Pompy ciepła w ciepłownictwie powiatowym

W ostatnim czasie pojawił się najważniejszy dokument rządu na najbliższe lata – Krajowy Plan Odbudowy. Przedstawiony plan stawia przede wszystkim na ekotransformację, w której węgiel nie będzie już dominować, a główną rolę przejmie nowy zielony ład.

Realizacja KPO została skoncentrowana wokół następujących, pięciu komponentów:

Źródło: Krajowy Plan Odbudowy i Zwiększania Odporności, Warszawa, kwiecień 2021 r.

Opracowanie mechanizmu wspierania inwestycji w odnawialne źródła energii skoncentrowano przede wszystkim na transformacji nieefektywnych systemów ciepłowniczych zlokalizowanych w małych i średnich miastach. Wyzwanie stanowi zmniejszenie energochłonności i emisyjności źródeł ciepła oraz dostosowanie się do definicji efektywnego systemu ciepłowniczego.

Inwestycje w OZE stanowią szansę na rozwój i finansowanie na rzecz poprawy efektywności systemów ciepłowniczych. Wzrost wykorzystania efektywnych energetycznie powiatowych systemów ciepłowniczych, skupiających się w dużym stopniu na wykorzystaniu OZE, pozwoli przede wszystkim zastąpić na terenach zurbanizowanych wysokoemisyjne źródła ciepła oraz zapobiegnie powstawaniu nowych. Będzie to miało znaczny wpływ na efektywne wykorzystanie energii, poprawę jakości powietrza oraz podniesienie jakości życia mieszkańców.

Popularyzacja OZE oraz ciepłownictwa systemowego wpłynie na wyeliminowanie paliw węglowych w ogrzewnictwie indywidualnym w gospodarstwach domowych do 2030 r. w miastach i do 2040 r. na obszarach miejskich, co ma istotne znaczenie w procesie dekarbonizacji i poprawy jakości powietrza.

Wspierane będą inwestycje wykorzystujące technologie pomp ciepła i źródła geotermalne tam, gdzie ich parametry pozwolą na efektywne wykorzystanie, celem poprawy bilansu zielonej energii w systemach ciepłowniczych i dostosowania do wymagań, co do współczynnika nieodnawialnej energii pierwotnej EP, stawianych nowym budynkom.

Przyjmuje się, że efektywny energetycznie system ciepłowniczy lub chłodniczy to system, w którym do wytwarzania ciepła lub chłodu wykorzystuje się co najmniej w:

  • 50% energię z odnawialnych źródeł energii;
  • 50% ciepło odpadowe;
  • 75% ciepło pochodzące z kogeneracji;
  • 50% połączenie energii i ciepła, o których mowa w pkt 1–3.

Planowana transformacja energetyczna będzie przebiegała stopniowo. Będą to zmiany mające na celu dążenie do zastępowania węgla w bilansie energetycznym kraju poprzez uruchomienie innych źródeł energii – energetyki jądrowej oraz zwiększenie wykorzystania OZE.

Jako przejściowe źródło energii będzie wykorzystywany również gaz ziemny. Celem jest, aby w 2030 r. nie więcej niż 56% w wytwarzaniu energii elektrycznej stanowił węgiel (w scenariuszu idealnym, udział węgla może spaść nawet do poziomu 37%), a w końcowym zużyciu energii brutto co najmniej 23% stanowiły OZE, zaś zużycie energii pierwotnej spadło o 23% (w stosunku do prognoz PRIMES z 2007 r.).

Oczekiwanymi rezultatami podejmowanych interwencji na rzecz celów szczegółowych będą m.in.:

  • Wzrost udziału energii ze źródeł odnawialnych w końcowym zużyciu energii brutto;
  • Zmniejszenie narażenia na zanieczyszczenie powietrza przez cząstki stałe (PM2,5 i PM10);
  • Ograniczenie emisji gazów cieplarnianych o 30% do 2030 r. (w stosunku do 1990 r.).

Rozwiązania dla ciepłowni powiatowych zgodne z KPO

Obecnie na rynku dostępne są urządzenia, które spełniają wymagania przemysłowe i są zgodne z założeniami Krajowego Planu Odbudowy.

Jednym z rozwiązań są wysokotemperaturowe pompy ciepła dostępne w ofercie Gazuno, które mogą zapewnić jednoczesność grzania i chłodzenia oraz produkcję wody grzewczej do temperatury 120°C. Pompy ciepła z założenia są źródłem ciepła niskotemperaturowym, co często ograniczało możliwości ich stosowania, wysokotemperaturowe pompy ciepła sprawdzą się nawet przy instalacjach wymagających osiągania wysokich parametrów. Jednostkowe moce pomp ciepła zawierają się w szerokim zakresie modeli urządzeń od 30 do 2000 kW z możliwością łączenia w kaskady.


W urządzeniach są dostępne, cieszące się coraz większą popularnością, naturalne czynniki chłodnicze, które mają zerowy potencjał ODP i znikomy wskaźnik GWP.

Zestawienie urządzeń dostępne w ofercie Gazuno.

Wysokotemperaturowe pompy ciepła dobrze sprawdzają się we współpracy z sieciami ciepłowniczymi pomimo różnych wymagań. Możliwe zastosowanie pomp ciepła w powiatowym zobrazowane zostało na poniższych przykładach.

Przykłady rozwiązań dla ciepłowni powiatowych zgodne z Krajowym Planem Odbudowy

Wariant I

Zagadnienie: Wykorzystanie ciepła technologicznego

Zaproponowane zostały dwie pompy ciepła typu woda-woda Oilon z serii P model P450. Pompy ciepła serii P wytwarzają ciepłą wodę o temperaturze do 120°C, nawet przy pracy z częściową wydajnością. Poprzez zastosowanie przemienników częstotliwości można płynnie sterować wydajnością kompresora, dzięki czemu moc urządzenia jest precyzyjnie dostosowywana do aktualnego zapotrzebowania.

Urządzenia zostały zastosowane, aby podnieść temperaturę ciepła technologicznego z 50°C do 100°C. Ostateczna temperatura uzyskiwana jest stopniowo, jedno urządzenie podnosi temperaturę do 70°C, natomiast drugie do 100°C. Zastosowanie pomp ciepła i podniesienie medium do odpowiedniej temperatury pozwala na zasilenie sieci ciepłowniczej.

Źródło: Schemat technologiczny przygotowany przez Gazuno.

Wariant II

Zagadnienie: Zasilanie powrotu magistrali

Zaproponowane zostało pięć absorpcyjnych pomp ciepła typu powietrze-woda zasilanych gazem. Nominalna moc jednej pompy ciepła wynosi 38,3 kW. Urządzenie przeznaczone jest do instalacji wewnątrz budynku i może być zasilane gazem ziemnym lub LPG. Pompy ciepła odpowiedzialne będą za podniesienie temperatury powrotu magistrali sieci ciepłowniczej.

Pompa ciepła pozwala produkować wodę grzewczą do temperatury 65°C, natomiast maksymalna temperatura wejścia do urządzenia wynosi 55°C. W związku z tym praca pomp została ograniczona do podgrzewania powrotu w zakresie temperatur 44°C – 52°C. Wykorzystywana jest kogeneracja, z której ciepło kierowane jest do pomieszczenia, w którym znajdują się pompy ciepła. Uzyskana w pomieszczeniu temperatura 35°C pozwala na pracę pomp cały czas z wysoką efektywnością. Zapewnienie wyższej temperatury powrotu sprawia, że należy dostarczyć mniej energii ze źródła ciepła. W układzie wykorzystano wymiennik ciepła ze spadkiem temperatury wynoszącym 1 K, aby zminimalizować spadki temperatury.

Źródło: Schemat technologiczny przygotowany przez Gazuno.

WARIANT III

Zagadnienie: Współpraca sprężarkowych pomp ciepła z węzłem

Zaproponowano dwie pompy ciepła Enerblue Black HT Evo 235 LN o łącznej nominalnej mocy grzewczej 470 kW. Black HT Evo to rewersyjna pompa ciepła o maksymalnej temperaturze wody grzewczej 80 °C, wyposażona w półhermetyczne sprężarki tłokowe. Pompy ciepła będą współpracować z węzłem cieplnym zapewniając ogrzewanie oraz produkcję ciepłej wody użytkowej. Węzeł będzie wspierał pracę pomp ciepła w przypadku szczytowego poboru mocy lub, gdy temperatura zewnętrzna spadnie poniżej -20°C.

Źródło: Schemat technologiczny przygotowany przez Gazuno.

Wysokotemperaturowe pompy ciepła w ciepłownictwie powiatowym

Jak widać na powyższych przykładach wysokotemperaturowe pompy ciepła z oferty Gazuno znajdą zastosowanie w różnego rodzaju wyzwaniach pojawiających się w ciepłownictwie powiatowym. Modernizacja źródeł ciepła na podstawie pompy ciepła staje się bardziej dostępna ze względu na ich zróżnicowane parametry – wysokie temperatury, duże moce, możliwość jednoczesnego wykorzystania grzania i chłodzenia.

Głównym argumentem sprzyjającym wprowadzeniu zmian są możliwości, jakie daje Krajowy Plan Odbudowy. Pojawiła się szansa na zmniejszenie udziału węgla w bilansie energetycznym kraju poprzez uruchomienie innych, odnawialnych źródeł energii. Wzrost udziału energii ze źródeł odnawialnych wpłynie na poprawę efektywności systemów ogrzewania, a co za tym idzie – obniżeniem kosztów eksploatacyjnych.

Popularyzacja OZE w ciepłownictwie systemowym pozwoli na wyeliminowanie wysokoemisyjnych źródeł ciepła, co przyniesie znaczne efekty w poprawie jakości powietrza oraz podniesienie jakości życia mieszkańców.

Jeżeli chcą dowiedzieć się Państwo więcej na temat wysokotemperaturowych pomp ciepła i możliwości zastosowania ich w ciepłownictwie powiatowym, serdecznie zapraszamy do kontaktu z nami.