CONECO - RACIOENERGIA - CLIMATHERM 2008

VYUŽITIE OBNOVITEĽNÝCH ZDROJOV ENERGIE V TEPLÁRENSTVE

VYUŽITIE TEPELNÉHO ČERPADLA

V SYSTÉMOCH ZÁSOBOVANIA TEPLOM

Ing. František VRANAY

SvF TU V KOŠICIACHfrantisek.vranay@tuke.sk

2

POHĽAD NA PREVÁDZKU REÁLNEJ ADMINISTRATÍVNEJ BUDOVY

Prehľad nákladov za energie na prevádzku administratívnej budovy za rok vyjadrené percentuálne = rezervy úspor v prevádzke

57%

0%

38%

5%0%

1

2

3

4

5

vykurovanie .Chladenie .Elektrika .voda, kanál .Plyn .

PREHĽAD NÁKLADOV NA ENERGIE ZA ROK

VY

UŽ

ITIE

TE

PE

LN

ÉH

O Č

ER

PA

DL

A V

S

YS

TÉ

MO

CH

ZÁ

SO

BO

VA

NIA

TE

PL

OM

3

budova, skúmaná miestnosť

Budova – Objekt laboratória Skúmaná miestnosť, kapilárne rohože a radiátory

OBRÁZKY TEPELNÉ ČERPADLO

VY

UŽ

ITIE

TE

PE

LN

ÉH

O Č

ER

PA

DL

A V

S

YS

TÉ

MO

CH

ZÁ

SO

BO

VA

NIA

TE

PL

OM

4

tepelné čerpadlo - 125 kW

Strojovňa s tepelným čerpadlom

VY

UŽ

ITIE

TE

PE

LN

ÉH

O Č

ER

PA

DL

A V

S

YS

TÉ

MO

CH

ZÁ

SO

BO

VA

NIA

TE

PL

OM

5

schéma zásobovania teplom súčasná

Schéma laboratória pre netradičné a obnoviteľné zdroje energie

1 ● VYKUROVANÝ PRIESTOR BUDOVY, 2 ● VYKUROVACIE TELESÁ RADIÁTORY, 3 ● SACIA STUDŇA (zdroj tepla a chladu),

4 ● VSAKOVACIA STUDŇA, 5 ● TEPELNÉ ČERPADLO

(VODA-VODA zdroj tepla), 6 ● DODÁVKA TEPLA NA VYKUROVANIE, 7 ● AKUMULÁTOR TEPLA,

7

3 4

5 6 1 2

2

VY

UŽ

ITIE

TE

PE

LN

ÉH

O Č

ER

PA

DL

A V

S

YS

TÉ

MO

CH

ZÁ

SO

BO

VA

NIA

TE

PL

OM

6

schéma zásobovania teplom navrhovaná

Schéma laboratória pre netradičné a obnoviteľné zdroje energie

1

23

4

4

5

6

7

8 9

1011

1 ● FOTOVOLTICKÉ ČLÁNKY, 2 ● AKUMULÁTOR VYROBENEJ ELEKTRICKEJ ENERGIE, 3 ● SLNEČNÉ KOLEKTORY, 4 ● KAPILÁRNE STROPNÉ VYKUROVANIE – CHLADENIE5 ● DODÁVKA TEPLA NA VYKUROVANIE, 6 ● DODÁVKA CHLADU, 7 ● AKUMULÁTOR TEPLA-CHLADU, 8 ● SACIA STUDŇA (zdroj tepla a chladu), 9 ● VSAKOVACIA STUDŇA, 10 ● TEPELNÉ ČERPADLO (VODA-VODA zdroj tepla), 11 ● TEPLO VYROBANÉ V TEPELNOM ČERPADLE,

VY

UŽ

ITIE

TE

PE

LN

ÉH

O Č

ER

PA

DL

A V

S

YS

TÉ

MO

CH

ZÁ

SO

BO

VA

NIA

TE

PL

OM

7

energetická schéma VYKUROVANIE - CHLADENIE

TEPLO

VYKUROVANIEKAPILÁRNE ROHOŽE

Teplota 35°C

COP = 5,7 - 6,0RADIÁTORY

Teplota 60°C

COP = 3,4 – 3,7

CHLADENIEKAPILÁRNE ROHOŽE

Teplota 17°C

COP = ∞E3

E3

E2E1

13EECOP

VY

UŽ

ITIE

TE

PE

LN

ÉH

O Č

ER

PA

DL

A V

S

YS

TÉ

MO

CH

ZÁ

SO

BO

VA

NIA

TE

PL

OM

8

závislosť výkonu TČ a potreby

ZÁVISLOSŤ VONKAJŠEJ TEPLOTY A VÝKONU (°C -> kW)

0

20

40

60

80

100

120

140

160

PRIEBEH VONKAJŠÍCH TEPLOT (°C)

PR

IEB

EH

V

ÝK

ON

OV

(k

W)

TČ prebytok

OST potreba

TČ potreba

Priebeh tepelných strát objektu

Priebeh výkonu Tepelného Čerpadla

Závislosť výkonu TČ a tepelných strát objektu od teploty vonkajšieho vzduchu

VY

UŽ

ITIE

TE

PE

LN

ÉH

O Č

ER

PA

DL

A V

S

YS

TÉ

MO

CH

ZÁ

SO

BO

VA

NIA

TE

PL

OM

9

závislosť výkonu TČ a potreby

DODANÁ ENERGIA VZTIAHNUTÁ NA POČETNOSŤ TEPLOT

0

5 000

10 000

15 000

20 000

25 000

30 000

35 000

40 000

45 000

50 000

-15 -14 -13 -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

PRIEBEH VONKAJŠÍCH TEPLOT (°C)

DO

DA

NÁ

E

NE

RG

IA

(kW

h)

TČ 1 do siete

OST do objektu

TČ 1 do objektu

100%

0%

54%

0%

46%

G1

G2

Priebeh potreby, dodanej energie do AB a potenciál energie na dodávanie do siete pri početnosti dní s príslušnou teplotou vonkajšieho vzduchu.G1 – koláčový graf platný pre režim AB (dodávka tepla z TČ = 98,5%, z OST = 0,5%)G2 – platný pre AB a sieť spolu ( dodávka do AB = 54%, do siete = 46%, z OST = 0,1%)

VY

UŽ

ITIE

TE

PE

LN

ÉH

O Č

ER

PA

DL

A V

S

YS

TÉ

MO

CH

ZÁ

SO

BO

VA

NIA

TE

PL

OM

zásob

ovan

ie e

nerg

ie U

K -

sim

ulá

cia

OBJEKT

TEPELNÉ ČERPADLO

VÝMENNÍK

STUDŇA

VYKUROVANIE 1 x TEPELNÉ ČERPADLO + OST ( RADIÁTORY )POŽADOVANÝ VÝKON 140 kW 1

VYKUROVANÝ OBJEKT HONORSENERGIA NA ÚK 336 512 kWh/rok

Pmax 140 kW 1 211 GJ/rok Pmin 28 kW ENERGIA Z OST 1 139 kWh/rok EÚK 336 512 kWh 4 GJ/rok

1 211 GJ ENERGIA Z TČ 335 373 kWh/rok OST 1 139 kWh 1 207 GJ/rok

4 GJ ENERGIA ELEKTRICKÁ 109 976 kWh/rokTČ 335 373 kWh 396 GJ/rok

1 207 GJČ3 260Č4 333Č5 333

ČERPADLO cirkulačné suma 926P = 0.79 kW P = 0.926 kWčas 3 124 h čas 4500 hEč3 = 2 468 kWh Eč4= 4 167 kWh 6 635 kWh/rok

9 GJ 15 GJ 24 GJ/rok

Čerpadlá cirkulačnéTepelné Čerpadlo č.1 na rozdelovači

Pmax 150 kW Pmin 119 kW

COP 3.67 -

E3 = 335 373 kWh 335 373 kWh/rok1 207 GJ 1 207 GJ/rok

E1 = 91 501 kWh 91 501 kWh/rok329 GJ 329 GJ/rok

E2 = 243 871 kWh 243 871 kWh/rok878 GJ 878 GJ/rok

čas 3 124 hod

11 °C 7 °C

ČERPADLO cirkulačnéP = 0.79 kWčas 3 124 hEč2 = 2 468 kWh 2 468 kWh/rok

9 GJ 9 GJ/rok

12 °C 8 °C

VODA sacia studňat = 12 °CM = 7.00 l/s

25.20 m3/hod78 725 m3/rok

výkon P = 117 kWzisk E2= 243 871 kWh 243 871 kWh/rok

878 GJ 878 GJ/rok

Č1 - ČERPADLO ponornéP = 3.00 kWčas 3 124 hodEč1= 9 372 kWh 9 372 kWh/rok

34 GJ 34 GJ/rok

VARIANTA

CELKOVÁ BILANCIA

ČIASTKOVÁ BILANCIA

3.05 COP

11

priebeh nameraných parametrov TČtypický deň

priebeh činnosti TČ 30.01.2008

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

0:0

0

1:0

0

2:0

0

3:0

0

4:0

0

5:0

0

6:0

0

7:0

0

8:0

0

9:0

0

10

:00

11

:00

12

:00

13

:00

14

:00

15

:00

16

:00

17

:00

18

:00

19

:00

20

:00

21

:00

22

:00

23

:00

0:0

0

čas ( 0 - 24 hod )

tep

loty

(

°C )

studna 2studna 1vymenik 1vymenik 2TC vystupTC vstupUK vstupUK vystup

VY

UŽ

ITIE

TE

PE

LN

ÉH

O Č

ER

PA

DL

A V

S

YS

TÉ

MO

CH

ZÁ

SO

BO

VA

NIA

TE

PL

OM

12

VYKUROVANÝ OBJEKT 1 fáza zrealizované kroky

Zateplenie budovyVýmena okien, zateplenie obvodového plášťa

Hydraulické vyregulovanie vykurovacieho systémuOsadenie termostatických ventilov, osadenie regulátorov diferenčného

tlaku na stúpačky

Zmena spôsobu ohrevu teplej vodyZrušenie cirkulácie teplej vody, ohrev lokálny v prietokových ohrievačoch

Rozdelenie systému zásobovania vodou na pitnú a úžitkovú vodu

Použitie úžitkovej vody na splachovanie WC a upratovanieZmena zdroja vykurovaniePôvodná dodávka tepla z OST sa zmenila na dodávku z TČV

YU

ŽIT

IE T

EP

EL

NÉ

HO

ČE

RP

AD

LA

V

SY

ST

ÉM

OC

H Z

ÁS

OB

OV

AN

IA T

EP

LO

M

13

VYKUROVANÝ OBJEKT 2 fáza plánované kroky – v realizácii

Zefektívnenie prevádzky vykurovania a chladenia priestorov objektu

Osadenie kapilárnych rohoží– vykurovanie chladnejšou vodou 35/30 oproti 60/50 pri klasickom

konvekčnom vykurovaní. Očakávaný nárast COP z 3,5 na 5,5 = nárast efektivity o cca 60%.

– V letnej prevádzke kapiláry sa využijú na chladenie. Využije sa energia vody v studni, doplnková energia potrebná len na pohon cirkulačných čerpadiel

Realizovanie výskumu– Hľadať a overiť vhodný spôsob navrhovania kapilárnych

rohoží vo väzbe na akumuláciu stavby– Výstupom má byť metodika projektového návrhu a aplikácie

kapilárnych rohoží

VY

UŽ

ITIE

TE

PE

LN

ÉH

O Č

ER

PA

DL

A V

S

YS

TÉ

MO

CH

ZÁ

SO

BO

VA

NIA

TE

PL

OM

14

TVORBA CENY ELEKTRICKEJ ENERGIE

VÝPOČET CENY ELEKTRICKEJ ENERGIE VT NTsilová elektrina 2.767 2.207 SK/kWhvariabilná tarifa za distribúciu vrátane prenosu 0.68 0.36 SK/kWhtarifa za prevádzkovanie systému 0.293 0.293 SK/kWhtarifa za systémové služby 0.088 0.088 SK/kWhtarifa za distribučné straty 0.42813 0.42813 SK/kWhCELKOVÁ CENA 4.25613 3.37613 SK/kWh

Pevná zložka tarify za distribúciu 6 750 12 81 000 SK/kWhStála mesačná platba za silovú elektrinu 500 12 6 000 SK/kWh

Pri prevádzke sa použila sadzba BENEFIT - EKO - MAXI

VY

UŽ

ITIE

TE

PE

LN

ÉH

O Č

ER

PA

DL

A V

S

YS

TÉ

MO

CH

ZÁ

SO

BO

VA

NIA

TE

PL

OM

15

TVORBA CENY ELEKTRICKEJ ENERGIE

Pri prevádzke sa použila sadzba BENEFIT - EKO - MAXI

POTREBA ENERGIE NA :

CELKOM VT NT CELKOM VT NT100% 0% 100% 100% 15% 85%100 000 0 100 000 kWh 130 000 19 500 110 500 kWh

360 0 360 GJ 468 70.2 397.8 GJ

cena 0 337 613 cena 82 995 373 062spolu Sk spolu Sk

spolu ÚK + Ostatná spotreba SkPevná zložka tarify za distribúciu SkStála mesačná platba za silovú elektrinu Sk

CELKOM bez DPH SkDPH 19% SkCELKOM Sk

6 000

880 670167 327

1 047 997

337 613 456 057

793 67081 000

VYKUROVANIE Tep. Čerpadlo OSTATNÁ SPOTREBAspotreba spotreba

VY

UŽ

ITIE

TE

PE

LN

ÉH

O Č

ER

PA

DL

A V

S

YS

TÉ

MO

CH

ZÁ

SO

BO

VA

NIA

TE

PL

OM

16

VYHODNOTENIE PREVÁDZKY TEPELNÉHO ČERPADLA

Dodávka z OST + elektro na ostatnú prevádzku Teplo na ÚK = 350 000 kWh = 1 260 GJ * 517 Sk/GJ = 651 420 Sk Elektro = 130 000 kWh * 4,256 Sk/kWh + 87 000 = 640 280 Sk Spolu s DPH = 651 420 + 640 280 = 1 291 700 *1,19 = 1 537 123 Sk Rozdiel nákladov na ÚK a ELEKTRO za rok v prospech Tepelného Čerpadla je: 1 537 123 – 1 047 997 = 489 126 Sk (do prevádzky TČ nie sú zahrnuté odpisy a náklady na údržbu)

VY

UŽ

ITIE

TE

PE

LN

ÉH

O Č

ER

PA

DL

A V

S

YS

TÉ

MO

CH

ZÁ

SO

BO

VA

NIA

TE

PL

OM

17

ĎAKUJEM ZA POZORNOSŤ