Využití odpadního tepla

a netradičních nízkopotenciálních

zdrojů energie pomocí tepelných čerpadel Ing. Jakub Kirchner, Ing. Marek Bláha, Tepelná čerpadla IVT, červen 2014

Klasické způsoby získávání tepla pro tepelná čerpadla

Netradiční zdroje nízkopotenciální energie

Technická omezení získávání nízkopotenciálního tepla

Dosažitelné úspory

Příklady realizací

Obsah

Klasické zdroje nízkopotenciální energie - vzduch

Nejpoužívanější systém

Výkon závislý na venkovní teplotě

COP závislý výrazně na venkovní teplotě

Příklad

Gymnázium PORG

Tepelná čerpadla vzduch/voda

184 kW (-15°C)

Klasické zdroje nízkopotenciální energie - vrty

Stabilní zdroj tepla

Neovlivněný venkovní teplotou

Vysoký topný faktor

Může být 100% monovalentní

Vrty pod objektem nebo v jeho okolí

Zdroj tepla i chladu (volné chlazení)

Příklad

VŠB Ostrava budovy AULA a FEI

30 000 m vrtů

1 750 kW maximální výkon TČ (10/45)

Klasické zdroje nízkopotenciální energie - plošné kolektory

Stabilní zdroj tepla

Minimálně ovlivněný venkovní teplotou

Vysoký topný faktor

Může být 100% monovalentní

Potřebná velká plocha volného pozemku

Zdroj tepla i chladu

Příklad

Golf klub Kunětická hora

15 000 m2 kolektoru pod hřištěm

Rozměry kolektoru 124 x 135 m

280 kW výkon TČ

Klasické zdroje nízkopotenciální energie - ostatní

Energetické pi loty

Pouze pro topení /chlazení

Vyrovnávací zásobník tepla

Spodní voda

Levný zdroj – nutná náročnější údržba

Geotermální voda

Spodní voda s teplotou nad 15°C

Povrchová voda

PE výměníky položené na dně

Netradiční zdroje nízkopotenciální energie - vzduch

Technologické odpadní teplo Umístění výparníku TČ přímo do místnosti s

odpadním teplem

Výměníky vzduch/voda (sahary)

Odběr tepla z výměníků ve větracích VZT

jednotkách

Odpadní vzduch z řízeného

větrání Standardní řešení: rekuperační výměníky bez TČ

Systém „výměník / TČ / výměník“ pro rekuperaci

větracího vzduchu když není přívodní a odvodní

VZT potrubí v jednom místě

Podzemní prostory, sklepy Výměníky odolné proti kondenzaci vlhkosti

Rekuperace energie Madeta Krumlov- Teplo ze sklepů

Příklady

Odpadní vzduch – AVÍZO Zliv Odpadní teplo z pecí při výrobě plastů

Teplota ve výrobní hale pod stropem až 50°C

Odběr tepla výměníky pod stropem (Sahary)

Teplota primárního okruhu TČ 10 – 15°C

Využití tepla - podlahové vytápění administrativní

budovy (teplota topné vody do 45°C), ohřev TV

Výkon tepelného čerpadla 45 kW, COP 4,8

Podzemní prostory – Madeta

Krumlov Vzduch ve sklepích pro zrání sýrů

Teplota vzduchu 7,5 - 10°C

Výměník z PE potrubí 40 x 3,7 – cca 1 000 m

Teplota primárního okruhu TČ 4 – 5°C

Využití tepla - radiátorové vytápění budovy (55°C),

ohřev TV

Výkon tepelného čerpadla 18 kW, COP 4 (5/45)

Rekuperace energie Madeta Krumlov- Detail provedení výměníku

Netradiční zdroje nízkopotenciální energie - voda

Odpadní užitková

Objekty s vyšší spotřebou teplé vody (hotely,bytové

domy)

Oddělení vody z koupelen a vody z WC – jednodušší

řešení výměníků

Odběr tepla stěnou kanalizačního potrubí

Odpadní bazénová

Kontinuální výměna bazénové vody – ideální podmínky

pro rekuperaci

Odpadní technologická

Vyšší teploty, vícestupňová rekuperace

Důlní a průsakové vody

Rekuperace? Obnovitelný zdroj?

Nutné čerpání z technologických důvodů – rekuperace

Přehrada Josefův Důl - Energie z průsakové vody

Příklad

Výrobní hala BOSCH – České Budějovice Topný výkon 600 kW

Technologická voda z výrobního procesu 25°C

Odběr tepla přímo přes výparníky TČ

Výstupní teplota tepelných čerpadel až 65°C

Flexibilní modulové řešení tepelného čerpadla

(postupné navyšování výkonu, podle rozšiřování výroby)

Tepelná čerpadla rozdělena na dva samostatné

zdroje tepla s různou výstupní teplotou kvůli dosažení vyššího COP

Výstupní teplota 45°C - COP 5,5

Výstupní teplota 55°C - COP 4,5

Příklad

Důlní vody - DIAMO důl Jeremenko

OSTRAVA

Nutné přečerpávání důlních vod z důvodu

udržení hladiny spodní vody

Voda musí být čerpána i po ukončení

těžebních prací

Teplota vody 26 - 29°C

Odběr tepla přes deskové výměníky

Výstupní teplota z TČ 65°C

Nyní využito 91 kW pro ohřev TV a vytápění

Potenciál lokality 10 MW

Netradiční zdroje nízkopotenciální energie - ostatní

Teplo využitelné k rekuperaci

naleznete téměř všude:

Řízených kvasných procesů při výrobě

vína

Chlazení mladiny, kvasných a

ležáckých tanků při výrobě piva -

tepelná čerpadla pivo/voda:-)

Kondenzační teplo ze stávajících

chladících jednotek

Hydraulické systémy (Národní divadlo)• Hydraulika pro jeviště

• Původně chlazeno průtočně pitnou vodou

• Instalace tepelného čerpadla voda/voda

• Využití odpadního tepla pro předehřev TV

Rekuperace energie Národní divadlo- Teplo z hydrauliky jeviště

Technická omezení získávání nízkopotenciálního tepla

Možnost využití energie z odpadního tepla

Odběr energie v dosažitelné vzdálenosti od zdroje

Odpovídající výstupní teploty spotřebiče a zdroje

Výstupní teplota z tepelného čerpadla

chladiče v režimu tepelného čerpadla 50°C

běžná tepelná čerpadla 55°C

kvalitní tepelná čerpadla 62 - 65°C

vysokoteplotní 80°C

vysokoteplotní - v praxi 100°C

vysokoteplotní - ve vývoji 150°C (určeno pro technologie v

průmyslu)

Vstupní teplota do TČ (voda/voda) Standardní tepelné čerpadlo max. 20°C

Některá tepelná čerpadla max. 30°C

Vysokoteplotní tepelná čerpadla nad 30°C

Rekuperace energie Madeta Krumlov- Teplo ze sklepů

Výměníky

Klíčový prvek při využití odpadního tepla

Účinnost získávání tepla

Čistění a údržba

Využití standardních výměníků

Sahary pro odběr odpadního tepla ze vzduchu

Rozebíratelné deskové výměníky pro vodu bez

nečistot

Speciální výměníky

Pro hodně znečistěnou odpadní vodu (s promýváním)

Kanalizační potrubí se zabudovaným výměníkem

Atypické výměníky (PE potrubí atd.)

Rekuperace odpadní užitkové vody- Hotel WEBER Bedřichov

Dosažitelné úspory

Doba provozu systému rekuperace Souběh získávání rekuperované energie a jejího využití

Využití důlních vod pro ohřev teplé vody (ideální případ kdy je zdroj k dispozici neustále a

využití tepla je celoroční díky každodennímu třísměnnému provozu)

Rozdíl vstupní a výstupní teploty

Čím nižší rozdíl teplot, tím vyšší úspora

Čím vyšší teplota zdroje, tím vyšší výkon tepelného čerpadla a vyšší COP

Změna výkonu a COP u tepelného čerpadla

Vstup Výstup Výkon COP

0°C 45°C 26 kW 3,2

15°C 45°C 37 kW 4,8

20°C 45°C 43 kW 5,4

30°C 45°C 49 kW 6,1

Tepelné čerpadlo / chladič s funkcí topení?

Tepelné čerpadlo Chladič s funkcí topení

Topný faktor Vyšší o 10 – 20 %

Výstupní teplota 62 – 65°C 52 – 55°C

Odhlučnění, vibrace Součástí konstrukce Stavební úpravy

Výroba / dostupnost ND Sériová / skladem Kusová / na objednávku

Záruky Standard 5 let Standard 2 roky

Revize chladiva NE ANO

Regulátor s funkcí pro vytápění

ANO NE

Příklady realizací

AQUAPARK Čestlice

312 kW (bazénová voda) D PLAST Zlín

420 kW (chladící voda z lisů)

Šlechtitelská stanice Velké Pavlovice

28 kW (řízené kvašení vína)

Ruský přístup k rekuperaci energie:

Atomovo tepelně čerpadlová teplof ikace Petrohradu

100 MW odpadního tepla z chladících věží jaderné elektrárny

Teplota primárního zdroje 26°C, výstupní teplota 100°C

Vzdálenost zdroje tepla a spotřeby - 100 km

Ing JAKUB KIRCHNER

kirchner@ivtcentrum.cz

DĚKUJI ZA POZORNOST