ÚSTAV TECHNICKÝCH ZAŘÍZENÍ BUDOV Veveří 95, Brno tel.: , fax.:

ÚSTAV TECHNICKÝCH ZAŘÍZENÍ BUDOV Veveří 95, 602 00 Brno tel.: 541147921, fax.: 541147922 e-mail: [email protected]

ODBORNÝ POSUDEK Posouzení provozu zdrojů, vybraných závad a poruch CPA Delfín Uherský Brod Objednatel posudku:

MÚ Uherský Brod

Vypracovali:

Ing.Marcela Počinková Ing. Petr Horák, PhD. Ing. Olga Rubinová, PhD.

Ing.Marcela Počinková Ing. Petr Horák, PhD. Ing. Olga Rubinová, PhD.

V Brně dne 25.6.2008

1

Obsah: 1 2 3

Zadání odborného posudku............................................................................................................. 3 Podklady pro vypracování posudku................................................................................................ 3 Projektová dokumentace................................................................................................................. 3 3.1 Energetické zdroje ................................................................................................................ 3 3.2 Odběry (spotřebiče) tepla ze zdrojů ...................................................................................... 4 3.3 Měření tepla (výroby a spotřeb) dle projektové dokumentace............................................... 4 3.4 Předpoklad spotřeb energií................................................................................................... 5 4 Místní šetření a předložená dokumentace..................................................................................... 5 4.1 Solární systém........................................................................................................................ 5 4.2 Tepelná čerpadla .................................................................................................................... 6 4.2.1 Tepelná čerpadla voda-voda (GEO).............................................................................. 6 4.2.2 Tepelná čerpadla zimní stadión (ZS)............................................................................. 7 4.2.3 Tepelná čerpadla z odpadní vody ze sprch.................................................................... 7 4.2.4 Elektrokotelna ............................................................................................................... 7 5 Vybraný souhrn poznatků z místního šetření a předložené dokumentace...................................... 7 5.1 Tepelná čerpadla a primární zdroje........................................................................................ 7 5.1.1 Primární zdroje pro tepelná čerpadla GEO ................................................................... 7 5.1.2 Tepelná čerpadla zimní stadión (TČ ZS) .................................................................... 10 5.1.3 Tepelné čerpadlo voda- voda pro odpadní vodu ze sprch ........................................... 10 6 Produkce tepla provozovaných zdrojů v období od konce března 2007 do konce března 2008 .. 11 7 Posouzení...................................................................................................................................... 12 7.1 Posouzení tepelných čerpadel voda - voda .......................................................................... 12 7.2 Posouzení kolektorových ploch ........................................................................................... 13 7.2.1 Produkce tepla (energie) dané kolektorové plochy ..................................................... 13 7.2.2 Posouzení potřeby teplé vody a skutečně odebrané tepelné energie vyrobené kolektorovou plochou ................................................................................................................... 14 7.2.3 Zhodnocení:................................................................................................................. 16 7.3 Bilance spotřeb energií pro CPA ....................................................................................... 17 7.3.1 Spotřeba tepla (roční) .................................................................................................. 17 7.3.2 Maximální hodinová potřeba tepla (odhad) ................................................................ 17 7.4 Energetický audit ................................................................................................................. 18 8 Posouzení jednotky vzduchotechniky pro větrání bazénové haly ............................................. 18 8.1.1 Posouzení projektu VZT ............................................................................................. 19 8.1.2 Reálné možnosti provozu ............................................................................................ 19 8.1.3 Závěr: .......................................................................................................................... 20 Letní provoz je možný stávajícím zařízením................................................................................ 20 9 Zabezpečení proti legionelle u zásobníků teplé vody................................................................... 21 10 Množství odpadní vody, využití TČ na odpadní vodu ............................................................. 21 11 Možné varianty zdrojů.............................................................................................................. 22 12 Varianty nápravných opatření .................................................................................................. 23 12.1 Varianta A............................................................................................................................ 23 12.2 Varianta B ............................................................................................................................ 23 12.3 Varianta C ............................................................................................................................ 24 12.4 Varianta D............................................................................................................................ 24 12.5 Varianta E ............................................................................................................................ 24 13 Bilance spotřeb energií............................................................................................................. 25 14 Ekonomické vyhodnocení ........................................................................................................ 26 15 Vyhodnocení z hlediska ochrany životního prostředí .............................................................. 27 16 Závěr posudku ......................................................................................................................... 29

2

1 Zadání odborného posudku Zadáním odborného posudku je: a. Posouzení předložené projektové dokumentace ve spojení se zdroji energií pro CPA Delfín a to: Ústřední vytápění + tepelná čerpadla ZTI, dílčí části spojené se zdroji tepla Vzduchotechnika, dílčí části spojené s letním provozem b. Posouzení provozu a vybraných závad a poruch dle dokumentu „Rozbor a vyhodnocení provozu CPA Delfín, září 2003-září 2006“ c. Analýza variant použití zdrojů tepla pro CPA Delfín a stanovení rizik

2 Podklady pro vypracování posudku Podkladem pro vypracování posudku byla předložená dokumentace: Energetický audit z 13.10.2000, vypracovaný Doc.Ing.Karlem Brožem, CSc. Dokumentace skutečného provedení G.10 PS 10 Měření a regulace, z 07/2003, EGP Invest s.r.o., Centroprojekt Zlín a.s. Dokumentace skutečného provedení G.3 PS 3 Solární kolektory, z 07/2003, EGP Invest s.r.o., Centroprojekt Zlín a.s. Dokumentace skutečného provedení G.2 PS2 Tepelná čerpadla, z 07/2003, EGP Invest s.r.o., Centroprojekt Zlín a.s. Dokumentace skutečného provedení G.7 PS7 Vzduchotechnika, z 07/2003, EGP Invest s.r.o., Centroprojekt Zlín a.s. Dokumentace skutečného provedení E2.1 S0 07 Čerpací a vsakovací vrty, E2.7 SO13 Připojení čerpacích vrtů k předpravě vody, z 07/2003, EGP Invest s.r.o., Centroprojekt Zlín a.s. SO 07 Dokumentace vrtů, z 2/2002, Topgeo s.r.o. Rozbor a vyhodnocení provozu CPA Delfín září 2003- září 2006, Mgr. V. Šmíd, ředitel CPA Posouzení aktuálního provozu tepelného hospodářství CPA Delfín, Energetická agentura Zlínského kraje Posouzení stávajícího stavu systému zásobování teplem z geotermálních vrtů, qzp s.r.o., 11/2006 Studie vytápění – CPA Delfín Uherský Brod, G-TERM, s.r.o., 6/2007 Čerpací zkouška, Závěrečná zpráva, Ing.Z.Vacek, AQUA-GEA Holešov, 11/2007 Grafika – výběr systému M+R, Rudolf Divoký, CPA Delfín Přehled odběrů, platby, přehled vyrobeného tepla, Rudolf Divoký, CPA Delfín Místní šetření 1/2008

3 Projektová dokumentace 3.1

Energetické zdroje

Podle projektové dokumentace byla jako zdroj tepelné energie navržena kombinace těchto zdrojů:
Geotermální tepelná čerpadla voda – voda, nízkopotenciálním zdrojem je spodní voda, v celkovém instalovaném výkonu 250 kW, 3ks
Tepelná čerpadla voda – voda, nízkopotenciálním zdrojem je chladící voda zimního stadiónu, celkový instalovaný výkon 320 kW, 3 ks
Solární systém k předehřevu a ohřevu teplé vody, celkem 70 kW, (80 ks) 3





Tepelné čerpadlo voda – voda, nízkopotenciálním zdrojem odpadní voda ze sprch, 50 kW, 1ks Elektrokotelna – teoreticky záložní zdroj – 2x 390 kW

3.2 Odběry (spotřebiče) tepla ze zdrojů Otopný systém – vytápění 3 okruhy z R+S: 1. okruh otopných těles 2. okruh podlahového vytápění sauny 3. okruh podlahového vytápění bazénu Vzduchotechnika 1 okruh z R+S: vzt. 8 – příprava jídel vzt. 7 – restaurace vzt. 6 – prostor suché aktivity vzt. 5 – prostor sauny vzt. 4 – šatny personálu vzt. 3 – šatny a sprchy vzt. 2 – zábavní bazén vzt. 1 – plavecký bazén Ohřev bazénové vody 1 okruh z R+S: Výměník pro vířivku Výměník pro dětský bazén Výměník pro rekreační bazén Výměník pro plavecký bazén Ohřev (dohřev) teplé vody (2 okruhy) Okruh s výměníkem pro sprchy Okruh s výměníkem pro umývadla

3.3 Měření tepla (výroby a spotřeb) dle projektové dokumentace Výroba tepla zdroji Kalorimetrické měření tepla vyrobeného geotermálními tepelnými čerpadly voda-voda ze studní. Kalorimetrické měření tepla vyrobeného tepelnými čerpadly voda – voda z odpadního tepla zimního stadiónu. Kalorimetrické měření tepla vyrobeného tepelným čerpadlem voda-voda z odpadní vody ze sprch. Kalorimetrické měření tepla vyrobeného solárním systémem. Spotřeba elektrické energie pro kotelnu - elektroměr elektrokotelna. Spotřeba elektrické energie pro provoz tepelných čerpadel. Odběry tepla ze zdrojů Jednotlivé odběry nejsou měřeny. Měření průtoku vody - spotřeby (dodávky) studené vody Vodoměr pro přívod studené vody pro technologii (ohřev teplé vody, doplňování do bazénů) 4

3.4 Předpoklad spotřeb energií nebyl předložen.

4 Místní šetření a předložená dokumentace Bylo provedeno v lednu 2008 a při jednání a místním šetření byly zjištěny tyto skutečnosti: K výrobě tepelné energie využívá CPA soustavu alternativních zdrojů ve spojení s přímotopnou elektrokotelnou.

4.1 Solární systém Solární systém s 80 ks kolektorů (124,8m2 )je provozován bez zjevných technických závad solární soustavy. Dle předložené projektové dokumentace G.3 PS 03 – Dokumentace skutečného provedení Solární kolektory 70 kW byly určen pouze k předehřevu teplé vody v zásobníkových ohřívačích. Dohřev vody je topnou vodou přes deskové výměníky. Solární plocha je tvořena kolektory Ekostar Therma, 80 ks, sklon 45o, orientace jižní. V průběhu provozu byly problémy s přehříváním zásobníkových ohřívačů teplé vody (bojlerů). Systém byl upraven tak, že přebytek získaného tepla je ukládán akumulační nádrže s bazénovou vodou. Obr.1 Schéma solárního předehřevu a dohřevu teplé vody dle systému MaR

5

Tento způsob zapojení je odlišný od projektovaného. Odlišný způsob zapojení u zásobníku sprchy neumožní termickou úpravu proti legionelle. Zřejmé je nerovnoměrné ohřívání obou zásobníkových ohřívačů (odlišná tlaková ztráta mezi zásobníky) a dohřev i v letním období, kdy je venkovní teplota 28oC. Přebytek energie je odváděn na straně teplé vody a nikoliv solárního okruhu.

4.2 Tepelná čerpadla 4.2.1 Tepelná čerpadla voda-voda (GEO) Zdrojem energie je soustava čerpacích a vsakovacích vrtů na pozemku CPA. Instalována byla 3 tepelná čerpadla fy Secespol Cetus 90 R+, voda – voda, výkon 83kW (9/55), příkon 38 kW, topný faktor 2,2. V době místního šetření bylo v provozu pouze jedno tepelné čerpadlo. Další dvě byla v havarijním stavu – provozovatel je využívá jako zdroj náhradních dílů pro provozované tepelné čerpadlo. Obtékání výparníků bylo navrženo jako přímé. Dle sdělení provozovatele a předložené dokumentace bylo reklamováno za dobu provozu (od dubna 2004) 5 kompresorů, přičemž primární příčinou poruch je nedostatečný průtok a kvalita vody na primární straně. Obr. 2 Tepelná čerpadla voda – voda (GEO)

Tab. 1 Množství dodané tepelné energie v roce 2007/8 (v provozu jedno TČ GEO) Dodané teplo celkem (kWh) 4/2007 36 392 5/2007 44 448 6/2007 33 892 7/2007 21 946 8/2007 0 9/2007 0 10/2007 6 112 11/2007 36 670 12/2007 41 392 1/2008 12 501 2/2008 26 113 3/2008 28 613 Celkem 288 079

6

Průměrná měsíční produkce tepla TČ Geo (1 ks v provozu) bez zohlednění 2 měsíců, kdy bylo mimo provoz je 28 808 kWh/měsíc. Předpoklad roční spotřeby elektrické energie pro TČ GEO v období dle tab.1 je 130 000 kWh (není pro toto období doloženo). Dodané teplo tepelným čerpadlem (GEO1) 1 ks v roce 2005 bylo 145 692 kWh, v roce 2006 to bylo 88 002 kWh ( každém z těchto let bylo vždy několik měsíců mimo provoz). Spotřeba elektrické energie pro provoz tepelného čerpadla (GEO1) v roce 2005 byla 76 194 kWh , v roce 2006 pak 48 652 kWh. Tepelné čerpadlo pracovalo s průměrným ročním topným faktorem 1,8 až 2. Pozn. V předchozích letech bylo v určitých obdobích provozováno i více tepelných čerpadel, v současnosti je však v provozuschopném stavu pouze jedno, proto s ním takto bude uvažováno dále.

4.2.2 Tepelná čerpadla zimní stadión (ZS) Instalována a v provozu jsou tři tepelná čerpadla Cetus SC 90R.

4.2.3 Tepelná čerpadla z odpadní vody ze sprch Systém není v provozu.

4.2.4 Elektrokotelna Instalovány jsou dva elektrokotle, každý příkonu 390 kW, v přímotopném režimu. Obr.3 Budova s elektrokotelnou, štítek elektrokotle

5 Vybraný souhrn poznatků z místního šetření a předložené dokumentace 5.1 Tepelná čerpadla a primární zdroje 5.1.1 Primární zdroje pro tepelná čerpadla GEO Dle projektové dokumentace bylo v roce 2002 zhotoveno 11 ks vrtů – čerpací a vsakovací s hloubkou 9,2 až 10,5m s plnou výpažnicí PVC 200mm nad hladinou vody a perforovanou (1,2mm) výpažnicí PVC 200mm pod hladinou vody s filtračním obsypem 416mm štěrk. V dolní části vrtů opět s plnou výpažnicí PVC.

7

Předprojektová příprava provádění vrtů: V období dnů 29.-30.11.1999 byl prováděn průzkumný vrt, z něhož mimo jiné vyplynuly závěry, že jeden vrt je schopen dodávat minimálně 2 l/s a v rozsahu plochy se počítalo s potřebnými 10 vrty, což bylo s předpokladem 20 l/s vody. Bylo doporučeno provést matematický model pro určení rozmístění vrtů (jímací a vsakovací). Bylo stanoveno, že spodní voda má zvýšený obsah Fe a Mn, což nedovolí využití pro tepelné čerpadlo (s přímým protékáním výparníku). Zároveň byl stanoven předpoklad, že při dlouhodobém čerpání se obsah těchto složek sníží. V roce 2000 byla provedena dle předložené dokumentace skupinová čerpací a vsakovací zkouška (na 3 vrtech, doba trvání nebyla doložena), která potvrdila předpoklad vyhloubení 10 čerpacích a 10 vsakovacích vrtů s vydatností každého (22,5 l/s, o teplotě 8,5 až 9oC), s vracením vody do přírodního režimu. V závěru konstatuje nutnost úpravy železa a manganu. Požadovaný minimální trvalý průtok pro instalovaný výkon tepelných čerpadel: 249x0,05 = 12,45 l/s Předpokládaný návrh s úpravou vody byl z tohoto hlediska vyhovující. V roce 2001 byla jako reálná potvrzená matematickým modelem varianta 7 čerpacích a 7 vsakovacích vrtů, což by při předpokládané vydatnosti a použití pro tepelná čerpadla bylo stále dostatečným řešením. I v této fázi byla stanovena nutnost úpravy železa a manganu. V 07/2001 byla vypracována projektová dokumentace na 14 vrtaných studní. Z nichž H3, C41, C42, C43, H2, C44, C45 jsou studny čerpací, V41, V42, V43, V44, H1, V45 a V46 jsou vsakovací. Studny s označením H byly dle projektové dokumentace již zhotoveny (pro skupinovou zkoušku). V únoru 2002 bylo dle dokumentace vrtů zhotoveno dalších 5 čerpacích a 6 vsakovacích vrtů. Projektová dokumentace a návrh počtu nebyl předložen, předložena byla dokumentace vrtů SO O7 (Čerpací a vsakovací vrty) a dokumentace Skutečného provedení z 07/2003. Při předpokládané vydatnosti 2 l/s v této fázi nebyl průtok pro výkon čerpadel při provedeném počtu vrtů dostatečný. Studna H2 je navržena pro využití jako zdroj bazénové vody. Proč došlo ke snížení počtu vrtů pro tepelná čerpadla (na 6) oproti původním návrhům není z předložené dokumentace zřejmé. Z dokumentace z 8/2002 vyplývá, že následná skupinová čerpací zkouška prokázala jímatelé množství 10 l/s, s předpokladem 8 l/s pro tepelná čerpadla a 2 l/s pro odběr vody. Množství vody pro instalovaný výkon tepelných čerpadel (3x83 kW) byl v této fázi nedostatečný. Zdali byl v tomto období v projektové dokumentaci jiný předpokládaný výkon tepelných čerpadel mi není známo. Dle předložených schémat byl projektovaný stav firmou Centroprojekt Zlín řešen tak, že ze všech jímacích studní byla voda vedena přímo k výparníku tepelného čerpadla s parametry (9/4oC) a odtud do studní vsakovacích s možností odvodu do kanalizace a to pomocí trojcestného přepínacího ventilu. S předpokládané kapacity 14 l/s mohlo být k tepelným čerpadlům dopravováno celé množství nebo méně. Pro přívod vody k úpravně pro doplňování bazénové vody byla po trase projektována odbočka s uzavírací armaturou. Skutečně provedený stav dle projektové dokumentace z 07/2003 byl takový, že pro předúpravu vody byla určena studna H2 se samostatným potrubním vedením. Pro tepelná čerpadla zůstalo k dispozici pouze 6 vrtů. Od počátku provozu se projevovaly problémy s průtokem vody na primární straně tepelných čerpadel a nedostatečnosti schopnosti vsakování jímacích vrtů. V říjnu 2005 byla zbudována nová vsakovací jímka, u které však po čase docházelo k úplnému zaplavení a znemožnění vsakování. Protože vydatnost H2 byla nedostatečná pro doplňování bazénové vody byla voda od TČ spolu s vodou z H2 byla přečerpávána do studny S1 a pak vedena k úpravně. Voda od tepelných čerpadel však byla ochlazena a po úpravě musela být dohřívaná, proto bylo od tohoto řešení v průběhu provozu upuštěno. V současnosti je využíváno jako zdroje pro jímání doplňovací vody několika původně vsakovacích vrtů. Voda od TČ je odváděna do horizontální vsakovací jímky a do kanalizace. Množství vody odvedené

8

do kanalizace je zřejmé ze stavu k 24.7.2007, kdy množství odebrané vody pro TČ 101 729 m3 a množství vypuštěné do kanalizace bylo 30 245 m3. Do kanalizace je tedy odváděna přibližně jedna třetina z čerpané vody pro tepelná čerpadla, což je z z hlediska vodohospodářského dle našeho názoru nepřípustný stav. V každém z jímacích vrtů pro tepelná čerpadla je instalováno ponorné čerpadlo a to stejného typu – dle projektové dokumentace S 100 B-7/5, s průtokem 2 l/s při dopravní výšce 22m. V průběhu provozu byla ještě v průběhu října 2007 provedena dlouhodobá čerpací zkouška, z jejichž závěrů vyplývá: Při ustáleném režimu proudění při skupinovém čerpání byly zjištěny tyto využitelné vydatnosti vrtů: H3 C41 C42 C43 H2 C44 C45 0,86 l/s 0,68 l/s 0,48 l/s 0,34 l/s 0,91 l/s 0,24 l/s 0,66 l/s Celkem tedy 4,17 l/s. Ke dni 24.7.2007 bylo odebráno dle vodoměrů pro TČ z jednotlivých studní níže uvedené množství vody: H3 C41 C42 C43 H2 C44 C45 3 3 3 3 3 9729 m 26 952 m 17 164 m 28 284 m 14 455 m 5 145 m3 Poznámka: Z vrtu H2 pro úpravu vody 94 903 m3. V listopadu 2006 bylo provedeno taktéž kontrolní měření průtoku u jednotlivých vrtů a měření průtoku při provozu všech čerpadel. Čerpadla jsou zapojena paralelně, jsou stejného typu, návrh byl proveden na 2 l/s. Dopravní výška není stejná (se vzdáleností od TČ se liší tlakové ztráty v potrubí, mírně se liší minimální výška vodní hladiny ve studních). Z provedeného měření je zřejmé, že ani při samostatném provozu čerpadel nejsou průtoky stejné, ale neplatí zde závislost dle samostatné charakteristiky čerpadla – větší tlaková ztráta, menší průtok. U všech samostatně provozovaných vrtů byl měřen průtok v rozmezí cca 0,7 až 1,1 l/s. U H3, což byl první z provedených vrtů není z projektové dokumentace známa hloubka a tento ač vzdálený vykazuje vyšší průtok (skoro 2 l/s). Při společném provozu všech čerpadel (mimo C45) byl naměřený celkový průtok okolo 5 l/s. Na primární straně je proměnný průtok přes výparník a to dle počtu čerpadel v provozu. Stávající současný společný průtok mezi 4 až 5 l/s odpovídá potřebám provozu pouze jednoho tepelného čerpadla a takto je nyní systém i provozován. Proměnný a nedostatečný průtok je jednou z příčin dřívějších poruch tepelných čerpadel voda – voda. Vysoký obsah železa je primárním důvodem zanášení perforace vsakovacích vrtů a jejich nefunkčnosti. Obr.4 Studna pro tepelné čerpadlo

9

5.1.2 Tepelná čerpadla zimní stadión (TČ ZS) Byla instalována 3 tepelná čerpadla voda-voda Cetus SC 90 R, výkon 108 kW (21, 55 C), příkon 34 kW. Topný faktor 3,2. Zdrojem tepla je voda k chlazení ZS. Využití je nejvyšší v přechodných obdobích. o

Tab. 2 Množství dodané tepelné energie v roce 2007/8 Dodané teplo celkem (kWh) 4/2007 13890 5/2007 556 6/2007 278 7/2007 15001 8/2007 23335 9/2007 15 835 10/2007 13 890 11/2007 23 890 12/2007 19 724 1/2008 25 558 2/2008 28 613 3/2008 40 559 Celkem 221 129 V porovnávaném roce je produkce tepelných čerpadel ZS o něco nižší než produkce tepla čerpadla ze spodní vody (vrtaných studní). Výkonově je systém tepelných čerpadel ZS předimenzován.

5.1.3 Tepelné čerpadlo voda- voda pro odpadní vodu ze sprch Systém nebyl uveden do provozu. Předložená projektová dokumentace nedokladuje, zda byl navržen systém čištění odpadní vody ze sprch tak, aby bylo vůbec možné použití pro tepelné čerpadlo. V předložené dokumentaci je zakreslen pouze filtr, který ovšem neodstraní z vody složky saponátů, apod. Z důvodu nečistot v odpadní vodě ze sprch a malé akumulační nádrži nebyl systém uveden do provozu. V tomto případě je nedostatkem již projektové řešení.

10

6 Produkce tepla provozovaných zdrojů v období od konce března 2007 do konce března 2008 Graf 1 Produkce tepla zdrojů ve vybraném roce (posledním) 700

600

vyrobené teplo v GJ

500

Solární kolektory

400

Elektrokotelna TČ ZS 300

TČ GEO

200

100

0 IV.07 V.07 VI.07 VII.07 VIII.07 IX.07 X.07

XI.07 XII.07

I.08

II.08

III.08

měsíce

Tab.3 ke grafu 1, produkce tepla zdrojů ve vybraném roce

1.4.2007 1.5.2007 1.6.2007 1.7.2007 1.8.2007 1.9.2007 1.10.2007 1.11.2007 1.12.2007 1.1.2008 1.2.2008 1.3.2008 1.4.2008 Celkem

TČ GEO stav Vyr.teplo GJ 1132 131 1263 160 1423 122 1545 79 1624 0 1624 0 1624 22 1646 132 1778 149 1927 45 1972 94 2066 103 2169 1037

TČ ZS Vyr.teplo GJ 3344 50 3394 2 3396 1 3397 54 3451 84 3535 57 3592 50 3642 86 3728 71 3799 92 3891 103 3994 146 4140 796 stav

stav 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

TČ OV Vyr.teplo GJ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

El.kotel Vyr.teplo GJ 7917 292 8209 165 8374 50 8424 25 8449 61 8510 277 8787 420 9207 314 9521 340 9861 437 10298 337 10635 303 10938 3021 stav

Sol.kol Vyr.teplo GJ 338 18 356 15 371 16 387 19 406 16 422 9 431 5 436 0 436 1 437 1 438 6 444 9 453 115

stav

11

Závěr: Ve sledovaném období bylo v CPA vyrobeno (a spotřebováno) 4969 GJ (1380,4 MWh) tepelné energie, z čehož vyrobila tepelná čerpadla GEO ( v provozu 1ks) 288 MWh cca 21% tepelná čerpadla ZS 221 MWh cca 16 % solární systém 32 MWh cca 2,3% elektrokotelna 839 MWh cca 60,7% Procentuální podíl zařízení využívající EOZ a odpadní teplo byl v CPA v tomto období pouze necelých 40% (39,3%). Elektrokotelna je tedy z tohoto hlediska většinovým zdrojem tepla. Je provozována i v letním období, kdy by teoreticky měly být potřeby energií pokrývány zcela tepelnými čerpadly a solárním systémem. – viz. graf. Velmi malý podíl na výrobě energie má solární systém, přičemž v létě vykazuje přebytky tepla a to je ukládáno do bazénové vody. Spotřeba elektrické energie ve vybrané části sledovaného období 4.2007 (duben) Elektrokotelna vyrobila 81 118 kWh. Spotřeba elektrické energie v tomto období byla 86 320 kWh. Elektrokotelna pracuje s účinností cca 94 %. Pomocné - Posouzení topných faktorů tepelných čerpadel (dle úvahy): V průběhu dubna vyrobilo tepelné čerpadlo GEO 36 392 kWh a ZS 13 890 kWh. Odebrané množství elektrické energie bylo v tomto měsíci pro CPA 103 400 kWh, pro ZS 13 027 kWh. U TČ GEO lze předpokládat odběr 18 200 kWh, u TČ ZS 4350 kWh. Z celkového odběru elektrické energie v CPA (bez kotelny a ZS) připadá dle předpokladu na provoz TČ GEO a ZS cca 22%. Ve stejném období (duben) roku 2005 spotřebovala tepelná čerpadla 23 980 kWh, v roce 2006 pak 25 919 kWh. Spotřeba CPA v tomto období byla 116 300 (4/2005)112 900 (4/2006). Na provoz TČ tak připadalo 21% (4/2005) a 23% (4/2006). Předpoklad 22% na základě topných faktorů je vyhovující a přibližně odpovídající skutečnosti.

7 Posouzení 7.1 Posouzení tepelných čerpadel voda - voda Projektová dokumentace nedostatečně řešila technické problémy ve spojení se složením podzemní vody, přestože již v prvních fázích zpracovávání dokumentace bylo zřejmé (a několikrát podložené a potvrzené), že voda obsahuje příliš mnoho železa a manganu a není vhodná pro přímé obtékání výparníků tepelných čerpadel. Její přímé použití bez úprav se projevilo i zanášením vsakovacích studní a jejich neschopností jímání. Dle předloženého má voda 8 mg/l železa. Pro aplikaci tepelných čerpadel je doporučována hodnota pod 0,5 mg/l, je-li eliminována difuze a vnikání kyslíku po trase, pak max. 1 mg/l. Skutečné množství je v tomto případě mnohem vyšší, při dopravě vody v posuzovaném případě k provzdušnění dochází. Nebyla prokazatelně provedena několikadenní čerpací zkouška (doporučuje se až 28 dní). Projekt byl vypracován na předpokladu stejného průtokového množství při společném provozu více vrtů, přičemž za vydatnost byla braná hodnota jednoho, tj. 2 l/s. Prokazatelně byl stanoven vysoký obsah železa, přesto toto hledisko nebylo při dalším projektování zásadním způsobem zohledněno. Dle našeho názoru mělo být v rané fázi projektu adekvátně přihlédnuto ke složení vody a navrženo jiné řešení, například použití tepelných čerpadel země-voda se svislými zemními výměníky (vrty) s vloženými potrubními smyčkami

12

s nemrznoucí směsí. Vysoká hladina spodní vody má pozitivní vliv na jímací výkony, systém není závislý na složení spodní vody. Provozovateli je v současné fázi navrhováno několik technických opatření při zachování provozu tepelných čerpadel voda-voda. Z hlediska hydrauliky zbudovat akumulační nádrž mezi studny a tepelnými čerpadly, což zajistí rovnoměrný průtok na primární straně. Jímka je dostatečné řešení z hlediska hydrauliky ale ne složení vody. Skutečná současná vydatnost zdrojů nyní dostačuje pro provoz jednoho tepelné čerpadlo. Dalším navrhovaným opatřením je realizace rozšíření jímacích vrtů a jejich doplnění směrem k jihu s tím, že provozní hladina nebude pod perforovanou částí. Sníží se tak provzdušňování čerpané vody, což sníží vznik hydroxidů železa. Vzhledem k technickému stavu dvou tepelných čerpadel (mimo provoz) je varianta teoreticky možná za předpokladu instalace nových nebo provedení generální opravy stávajících. To, že nebude dále docházet k technickým problémů spojených s vysokým obsahem železa, nemůže nikdo zaručit.

7.2 Posouzení kolektorových ploch 7.2.1 Produkce tepla (energie) dané kolektorové plochy Maximální teoretická energetická produkce tepla solární plochy v jednotlivých měsících: Tab.4 Maximální teoretická produkce tepla solárního systému a skutečně vyrobená energie (v roce 2007/8)v kWh Teoretická Skutečné produkce množství 80 vyrobení kolektorů energie kolektorovou pro výpočtový plochou (rok rok od 1.4. 2007 do 1.4.2008) 1 2501 278 2 3514 1667 3 7226 2500 4 9010 5000 5 10422 4167 6 10355 4445 7 10700 5278 8 10005 4445 9 8337 2500 10 5558 1389 11 2555 0 12 1945 278 Celkem 82128 31947 za rok Měsíc

13

Graf 2. k tab.4 Maximální teoretické množství energie vyrobené kolektorovou plochou ve výpočtovém roce a skutečné množství vyrobené energie v roce 2007/8 12000

produkce (kWh)

10000

8000

6000

4000

2000

0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

měsíc

7.2.2 Posouzení potřeby teplé vody a skutečně odebrané tepelné energie vyrobené kolektorovou plochou Počty návštěvníků (dle předložené studie vytápění): Celkem za rok: 201 484 osob Sprcha 25 l (55oC), teplo v dávce 1,32 kWh (normová hodnota) Při předpokladu odběru teplé vody 25 l (40 oC), teplo v dávce 0,87 kWh (odhadovaná hodnota skutečnosti) Tab.5 Počty návštěvníků CPA jednotlivých měsících 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

12913 17116 17631 16220 13184 14619 23486 31415 9388 12807 16054 16651

14

Graf.3 Potřeba tepla pro ohřev teplé vody dle počtu návštěvníků a produkce tepla solárních kolektorů v jednotlivých měsících 45000

40000

35000

potřeba tepla (kwh)

30000

25000

20000

15000

10000

5000

0 měsíce

počet návštěvníků

maximální teoreticky možná produkce kolektorové plochy

Skutečná produkce tepla kolektorové plochy 2007/8

Potřeba tepla pro ohřev teplé vody dle ČSN

Potřeba tepla pro ohřev teplé vody odhad

Graf.4 Teoretická produkce tepelné energie skutečné solární plochy a potřeba pro ohřev teplé vody dle skutečné velikosti zásobníků 12 000,0

měsíční energetická bilance pro průměrný rok

potřeba kWh pro 2 890 litrů TUV zisk 80 kolektorového systému odklon od jižní orientace 0° sklon kolektorů 45°

10 000,0

energie [kWh]

8 000,0

6 000,0

4 000,0

2 000,0

0,0 leden

únor

březen

duben

květen

červen

červenec

srpen

září

říjen

listopad

prosinec

měsíc

Stávající objem nádrži je teoreticky schopen pojmout průměrně 4 800 kWh měsíčně (rozdíly dle okrajových podmínek a počtu dní v měsíci). Tuto energii je kolektorová plocha teoreticky schopna dodávat od března do října. V letním období vykazuje vysoké přebytky energie, které není schopen daný objem zásobníků pojmout. Tato teoretická energetická rezerva je celkem 32 MWh/rok. Teoreticky s daným objemem zásobníků by byla kolektorová plocha schopna vyrobit 49 Mwh/rok. Ze skutečného měření produkce vyplývá, že systém má téměř nulovou produkci ve třech zimních měsících (nejspíše není provozován), což znamená ztrátu 7 MWh. Nižší produkce ve sledovaném období než teoreticky možná byla i v jarních a podzimních měsících, což může být dáno exteriérovými podmínkami daného roku. V letních

15

měsících je naopak produkce tepla solárním systémem vyšší než je schopno dané množství vody v zásobnících pojmout, což odpovídá ukládání energie do bazénové vody.

7.2.3 Zhodnocení: Z výše uvedeného vyplývá, že teoretická produkce energie kolektorové plochy je vyšší než skutečně vyrobené množství energie. To tvoří pouze cca 39 % teoreticky možného. Kolektorová plocha je dimenzována dostatečně, a pro letní měsíce se přibližuje odhadované potřebě tepla pro ohřev teplé vody. Poddimenzován je objem pro akumulaci této tepelné energie, což ve svém důsledku přinášelo i výše uvedené přehřívání zásobníků v tomto období. Zároveň je ale stálá potřeba dohřevu teplé vody pro sprchy (i v letním období), což zbytečně zvyšuje celkovou potřebu energie v areálu CPA. Pro celkový ohřev teplé vody je za rok předpoklad (dle počtu návštěvníků) spotřebovaného tepla 175 až 265 MWh/r. Skutečně vyrobené množství energie v sezóně 2007/8 je 32 MWh, přičemž ještě část této energie bývá uložena do ohřevu bazénové vody v AN. Velikosti bojlerů nejsou v předložené projektové dokumentaci uvedeny. Nejsou přístupně opatřeny štítky. Dopočtený objem podle rozměrů je 2,89m3, což je vzhledem k ploše kolektorového pole nedostatečné. Tab.6 Potřeba teplé vody a bazénové vody v jednotlivých měsících (m3) TUV - spotřeba AKU Whirpool vody (2006) (bazény) 1 473 1565 274 2 534 1426 241 3 613 1767 323 4 521 1461 302 5 472 1607 289 6 512 1578 288 7 605 1728 272 8 712 1860 298 9 395 1435 240 10 481 1505 307 11 524 1611 345 12 520 1593 343 Skutečná spotřeba teplé vody v 2006 Celkem za rok Teoretické množství tepla při ohřevu

6 362 m3 na 50 C 296 MWh/rok na 40 C 222 MWh/rok Přibližně odpovídá teoretickým hodnotám dle počtu návštěvníků. Nejvyšší teplota teplé vody je v letních (prázdninových) měsících, kdy provoz CPA navštíví nejvíce návštěvníků.

16

7.3 Bilance spotřeb energií pro CPA Tab.7 Vybrané vstupní parametry Denní průměr spotřeby el. energie elektrokot elny

Měsíční spotřeb a el. energie elektro kotelny

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

4851 4571 3180 2877 1620 595 375 680 2670 3914

11 12

3128 3220

150400 128000 98600 86320 50240 17840 11640 21080 80120 121 360 93 840 99840

Teplo vyrobe né elektro kotelno u za měsíc

Účinno st (teoreti cky)

Teplo vyrobené TČ(GEO) za měsíc (kWh)

Teplo vyrobené TČ ZS za měsíc (kWh)

Spotřeba elektrické energie CPA (kWh/mě síc)

Spotřeba pro TČ (předpokl ad) (kWh/mě síc)

Rozdíl

20883 20378 15492 14663 7292 4948 7119

82517 85922 87308 98437 92708 67252 87781

24134 24979

91966 98221

81118 45837 13890 6945 16946 76951 116676

94 91 78 60 80 96 96

36 392 44 448 33 892 21 946 0 0 6 112

13890 556 278 15001 23335 15 835 13 890

106 600 100600 116500 103400 106300 102800 113100 100000 72200 94900

87229 94452

93 95

36 670 41 392

23 890 19 724

116100 123200

spotřeba el.energ ie pro ostatní v CPA

Dle předloženého vyrobila v roce 2005 elektrokotelna 57% energie, v roce 2006 pak 63 % energie, v posledním sledovaném období (2007/8) 61 % energie. Ve všech letech se tedy podíl výroby tepla elektrokotelnou pohybuje okolo 60 %.

Tab.8 Spotřeba elektrické energie kWh Rok Elektrokotelna TČ (z CPA) 2006 825260 177560 (přepoklad) 2007 959280 196000 (odhad, dopočet 1,2,3)

CPA (celkem) 1266100 1255700

CPA (bez TČ) 1088540 1059700

7.3.1 Spotřeba tepla (roční) Celková (ze sledování 2007/8) 1 380 MWh z toho pro ohřev teplé vody 296 MWh pro ohřev a dohřev bazénové vody (dle objemu vyměněné vody, z hladiny, prostup), (78 (Whirpool) + 378 (ostatní)) + 47 + 2) x 1,05 = 530 MWh vytápění a vzduchotechnika 554 MWh

7.3.2 Maximální hodinová potřeba tepla (odhad) Nejvyšší denní potřeba elektrokotelny 7900 kWh, z čehož odhad pro hodinu 330 kWh (cca 75 % potřeby v lednu). Celkem tedy cca 420 kW –odhadovaný reálný potřebný výkon zdroje, dle analýzy současných potřeb. Maximální (špičkový) hodinový příkon elektrokotelny dle

17

měření v lednu byl 660 kW, v průběhu hodin během nejchladnějších dnů se pohyboval mezi 300 až 400 kW. Přípojný výkon zdroje za současného stavu je dostatečný v rozmezí 500 – 600 kW.

7.4 Energetický audit Předpokládal roční potřebu tepla 11 329, 31 GJ = 3056 MWh/rok. Skutečná roční spotřeba tepla ze sledování roku 2007/8 je 45% předpokladu. Předpoklad spotřeby elektrické energie ostatních spotřebičů CPA (bez TČ, bez ZS, zdroje tepla) byl dle auditu cca 526 MWh/rok. Skutečná spotřeba dle let 2006 a 2007 je průměrně 1 070 MWh/rok, čili přibližně dvounásobek předpokladu. Předpoklady auditu neodpovídají skutečnosti při provozu areálu CPA. Jaké bylo zadání auditu z hlediska potřeb energií není z předložené dokumentace zřejmé. Zdroje tepla pro daný areál byly oproti skutečným potřebám výkonově předimenzovány. I kdyby tepelná čerpadla jako zdroj tepla v CPA byla plně funkční a měla k dispozici primárné zdroj energie potřebných kapacit, nemohou vyrobit celkové auditem předpokládané množství tepla, protože teplo v tomto rozsahu (takového množství) není potřebné na straně uživatele. Předpoklady auditu varianty (D), která byla realizována se změnou záložního zdroje (místo plynové kotelny elektrokotelny): Roční produkce tepla auditem předpokládaná: skutečná 2007/8: 560 MWh 221 MWh TČ ZS TČ Geo 790 MWh 288 MWh TČ z odp. vod 293 MWh 0 MWh Solární systém 76 MWh 32 MWh ZZT (vzt) 602 MWh nelze ověřit (zahrnuto v teple pro vytápění a vzduchotechniku) Záložní zdroj 0 MWh 839 MWh Celkem 2321 MWh 1380 MWh Audit vycházel z instalovaných výkonů zdrojů, jejich trvalého provozu a produkce energie, nikoliv ze spotřeb energie na straně budovy jejich systémů. Toto množství energie není na straně odběru potřebné. Snížení skutečně vyrobené tepelné energie je charakterizováno v posudku, zde je uvedeno jen ve zkratce: TČ GEO – nedostatek primárního zdroje (spodní vody) vzhledem k instalovanému výkonu, 2 tepelná čerpadla mimo provoz. TČ ZS – menší množství primární energie na straně ZS než předpokládal audit, systém v provozu bez závad. TČ z odp. vod – neuvedeno do provozu. Solární systém – na straně spotřeby není teoreticky možné vyrobené množství energie odebráno a zužitkováno, jedním z důvodů je malý akumulační objem. ZZT - tuto hodnotu nelze provozně ověřit.

8 Posouzení jednotky vzduchotechniky pro větrání bazénové haly Vstupní parametry interiér vzduchu ta = 30 °C 18

teplota vody tw = 28 °C relativní vlhkost vzduchu φi = 60 % exteriér vzduchu ta = 30 °C relativní vlhkost vzduchu φi = 40 % entalpie vzduchu h = 60 kJ/kg odpar vody z hladiny bazénu plavecký bazén Mp = 200 g/m2 h rekreační bazén Mr = 280 g/m2 h z toho plyne průtok vzduchu nutný pro odvod vlhkosti výpočtový rozdíl měrných vlhkostí - pro letní období ∆xie = 5 g/kg plavecký bazén Vp = 36 m3/h m2 rekreační bazén Vr = 50 m3/h m2 plochy hladin bazénů plavecký bazén S = 313 m2 rekreační bazén S = 255 + 30 + 4 = 289 m2 průtok vzduchu pro odvod vlhkosti větráním plavecký bazén V = Vp.S = 36.313 = 11 288 m3/h > Vp = 13 000 m3/h rekreační bazén V = Vr.S = 50.289 = 14 450 m3/h > Vp = 20 000 m3/h

8.1.1 Posouzení projektu VZT TZ a SSZ uvádí nedostatené údaje o VZT jednotce, pouze průtok vzduchu, chybí externí tlak, chybí výkon kompresorového okruhu (odvlhčovací výkon), rekuperátor podle specifikace nemá obtok. TZ uvádí letní provoz obtokem deskového výměníku. Podle schématu MaR deskový výměník obtok nemá. Chybí funkční schéma zařízení. Chybí informace o instalovaném (dle schématu MaR) výměníku bazénové vody v kompresorovém okruhu. Závěr: PD neobsahuje dostatečné údaje pro správný provoz a funbkci zařízení.

8.1.2 Reálné možnosti provozu VZT jednotka obsahuje kompresorový okruh pro kondenzační odvlhčování vzduchu. Svou skladbou umožňuje celoroční odvlhčování vzduchu. V zimním období je kondenzační teplo využitelné plně pro ohřev vzduchu, v letním období, pokud je nižší požadovaná teplota přiváděného vzduchu, je nutné část kondenzačního tepla z kompresorového okruhu odvést do vody. V letním období je navržený průtok vzduchu dostatečný (za běžných venkovních

19

podmínek, tj. neprší apod.) dostatečný pro odvod vlhkostní zátěže prostoru. Obtok deskového výměníku není nutný ani teplotní podmínky nezlepší.

8.1.3 Závěr: Letní provoz je možný stávajícím zařízením 1/ ventilační bez tepelné úpravy 2/ s využitím TČ a podílem oběhového vzduchu, ale kondenzátor plně chladit vodou Obr.5 Letní provoz pozn. oranžová čárkovaná dokladuje stav, při němž není kondenzátor chlazen vodou, což je příčinou vysokých teplot přiváděného vzduchu do haly.

20

Obr.6

Schéma vzduchotechnické jednotky

9 Zabezpečení proti legionelle u zásobníků teplé vody Předložená projektová dokumentace opatření proti legionelle termickou desinfekcí (přehříváním zásobníků) jasně neřeší. Dle projektů M+R je teplotní čidlo pouze v solárním zásobníkovém ohřívači pro sprchy, řízení čerpadla je dle požadavku na teplo (dle teploty) – což nevylučuje termickou desinfekci. Způsob a požadavek není v projektové dokumentaci M+R uveden. Zda je způsob opatření udán v projektu zdravotechniky, nemohu posoudit – nebyl předložen. Změnou systému zapojení oproti předloženému projektu není možná termická desinfekce přes výměník na otopnou vodu. Opatření může být provedeno i jinak než tepelně.

10 Množství odpadní vody, využití TČ na odpadní vodu Odpadní voda ze sprch dle počtu osob a normových dávek 37,5 l x předpoklad 500 osob/den (dle průměru z ročního počtu mávštěvníků) 18 750 l/den, zaokr. 18 m3/den teploty po odtoku ze sprch 35oC. Při diferenci 20K je v této odpadní vodě energie 418 kWh/den, tj. 152 MWh/rok. Bazénová voda je nárazově využívaná na praní filtrů. Dle požadavků na návštěvníka je výměna 40/l na osobu, denně tedy 20m3, teplota cca 26 - 27oC. Při akumulaci při praní filtrů a využívání tepla z odp. bazénové vody je při diferenci 10 K v této vodě energie 232 kWh/den, tj. 85 MWh/rok.

21

Teplotní diference na straně primárního zdroje předpokládá vypouštění odpadní vody 10 až 15oC, přesně lze udat pouze s návrhem typu tepelného čerpadla. Při využití jednoho z uvedených zdrojů s jedním tepelným čerpadlem o výkonu cca 50 KW po dobu 12 hodin denně lze získat cca 600 kWh/den, tj. reálně 218 MWh/rok při spotřebě elektrické energie 62 MWh/rok. Úspora při srovnání s elektrokotlem a cenou 2,73 Kč/kWh je cca 400 000,-/rok. U odpadní vody ze sprch je vysoký předpoklad, že náklady na úpravu odpadní vody se mohou této částce přiblížit. Pro využití odpadních vod je stávající jímka objemově nedostatečná. Obr.7 Jímka odpadních vod

11 Možné varianty zdrojů A. Rozšíření vrtaných studní, uvedení stávajících TČ do provozu (oprava, výměna), zbudování jímky na straně jímací, zbudování vsaku. Ponechání elektrokotelny. Úprava solárního okruhu (zvětšení objemu akumulace). Bez úpravy jímané vody (Fe, Mg) nevhodné. B. Tepelná čerpadla země – voda, zbudování vrtů, rozdělovací stanice na primární straně, zemní práce, výměna či přebudování stávajících čerpadel. Úprava solárního okruhu, ponechání elektrokotelny. Vyšší investiční náklady. Využívání EOZ. C. Provoz na elektrokotelnu, ponechání fungujícího TČ „na dožití“, pak zrušení studní. Úprava solárního okruhu. Vysoké provozní náklady. Nízké investiční náklady. D. Kogenerační jednotka, ponechání TČ ZS, zrušení TČ Geo, úprava solárního okruhu. Vyšší investiční náklady. Zbudování plynovodní přípojky. E. Plynová kotelna – kondenzační kotle. Zrušení elektrokotelny, TČ Geo, úprava solárního okruhu, zbudování plynové přípojky. Nižší investiční, vyšší provozní náklady.

22

12 Varianty nápravných opatření Na základě analýzy stávajícího stavu je navrženo celkem 5 variant (A až E), tyto varianty mají za cíl zlepšení stávajícího nevyhovujícího stavu. Investiční a technologická náročnost každé varianty je různá. V této kapitole je v závěru doporučena nejlepší varianta z technicko-ekonomického pohledu a funkčnosti zařízení. Investor si však může vybrat variantu, která bude vyhovovat jeho finančním možnostem. Porovnání jednotlivých variant je provedeno k provozu stávající elektrokotelny, aby bylo možné získat odpovídající výsledky finanční analýzy. Vychází se přitom ze známých výkonů zařízení a naměřených hodnot vyrobeného tepla. Finanční náročnost jednotlivých variant je určena orientačně dle obvyklých cen a může se lišit od jednotlivých cenových nabídek různých dodavatelů. K těmto cenám je nutné přistupovat jako k orientačním.

12.1 Varianta A Rozšíření vrtaných studní, uvedení stávajících TČ do provozu Tato varianta zachovává stávající stav s elektrokotelnou a navrhuje jeho úpravu. Ponechání TČ ZS. Rozšíření vrtaných studní, uvedení stávajících TČ do provozu (oprava, výměna), zbudování jímky na straně jímací, zbudování vsaku. Jímka by měla sloužit k akumulaci vody z jednotlivých vrtů a následnému přečerpání k tepelným čerpadlům. Velikost jímky by měla být cca 5 m3. Ponechání elektrokotelny. Úprava solárního okruhu (zvětšení objemu akumulace). Bez úpravy jímané vody (Fe, Mg) je provozování soustavy nevhodné. Rozšíření vrtaných studní bude z původních 200 mm na 1000 mm, jedná se o jedenáct studní. Solární kolektory o ploše 125 m2 mají k dispozici pouze 3 nádrže o celkovém objemu 2,89 m3. Na 1 m2 kolektoru připadá tedy 23,12 l objemu akumulační nádoby, což je velmi nízká hodnota. Doporučená hodnota akumulace je 80 l na m2 kolektoru. V rámci tohoto opatření bude přidáno k solárnímu systému ještě další zásobník o objemu 7 m3. Varianta A

Dvě nové tč každé o výkonu 80 kW Rozšíření vrtaných studní Zbudovaní jímky u vrtaných studní Úprava solárního okruhu Zbudování vsaku celkem

I Kč 800 000 220 000 50 000 100 000 100 000 1 270 000

12.2 Varianta B Tepelná čerpadla země – voda, zbudování vrtů V této variantě se uvažuje nainstalovat tepelná čerpadla země – voda, zbudování vrtů, rozdělovací stanice na primární straně, zemní práce. Pokud by to bylo technicky možné přebudovala by se stávající čerpadla, ponechání TČ ZS. Úprava solárního okruhu (zvětšení objemu akumulace), ponechání elektrokotelny pokud to bude nutné.

23

Varianta B

Tři nové tč země – voda každé o výkonu 80 kW Vybudování vrtů 3 x 150 m Úprava solárního okruhu celkem

I Kč 1 600 000 450 000 100 000 2 150 000

12.3 Varianta C Provoz na elektrokotelnu, ponechání fungujícího TČ Provoz na elektrokotelnu, ponechání fungujícího TČ „na dožití“, pak zrušení studní. Úprava solárního okruhu (zvětšení objemu akumulace).

Varianta C

Úprava solárního okruhu celkem

I Kč 100 000 100 000

12.4 Varianta D Kogenerační jednotka, ponechání TČ ZS V této variantě se uvažuje s namontováním kogenerační jednotky, která by produkovala tepelnou a elektrickou energií. Kogenerační jednotka, ponechání TČ ZS, zrušení TČ Geo, úprava solárního okruhu. Nutnost zbudování plynovodní přípojky. Varianta D

Kogenerační jednotka o tepelném výkonu 800 kW Plynová přípojka Úprava elektroinstalace Úprava solárního okruhu celkem

I Kč 1 600 000 80 000 200 000 100 000 1 980 000

12.5 Varianta E Plynová kotelna – kondenzační kotle, ponechání TČ ZS V poslední variantě se uvažuje se zrušením provozně drahé elektrokotelny a nahrazení plynovou kotelnou vybavenou kondenzačními kotly. Zrušení elektrokotelny, TČ Geo, úprava solárního okruhu, zbudování plynové přípojky.

Varianta E

I

24

Kč Plynová kotelna o výkonu 800 kW Plynová přípojka Úprava solárního okruhu celkem

1 500 000 80 000 100 000 1 680 000

Tabulka variant, investiční náročnost Kč 1 270 000 Varianta A 2 150 000 Varianta B 100 000 Varianta C 1 980 000 Varianta D 1 680 000 Varianta E

13 Bilance spotřeb energií Bilance roční spotřeby energie, elektřina a zemní plyn Zařízení Výchozí stav Varianta A Varianta B Varianta C Varianta D Varianta E

Elektrokotelna GJ/rok 3 212 1 571 329 3 212 0 0

TČ GEO + ZS GJ/rok 672 1 219 1 086 672 398 398

Kogenerace GJ/rok 0 0 0 0 1 614 0

Plyn. kotelna GJ/rok 0 0 0 0 0 2 690

Celkem GJ/rok 3 884 2 719 1 415 3 884 2 012 3 088

Úspora GJ/rok 0 1 165 2 469 0 1 872 796

Pro finanční vyhodnocení byly použity tyto ceny energií: Cena elektrické energie – 2,73 Kč/kWh, 190 000 Kč měsíční paušál, v případě klesajícího příkonu je paušální pladba poměrově krácena. Cena zemního plynu – 0,95 Kč/kWh, 3000 Kč měsíční paušál.

Bilance financí roční spotřeby energie, elektřina a zemní plyn Zařízení

Výchozí stav Varianta A Varianta B Varianta C Varianta D Varianta E

Elektrokotelna Kč/rok elektřina 0 0

TČ GEO + ZS Kč/rok elektřina 535 452 535 452

Kogenerace Kč/rok ZP 0 0 0 0 461 917 0

Plyn. kotelna Kč/rok ZP 0 0 0 0 0 745 861

Celkem Kč/rok

Úspora Kč/rok

5 225 377 3 658 026 1 903 680 5 225 377 997 369 1 281 313

0 1 567 351 3 321 697 0 4 228 008 3 944 064

25

14 Ekonomické vyhodnocení Kapitola obsahuje stanovení souboru ekonomických ukazatelů, formulovaných pro posouzení rozdílu mezi výchozím stavem a novým stavem, charakterizovaným příslušnou variantou. Ekonomickou efektivnost opatření příslušné varianty lze kvantifikovat, poněvadž hodnoty ekonomických ukazatelů posuzují efektivnost investičních nákladů, danou strukturou finančních zdrojů na jejich pokrytí a hodnotou úspory provozních nákladů. Jako kritéria ekonomické efektivnosti byly použity veličiny : • prostá doba návratnosti PB • reálná doba návratnosti PO • NPV (čistá současná hodnota) • IRR (vnitřní výnosové procento) za období 30 let (ve kterém je projekt hodnocen), při diskontní sazbě 3 % a při stálých cenách roku 2008.

Varianta A Údaje - Varianta I Kč - ost. jedn. Investiční výdaje projektu (počáteční, jednorázové výdaje na realizaci opatření v navržených variantách) včetně dotace 1 270 000 Změna nákladů na energii (- snížení, + zvýšení) -1 567 351 Změna ostatních provozních nákladů, v tom: změna osobních nákladů (mzdy, pojistné, …) (- +) změna ostatních provozních nákladů (opravy a údržba, služby, režie, pojištění majetku, …) (- +) změna nákladů na emise resp. i odpady (- +) Změna tržeb (za teplo, elektřinu, využité odpody) (+ zvýšení, - snížení) Přínosy projektu celkem 1 567 351 Doba hodnocení 30 Diskont 3% Prostá doba návratnosti Ts (PB) 1 Reálná doba návratnosti Tsd (PO) 1 Čistá současná hodnota NPV (tis. Kč) 44 381 Vnitřní výnosové procento IRR (%) 126

Varianta B Údaje - Varianta I Kč - ost. jedn. Investiční výdaje projektu (počáteční, jednorázové výdaje na realizaci opatření v navržených variantách) včetně dotace 2 150 000 Změna nákladů na energii (- snížení, + zvýšení) -3 321 697 Změna ostatních provozních nákladů, v tom: změna osobních nákladů (mzdy, pojistné, …) (- +) změna ostatních provozních nákladů (opravy a údržba, služby, režie, pojištění majetku, …) (- +) změna nákladů na emise resp. i odpady (- +) Změna tržeb (za teplo, elektřinu, využité odpody) (+ zvýšení, - snížení) Přínosy projektu celkem 3 321 697 Doba hodnocení 30 Diskont 3% Prostá doba návratnosti Ts (PB) 1 Reálná doba návratnosti Tsd (PO) 1 Čistá současná hodnota NPV (tis. Kč) 94 598 Vnitřní výnosové procento IRR (%) 157

26

Varianta C Nehodnoceno, jsou zde minimální úspory na straně elektrické energie.

Varianta D Údaje - Varianta I Kč - ost. jedn. Investiční výdaje projektu (počáteční, jednorázové výdaje na realizaci opatření v navržených variantách) včetně dotace 1 980 000 Změna nákladů na energii (- snížení, + zvýšení) -4 228 008 Změna ostatních provozních nákladů, v tom: změna osobních nákladů (mzdy, pojistné, …) (- +) změna ostatních provozních nákladů (opravy a údržba, služby, režie, pojištění majetku, …) (- +) změna nákladů na emise resp. i odpady (- +) Změna tržeb (za teplo, elektřinu, využité odpody) (+ zvýšení, - snížení) Přínosy projektu celkem 4 228 008 Doba hodnocení 30 Diskont 3% Prostá doba návratnosti Ts (PB) 1 Reálná doba návratnosti Tsd (PO) 1 Čistá současná hodnota NPV (tis. Kč) 121 165 Vnitřní výnosové procento IRR (%) 217

Varianta E Údaje - Varianta I Kč - ost. jedn. Investiční výdaje projektu (počáteční, jednorázové výdaje na realizaci opatření v navržených variantách) včetně dotace 1 680 000 Změna nákladů na energii (- snížení, + zvýšení) -3 944 064 Změna ostatních provozních nákladů, v tom: změna osobních nákladů (mzdy, pojistné, …) (- +) změna ostatních provozních nákladů (opravy a údržba, služby, režie, pojištění majetku, …) (- +) změna nákladů na emise resp. i odpady (- +) Změna tržeb (za teplo, elektřinu, využité odpody) (+ zvýšení, - snížení) Přínosy projektu celkem 3 944 064 Doba hodnocení 30 Diskont 3% Prostá doba návratnosti Ts (PB) 1 Reálná doba návratnosti Tsd (PO) 1 Čistá současná hodnota NPV (tis. Kč) 113 196 Vnitřní výnosové procento IRR (%) 238

Veškeré návratnosti jsou velmi rychlé a i ostatní ekonomické kriteria vychází velmi dobře. Tento výsledek je dán vysokými provozními náklady výchozího stavu, kde je velmi vysoká spotřeba drahé elektrické energie v elektrokotelně.

15 Vyhodnocení z hlediska ochrany životního prostředí Posouzení emisí znečišťujících látek pro současný stav i navržené varianty bylo provedeno na základě vyhlášky č. 425/2004 Sb., nařízení vlády č. 352/2004 Sb. a vyhlášky 425/2004. 27

Výpočet emisí pro pokrytí požadovaného výkonu a pro jednotlivé varianty Varianta A Nový stav - var: 1. Znečišťující látka

Před realizací projektu Emise kg.rok

Po realizaci projektu Emise

-1

Tuhé látky

kg.rok

-1

Snížení emisí kg.rok-1

404.63

283.13

121.5

SO2

2 020.97

1 414.12

606.852

NOx

1 713.45

1 198.94

514.512

431.60 0.00

302.00 0.00

129.6 0

1 262 430

883 350

379080

CO CxHy CO2

Varianta B Nový stav - var: 2. Znečišťující látka

Před realizací projektu Emise

Po realizaci projektu Emise

kg.rok-1

Snížení emisí

404.63

147.38

kg.rok-1 257.25

SO2

2 020.97

736.09

1284.878

NOx

1 713.45

624.08

1089.368

431.60

157.20

274.4

0.00

0.00

0

1 262 430

459 810

802620

Tuhé látky

CO

kg.rok-1

CxHy CO2

Varianta D Nový stav - var: 2. Znečišťující látka

Před realizací projektu Emise kg.rok

Po realizaci projektu Emise

-1

kg.rok

-1

Snížení emisí kg.rok-1

Tuhé látky SO2

404.63 2 020.97

42.56 207.90

362.06434 1813.064

NOx

1 713.45

266.09

1447.36064

431.60

59.37

372.22944

0.00

2.99

-2.994112

1 262 430

222 571

1039859.49

CO CxHy CO2

Varianta E Nový stav - var: 2. Znečišťující látka

Před realizací projektu Emise

Po realizaci projektu Emise

kg.rok-1 Tuhé látky

kg.rok-1

Snížení emisí kg.rok-1

404.63

43.18

SO2

2 020.97

207.90

1813.064

NOx CO

1 713.45 431.60

325.97 69.35

1387.47968 362.24928

CxHy CO2

361.44058

0.00

4.99

-4.990144

1 262 430

284 370

978060.464

28

16 Závěr posudku Zdroje tepelné energie K výše uvedeným problémům na straně zdrojů došlo souhrou více faktorů a to jak ve fázi projektové přípravy, tak ve fázi provádění a provozu. V závěru bude pouze shrnutí v posudku uvedených fakt:
Energetický audit z roku 2000 vycházel při porovnání vyrobené tepelné energie z instalovaných výkonů zdrojů a předpokladu jejich 100% provozu v případech využívajících obnovitelných a druhotných (odpadních) energií. V auditu nejsou uvedeny potřeby areálu pro jednotlivé odběry (vytápění, vzduchotechnika, ohřev teplé vody, ohřev bazénové vody). Audit tedy předpokládal vyšší množství vyrobené tepelné energie než areál ve skutečnosti potřebuje. Instalovaný výkon neodpovídá skutečným spotřebám a je vyšší. Areál nepotřebuje ani celkové množství energie, jaké by mohly teoreticky zdroje ve funkčním stavu vyrobit. Ani kdyby byly systémy s OZE ve zcela bezporuchovém provozu bez závad , předpoklady auditu by se nenaplnily. Předpoklad vyrobené energie z obnovitelných zdrojů je auditem nadhodnocen. Funkční systémy by je dokázaly vyrobit, ale budova by tuto energii neodebrala, protože toto teoretické množství nepotřebuje. Toto je jeden z důvodů nesplnění předpokládaných produkcí daných energetickým auditem. Jaké bylo zadání předpokládaných energetických potřeb areálu pro audit nemohu posoudit, nebylo předloženo. Roční produkce tepla auditem předpokládaná z obnovitelných a druhotných (odpadních) zdrojů: 2 321 MWh Tepelná energie vyrobená obnovitelnými zdroji (bez odpadních): 481 MWh Celkové množství tepla pro areál CPA (včetně zdrojů OZE)2007/8: 1380 MWh Protože areál v daném roce spotřeboval 1380 MWh, nemůže být předpoklad auditu 2 321 MWh splněn. Zdroje OZE (tepelná čerpadla, solární systém) ale nemohou vyrobit teoreticky možné množství energie vzhledem k jejich instalovaným parametrům a to z níže uvedených důvodů:
TČ zimní stadión je funkční, výkonově jsou čerpadla oproti možnostem zdroje předimenzovány. Nemohou tedy vyrobit větší množství energie, než je z primárního zdroje možné.
Z tepelných čerpadel GEO je aktuálně v provozuschopném stavu jedno a jeho potřebám odpovídá současné množství spodní vody. Na toto množství vody ani nemůže být v provozu více tepelných čerpadel.
Tepelná čerpadla na odpadní vodu ze sprch nebyla realizována. Předložená dokumentace neobsahuje návrh systému čištění odpadních vod.
U solárního systému není adekvátně kolektorové ploše nadimenzována velikost zásobníku. Z tohoto důvodu je v létě přebytek energie, který není kam uložit. Navíc je po vyčerpání zásobníků nutný dohřev otopnou vodou i letním období. Velikost zásobníku nebyla projektem předepsána. Souhrn vyrobené tepelné energie pro CPA 2007/8: tepelná čerpadla GEO ( v provozu 1ks) tepelná čerpadla ZS solární systém elektrokotelna

288 MWh 221 MWh 32 MWh 839 MWh

cca 21% cca 16 % cca 2,3% cca 60,7%

29

Procentuální podíl zařízení využívající EOZ a odpadní teplo byl v CPA v tomto období pouze necelých 40% (39,3%). Elektrokotelna je tedy z tohoto hlediska většinovým zdrojem tepla. V roce 2005 elektrokotelna 57% energie, v roce 2006 pak 63 % energie. Výše uvedené poměry se v jiných letech tedy nijak výrazně od posuzovaného roku nelišily. Primární zdroje Na straně primárního zdroje pro TČ GEO – spodní vody došlo k podcenění čerpacích zkoušek - první individuální zkouška byla krátkodobá (2 dny) a dále se využilo předpokladu matematického modelu. V průběhu zpracování a realizace navíc došlo ke snížení počtu studní oproti matematickému modelu a původním návrhům. Výsledky prvních krátkodobých čerpacích zkoušek neodpovídá pozdějším výsledkům vydatnosti zdrojů při skupinovém čerpání. Ty prokázaly mnohem nižší reálné vydatnosti vrtů. Projektová dokumentace ignorovala závěry ohledně nutnosti úpravy železa a manganu ve spodní vodě a žádnou úpravu v předložené dokumentaci nepředepisovala, přestože ji předepisovaly přípravné dokumenty (z prvního průzkumného vrtu, ze zkoušky na 3 vrtech i matematického modelu). Primární příčinou poruch tepelných čerpadel je nedostatečný a proměnný průtok na straně primární vody, přímé obtékání výparníku vodou neodpovídající kvality a kvantity. Primární příčinou zanášení profilů vrtů a následně vsakovacích vrtů je vysoký obsah železa a manganu. Na straně solárního systému projektová dokumentace nepředepsala velikost zásobníkových ohřívačů. Systém je funkční, nedostatečný je objem pro akumulaci vyrobené energie. Na straně TČ z odpadních vod (nerealizováno) Byla nedostatečná projektová příprava. Předložená dokumentace nepředepisovala velikost jímky ani způsob čištění odpadní vody ze sprch. V předložené dokumentaci je pouze mechanický filtr, což je možné k odstranění pouze mechanických nečistot nikoliv k úpravě složení odpadní vody. Opatření proti Legionelle Schéma zapojení v projektové dokumentaci umožňovalo termickou úpravu zásobníků. Provedená úprava dle schématu systému MaR termickou úpravu u zásobníků pro sprchy toto opatření neumožňuje. V technické zprávě systému MaR provozování těchto opatření není uvedeno, projekt jej v této specializaci neuvažoval. Předepsat termickou úpravu měl projekt ZTI (nebyl předložen) a následně měla být zapracována do požadavků na MaR. Provoz vzduchotechnické jednotky pro bazén je závada na straně provozování jednotky. Není odebírána z kompresorového okruhu.

část kondenzačního tepla

30