Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2018

Science City w Hönggerbergu – innowacyjna koncepcja ogrzewania i chłodzenia

Widok z lotu ptaka na Kampus Science City Politechniki Federalnej w Zurychu (ETH Zurich) usytuowany w miejscowości Hönggerberg.
Widok z lotu ptaka na Kampus Science City Politechniki Federalnej w Zurychu (ETH Zurich) usytuowany w miejscowości Hönggerberg.
fot. ETH Zurich

W 150. rocznicę istnienia Politechniki Federalnej w Zurychu (Eidgenössische Technische Hochschule Zürich – ETH) rozpoczęto nowatorski projekt kampusu o nazwie Science City. Celem była budowa miasteczka studenckiego w oparciu o zasady zrównoważonego rozwoju.

W artykule:

• Pokrótce o projekcie instalacji chłodząco-grzewczej w budowanym miasteczku uniwersyteckim "Science City"
• Spostrzeżenia wynikające z zamysłów projektanckich systemu

Kampus Science City leży na obrzeżach Zurychu. Przeznaczony jest dla ponad 10 tys. studentów, nauczycieli i pracowników, a jego roczne zapotrzebowanie na energię ma wynosić w 2025 roku 28 450 MWh na energię cieplną i 26 200 MWh na chłodzenie.

Inwestycję rozłożono na kilka etapów – pierwszy zakończono w 2013 roku, kolejny w 2015, dalsze prace wciąż trwają.

W kampusie zastosowano rozwiązanie, zgodnie z którym znaczna część energii do ogrzewania i chłodzenia budynków edukacyjnych i laboratoriów oraz mieszkalnych (akademików) czerpana jest z gruntu i w nim magazynowana.

Latem ciepło jest gromadzone, a zimą odzyskiwane.

Gruntowe podziemne zasobniki ciepła to zespoły pionowych sond sięgających 200 m w głąb ziemi. Na koniec 2015 roku wykonano 431 sond (docelowo ma ich być 800) o łącznej długości 86 km.

Schemat systemu ogrzewania i chłodzenia zastosowanego w eksploatacji obiektów kampusu studenckiego Science City Politechniki Federalnej w Zurychu (ETH Zurich) usytuowanego w Hönggerbergu na przedmieściach Zurichu; rys. ETH Zurich

Ogrzewanie i chłodzenie będzie realizowane z wykorzystaniem pomp ciepła i lokalnej sieci cieplnej o strukturze pierścieniowej i długości docelowej 1,5 km.

Zaplanowano pięć pomp ciepła typu woda/woda o łącznej mocy 5,5 MW.

Lokalną sieć tworzy instalacja trójprzewodowa z nieizolowanych rur PE 100 SDR 11 ø 560. Są to dwa przewody pracujące na potrzeby dostarczania ciepła i chłodu, natomiast trzeci przewód łączy zasobniki gruntowe oraz poszczególne klastry energetyczne.

Ta lokalna wewnętrzna sieć pierścieniowa umożliwia zarządzanie przepływami energii w wielu kierunkach.

Ciepło z chłodzenia budynków oraz laboratoriów kierowane jest do gruntu i tym samym regenerowany jest zasobnik. W okresie grzewczym ciepło z gruntu czerpane jest do ogrzewania w zależności od aktualnych potrzeb.

Modułowy układ energetycznej sieci lokalnej zaprojektowano tak, żeby można go było rozbudowywać i elastycznie adaptować do zmieniających się potrzeb oraz pobierać i przekazywać energię do sąsiednich klastrów.

Przykładowo jeśli w danym klastrze wymagane jest ogrzewanie, energia może być dostarczana za pomocą sieci z innego klastra, a jeśli ciepło odpadowe nie może być wykorzystane w budynkach, w których powstaje, albo w innych klastrach, trafia do gruntowych zasobników w celu późniejszego wykorzystania i regeneracji/ładowania zasobnika.

Temperatura przewodu grzejnego transportującego wodę do zasobników zmienia się w zakresie od 8 do 22°C, przy czym przewód zimny zawsze jest chłodniejszy o 4 K, tak aby uzyskać niski poziom temperatury (8/4°C) pod koniec okresu grzewczego i zmaksymalizować wydajność chłodzenia latem.

Z kolei pod koniec lata – podczas regeneracji składowania podziemnego – sieć ma najwyższe temperatury (22/18°C), co pozwala pompom ciepła dostarczyć wymaganą ilość ciepła do ogrzewania w sezonie grzewczym.

Dzięki trzeciemu przewodowi poziom temperatury w sieci może być korygowany w górę lub w dół także za pomocą wież chłodniczych (dry coolerów).

Najbardziej wydajnym sposobem zaopatrzenia w energię jest działanie autonomiczne, które nie wymaga jej transportu w sieci lokalnej (m.in. długie przewody i podziemne zasobniki).

Chłód z pomp ciepła może być wykorzystany bezpośrednio do chłodzenia.

Jeśli występują nadwyżka czy deficyt ciepła, są one konsumowane lub kompensowane przez sieć lokalną i zasobniki gruntowe.

Optymalny tryb pracy jest definiowany przez stałe bilansowanie energetyczne w klastrach i jest to priorytetem w systemie sterowania.

Zaletą koncepcji zdecentralizowanego korzystania z energii (jak najwięcej na miejscu) jest to, że system jest aktywny tylko wtedy, gdy wystąpi zapotrzebowanie na energię z sieci lokalnej. W przypadku braku takiego zapotrzebowania i gdy nie ma ciepła odpadowego, woda w przewodach sieci wewnętrznej nie jest pompowana.

Po pierwszych dwóch latach eksploatacji systemu i dokładnym opomiarowaniu dwóch istniejących klastrów wyniki są zachęcające. Zapotrzebowanie na ciepło użytkowe dostarczane za pomocą sieci wewnętrznej zostało pokryte w 75%, a może być pokryte w 90%, docelowo nawet w 100%.

Widok z lotu ptaka na Kampus Science City Politechniki Federalnej w Zurychu (ETH Zurich) usytuowany w miejscowości Hönggerberg; fot. ETH Zurich

System w dużym stopniu korzysta z free coolingu. Pokrycie zapotrzebowania na chłód można z czasem (w miarę przybywania nowych klastrów) zwiększyć dzięki wykorzystaniu sieci wewnętrznej lub chłodzenia bezpośredniego za pomocą pomp ciepła.

W przyszłości możliwe będzie pełne pokrycie zapotrzebowania na chłód z sieci wewnętrznej.

Przygotowanie c.w.u. (65°C) jest zdecentralizowane (realizowane lokalnie w poszczególnych budynkach) i woda jest podgrzewana w zasobnikach elektrycznych lub ciepłem z sieci miejskiej (wysoka temperatura).

W układzie grzewczym zastosowano ogrzewanie niskotemperaturowe – nowe budynki zasilane są wodą grzewczą o temperaturze 30°, a modernizowane 35°C. System chłodzenia laboratoriów ma pracować docelowo na parametrach 12/16°C.

Projekt jest w trakcie realizacji, przybywają nowe klastry i centra, rozbudowywana jest sieć. Docelowo sieć wewnętrzna ma pozwolić na niemal całkowite pokrycie zapotrzebowania systemu ogrzewania i chłodzenia. Jeśli w koncepcję energetyczną zostaną włączeni inni konsumenci (np. budynki mieszkalne) lub dostawcy ciepła odpadowego (np. nowe centrum danych), na nowo obliczany będzie całkowity bilans energetyczny i integrowany cały system.

Koszt inwestycji według stanu na 2015 rok wyniósł 37 mln franków szwajcarskich – 12,1 mln kosztowały sondy gruntowe, 5,8 mln sieć, a 18,2 mln instalacje i urządzenia grzewcze oraz chłodzące. Amortyzacja sieci i zasobnika szacowana jest na 50 lat, a urządzeń i instalacji na lat 20.

Oprac. na podst. mat. ETH

[ pompy ciepła, lokalna sieć energetyczna, podziemne zasobniki ciepła, energia, ciepło z gruntu ]

Czytaj też: Project Island – projekt instalacji sanitarnych w budynku stacji meteorologicznej w Chile >>>

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!
   12.01.2018

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 


Zdradzamy sposób na projektowanie instalacji najwyższej jakości »

projektowanie

 



Z jakiego powodu tworzywa sztuczne zdominowały rynek wod-kan » Jak bez problemowo przeprowadzić iniekcję mikropali, kotew i gwoździ gruntowych »
bezpieczeństwo instalatora pomoc w projektowaniu
czytam więcej » poznaj go dziś »

 


Czy można dobrze odseparować wodę kanalizacyjną od gruntowej »

innowacyjne projektowanie

 



Poznaj bezpieczne systemy do dezynfekcji wody pitnej i basenowej » Jak zabezpieczyć wentylatory dachowe »
czysta woda wentylator dachowy
wiem więcej » spróbuj już dziś »

 


Przedłuż certyfikat HVAC bez wychodzenia z firmy »

szkolenia hvac

 



Czy łatwo zainstalować podwieszaną toaletę » Z jakego powodu ta pompa wyprzedza przyszłość »
podwieszana toaleta pompy ciepła
wiem więcej » wiem 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
9/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 9/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Dofinansowanie ogrzewania i fotowoltaiki
  • - Eksploatacja gruntowych pomp ciepła
Zobacz szczegóły
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