Kompleksowa termomodernizacja budynku Wydziału Budownictwa i Inżynierii Środowiska Politechniki Białostockiej - modernizacja źródła ciepła.

Comprehensive thermomodernization of the building of the WBiIŚ. The existing state and the way of the modernization of the heat source
Fot. Autor

Pompy ciepła powietrze/woda bazują na najtańszym i najłatwiejszym do pozyskania źródle ciepła. Biorąc pod uwagę koszty wykonania instalacji, wypadają dużo korzystniej niż np. gruntowe pompy ciepła. Jednak czy takie urządzenia pracujące w Polsce mogą zgodnie z przepisami UE zostać zaklasyfikowane jako wykorzystujące energię z zasobów odnawialnych?

Nowoczesne wyposażenie dla domu, hotelu, biura
ZOBACZ >>
Źródła ciepła przed termomodernizacją

Przed modernizacją ciepło na potrzeby centralnego ogrzewania i wentylacji mechanicznej budynku Wydziału Budownictwa i Inżynierii Środowiska Politechniki Białostockiej części A i A1 oraz B i B1 (rys. 1) przygotowywane było w dwóch węzłach cieplnych: nr 1 i nr 2, zasilanych z miejskiej sieci ciepłowniczej.

Węzeł nr 1 był węzłem jednofunkcyjnym wyposażonym w dwa wymienniki typu LPM-HL2­-68 o łącznej wydajności 900 kW. Pracował na cele grzewcze i wentylacyjne budynków A i B. Wyposażony został w urządzenia automatycznej regulacji. Do regulacji temperatury wody instalacyjnej w funkcji temperatury powietrza zewnętrznego służył regulator RVP45.500 wyposażony w czujnik temperatury zewnętrznej QAC32 i czujnik temperatury wody instalacyjnej QAE22.5A.

Regulator współpracował z zaworem regulacyjnym VVF52 o DN 40 i kv = 25 m3/h z siłownikiem, który był zamontowany przed wymiennikiem c.o. W węźle do regulacji różnicy ciśnień i przepływu zamontowany był regulator typu AFPQ o DN 50 i kv = 32 m3/h. Na fot. 1 pokazano stan techniczny węzła cieplnego dostarczającego ciepło na cele grzewcze i wentylacyjne do części budynku A i B przed modernizacją.

Węzeł nr 2 był również węzłem jednofunkcyjnym, ale dostarczającym ciepło do budynków A1 i B1. Wyposażony został w dwa wymienniki typu LPM-HL2-70 o łącznej wydajności 920 kW. Pracował na cele grzewcze i wentylacyjne i miał regulację pogodową. Wyposażony był w regulator RVP45.500, czujnik temperatury zewnętrznej QAC32, czujnik temperatury wody instalacyjnej QAE22.5A, zawór regulacyjny VVF52 o DN 40 i kv = 25 m3/h z napędem elektrycznym.

W węźle do regulacji różnicy ciśnień i przepływu zamontowany był regulator typu AFPQ o DN 50 i kv = 32 m3/h [1]. Stan techniczny węzła nr 2 ilustruje fot. 2. Zabezpieczenie instalacji przed nadmiernym wzrostem ciśnienia w obu węzłach stanowiły zamknięte naczynia przeponowe.

Źródła ciepła po modernizacji

Zaproponowano wymianę węzłów cieplnych nr 1 i nr 2 na nowe jednostopniowe, kompaktowe węzły cieplne.

Węzeł nr 1 o mocy cieplnej 125 kW z wymiennikiem płytowym typu XB51-30L pracuje w układzie biwalentnym równoległym z pompami ciepła z pionowym wymiennikiem gruntowym i wymiennikiem z odwiertami skośnymi w systemie GRD. Dostarcza ciepło na potrzeby grzewcze i wentylacyjne do budynku B i B1. Przyjęto maksymalne parametry projektowe wody sieciowej Tz/Tp = 120/55°C, średnie parametry wody sieciowej w okresie grzewczym Tz/Tp = 83,8/45,2°C, parametry instalacji c.o. i wentylacji tz/tp = 50/40°C. Nowy węzeł cieplny nr 1 współpracujący z pompami ciepła przedstawiono na fot. 3.

Węzeł nr 2 z wymiennikiem płytowym typu XB70-50L o mocy cieplnej 555 kW będzie pracował na cele grzewcze i wentylacyjne, dostarczając ciepło do budynku A i A1. Przyjęto maksymalne projektowe parametry wody sieciowej Tz/Tp = 120/55°C, średnie parametry wody sieciowej w okresie grzewczym Tz/Tp = 83,8/45,2°C, a parametry instalacji c.o. i wentylacji tz/tp = 70/50°C. Nowy jednostopniowy kompaktowy węzeł cieplny nr 2 o mocy 555 kW przedstawiono na fot. 4.

Dla pokrycia zapotrzebowania mocy cieplnej na cele centralnego ogrzewania i wentylacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej w budynku B i B1 zaprojektowano cztery pompy ciepła typu solanka/woda podzielone na dwie kaskady po dwie pompy, współpracujące z węzłem nr 1 w układzie biwalentnym równoległym. Łączna moc cieplna zaprojektowanych pomp ciepła wynosi 276,8 kW, chłodnicza 221,6 kW, a łączna moc elektryczna 57,76 kW.

Zaprojektowane zostały dwie pompy ciepła solanka/woda o mocy 117,2 kW każda, o współczynniku COP 4,80 (dla W35/B0 wg PN-EN 14511), z odwiertami pionowymi jako dolnym źródłem ciepła oraz dwie pompy ciepła o mocy 21,2 kW każda z odwiertami skośnymi GRD, o współczynniku COP 4,73 (wg EN 14511 dla W35/B0) podanym przez producenta dla różnicy 5 K po stronie wtórnej.

Dwie pompy ciepła o mocy 117,2 kW wyposażone są w podwójne sprężarki, które zmniejszają długość cyklu włączania i wyłączania urządzania. Przez większą część roku, gdy do ogrzewania obiektu wystarcza połowa mocy grzewczej, pracuje tylko jedna sprężarka, zwana podstawową. Druga włączana jest automatycznie w okresach niższej temperatury zewnętrznej.

Kaskada pomp ciepła o łącznej mocy grzewczej 234,4 kW zasila instalacje centralnego ogrzewania o parametrach 50/40°C w budynku B i B1 oraz nagrzewnice wentylacyjne w budynku B. Natomiast kaskada dwóch pomp ciepła o łącznej mocy grzewczej 42,4 kW zasilać będzie tylko nagrzewnice wentylacyjne w budynku B1.

 

 

W celu optymalizacji długości cyklu pracy pompy ciepła i uzyskania związanego z tym lepszego wskaźnika pracy rocznej zastosowano w instalacji trzy zbiorniki buforowe. Zapewniają one odsprzęglenie hydrauliczne strumieni objętościowych w obiegu pompy ciepła i obiegu grzewczym, a tym samym bardziej wyrównaną pracę pomp ciepła w momentach, gdy ich moce grzewcze nie będą identyczne z chwilowym zapotrzebowaniem. Zapewniają również konieczny minimalny przepływ dla pomp ciepła.

Wizualizację rozmieszczenia urządzeń w pomieszczeniu węzła nr 1 znajdującego się w części budynku A pokazano na rys. 2, a na fot. 5 przedstawiono kaskadę dwóch pomp ciepła o mocy po 117,2 kW podczas ich montażu.

Instalacje dolnego źródła pomp ciepła

Dwie pompy ciepła typu solanka/woda, każda o mocy grzewczej 117,2 kW i chłodniczej 95,9 kW, wykorzystują jako dolne źródło ciepła odwierty pionowe. Obliczenia przeprowadzono, przyjmując, że wydajność dolnego źródła wynosi średnio 35 W na 1 m długości sondy [4]. Zaprojektowano 52 odwierty pionowe o głębokości 100 m każdy, o łącznej mocy 182 kW. Łączna długość odwiertów pionowych to 5200 m, a odstępy pomiędzy nimi 10 m. Dobrano sondy pionowe wykonane z polietylenu sieciowanego PE-Xa o o 40×3,7 mm.

Zaprojektowane zostały także dwie studnie kolektorowe typu SpiderMax po 26 sekcji każda wyposażone w rotametry o zakresie przepływu 8–25 dm3/min. Na podstawie projektu [4] założona różnica temperatur dolnego źródła ciepła wynosi 4°C. Zaprojektowany przepływ na rotametrach przy każdym odwiercie pionowym wynosi ok. 14,2 dm3/min.

Natomiast dwie pompy ciepła typu solanka/woda, każda o mocy grzewczej 21,2 kW i chłodniczej 17 kW, zasilane są ze skośnych sond gruntowych wykonanych w systemie GRD (Geothermal Radial Drilling). System GRD polega na wykonaniu z jednej studni startowej wielu ukośnych odwiertów wokół jej osi. Sondy układane są promieniowo w różnych kierunkach i pod różnymi kątami względem kierunku pionowego, zazwyczaj od 35 do 65°.

Wykonano 20 odwiertów w systemie GRD o długości 50 m każdy, w tym 10 odwiertów pod kątem 45° i 10 odwiertów pod kątem 60°. Sondy skośne dobrano, przyjmując, że wydajność dolnego źródła wynosi średnio 35 W na 1 m długości sondy [4]. Łączna długość sond współosiowych wynosi 1000 m, a moc obliczeniowa 35 kW. Zamontowano też gruntowy wymiennik ciepła wykonany z sondy koaksjalnej o średnicy zewnętrznej 63×3,8 mm i wewnętrznej 32×3,0 mm.

Zastosowano 20 sond skośnych (P1–P20) o długości po 50 m, wykonanych pod kątem 45 i 60°. Prace wiertnicą horyzontalną ilustruje fot. 6. Studnia S1 ma rotametry o zakresie przepływu 2–16 dm3/min do jego regulacji w każdym z obiegów. Na podstawie projektu [4] założona różnica temperatury dolnego źródła ciepła wynosi 4°C. Zaprojektowany przepływ na rotametrach przy każdym odwiercie skośnym to ok. 13 dm3/min.

Czytaj dalej: Sprawność systemu po modernizacji >>

 

 

   13.02.2015

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 


Jak powstają projekty budynków energooszczędnych »

budownictwo pasywne

Budownictwo energooszczędne to coś więcej niż małe zużycie energii, to przede wszystkim wysoki komfort życia, niskie koszty użytkowania oraz brak negatywnego wpływu na środowisko naturalne... czytam więcej »

 


Zdradzamy, jak uzyskać  dobrej jakości wodę w domu » 1 sposób na oczyszczanie i klimatyzowanie »
 dobra jakość wody gazomierz

 


Jak uzyskać niską emisję zanieczyszczeń kominem »

 smart pomiary

Wysoka jakość i trwałość wyrobów, doświadczenie techniczne i fachowość załogi oraz naczelna dbałość o bezpieczeństwo użytkowania wyrobów czytam więcej »

 


Czym wyróżniają się niezawodnie systemy kominowe » Na czym polega technologia klejenia kontaktowego »
klej do izolacji zaawansowana technologia w instalacji
Systemy IBF to wielowarstwowe kominy przeznaczone do stosowania z każdym rodzajem paliwa, m.in. drewnem, węglem, gazem czy  (...) czytam więcej » Dynamiczny rozwój polskiego i europejskiego rynku izolacji jak również rosnąca presja na wysoką efektywność energetyczną budynków sprawia, iż rynek (...) czytam więcej »

 


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
5/2018

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 5/2018
W miesięczniku m.in.:
  • - Zagospodarowanie osadów ściekowych
  • - Nawilżanie powietrza w klimatyzacji
Zobacz szczegóły
DAB PUMPS POLAND Sp. z o.o. DAB PUMPS POLAND Sp. z o.o.
DAB oferuje innowacyjne rozwiązania technologiczne , zapewniające niezawodność, efektywność oraz optymalizację zużycia energii w...
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl