bloku odzysku ciep³a prze-

prowadzono równie¿ przy zmniejszonej ró¿nicy tempera-

tur pomiêdzy powietrzem zewnêtrznym, a powietrzem wy-

wiewanym. By³o to istotne ze wzglêdu na znacznie czêst-

sze wystêpowanie zbli¿onych i zmiennych warunków pra-

cy ni¿ warunki ekstremalne. Przy obni¿onej do 15

C), sprawnoœæ odzysku ciep³a wynios³a 68

5. ZAKOÑCZENIE

C ró¿ni-

cy temperatur, sprawnoœæ obiegu obni¿y³a siê jedynie o ok.

5% i w dalszym ci¹gu przekracza³a 60%.

Uwzglêdniaj¹c wyniki badañ wykonano analizê ekono-

miczn¹ zak³adaj¹c zainstalowanie odzysku ciep³a w istnie-

j¹cej instalacji wentylacyjnej o wydajnoœci powietrza

10.000 m 3 /h. Koszty energii cieplnej wg danych Inwestora

wynosi³ ok.0,14 z³/kWh + VAT. Parametry powietrza na-

wiewanego i wywiewanego +22

Przedstawione wartoœci „z³otówkowe” œwiadcz¹ o wa¿no-

œci zagadnieñ zwi¹zanych z odzyskiem ciep³a szczególnie

tam, gdzie nie ma ¿adnego odzysku. Wiele instalacji wen-

tylacyjnych i klimatyzacyjnych funkcjonuje od wielu lat,

poch³aniaj¹c niesamowite iloœci energii. Uk³ad z czynni-

kiem poœrednicz¹cym mo¿na jako jedyny zaadoptowaæ do

istniej¹cych i pracuj¹cych instalacji.

Szukanie oszczêdnoœci w funkcjonowaniu szpitali, na-

le¿y zacz¹æ w³aœnie tam, gdzie istniej¹ najwiêksze koszty i

mo¿liwoœci oszczêdnoœci.

Firma KLIMOR oferuje us³ugi zarówno w zakresie wy-

konania odpowiednich analiz mo¿liwoœci i op³acalnoœci

wprowadzenia odzysku do istniej¹cych instalacji, jak i w

zakresie realizacji samego odzysku ciep³a, wzglêdnie ³¹cznie

z modernizacj¹ ca³ych instalacji. Szczególnie, ¿e wysoki

stopieñ odzysku ciep³a – zbli¿ony, a nawet wiêkszy od uk³a-

dów z wymiennikami krzy¿owymi – pozwala na nowe spoj-

rzenie na uk³ady z medium poœrednicz¹cym.

C. Praca instalacji ca³o-

UWAGA:

Artyku³ zosta³ opracowany na podstawie materia³ów zawar-

tych w referacie firmy Policht pt. „Odzysk ciep³a w instala-

cjach wentylacyjnych i klimatyzacyjnych” za zgod¹ auto-

ra, in¿.Stanis³awa Polichta.

Ze wzglêdu na prawa autorskie oraz nowe rozwi¹zanie,

które mog³oby byæ kopiowane przez innych producentów

urz¹dzeñ, w niniejszym referacie nie podano szczegó³ów

technicznych zmodernizowanego uk³adu glikolowego, a je-

dynie jego najwa¿niejsze cechy.

dobowa.

Zapotrzebowanie energii cieplnej w okresie ca³ego roku

bez uwzglêdniania odzysku ciep³a wynosi ok. 350.000 kWh.

Koszt tej energii wynosi ok. 49.000 z³.

Koszt inwestycyjny uwzglêdniaj¹cy czêœciowo przebu-

dowê istniej¹cej instalacji wyniós³by ok. 18

48 1/2006 technika ch³odnicza i klimatyzacyjna

20 tyœ. z³.

Wobec powy¿szego okres amortyzacji wyniesie 9 mie-

siêcy.

Dla instalacji o wydajnoœci 20.000 m 3 /h okres amorty-

zacji wyniós³by tylko 7 miesiêcy.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: