Prichádza do reality teplárenstvo IV. generácie?
Existuje spôsob, ako spojiť doteraz nespojiteľné a nemožné. Dôkazom je zdroj tepla a chladu prepojený s centralizovaným zásobovaním tepla (CZT), doplnený o centrálny systém merania a regulácie, ktorý vie o každom kúte budovy. Takouto kombináciou sa pýši objekt Blumentálu na Mýtnej ulici v Bratislave, ktorý zahŕňa kancelársku budovu a rezidenčný bytový dom.
Investor bol ochotný investovať do obnoviteľného zdroja aj pri nevyhnutnej zákonnej podmienke pripojenia na centralizované zásobovanie teplom.
Toto rozhodnutie si vyžadovalo veľa odvahy, keďže konvenčný zdroj tepla vo variante odovzdávacej stanice tepla v kombinácii s vlastným zdrojom tepla, navyše nízkoteplotným obnoviteľným zdrojom v podobe plynových tepelných čerpadiel AISIN, nebolo ľahké vymyslieť.
Cely systém si vyžadoval sofistikovaný riadiaci systém, ktorý zabezpečí funkčnosť celého systému ako jedného celku.
Systém vykurovania a chladenia
Systém vykurovania a chladenia sa skladá z viacerých častí. Konvenčný zdroj tepla predstavujú dve odovzdávacie stanice tepla, kde je primárnym médiom horúca voda z rozvodu Bratislavskej teplárenskej, a. s. Celkový inštalovaný výkon je 2,25 MW + 3,3 MW = 5,55 MW.
Konvenčný zdroj chladu tvoria dve elektrické jednotky chladené vodou v suteréne objektu s inštalovanými suchými chladičmi na streche objektu. Inštalovaný výkon týchto jednotiek je 1,4 MW. Daný systém technológie bol doplnený o 8 ks plynových tepelných čerpadiel (PTČ) AISIN TOYOTA s inštalovaným výkonom 640 kW na vykurovanie a 568 kW na chladenie.
Celý systém je hydraulicky prepojený pomocou výmenníkov tepla a anuloidov. Výstup z tepelných čerpadiel je rozdelený na tri odberné miesta. Každá odovzdávacia stanica má nainštalovaný výmenník tepla/anuloid na dodávku tepla do OST, do zdroja chladu sa chlad dodáva pomocou výmenníka chladu.
Vonkajšie jednotky plynových tepelných čerpadiel AISIN TOYOTA sú inštalované na streche objektu nad 6. NP spoločne so suchými chladičmi (obr. 2). Vnútorné jednotky sú prepojené chladivovým potrubím a sú osadené na 1. NP. Odtiaľ pokračuje ďalej po celej budove dvojrúrový rozvod do jednotlivých odberných miest.
Využitie obnoviteľného zdroja tepla
Základom využitia obnoviteľného zdroja tepla s výstupnou teplotou maximálne do 50 °C bolo prispôsobenie nízkoteplotného rozvodu vykurovania vo veľkej časti budovy. V bytovom dome je inštalované kombinované konvektorové a podlahové vykurovanie.
V administratívnej budove je rozvod prispôsobený na nízkoteplotný rozvod do stenových konvektorov a do nízkoteplotných ohrevných výmenníkov vo VZT jednotkách. Systém využíva teplo vyrobené obnoviteľným zdrojom tepla aj na predohrev pitnej vody na teplotu približne 47 °C, a to v dvoch akumulačných zásobníkoch (obr. 4).
Technológia v tejto zostave tvorí unikátny spôsob spojenia primárneho horúcovodného zdroja z centralizovaného zásobovania teplom a obnoviteľného zdroja slúžiaceho na vykurovanie aj chladenie. Plynové tepelné čerpadlá AISIN sa využívajú celoročne, a to až do teplôt -20 °C.
Riadiaci systém
Celý systém bolo potrebné riadiť jednotným inteligentným riadiacim systémom. Ten zabezpečuje ekvitermickú reguláciu teploty sledovaním vratnej teploty, ktorá sa namiešavaním riadi a optimalizuje pre maximálne využitie obnoviteľného zdroja.
Obnoviteľný zdroj má v tomto prípade podiel približne 11 % na celkovom inštalovanom výkone. Reálny potrebný výkon sa momentálne pohybuje na hodnote podielu obnoviteľného zdroja približne 40 %. Centrálny systém merania a regulácie pozostáva z troch riadiacich centrál.
Riadiaci systém ELESTA je osadený v OST administratívnej budovy a primárne riadi OST a plynové tepelné čerpadlá, ďalšia riadiaca stanica riadi OST bytového domu, kde zabezpečuje riadenie doplnené o reguláciu predohrevu pitnej vody, radiátorových vykurovacích vetiev a samostatnej výmenníkovej stanice pre podlahové vykurovanie.
Tretia centrála je inštalovaná v zdroji chladu. Zabezpečuje komplexné riadenie kaskády zdroja chladu, ktorú tvorí osem tepelných čerpadiel a dva chladiace stroje. Systém umožňuje riadenie výkonu kaskády PTČ a chladiacich strojov.
O spätnú väzbu prostredia sa starajú termostaty, ktoré sú inštalované vo všetkých vykurovacích a chladiacich zónach budovy. Komplexnosť sa zabezpečuje riadením vzduchotechnických jednotiek a riadením chladiacich uzlov inštalovaných na každom podlaží bytového domu.
Zónovú reguláciu v priestoroch riešia priestorové termostaty so snímaním teploty a vlhkosti na lokálne riadenie požadovanej teploty užívateľom (obr. 7). Parametre z jednotlivých termostatov sa zbierajú do riadiaceho systému, ktorý s dátami interaktívne pracuje.
Vyhodnocuje požiadavky na vykurovanie a chladenie, blokuje nežiaduce spustenie vykurovania v chladiacej sezóne a naopak. Dáta sa zaznamenávajú a zobrazujú v grafoch. Riadiaci systém pracuje aj s dátami z meračov tepla, chladu, vody a elektrickej energie.
Aktívne ich zobrazuje a vyhodnocuje. Bytový dom je doplnený o systém inteligentného merania a regulácie, ktorý ponúka koncovému užívateľovi informácie o spotrebe v online aplikácii. Spotrebiteľ si tak môže svoju spotrebu kontrolovať a optimalizovať priamo vo svojom telefóne.
V objektoch je spolu inštalovaných 41 riadiacich jednotiek, ktoré medzi sebou komunikujú prostredníctvom optickej siete. Všetky systémy si zároveň vymieňajú požadované informácie cez IP ethernetovú sieť. Celá budova tak tvorí jeden technologický celok, ktorý možno riadiť vzdialene z akéhokoľvek mobilného zariadenia.
Pracovníci prevádzky tak dostávajú online upozornenia o vzniknutom probléme na akejkoľvek technológii, čo urýchľuje reakciu na vzniknutý problém alebo poruchu, skracuje reakčný čas odstránenia poruchy a zvyšuje komfort užívateľov.
Text vznikol v spolupráci so spoločnosťou ESM – YZAMER energetické služby a monitoring, s. r. o.
