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

Odzysk ciepła z kanalizacji

Widok zainstalowanego wymiennika GFX współpracującego z pojemnościowym elektrycznym podgrzewaczem wody [9]
Widok zainstalowanego wymiennika GFX współpracującego z pojemnościowym elektrycznym podgrzewaczem wody [9]
Fot. redakcja RI

Przy budowie nowoczesnych domów niskoenergetycznych i pasywnych stosowane są technologie, dzięki którym możliwe jest oszczędzanie energii. Najczęściej wykorzystuje się materiały do izolacji ścian oraz montowane są szczelne okna, a także odzyskiwane jest ciepło z wentylacji. Jednakże w ściekach odprowadzanych do kanalizacji „drzemie” dość dużo energii. Na świecie powstało kilka technologii odzysku ciepła ze ścieków.

Artykuł pochodzi z numeru 5/2007 

Jednym z kierunków pozyskania ciepła z odprowadzanych ścieków jest opracowanie małego wymiennika umiejscowionego w pobliżu ujścia ciepłych ścieków do instalacji kanalizacyjnej. Ten kierunek został wybrany, gdyż wg szacunków w krajach UE jest ok. 58 mln zmywarek, 232 mln pralek i 63 mln pryszniców, które pochłaniają blisko 90% całkowitej energii wykorzystanej do ogrzewania wody użytkowej w gospodarstwach domowych. Daje to w przybliżeniu 26 500 TJ energii cieplnej. Prace nad wdrożeniem takiego wymiennika prowadzi stowarzyszenie Low­heat [5].

Wymiennik ma odzyskać 50% energii zużytej do ogrzania wody, a jego koszt zakupu nie powinien wynosić więcej niż ok. 200 EUR. Wprowadzenie do powszechnego stosowania takich wymienników pozwoliłoby zmniejszyć całkowite zużycie energii w budynkach mieszkalnych o 7%, co daje oszczędności ok. 1000 kWh rocznie dla jednego mieszkania, a w skali Europy pozwoli zaoszczędzić 10 mld kWh energii. W ramach tego projektu w firmie Pera [6] opracowano wymiennik Warmit ze stali nierdzewnej i tworzywa, który w optymalnych warunkach odzyskuje do 50% ciepła z wody użytej pod prysznicem.Natomiast w USA, w ramach projektu dotowanego przez DOE Iventions Program [8] opracowano urządzenie o nazwie GFX.

Jest to prosty w budowie przepływowy wymiennik pionowy odzyskujący ciepło ze ścieków w budynkach. Wymiennik ten instaluje się w dostępnej, pionowej części przewodu kanalizacyjnego (pionu) w budynku. Urządzenie składa się z 3'' lub 4'' rury, przez którą przepływają ciepłe ścieki oraz ½'' miedzianej spirali owiniętej wokół rury kanalizacyjnej. Ciepło jest przekazywane ze ścieków przepływających przez pion, do zimnej wody płynącej jednocześnie ku górze w spirali okalającej tę rurę. Rury w spirali są lekko spłaszczone w miejscu, w którym dotykają pionu, a specjalny stop lutowniczy łączący spiralę z pionem zmniejsza rezystancję cieplną i poprawia tym samym transfer energii. Kluczem do opatentowania tego urządzenia było spostrzeżenie, że ścieki tworzą biofilm wewnątrz rur kanalizacyjnych, gdy spływają swobodnie w otwartym kanale, a to istotnie spowalnia ich przepływ i tym samym zwiększa efektywność transferu ciepła ze spływających ścieków do spirali otaczającej rurę.

Czytaj też: Inspekcja i czyszczenie instalacji wentylacyjnych okiem eksperta >>

Badania przeprowadzone przez Pennsylvania Power and Light [7] wykazały, że koszt montażu GFX w mieszkaniach zwraca się po 2÷5 latach. Badania zostały przeprowadzone na zamontowanym GFX (koszt 500 USD), a oszczędności sięgnęły 800÷2300 kWh rocznie, w zależności od liczby łazienek w budynku. Opłacalność takiej inwestycji rosła wraz z liczbą codziennych kąpieli pod prysznicem. Ponadto, oprócz redukcji kosztów energii, zastosowanie tego wymiennika pozwala na skrócenie czasu potrzebnego na podgrzanie wody, a ma to znaczenie, jeśli w danej chwili z prysznica korzysta więcej osób niż zazwyczaj.

Drugi kierunek poszukiwania technologii odzysku ciepła z kanalizacji opiera się na wykorzystaniu dużych wymienników oraz pomp ciepła. Pierwsze badania w Europie nad wykorzystaniem ciepła w budynkach mieszkalnych ze ścieków odprowadzanych do kanalizacji rozpoczęto w latach 80. w Szwajcarii. Zbudowano kilkanaście prototypów urządzeń, jednak nie znalazły one powszechnego zastosowania. Wysokie koszty inwestycyjne i niska sprawność ówczesnych pomp ciepła nie zachęcały do takich inwestycji. Przed kilku laty idea odzysku ciepła z kanalizacji ponownie zaczęła być aktualna. Propaguje ją m.in. program „EnergieSchweiz für Infrastrukturanlagen” [2], w który zaangażowane są m.in. branżowe zrzeszenia zawodowe. Obecnie ceny paliw, a szczególnie oleju opałowego zachęcają do ponownego zainteresowania się tymi rozwiązaniami. W Szwajcarii działa 29 takich instalacji, a kilkanaście następnych jest w fazie projektowania.

Pilotażowe inwestycje z różnymi rozwiązaniami technologicznymi powstały w Niemczech oraz Austrii (wzrasta zainteresowanie ich szerszym zastosowaniem). Według szacunków niemieckich, w 10% istniejących budynków mieszkalnych można zapewnić energię na pokrycie zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania i wodę użytkową z odzysku ciepła z kanalizacji [1]. Instalacje do odzysku ciepła z kanalizacji zapewniają dodatkowe źródło energii w długiej perspektywie czasowej. Pozwalają na niezależne uzyskiwanie energii do wytwarzania ciepła w okresie grzewczym i chłodu latem. Inwestycje te wpływają na zmniejszenie emisji CO2 i oszczędzanie energii pierwotnej oraz na zmniejszenie zależności od paliw kopalnych.

Latem temperatura wody w kanalizacji wynosi ok. 20°C, zimą spada do 10÷12°C. Ciepło zawarte w ściekach można odzyskać dzięki zastosowaniu specjalnych wymienników umiejscowionych w dolnej części grawitacyjnego kanału kanalizacyjnego. Wymienniki mogą być elementem nowych sieci lub mogą być dodawane do istniejących już kanałów (fot. 2., 3., 4., 5. dostępne w galerii).

Ścieki napływające do przewodu kanalizacyjnego na długości rurociągu z wymiennikiem oddają ciepło i jest ono poprzez medium kierowane do pompy ciepła (rys. 3.). To rozwiązanie podnosi efektywność pompy ciepła do takiego poziomu, że jest ona w stanie zapewnić odpowiednią temperaturę (ok. 50°C) do ogrzewania. Natomiast w okresie letnim pompy ciepła mogą przekazywać ciepło do kanalizacji i dostarczać chłód do budynków. Obecnie pompy ciepła osiągają COP powyżej 4,5, a nawet 5. To oznacza, że jedna jednostka energii elektrycznej daje 5 jednostek ciepła. Prawie 1,5 kWh ciepła można uzyskać z 1 m3 ścieków o różnicy temperatur 1 K pomiędzy ściekami i chłodnym medium. Np. zbiorczy kanał kanalizacyjny o przepływie 100 l/s może dostarczyć ok. 500 kW ciepła.

Rys. 3. Schemat instalacji odzysku ciepła z kanalizacji przy wykorzystaniu wymiennika w kanale kanalizacyjnym i pompy ciepła [1]
Rys. 3. Schemat instalacji odzysku ciepła z kanalizacji przy wykorzystaniu wymiennika w kanale kanalizacyjnym i pompy ciepła [1]

Uzyskiwanie energii, jak to przedstawiono na rys. 4., można z powodzeniem prowadzić w trzech miejscach: w budynkach, sieciach kanalizacyjnych oraz kanałach wychodzących z oczyszczalni. Urządzenia do odzysku ciepła można instalować bezpośrednio przy urządzeniu (np. przy zlewie lub umywalce), ale wówczas okresowe korzystanie z tego urządzenia i mała ilość ścieków nie pozwolą na efektywne wykorzystanie tego rozwiązania do współpracy z pompami ciepła. Rozwiązanie to jest zasadne w dużych budynkach, jak np. szpitale, hotele, gdzie stale i systematycznie korzysta się z urządzeń wprowadzających ciepłe ścieki do kanalizacji.

Rys. 4.Różne lokalizacje wymienników odzyskujących ciepło ze ścieków: a) wymiennik w budynkubezpośrednio w instalacji pod urządzeniem odprowadzającym wodę do ścieków, b) wymiennikw kanale zbiorczy, c) wymiennik na wyjściu kolektora z oczyszczalni ścieków [3]
Rys. 4. Różne lokalizacje wymienników odzyskujących ciepło ze ścieków: a) wymiennik w budynku bezpośrednio w instalacji pod urządzeniem odprowadzającym wodę do ścieków, b) wymiennik w kanale zbiorczy, c) wymiennik na wyjściu kolektora z oczyszczalni ścieków [3]

Artykuł pochodzi z numeru 5/2017.

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

[klimatyzacja, odzysk ciepła, domy niskoenergetyczne, domy pasywne, oszczędzanie energii, wentylacja, izolacja ścian, energia cieplna, woda, zużyta energia, instalacja odzysku ciepła, pompa ciepła, energia elektryczna]

   30.08.2018

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
10/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 10/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Ogrzewanie obiektów przemysłowych
  • - Wentylacja domów jednorodzinnych
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