STUDIE VYTÁPĚNÍ – CPA DELFÍN Uherský Brod
objednatel: CPA Delfín Uherský Brod zakázka číslo: 07/132 adresa: Uherský Brod objekt: CPA Delfín Uherský Brod zpracoval: ing. Karel Kodiš datum: 12.6. 2007
Obsah :
IDENTIFIKAČNÍ ÚDAJE
3
1. ÚVOD
4
2. VSTUPNÍ ÚDAJE
4
3. STÁVAJÍCÍ STAV
7
4. ÚPRAVY ZAŘÍZENÍ
14
5. ROZBOR PROVOZNÍCH ÚDAJŮ
15
6. PROVOZNÍ NÁKLADY
18
7. INVESTIČNÍ NÁKLADY
19
8. ZÁVĚR – DOPORUČENÝ POSTUP
20
-2-
IDENTIFIKAČNÍ ÚDAJE Objednatel
CPA Delfín
Adresa IČ zástupce číslo účtu e-mail telefon místo stavby
Slovácké náměstí 2377, 688 01 Uherský Brod
Zhotovitel firma
Mgr. Vlastimil Šmíd – ředitel
[email protected] 572 619 542, mobil: 603 454 086 Uherský Brod
číslo účtu
Hennlich Industrietechnik spol. s r.o v Odštěpný závod G-TERM Českolipská 9, 412 01 Litoměřice 14869446 196-14869446 zapsaná obchodním rejstříku Krajského soudu v Ústí nad Labem, oddíl C, vložka č. 274 HVB Bank Czech Republic a.s. 400 01 Ústí nad Labem 671 777 8001/2700
zástupce kontaktní osoba e-mail telefon fax telefon fax
Ing. Vladimír Vách , vedoucí o.z. Ing. Karel Kodiš, technický ředitel o.z.
[email protected] +416 711 250 Obchodní oddělení +416 711 999 +420 261 222 145 technické oddělení, projekce + 420 244 090 849
adresa IČ DIČ
bankovní spojení
-3-
1. ÚVOD Studie stávající stavu vytápění Centra pohybových aktivit Delfín v Uherském Brodě byla zpracována na základě požadavku Energetické agentury Zlínského kraje. Provozní náklady celého zařízení neodpovídají projektovaným předpokladům, zařízení které mělo reprezentovat nejmodernější způsoby využívání tepelných energií působí spíše jako odstrašující případ. Celé zařízení původně dobře koncipované utrpělo realizací a následným „vylepšováním“. Studie má sloužit jako podklad pro rozhodování o nejvhodnějším postupu při úpravách topných zdrojů, jak z hlediska investičních, tak především z hlediska provozních nákladů, s konečným cílem dosažení projektovaných parametrů s minimálními investicemi. 2. VSTUPNÍ ÚDAJE Podkladem pro zpracování byly údaje poskytnuté provozovatelem zařízení a Energetickou agenturou Zlínského kraje, z nichž některé jsou přímo citovány v následujícím textu. Jedná se především o roční spotřeby tepla, elektrické energie a vody, grafy podílu jednotlivých zařízení na dodávce tepla apod. Tyto údaje byly doplněny kontrolou dostupné projektové dokumentace (schéma zapojení zdrojů tepla-Centroprojekt Zlín, projekt pro stavební řízení), souhrnná technická zpráva zak. Č.32-1011-51-001, technická zpráva vytápění arch. Č. BF5/N/037). Studie „CPA DELFIN Uherský Brod-Posouzení stávajícího stavu systému zásobování teplem z geotermálních vrtů“ , zpracovatel Qzp s.r.o. , Brno, Ing. Luděk Urban, Bc Petr Červinka, Brno, listopad 2006.
Vodní plochy teplota °C 26 30 26 35
plavecký bazén rekreační bazén dětský bazén vířivka
objem m³ 437,5 306,3 9 3,5
plocha m² 312,5 255 30 4,37
Z dále uvedených údajů je patrný pokles podílu tepelných čerpadel z původních 50% na 42% celkové dodávky tepelné energie do objektu. Proti projektovým předpokladům 100% podílu TČ na dodávce tepla se jedná o výrazný rozdíl. Spotřeba el. energie 2005 ,cena 2,01 Kč/kWh kWh/rok Budova Delfín celkem Spotřeba TČ(z toho) Budova Delfín Elektrokotelna ZS Celkem
Kč/rok
1 348 400 227 338 1 121 062 779 050
2 696 800 454 676 2 242 124 1 558 100
427 418
854 836
2 554 868
5 109 736
vytápění-TČ- topný faktor 3,5 podíl zdroje
kWh
GJ/rok Kč/GJ
cena tepla
50,53%
795683
2 864 158,73
454 676
49,47%
779 050
2 805 555,56
1 558 100
5 669
2 012 776
1 574 733
-4-
Spotřeba el. energie 2006 ,cena 2,20 Kč/kWh kWh/rok Budova Delfín celkem Spotřeba TČ(z toho) Budova Delfín Elektrokotelna ZS Celkem
vytápění-TČ- topný faktor 3,5
Kč/rok
1 266 100 177 560 1 088 540 825 260 424 251 2 515 611
kWh
2 785 420 390 632 2 394 788 1 815 572 933 352 5 534 344
GJ/rok Kč/GJ
cena tepla
42,96%
621460
2 237 174,60
390 632
57,04%
825 260
2 971 611,11
1 815 572
5 208
2 206 204
1 446 720
Cena za 1 GJ vyrobeného tepla v roce 2006 CPA Uherský Brod 700
600 Elektrokotelna 500
400 Kč
GEO 1-3 300
200 TČ celkem
ZS 1-3
100
0 Leden
Únor
Březen
Duben
Květen Celkem TČ
Červen
Červenec
GEO 1-3
ZS 1-3
Srpen
Září
Říjen
Listopad
Prosinec
Elektrokotelna
Grafy byly převzaty z podkladů Energetické agentury Zlínského kraje
Pro posouzení celkového stavu primárních zdrojů energie byla zpracována Studie „CPA DELFÍN Uherský Brod-Posouzení stávajícího stavu systému zásobování teplem z geotermálních vrtů“. Zpracovatelé studie provedli měření dopravního množství všech čerpadel umístěných ve vrtech za různých provozních režimů. Výsledek studie je shrnut v závěru, jenž je přímo citován:
-5-
Údaje o měření množství čerpané vody v jednotlivých vrtech . Prostý matematický součet 5,57 l/s
V příloze č. 2, 3, 4 citované studie je uvedeno maximální průtočné množství při současném chodu čerpadel cca 5,6l/s. Pokud, v souladu se závěry studie, konstatujeme shodné dopravní množství ve skutečném i teoretickém případě, můžeme vyvodit, že úpravou zapojení primárního systému se dopravní množství zvýší o 5,3%. Rozhodující údaj o skutečné vydatnosti zdroje je v závěru zprávy pouze komentován:„dle dat z MaR- sdělení pracovníků objednatele- nikdy nedošlo k vypnutí čerpadel vrtů z důvodů poklesu na minimální hladinu pro nedostatek vody“ .
-6-
3. STÁVAJÍCÍ STAV
Sluneční kolektory
50C
A) Stávající zapojení dle projektu ke st. povolení
4,6 5,7
Podzemní voda
55/45C
GEO
1
1
1
Zimní stadion
15
55/45C
ZS
2
2
přívod bazén
18
55/45C
3
vířivka
12
dětský bazén
13
Rekreační bazén
11
plavecký bazén
16
2
8
Odpadní voda
14
17
10 OV
Elektrokotle 90/70C
25
26a
26b
19
Zjednodušené schéma zapojení tepelného hospodářství je zpracováno podle Technologického schématu PS 02. Tepelná čerpadla (projekt pro stavební povolení) . Toto zapojení doznalo některé změny např. napojení slunečních kolektorů. Tyto změny neovlivní výstupní informace studie. Podle předaných informací byly v posledním roce provozu několikrát měněny kompresory tepelných čerpadel. Ze zkušeností můžeme předpokládat, že nejčastější příčinou poruch kompresorů tepelných čerpadel je nízká vypařovací teplota vedoucí k nasátí kapalného chladiva a následně mechanickému poškození kompresoru. Tato závada je zapříčiněna nedostatečným výkonem primárního zdroje.
-7-
3.1 Primární zdroje 3.1.1 Podzemní voda Základním primárním zdrojem pro tepelná čerpadla měla být podle projektové dokumentace podzemní voda o vydatnosti 10l/s, při ochlazení o 5°C tomu odpovídá chladicí výkon 209 kW, při provozních podmínkách (výstupní teplota 55°C, a c hladivu R 407 C je topný faktor max. 3,5) tzn. topný výkon může být cca 300 kW. Skutečné, měřením ověřené množství vody je 5,7 l/s, skutečný chladicí výkon je 118 kW, dosažitelný topný výkon při shodných provozních podmínkách je 166 kW. Tento výkon přibližně odpovídá výkonovému rozdělení tepelných čerpadel „GEO“. Není ověřena skutečná vydatnost vrtů, není zjištěn důvod proč vsakovací vrty neplní svou funkci. Studie konstatovala dopravní množství jednotlivých ponorných čerpadel, není zdůvodněn rozdíl mezi jednotlivými čerpadly. 3.1.2 Odpadní teplo ze zimního stadionu Projektová dokumentace předpokládala celkový topný výkon 320 kW, což odpovídá 3x109 kW instalovaných zařízení. Zadaný teplotní spád je 21/15°C , pot řebný chladicí výkon 210 kW. Problémem zůstává provozní doba zdroje, a skutečná možnost využití této energie. I při provozu jednoho chladicího kompresoru je množství odpadního tepla vyšší než je schopno zařízení ZS v této době odebrat.
Příspěvek jednotlivých TČ a elektrokotelny k výrobě tepla v CPA v roce 2006 900,0
800,0
700,0
600,0
GJ
500,0 Elektrokotelna 400,0
300,0
200,0 ZS 3 100,0
GEO 2 ZS 2
GEO 3 GEO 1
0,0 Leden
Únor
Březen
Duben
ZS 1 Květen
GEO1
GEO2
Červen GEO3
ZS 1
Červenec
Srpen
ZS 2
elektrototelna
ZS 3
Září
Říjen
Listopad
Prosinec
Graf byl převzat z podkladů Energetické agentury Zlínského kraje
Z grafu je patrný podíl tepelných čerpadel na roční dodávce tepla. Celkové dodané teplo z tohoto zdroje dle PD mělo být 560 MWh/rok. -8-
Dosažitelné údaje o chladicím zařízení zimního stadionu. V objektu jsou instalovány dva chladicí kompresory Starý typ: 4 VN 150 A – ČKD Praha, Q0 316kW, Pe 88kW , Pm 100 kW, n = 985/min Nový typ: GEA Grasso (NL) typ Grasso 412, Q0 311kW, Pe 78,6k W , Pm 110 kW, n = 1000/min. Bilance odpadního tepla chladicí zařízení zimní stadion dodávka chladu 19.7-7.4.2007 (6480 hod) Qo Pe Pm Qk
kompresor K1
hod kW 958 316
kompresor K2 starý porucha 01/2007
1297 580
kompresor K2 nový
odp. teplo
kW 88
kW 100
kW 404
MWh 387 032
316
88
100
404
523 988
311
79
110
390
225 968
teoreticky využitelná energie
2835
401
1 136 988
skutečně využitelná energie současnost provozu kompresorů
1701 0,6 0,8
210 210
357 210
Reálně využitelná je tepelná energie pouze za chodu chladicích kompresorů a v součtu chladicích výkonů TČ ZS tj 210 kW. Provozní hodiny tepelných čerpadel jsou vypočteny z jmenovité spotřeby el. energie v pracovním bodě 10/50 GEO 1 - příkon 34 kW, topný faktor 3,5 ZS - příkon 38 kW, topný faktor 3,5 Spotřeba elektřiny a provozní hodiny TČ v roce 2005 Příkon
34 kW
GEO1 2005
kWh
příkon GEO2
hod
kWh
GEO3
hod
ZS1
kWh
Hod
kWh
hod
3 840
101
0
0
23 392
662
1 550
46
3 216
85
2 632
69
0
0
10 994
305
202
8 412 247
6 482
171
4 290
113
0
0
31 420
891
229
4 088 120
1 530
40
1 996
53
0
0
23 356
676
2 686
79
7 058 208
0
0
0
0
0
0
19 710
580
248
1 212
36
2 374
70
0
0
0
0
0
0
12 022
354
233
10
0
20
1
458
12
652
17
0
0
9 058
263
2 468
73
1 312
39
4
0
8 748
230
460
12
488
13
13 480
366
3 354
99
2 362
69
0
0
8 244
217
1 394
37 1 740
46
17 094
468
5 740
169
2 052
60
0
0
7 304
192
2 016
53 2 652
70
19 764
544
Listopad
15 666
461
7 128
210
0
0
4 678
123
2 696
71
974
26
31 142
890
Prosinec
3 570
105
1 636
48
0
0
4 382
115
3 192
84 3 126
82
15 906
435
5 574
164
Únor
1 732
51
1 864
55
Březen
5 384
158
6 852
Duben
7 952
234
7 790
Květen
9 966
293
Červen
8 436
Červenec
7 918
Srpen Září Říjen
Celkem
hod
Celkem TČ
117
118
kWh
ZS3
4 456
4 008
hod
ZS2
5 514 162
Leden
kWh
38 kW
76 194 2 241 40 478 1 191 29 020 854 49 498 1 303 23 168
-9-
kWh
hod
610 8 980 236 227 338 6 434
Spotřeba elektřiny a provozní hodiny TČ v roce 2006 Příkon
34 kW
GEO1 2006 Leden Únor
kWh
příkon
GEO2
hod
GEO3 hod
kWh
ZS2 hod
kWh
ZS3 hod
kWh
Celkem TČ
kWh
hod
hod
kWh
4 224
124
2 150
63
208
6
4 984
131
914
24
900
24
13 380
372
12 208
359
7 148 210
444
13
48
1
788
21
1 802
47
22 438
652
71
650
19
1 382
36
2 882
76
3 196
84
12 036
331
3 814 112
1 298
38
1 236
33
1 566
41
1 734
46
25 290
730
0
0
0
0
0
0
15 396
453
hod
Březen
1 506
44
Duben
15 642
460
Květen
9 132
269
28
1
6 236 183
Červen
5 330
157
0
0
7 762 228
0
0
0
0
0
0
13 092
385
20
1
0
0
5 782 170
368
10
102
3
0
0
6 272
183
542
16
0
0
444
13
8 972
236
176
5
2 734
72
12 868
342
Září
42
1
0
0
966
28
6 218
164
0
0
2 436
64
9 662
257
Říjen
6
0
0
0
0
0
9 708
255
2 132
56
3 102
82
14 948
393
Listopad
0
0
0
0
0
0
6 582
173
5 022 132
5 106 134
16 710
440
0
0
0
0
0
0
3 968
104
5 750 151
5 750 151
15 468
407
Červenec Srpen
Prosinec Celkem
2 420
kWh
38 kW
ZS1
48 652 1 431 15 560 458 23 790 700 43 466 1 144 19 332 509 26 760 704 177 560 4 945
V následující tabulce jsou uvedeny provozní hodiny a dodané teplo pro jednotlivé skupiny TČ v letech 2005, 2006. Pro srovnání je z průměrné dodávky tepla v letech 2006 , 2007 vypočtena teoretická provozní doba pro 2 a 3 ks tepelných čerpadel GEO. Nízký stupeň využití zdroje 2237% je zřejmě zapříčiněn nedostatečností primárního zdroje a technickými problémy z toho vyplývajícími. Provozní hodiny, dodané teplo –tepelná čerpadla GEO,ZS 2005 počet TČ v provozu
1ks
provozní hodiny GEO1
hod
dodané teplo
kWh
využití zdroje počet TČ v provozu
2006 1ks
Teoret. 2ks
teoret. 3 ks
4 285
2 588
5 832
3 888
145 692
88 002
968 165
968 165
36,74%
22,19%
1
1
3
3
0,60
0,80
357 210
476 280
souč. provozu chl. kompresorů odpadní teplo
kWh
provozní hodiny ZS
hod
2 149
2 357
1 701
2 268
dodané teplo
kWh
81 646
89 558
370818
741636
31,58%
34,64%
kWh
227 338
177 560
1 338 983
1 709 801
využití zdroje součet tepla dodaného TČ
využití zdroje je vztaženo k 100% dodávce roční spotřeby tepla tepelnými čerpadly
Teoretická provozní doba TČ ZS je odvozena od provozu chladicích kompresorů při současnosti 0,6 a 0,8 a maximálního chladicího výkonu tří tepelných čerpadel ZS 210 kW. Pokud by byly navrženy vrty s výměníky, bylo by efektivní mařit přebytečný výkon kompresorů ZS v okruhu vrtů. - 10 -
Stupeň využití celého zdroje je nízký 31-35%. Pro zvýšení efektivity celého systému je nutné zajištění návaznosti chodu všech tří TČ ZS na chod chladicích kompresorů. 3.1.3 Odpadní teplo z odváděné vody Tato část zařízení není uváděna v přehledu provozních hodin, není vůbec v provozu. Dále uvádíme teoretický potenciál odpadní vody odváděné z bazénu. Podle údajů obsluhy je na praní filtru používáno denně 35-40m³ vody. V tabulkách jsou uváděny údaje o spotřebách vody které vycházejí z počtu návštěvníků a předepsané spotřeby na návštěvníka. Výměna bazénové vody Hygienická výměna vody 40l/osobu Počet Odpad_voda Odpad_voda 2006 osob měsíc den l L leden 12 913 516 520 16 662 únor 17 116 684 640 24 451 březen 17 631 705 240 22 750 duben 16 220 648 800 21 627 květen 13 184 527 360 17 012 červen 14 619 584 760 19 492 červenec 23 486 939 440 30 305 srpen 31 415 1 256 600 40 535 září 9 388 375 520 12 517 říjen 12 807 512 280 16 525 listopad 16 054 642 160 21 405 prosinec 16 651 666 040 21 485 Celkem 201 484 8 059 360 264 766 Ø den 552 22 064
Skutečné množství odpadní vody kolísá od 12 do 24 m³/den , průměrná hodnota 22 m³/den Odpadní voda ze sprch odpadní vody ze sprch 20l/osobu, teplota 33°C Počet Odpad_voda Odpad_voda 2006 osob měsíc den l L leden 12 913 258 260 8 331 únor 17 116 342 320 12 226 březen 17 631 352 620 11 375 duben 16 220 324 400 10 813 květen 13 184 263 680 8 506 červen 14 619 292 380 9 746 červenec 23 486 469 720 15 152 srpen 31 415 628 300 20 268 září 9 388 187 760 6 259 říjen 12 807 256 140 8 263 listopad 16 054 321 080 10 703 prosinec 16 651 333 020 10 743 Celkem 201 484 4 029 680 132 383 Ø den 11 032
- 11 -
V grafu jsou uvedeny reálné hodnoty spotřeby vody na doplňování bazénů a na přípravu TUV.
CPA Delfín- spotřeba bazénové a užitkové vody 80 průměrná denní spotřeba bazény 63m3
70 60
m3
50
bazénová vode dle návštěvníků + filtrace průměr 59 m3
40 praní filtrů 37m3/den
30
průměrná denní spotřeba TUV 18m3
20 10
6 XI .0
IX .0 6
VI I.0 6
6 V. 0
III .
06
6 I.0
5 XI .0
IX .0 5
VI I.0 5
5 V. 0
05 III .
I.0
5
0
měsíc Bazény
TUV
bazény dle návštěvnímů + filtrace
Teoretické spotřeby vody dle počtu návštěvníků uvedené v tabulkách pro rok 2006 jsou porovnány v grafu s reálnou měřenou spotřebou vody. Průměrná denní spotřeba vody na TUV (sprchy) je podle měření 18m³, teoretická spotřeba dle počtu návštěvníků je 11m³. Průměrná denní spotřeba bazénové vody včetně praní filtrů je podle skutečnosti za roky 2005,2006 68m³, teoretická spotřeba na praní filtrů a doplňování vody dle návštěvníků má být 59 m³. Rozdíly jsou na straně skutečné spotřeby . Při 360 dnech provozu je toto navýšení 3240 m³ u doplňovací vody a 2520 m³ u užitkové vody.
TUV bazén
Tepelná kapacita odpadních vod dif .T den Rok m³ kWh m³ kWh 25 18 524 6 485 188 519 20
63
1 467
22 707
528 065
Zde musíme upozornit na technický problém spočívající ve využívání odpadní bazénové vody. Bazénová voda je na základě hygienických předpisů měněna v předepsaném množství cca 40 l/návštěvníka. Voda z bazénů je použita na praní filtrů. To je prováděno podstatně větším průtočným množstvím vody v opačném směru proudění, než při běžném provozu filtrace. - 12 -
Celkové množství vody odteče ve velmi krátkém časovém úseku 10-15 min. Pokud bychom při tomto průtoku chtěli odebírat teplo byl by zapotřebí chladicí výkon tepelného čerpadla cca 300 kW. Takto navržené zařízení by bylo neekonomické. Zbývá tedy možnost zdržení vody a vychlazení vody v akumulační jímce, a to buď před filtrací, nebo za ní. Prostorové možnosti pro instalaci jmky odpadní vody jsou v prostoru pod bazénem.
TČ OV
Tepelná čerpadla -odpadní vody Výkon el. Příkon provoz el. Příkon Teplo topný chladicí den rok den Rok kW kW kW hod kWh kWh kWh kWh 50 34 16 15 246 88 715 770 277 234
TČ bazén
108 108
45 45
38 38
16
1 239
445 922 2 706
973 987 1 251 221
součet
Nevyužitím odpadního tepla z vypouštěných vod se provozovatel připravuje o dodávku 1251 MWh (4 504 GJ ) tepla za cenu 174,6 Kč/GJ (cena pro rok 2006).
3.2 Zdroje tepla Hlavním zdrojem tepelné energie měla být tepelná čerpadla pracující z vody o celkovém topném výkonu 249 kW, dále tepelná čerpadla v okruzích zpětného získávání tepla z okruhů odpadní vody, a chlazení zimního stadionu 324 kW. Mimo tepelná čerpadla byl do okruhu sprchové vody navržen deskový výměník pro přímou rekuperaci tepla o výkonu 55 kW. Náhradním zdrojem je elektrokotelna o výkonu 772 kW.
Tepelná čerpadla CPA _Delfín + ZS teploty- prim.strana výstup
teploty - sek. strana
zpátečka Výstup
top výkon.
zpátečka
kW
chl. Výkon kW
el. příkon
top. Faktor
kW
GEO 1
10
6
55
50
88,6
58,5
33,5
2,6
GEO 2
10
6
55
50
88,6
58,5
33,5
2,6
GEO 3
10
6
55
50
88,6
58,5
33,5
2,6
ZS 1
21
15
55
50
112
81,4
30,6
3,7
ZS 2
21
15
55
50
112
81,4
30,6
3,7
ZS 3
21
15
55
50
112
81,4
30,6
3,7
OV
12
8
55
50
50
33,3
16,7
3,0
Celkem
651,8
209,0
Parametry tepelných čerpadel jsou uvedeny pro provozní body dle dokumentace výrobce(viz příloha )
- 13 -
Praktické zkušenosti z provozu celého zařízení doložené ročními fakturami za el. energii ukazují na závažné nedostatky ve využívání celého systému zdrojů tepla , které jsou k dispozici. Hlavní příčiny • • • • • • •
vzájemná neprovázanost primárních zdrojů tepla a tepelných čerpadel sjednocení teplotních úrovní, které přináší výrazné snížení dosažitelných topných faktorů nevhodně dimezovaný primární zdroj potřebám dodávky tepla neodpovídající rozvržení zdrojů tepla neralizovaná rekuperace tepla z odpadních vod neodborné zásahy do celého regulačního systému nedostatečné sledování základních provozních parametrů a zpětné doregulování systému
4. ÚPRAVY ZAŘÍZENÍ Všechny navrhované změny respektují stávající instalovaná zařízení, úpravy se týkají pouze jejich propojení a způsobu provozu. Pokud provozovatel neprovede navrhované úpravy je provoz celého zařízení neekonomický a návratnost vynaložených investičních nákladů se výrazně prodlužuje. Úpravy jsou provedeny v několika postupných krocích dle schématu 1. Rozdělení tepelných čerpadel „GEO“ tak, že z podzemní vody pracuje pouze tepelné čerpadlo ZS o výkonu 108 kW, dvě původní tepelná čerpadla GEO o výkonu 196 kW budou napojena na nový primární zdroj – suché vrty s vertikálními výměníky. Pro zajištění dostatečného přívodu energie je nutno vyvrtat 16 vrtů o hloubce 125 m. 2. Propojení primárních rozvodů tak, aby všechny zdroje mimo podzemní vodu byly zapojeny do stávající akumulační nádoby 10m³ podle pracovních teplotních úrovní. Předpokládáme napojení všech okruhů přes deskové výměníky, s tím, že v okruhu tepelných čerpadel ZS bude nemrznoucí směs o koncentraci 10%, která umožní optimální využití teplotních spádů všech zdrojů. Zapojení slunečních kolektorů do společného okruhu umožní jejich dlouhodobé využití i mimo oblast teplot nevyužitelných pro ohřev TUV. Vzhledem k navrhovanému zapojení je nutné na vstup tepelných čerpadel umístit směšovací ventily, které zajistí optimální vstupní teplotu na výparníky. 3. Tepelná čerpadla ZS budou rozdělena podle teplotních úrovní na něž ohřívají vodu 30/35°C, a 40/50°C 4. Budou přepojena TČ GEO na společný primár. 5. Instalace systém rekuperace tepla z odpadní vody TČ OV. 6 Výstup z elektrokotelny bude zapojen tak, aby byl umožněn současný provoz tepelných čerpadel a el. kotelny jako doplňkového zdroje.
- 14 -
16 x Vrty 125 m
C) Nový primární zdroj , úprava topných okruhů
55/45C 196 kW
GEO
Podzemní voda
1
15
1
5l/s , 125 kW
55/45C 108kW
Sluneční kolektory
10-30C
topný systém VZT
30-40C 50C
156m2-70 kW 10-80C
304 kW
15
2
ZS
3
3
4,6
40-80C
55/50C
5,7
Zimní stadion
55/45C 21/15C
12
dětský bazén 26C
11
plavecký bazén 26C
12C
GEO 16
8 nemrznoucí směs 10%
ZS
2
1
30/35C
196 kW
Odpadní voda
55/45C 8C
14
24-33C
vířivka 35C
ZS 2
17
10 OV
40/50C
158kW
9
13
Rekreační bazén 30C
Elektrokotle 90/70C
Všechny topné systémy budou vzájemně propojeny pro případ poruchy některého zařízení. Propojení bude uzavíráno ručně. Celkový instalovaný výkon 658 kW.
5. ROZBOR PROVOZNÍCH ÚDAJŮ Při rozboru vycházíme z naměřených hodnot spotřeby vody a el. energie předaných objednatelem. Všechny ostatní uváděné hodnoty jsou vypočteny za podmínek , které jsou specifikovány. Teplo na ohřev TUV je vypočteno pro rozdíl teplot 40°C, pro bazény 20°C. Rozdělení spotřeby tepla na UT a VZT vychází z rozdílu celkové tepelné energie dodané do objektu, snížené o ohřev TUV a bazénů. Rozdělení na měsíce vychází z dlouhodobých statistik teplotních průměrů. Roční tepelná bilance bazénu TUV objem m3
bazény teplo
MWh
UT+VZT
objem
teplo
m3
MWh
celkem MWh
MWh
leden
473
25
1886
44
103
172
únor
534
28
1709
40
61
128
březen
613
32
2135
50
83
165
- 15 -
duben
521
27
1802
42
33
103
květen
472
25
1937
45
23
93
červen
512
27
1915
45
9
81
červenec
605
32
2177
51
3
85
srpen
712
37
2177
51
3
90
září
395
21
2107
49
13
82
říjen
481
25
1851
43
29
97
listopad
524
27
2071
48
46
122
prosinec
520
27
2010
47
66
140
součet
6 362
333
553
472
1 358
CPA Delfín- spotřeba tepla rok 2006, průměrný výkon zdroje 250
MWh,kW
200 výkon TČ kW
150 100 50 0 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
měsíc celkem
UT,VZT
TUV+bazény
průměrný výkon TČ
V grafu jsou znázorněny tyto údaje : Číselné údaje osy y platí pro údaje o teple v MWh, pro výkon zdroje platí v kW. Teplo- skutečná spotřeba tepla měřená po měsících Bazén - spotřeba tepla na ohřev bazénové vody zahrnuje ztrátu odparem, ztráty přestupem tepla a ztráty cirkulací, bez ohřevu při vyměněné vody TUV teplo na ohřev TUV vycházející z měřené spotřeby TUV UT,VZT – teplo zbylé po odpočtu tepla na ohřev bazénové vody a TUV Průměrná velikost zdroje tepla je pro měřené hodnoty měsíčních spotřeb tepla vypočtena z provozní doby 24 hod za den pro každý měsíc. Nejvyšší hodnota je 270 kW. V tabulce „Denní provoz bazénu“ jsou uvedeny tyto hodnoty • • • • •
Teplota – průběh denní teploty nejchladnějšího dne Rozdíl – vnitřní – vnější denní teplota Procentní podíl – část denní spotřeby tepla Vytápění – množství tepla na vytápění TUV – množství tepla na ohřev TUV - 16 -
• • • •
Bazén – množství tepla na ohřev bazénové vody Součet – celkové množství tepla TČ – dodávka tepla tepelným čerpadlem Rozdíl – rozdíl ve spotřebě a dodávce tepla = výkon doplňkového zdroje
Denní provoz bazénu hod
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Teplota
ºC
-8
-9
-11
-11,5
-12
-12,5
-13
-11,5
-10
-8
-6
-4,5
Rozdíl
ºC
32
35
36
37
34
30
27
28
29
30
31
32
procentní podíl
%
4,32
4,73
4,86
5,00
4,59
4,05
3,65
3,78
3,92
4,05
4,19
4,32
Vytápění
kWh
181
198
204
209
192
170
153
158
164
170
175
181
TUV
kWh
84
84
84
84
84
Bazén
kWh
204
204
204
204
204
204
204
Součet
kWh
265
282
287
293
276
374
357
362
368
374
379
385
TČ
kW
270
270
270
270
270
270
270
270
270
270
270
270
Rozdíl
kW
5
12
17
23
6
104
87
92
98
104
109
115
hod
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
teplota
ºC
-3
-4
-4
-5
-5
-6
-6
-7
-7
-8
-8
-11
rozdíl
ºC
27
28
28
29
29
30
30
31
31
32
32
35
procentní podíl
%
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
5
vytápění
kWh
153
156
158
161
164
167
170
173
175
178
181
195
TUV
kWh
0
0
0
0
0
0
0
84
84
84
84
84
Bazén
kWh
204
204
204
204
204
204
204
0
0
0
0
0
součet
kWh
357
360
362
365
368
371
374
256
259
262
265
279
TČ
kW
270
270
270
270
270
270
270
270
270
270
270
270
rozdíl
kW
87
90
92
95
98
101
104
14
11
8
5
9
- 17 -
Diagram topného výkonu nejchladnější den 450 400 350
kW
300 250 200 150 100 50 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 hodiny
UT+VZT
TUV
bazén
Komentář : Na diagramu je patrné, že při vhodném provozním uspořádání lze snížit požadavek na celkový výkon zdroje. Při tomto uspořádání je průměrný potřebný výkon 328kW. Jedná se ovšem o maximální výkon v nejchladnějším dni roku. V objektu je instalováno 658 kW topného výkonu v tepelných čerpadlech a 772 kW v elektrokotelně. Dále 70 kW ve slunečních kolektorech a 50 kW v rekuperačním výměníku. Celkem 2 x větší výkon v tepelných čerpadlech + dvojnásobná rezerva v elektrokotelně. 6. PROVOZNÍ NÁKLADY Porovnání provozních nákladů vychází z naplnění předpokladů projektové dokumentace, že veškerá tepelná energie bude za normálních podmínek dodávána tepelnými čerpadly. Stav v roce 2006
Budova Delfín celkem Spotřeba TČ Budova Delfín Elektrokotelna ZS Celkem Stav po úpravě Budova Delfín celkem Spotřeba TČ Budova Delfín Elektrokotelna ZS Celkem Rozdíl provozních nákladů
Teplo el. Energie kWh kWh 1 266 100 177 560 532680 1 088 540 825 260 825 260 424 251 2 515 611 1357940
cena Kč 2 395 520 1 917,6 450 302
1 445 893 357 353 1357940 1 088 540 0 0 424 251 1 870 144
2 395 520 4 888,6 906 265
- 18 -
GJ
2 970,9 1 824 959 859 412 4 888,6 5 530 192
859 412 4 161 197 1 368 995
7. INVESTIČNÍ NÁKLADY Investiční náklady úprava stávajícího stavu zemní vrty propojení, šachty zemní práce úprava primární části strojovny úprava sekundární části strojovny úprava MaR celkem
2 000000 670 800 300 000 700 000 500 000 600 000 4 770 800
Investiční náklady úspora provozních nákladů prostá návratnost
4 770 800 Kč 1 368 995 Kč 3,5 roků
Kč Kč Kč Kč Kč Kč Kč
Pro srovnání uvádíme odhad investičních a provozních nákladů na výměnu stávajícího zdroje za plynovou kotelnu.
Investiční náklady změna zdroje plynová kotelna 400 kW plynová přípojka komíny, odkouření celkem
Provozní náklady Plynová kotelna 400 kW
1 200 000 200 000 350 000 1 750 000
kWh m³ Kč/ m³ 1 357 940 136 004 11
Kč Kč Kč Kč
Kč 1 496 052
Investice do plynové kotelny 1 750 000 Kč, znamená znehodnocení investice do instalované technologie tepelných čerpadel, provozní náklady tohoto zdroje budou minimálně o 40% vyšší. Porovnání investičních a provozních nákladů plynová kotelna 1 750 000 Kč TČ 4 770 800 Kč rozdíl 3 020 800 Kč Provozní náklady plynová kotelna TČ rozdíl
1 496 052 Kč 906 265 Kč 589 787 Kč
prostá návratnost
5,1 roků
- 19 -
Rozdíl investičních nákladů oproti plynové kotelně se při provozu tepelných čerpadel zaplatí již 5,1 roku.
8. ZÁVĚR – DOPORUČENÝ POSTUP
1)
Prověřit stávající stav tepelného hospodářství z pohledu jeho provozování a skutečného provedení stavby ve vazbě na projekt.
2)
Ve spolupráci s projektantem ověřit projektovou dokumentaci z hlediska známých údajů o provozních parametrech.
3)
momentálního
Ověřit hydrogeologické podmínky stávajících vrtů, včetně vsakovacích. Na potvrzené množství vody připojit odpovídající výkon tepelných čerpadel.
4)
Zprovoznit TČ odpadní vody. Nevyužitím odpadního tepla z vypouštěných vod se provozovatel připravuje o dodávku 1251 MWh (4 504 GJ ) tepla za cenu 174,6 Kč/GJ.
5)
Upravit primární zdroje dle doporučeného schématu –hydraulické propojení vazby elektro a MaR.
6)
Zjistit skutečnou provozní bilanci primárních zdrojů , chybějící kapacitu zajistit vrty s vertikálními výměníky.
7)
Provést úpravy topných systémů dle doporučeného schématu.
8)
Zajistit zprovoznění celého systému v rámci MaR, kontrolovat dodržování provozních režimů.
Všem navrhovaným krokům by mělo předcházet ověření vstupních údajů a předpokladů této studie ve spolupráci s provozovatelem a projektantem. Součástí této přípravy by mělo být i sledování vybraných provozních parametrů při maximálním využití stávajícího systému MaR. Instalované technologie jsou schopny po realizaci navrhovaných úprav plně pokrýt spotřebu tepelné energie pro CPA Delfín v Uherském Brodě. Provoz upravených systémů bude dlouhodobě efektivní a spolehlivý.
- 20 -
