Wybór odpowiedniego dolnego źródła dla pompy ciepła w wielu przypadkach może stanowić olbrzymie wyzwanie. Poza oczywistymi przykładami, takimi jak powietrze atmosferyczne, czy grunt (sondy gruntowe), coraz częściej można spotkać się z wykorzystaniem wszelkiego rodzaju ciepła odpadowego, a także jednoczesną produkcją ciepła oraz chłodu.
W przypadku ciepła odpadowego problemu nie stanowi to, czy możliwe jest wykorzystanie go jako dolnego źródła ciepła, a w jaki sposób zrobić to najefektywniej.
Jeżeli mamy do czynienia z ciepłem odpadowym w postaci cieczy, kluczowym elementem jest dobór odpowiedniego wymiennika ciepła, który można wykorzystać jako dolne źródło dla pompy ciepła. Wymiennik taki powinien zapewnić jak najniższy spadek temperatury medium. Ma on także za zadanie odseparować pompę ciepła od medium, z którego pozyskiwane jest ciepło.
Może okazać się, że ciepło, które chcemy wykorzystać jest rozproszone po kilku procesach jednocześnie. Wtedy wyzwaniem staje się zebranie kilku mniejszych strumieni ciepła w jeden o większym potencjale.
Pomimo trudności, które możemy napotkać w trakcie wyboru odpowiedniego dolnego źródła dla pompy ciepła jest to proces, na który warto poświęcić dużą ilość uwagi. Wybór najlepszego rozwiązania pozwoli na uzyskanie wysokich współczynników efektywności pracy pompy ciepła, a co za tym idzie znacznych oszczędności kosztów eksploatacyjnych.
Wiele różnych potencjalnych dolnych źródeł ciepła można znaleźć w gospodarstwie rolnym. Pomieszczenia, w których przebywają zwierzęta zazwyczaj muszą mieć zapewnioną odpowiednią wilgotność, co skutkuje wysokimi temperaturami powietrza. Podobna sytuacja ma miejsce w przypadku uprawy wymagających roślin. W każdym z tych przypadków powietrze, które odprowadzane jest poprzez wentylacje może stanowić dolne źródło pompy ciepłą. Dzięki relatywnie wysokim parametrom tego powietrza pompa ciepła mogłaby pracować z bardzo wysoką efektywnością, zapewniając ciepło wykorzystywane na innym etapie procesu.
Ciekawym przykładem jest również hodowla ryb. Niektóre z gatunków do prawidłowego rozwoju potrzebują konkretnej temperatury wody w zbiorniku. W przypadku, kiedy chcielibyśmy obniżyć temperaturę zbiornika idealnym rozwiązaniem może okazać się pompa ciepła. Jako dolne źródło ciepła wykorzystywany byłby właśnie ten zbiornik, który chcemy schłodzić. Pozyskane w ten sposób ciepło może być wykorzystane np. do celów produkcji ciepłej wody użytkowej lub podgrzewania zbiornika z innym gatunkiem ryb wymagającym wyższej temperatury wody.
Kolejnym przykładem procesu, który może zapewnić dolne źródło dla pompy ciepła są wszelkiego rodzaju procesy suszenia. Podgrzane wilgotne powietrze opuszczające komorę suszenia może podgrzewać czynnik pośredni (np. glikol) i przygotowywać w ten sposób dolne źródło ciepła. Podobny odzysk można zastosować ze wszelkiego rodzaju spalin. W tego typu instalacjach bardzo ważne jest dobranie odpowiedniego wymiennika ciepła. Po niektórych procesach w spalinach mogą pozostać „niechciane” cząstki. Sytuacja taka może mieć miejsce, np. w trakcie procesu suszenia sproszkowanej krwi, wykorzystywanej później jako barwnik. Spaliny zmieszane ze sproszkowaną krwią trafiające na wymiennik ciepła mogą w prosty sposób doprowadzić do powstawania osadu na wymienniku, co zmniejsza jego powierzchnię wymiany ciepła i efektywność. Ważne jest, aby podczas doboru wymiennika zminimalizować możliwość występowania takich sytuacji.
Chcesz poznać więcej przykładów zastosowania urządzeń grzewczo-chłodniczych? Zapisz się do newslettera GAZUNO – dzielimy się wiedzą, pokazujemy ciekawe przykłady inwestycji z sektora publicznego, usługowego, sakralnego czy edukacyjnego.
Bardzo popularnym w ostatnich latach staje się temat odzysku ciepła ze ścieków. Ze względu na bardzo dużą ilość ścieków produkowanych przez oczyszczalnie w wielu przypadkach jest to dolne źródło ciepła, które można wykorzystać nawet do współpracy z siecią ciepłowniczą na terenie miasta. Ścieki stanowią idealne dolne źródło ciepła dla pomp ciepła. Dzieje się tak ze względu na bardzo stabilne w ciągu całego roku parametry. Temperatura ścieków waha się zazwyczaj w przedziale 10-20 °C. Dodając do tego wysokie wartości przepływu otrzymujemy dolne źródło ciepła, które we współpracy z przystosowanymi do tego pompami ciepła może stanowić podstawę systemu ogrzewania. W tym przypadku, analogicznie do poprzedniego, bardzo ważny jest dobór pośredniego wymiennika ciepła.
Więcej na temat odzysku ciepła z oczyszczalni ścieków pisaliśmy w artykule „Wykorzystanie ścieków oczyszczonych jako dolnego źródła ciepła dla pompy ciepła woda/woda – na przykładzie podziemnej oczyszczalni z Finlandii”:
Ciekawym rozwiązaniem jest również odzysk ciepła z chłodzenia serwerowni. W tym przypadku chłód konieczny do zapewnienia odpowiedniej temperatury w pomieszczeniach potrzebny jest przez cały rok. Wykorzystując pompy ciepła możemy zapewnić źródło ogrzewania dla pozostałej części budynku, a w okresie letnim pokryć zapotrzebowanie na ciepłą wodę użytkową, poprzez odzysk ciepła odpadowego ze skraplaczy, które zazwyczaj rozpraszane jest w powietrze. W przypadku dużych serwerowni możliwa jest nawet współpraca z siecią ciepłowniczą – w okresach letnich, kiedy serwerownie potrzebują najwięcej chłodu, sieć ciepłownicza pracuje z najniższych parametrem. Taka konfiguracja pozwoli na pracę pompy ciepła z najwyższą efektywnością i wprowadzenie do sieci największej ilości ciepła.
Przykładem wykorzystania ciepła odpadowego i zastosowania pompy ciepła ChillHeat Oilon w przemyśle są zakłady mięsne w Kokkola w Finlandii.
Zastosowanie pompy ciepła Oilon w przemyśle – Kokkola, Finlandia
Pompy ciepła wykorzystywane są tam do chłodzenia pomieszczeń chłodni i przechowalni mięsa. Dodatkowo zastosowanie urządzeń ChillHeat umożliwia przygotowanie ciepłej wody technologicznej wykorzystywanej w procesie obróbki mięsa.
Priorytetem dla urządzeń jest produkcja chłodu, ważne jest zapewnienie odpowiednio dużego zładu dla produkowanego medium grzewczego. Z tego powodu, przygotowanie ciepłej wody technologicznej odbywa się w przepływie w trzech zasobnikach z wężownicami. Dodatkowo nadmiar medium grzewczego może być wykorzystany do zasilania obiegu ogrzewania podłogowego części pomieszczeń. W przypadku zbyt dużej nadwyżki ciepła i braku możliwości jego wykorzystania jest ono rozpraszane do otoczenia przy użyciu dry coolerów.
Przykładowy schemat rozwiązania.
Zastosowane urządzenia ChillHeat produkcji Oilon serie S oraz serie P połączonych szeregowo umożliwiają pracę z wymaganymi parametrami po stronie grzewczej i chłodniczej, odpowiednio: 30°C/70°C oraz 2°C/- 6°C. Jednostki pozwalają na uzyskanie ok. 850 kW mocy grzewczej oraz 560 kW mocy chłodniczej.
Zastosowanie pompy ciepła Oilon w przemyśle – Kokkola, Finlandia
Jednoczesność produkcji ciepła oraz chłodu pozwoliła na zastąpienie dwóch osobnych źródeł energii jednym układem. Dzięki takiemu rozwiązaniu współczynnik całkowitej efektywności pompy ciepła (TER) wynosi aż 4,8 [-].
Wymiana starej instalacji składającej się z kotła olejowego oraz chillera na pompy ciepła ChillHeat produkcji Oilon pozwala na oszczędności nie tylko energetyczne, ale również finansowe. Zakłady mięsne w Kokkola, dzięki tej modernizacji oszczędzają średnio 200 000 € rocznie.
Innym przykładem, który nie jest jeszcze często spotykany w Polsce może być proces jednoczesnej produkcji ciepła oraz chłodu we współpracy z siecią ciepłowniczą. Rozwiązanie takie wykorzystano np. w sklepie LIDL w Helsinkach. Zastosowanie dwóch jednostki pomp ciepła Oilon serii P umożliwia jednoczesną produkcję ciepła oraz chłodu. Pompy ciepła pracują z parametrem 40/80°C po stronie grzewczej oraz 10/15 °C po stronie chłodniczej. Jednostki pozwalają na uzyskanie ok. 753 kW mocy grzewczej oraz 512 kW mocy chłodniczej. Pompy ciepła ChillHeat Oilon zapewniają utrzymanie nastawy temperatury po stronie chłodzenia i grzania jednocześnie. Dzięki ich zastosowaniu uzyskano współczynnik TER na poziomie 4,72, co pozwoliło na obniżenie współczynnika wi sieci ciepłowniczej. Dzięki przemysłowemu przeznaczeniu pompy ciepła mogą być podłączone bezpośrednio do miejskiej sieci bez dodatkowych strat ciepła np. na wymienniku.
W GAZUNO spotykamy się z takimi projektami na co dzień. Zdobywamy doświadczenie z każdym kolejnym realizowanym tematem. Jeżeli napotkacie Państwo jakikolwiek problem związany z wykorzystaniem ciepła odpadowego, jako dolnego źródła pompy ciepła, zapraszamy do kontaktu.
W Gazuno pracuję na stanowisku doradcy techniczno-handlowego. W zespole działam z Kierownikiem Regionu (info wkrótce). Razem zapewniamy indywidualną opiekę techniczno-handlową w województwie mazowieckim, podlaskim i lubelskim.
Zapraszamy do udziału w Akademii Profesjonalistów Gazuno. Raz w miesiącu otrzymasz zaproszenie na nasze spotkania oraz dostęp do wcześniejszej rejestracji. Zapisz się już teraz, aby nie przegapić nadchodzących wydarzeń!
