zyskach ciepła
675,0 3 290,0 3 965,0 523 000,0 493,0 4 670,0 87,56
tab. 1 | Bilans ciepła Starego Browaru
58
inŻynier bUDownictwa
TECHNOLOgIE
czych. Stosunkowo wysoka tempera-tura wypływającej z pomp ciepła wody (ok. +34oC) stwarza możliwość wyko-rzystania jej do zasilania central wen-tylacyjnych. Bezpieczna realizacja tego energooszczędnego zamiaru wymaga jednak spełnienia określonych warun-ków, szczególnie w odniesieniu do najbardziej zagrożonych zamrożeniem wież chłodniczych. Techniczne rozwią-zanie sposobu przejęcia zysków ciepła oraz wykonania niezbędnych zabezpie-czeń, przedstawia ideowy schemat od-zysku ciepła (rys.) i poniższy opis.
Ideowy opis energooszczędnego rozwiązania cieplnego
Przejęcie zysków ciepła
Już na etapie projektowania pierwszej części Centrum Kultury, Handlu i Biz-nesu „Stary Browar” dyrektor Instytutu Inżynierii Środowiska Politechniki Po-znańskiej, prof. Edward Szczechowiak, przekonał autorów projektu do rezyg-nacji ze stosowania dwuczynnikowego obiegu wody technologicznej. Przyjęcie tej propozycji umożliwiło rezygnację z glikolowego obiegu zewnętrznego, sprawiając, że zamiast trzech wież chłodniczych wystarczyły tylko dwie oraz zbyteczne stało się stosowanie po-średniego wymiennika ciepła typu gli-kol–woda technologiczna wraz z całym zespołem pomp obiegu glikolowego.
Ponadto podniosła się sprawność od-zysku ciepła. Pojawił się natomiast pro-blem właściwego zabezpieczenia wież chłodniczych i zewnętrznego zładu wodnego przed zamarzaniem wody.
W omawianym przypadku emitowana do przestrzeni klimatyzowanej energia przejmowana jest za pośrednictwem pomp ciepła przez krążącą w jednoru-rowych pętlach wodę technologiczną.
W sezonie grzewczym (rys.) ta energia
jest wykorzystywana do podgrzewania powietrza wentylacyjnego, a w lecie za pośrednictwem wież chłodniczych wy-dalana jest do atmosfery. Zastosowanie na pętlach rozprowadzających wodę technologiczną regulatorów różnicy temperatury (rys., poz. 20) sprawiło, że w układzie tym dysponujemy sta-łą temperaturą tego czynnika +34oC, zmienna może być jednak jej ilość. Fakt stałej temperatury wody technologicz-nej sprawia, że tylko sporadycznie może pojawić się konieczność jej dogrzewania przewidzianym awaryjnym systemem (rys., poz. 7 i 25). Zmienność przepływu w obiegu wody technologicznej roz-wiązano zestawem kilku pomp obie-gowych (rys., poz. 22), z których jedna jest pompą sterowaną elektronicznie, a w automatyce zarezerwowano możli-wość sekwencyjnego
ich załączania – co dodatkowo zaowo-cowało istotnymi o s z c z ę d n o ś c i a m i w zużyciu energii elektrycznej koniecz-nej do ich napędu.
Wieże chłodnicze Wyrażenie przez do-stawcę zgody na
za-stosowanie jednoczynnikowego obie-gu wodnego przez zamontowane na wolnym powietrzu wieże chłodnicze, celem ich zabezpieczenia przed zamro-żeniem zawartej w nich wody, zostało uwarunkowane koniecznością zacho-wania ściśle określonych minimalnych przepływów i temperatury schładzanej wody technologicznej. W tym celu na wylotach z wież chłodniczych przewi-dziano pomiar i kontrolę ilości przepły-wu wody i jej temperatury. Elementy te zostały włączone do centralnego systemu nadzoru, sygnalizacji i alarmo-wania (BAS). Pragnąc mieć absolutną pewność co do parametrów przepływu wody i jej temperatury, jedną z pomp obiegu wody technologicznej wypo-sażono w gwarantowane zasilanie energią elektryczną (także z agregatu
Fot. Damian SmólFot. Damian Smól
Fot. 1 | Wybudowana w I etapie rotunda z widocznymi ochronionymi wieżami chłodniczymi
Fot. 2 | Fragment południowej elewacji z widoczną rotundą chroniącą wieże chłodnicze
59
maj 09 [62]
prądotwórczego). System obiegu wody technologicznej dodatkowo wyposażo-no w układ wtryskowego dogrzewania, co objaśnia rysunek poz. 8 i 26.
Jako projektanci zażądaliśmy od dostaw-ców wież chłodniczych, aby dla wyelimino-wania niekontrolowanego grawitacyjnego przepływu powietrza przez wieże chłodni-cze na wlocie i wylocie powietrza zostały one dodatkowo wyposażone w zdalnie sterowane przepustnice odcinające.
W przypadku ewentualnego całkowitego braku zasilania możliwość samoczynnego opróżniania z wody wież chłodniczych i całego zewnętrznego zładu zapew-niono dzięki zastosowaniu zespołu bez-prądowo odpowiednio zamykających i otwierających się zaworów i zasuw, co widać na rysunku poz. 11, 12, 13, 14.
Celem uniknięcia przypadkowej moż-liwości niepotrzebnego zrzutu wody wprowadzono UPS-em zabezpieczony system automatycznej kontroli tempera-tury zewnętrznej (czy istotnie jest niższa od 00C), a następnie dyżurujący personel podejmuje decyzję o potrzebie urucho-mienia automatycznego spustu wody.
W naszych najnowszych rozwiązaniach, w których stosowane będą hybrydowe wieże chłodnicze, dodatkowy element przyśpieszający opróżnianie z wody wież i zewnętrznej części zładu, będzie stano-wić bateria butli ze sprężonym azotem.
Centrale wentylacyjne
W projektowanych w Studiu ADS syste-mach klimatyzacji obiektów o dużych zy-skach ciepła stosuje się zasadę sezonowe-go różnicowania temperatury powietrza nawiewanego. W sezonie grzewczym temperatura nawiewu wynosi tnz/+160C, natomiast poza sezonem grzewczym temperatura powinna się mieścić w gra-nicach +160C ≤ tn ≤ +240C. Dopiero po przekroczeniu temperatury powietrza ze-wnętrznego ponad +240C włączane jest schładzanie powietrza.
Możliwe jest więc sezonowe przestawia-nie funkcji central wentylacyjnych. Dobie-rane centrale wentylacyjne postanowiono wyposażyć w jeden wymiennik ciepła mogący rewersyjnie pełnić funkcję nagrzewnicy lub chłodnicy. Przyjęcie takiego ustalenia obniżyło cenę urządze-nia oraz wewnętrzne opory przepływu
powietrza, a tym samym zmniejszyło moc wentylatorów nawiewnych, po-stawiło jednak dodatkowe wymagania dostawcom central wentylacyjnych.
Chodziło bowiem o to, aby ten sam ze-spół pompowo-regulacyjny, przejmujący w lecie wodę lodową o temperaturze na wlocie np. +60C, mógł także w sezo-nie grzewczym regulować temperaturę nawiewu wodą technologiczną o tem-peraturze np. +340C. Wymagaliśmy, aby przepływy wody dla funkcji grzania i chłodzenia były możliwie jednakowe.
Założenie tak nietypowo niskiej tempera-tury czynnika grzewczego i wymagania dotyczące ilości wody przepływającej przez wymiennik ciepła w funkcji grzania lub chłodzenia niektórym (także reno-mowanym) dostawcom central wenty-lacyjnych przysporzył niespodziewanie sporego kłopotu, gdyż fabryczne
stan-Fot. Paweł Daszkiewicz
rys. nr 2 Ideowy schemat technologiczny odzysku i wykorzystania ciepła
1. Wyparno – ociekowe wiee chłodnicze
2. Pompy ciepła systemu powietrze / woda technologiczna
3. Skraplacze generatorów wody lodowej lub freonowych agregatów chłodniczych
4. Rewersyjnie zasilane wymienniki ciepła central wentylacyjnych wod o temp. ok. 34oC lub wod lodow
5. Inne odbiorniki niskoparametrowego czynnika grzewczego lub wody lodowej 6. Odbiorniki wody lodowej np. klimakonwektory
7, 25. Rezerwowy system awaryjnego dogrzewania niskoparametrowego czynnika grzewczego 8, 26. Rezerwowy system temperaturowego zabezpieczenia wie chłodniczych przed zamroeniem 9. Rozdzielacz rewersyjnego zasilania w lecie wod lodow, a w zimie wod grzewcz
10. Rozdzielacz powrotny rewersyjnie zbierajcy w zimie niskotemperaturow wod grzewcz lub w lecie wod lodow
11, 12, 13, 14. Automatyczny system awaryjnego przeciw zamroeniowego opróniania wie chłodniczych z wody.
15, 16, 17, 18, 19. System przełczania sezonowego na wod technologiczn lub wod lodow
20. Zawory systemu regulacji rónicy temperatur
21. System pomiaru i regulacji minimalnych, zimowo bezpiecznych przepływów i temperatury 22, 23, 24. Pompy obiegowe
27. Pompa natryskowa
rys. 1 | Ideowy schemat technologiczny odzysku i wykorzystania ciepła
Fot. 3 | Na fragmencie ściany wewnętrznej dyskretnie widoczny pomieszczeniowy czujnik temperatury
1. Wyparno-ociekowe wieże chłodnicze
2. Pompy ciepła systemu powietrze/woda technologiczna
3. Skraplacze generatorów wody lodowej lub freonowych agregatów chłodniczych
4. Rewersyjnie zasilane wymienniki ciepła central wentylacyjnych (wodą o temp. ok. 34°C lub wodą lodową) 5. Inne odbiorniki niskoparametrowego czynnika grzewczego lub wody lodowej
6. Odbiorniki wody lodowej, np. klimakonwektory
7, 25. Rezerwowy system awaryjnego dogrzewania niskoparametrowego czynnika grzewczego 8, 26. Rezerwowy system temperaturowego zabezpieczenia wież chłodniczych przed zamrożeniem 9. Rozdzielacz rewersyjnego zasilania w lecie wodą lodową, a w zimie wodą grzewczą
10. Rozdzielacz powrotny rewersyjnie zbierający w zimie niskotemperaturową wodę grzewczą lub w lecie wodę lodową 11, 12, 13, 14. Automatyczny system awaryjnego przeciwzamrożeniowego opróżniania wież chłodniczych z wody 15, 16, 17, 18, 19. System przełączania sezonowego na wodę technologiczną lub wodę lodową
20. Zawory systemu regulacji różnicy temperatur
21. System pomiaru i regulacji minimalnych, zimowo bezpiecznych przepływów i temperatury 22, 23, 24. Pompy obiegowe
27. Pompa natryskowa
60
inŻynier bUDownictwa
TECHNOLOgIE
dardowe programy doborowe na ogół nie przewidywały tak niskich temperatur czynnika grzewczego. Różnica tempe-ratury przepływającej przez wymiennik wody lodowej lub grzewczej nie musi być w obu przypadkach limitowana – istotne są jedynie jej masowe przepływy.
Licząc się z przypadkową możliwością niedostatku ciepła odzyskiwanego, zasilanie wymienników central wenty-lacyjnych wodą o temperaturze +340C dodatkowo wyposażono w widoczny na schemacie element wtryskowego jej dogrzewania (rys., poz. 7 i 25).
logika i estetyka rozwiązań instalacyjnych
Wprowadzenie instalacyjnie optymal-nych i energooszczędoptymal-nych rozwiązań było możliwe dlatego, że projektowanie obiektów w Studiu ADS jest rzeczywi-ście „grą zespołową”. Dzięki codzienne-mu, bezpośredniemu kontaktowi z ar-chitektami i przedstawicielami innych branż, mającemu miejsce już w chwili powstawania kształtu projektowanego obiektu, udało się znaleźć rozwiązania ustalające topograficznie najprostsze relacje między np. generatorami wody lodowej a montowanymi na wolnym powietrzu wieżami chłodniczymi.
Przykładem takich bardzo ciekawych i lo-gicznych rozwiązań architektonicznych są przedstawione na załączonych zdję-ciach dwie rotundy, chroniące wizualnie i akustycznie z natury niezbyt estetyczne i stosunkowo głośne wieże chłodnicze.
Na fot. 1 widać rotundę, którą zbudo-wano nad ślimakiem dojazdowym do nadziemnych parkingów pierwszego etapu budowy Starego Browaru. Sto-sunkowo duży rdzeń tego ślimaka na trzech kondygnacjach mieści generatory wody lodowej i wszystkie najważniejsze pompownie. Tak więc niemal wszystkie
największe i najważniejsze urządzenia mieszczą się w pionowej amfiladzie. Po-dobnie postąpiono w drugim etapie bu-dowy, z tym jednak, że zamiast rdzeniem ślimaka dojazdowego posłużono się od-powiednim także amfiladowo względem podstawowych urządzeń technologicz-nych zorientowanym szachtem. Rotun-da widoczna na fot. 2 zasłania wieże chłodnicze drugiego etapu budowy. Naj-starszym poznaniakom przypomina ona stojący nieopodal do końca lat 40. minio-nego stulecia XIX-wieczny element forty-fikacji obronnych miasta, znany wówczas pod nazwą Fortu Grolmana.
Obiekty takiego typu jak Stary Browar, oprócz konieczności spełniania progra-mowych wymagań w zakresie działalno-ści handlowej, biznesowej czy kulturalnej, swoim wyglądem zewnętrznym powinny zachęcać do przekroczenia ich progów.
Dlatego architekt tworzący tego rodzaju obiekt stawia projektowanym elementom instalacyjnym niekiedy bardzo trudne do spełnienia wymagania estetyczne.
Załączone fotografie przedstawiają po-zytywne przykłady takich rozwiązań:
fot. 3 ukazuje skonstruowany specjalnie dla Starego Browaru przez firmę TYBO z Mikołowa pomieszczeniowy czujnik
temperatury, a rozwiązanie widoczne na fot. 4 prezentuje opracowane wspólnie przez architekta i instalatora rozmiesz-czenie dziewięciu kolumn nawiewnych obsługujących grzewczo-wentylacyjnie przeszklony Dziedziniec Sztuki.
Wprowadzane przez instalatorów ele-menty nie mogą podejmować, niemającej żadnych szans, próby rywalizacji z pieczo-łowicie wypieszczoną architekturą. Starali-śmy się, aby znaków obecności nas, insta-latorów, nie było tam widać i słychać.
Mając inżynierską satysfakcję z energo-oszczędnie zaprojektowanych instalacji, pragnę podkreślić, że została ona osią-gnięta dzięki znakomitym sugestiom i radom prof. Edwarda Szczechowiaka oraz twórczym i konstruktywnym inge-rencjom architektonicznym głównych projektantów obiektu: mgr. inż. arch.
Piotra Barełkowskiego i mgr. inż. arch.
Przemysława Borkowicza.
Szczególne podziękowania należą się współautorom i pasjonatom omówio-nego tu systemu odzysku ciepła, kole-gom Karolowi Woltmannowi i Janowi Gapińskiemu.
Fot. Damian Smól
Fot. 4 | Stary Browar, fragment przeszklonej części Dziedzińca Sztuki z widocznymi kolumnami nawiewnymi
mgr inż. Ireneusz Smól
Program w wersji - do obliczania projektowego obciążenia cieplnego pomieszczeń, określania sezonowego zapotrzebowania na energię cieplną do ogrzania budynków oraz wykonywania budynków i ich poszczególnych części.
Audytor OZC Pro 4.5
Świadectw Energetycznych
�
�
�
�
�
�
�
�
PN-EN ISO 6946 PN-EN ISO 13370 PN-EN ISO 14683 PN-EN 12831 PN-94/B-03406 PN-B-02025 PN-82/B-02403
"Komponenty budowlane i elementy budynku. Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła. Metoda obliczania",
"Właściwości cieplne budynków - Wymiana ciepła przez grunt - Metody obliczania" (
"Mostki cieplne w budynkach Liniowy współczynnik przenikania ciepła -Metody uproszczone i wartości orientacyjne" ( ),
"Instalacje ogrzewcze w budynkach. Metoda obliczania projektowego obciążenia cieplnego" (
"Ogrzewnictwo. Obliczanie zapotrzebowania na ciepło pomieszczeń o kubaturze do 600 m
"Obliczanie sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynków mieszkalnych i zamieszkania zbiorowego",
"Ogrzewnictwo. Temperatury obliczeniowe zewnętrzne", Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 6
),
),
³",
listopada 2008 r. w sprawie metodologii obliczania charakterystyki energetycznej budynku i lokalu mieszkalnego lub części budynku stanowiącej samodzielną całość techniczno-użytkową oraz sposobu sporządzania i wzorów świadectw ich charakterystyki energetycznej.
Nowa norma!!!
Nowa norma!!!
Nowa norma!!!
Obliczenia przeprowadzane są zgodnie z następującymi przepisami:
Telefon: +48 22 863 14 95 Fax: +48 22 863 14 96 NIP: 522-25-74-721 Nr KRS: 0000190662
www.sankom.pl Ogólny: info@sankom.pl
Sprzedaż programów: sprzedaz@sankom.pl Webmaster: internet@sankom.pl SANKOM Sp. z o.o.
02-490 Warszawa ul. Płomyka 28