Rekuperรกcia tepla z kanalizรกcie v bytovom dome

Partneri sekcie:

Koneฤne aj prรญklad zo Slovenska ukazuje, ako moลพno zabezpeฤiลฅ prรญpravu aย distribรบciu teplej vody pri veฤพmi nรญzkej spotrebe energie.

Na ohriatie studenej vody na teplรบ (z teploty 10 na 50 ยฐC) je potrebnรก tepelnรก energia na รบrovni 46,5 kWh/m3. S menลกรญm mnoลพstvom tepelnej energie sa voda ohriaลฅ nedรก, je to danรฉ fyzikรกlnymi zรกkonmi.

V praxi sa vลกak ฤasto stretรกvame so sรบstavami centralizovanรฉho zรกsobovania teplou vodou, kde sa spotrebuje na prรญpravu teplej vody vรฝrazne viac tepla, pretoลพe pri jej vรฝrobe a distribรบcii dochรกdza k stratรกm โ€“ beลพnรฉ spotreby sรบ tak dokonca na รบrovni viac ako 100 kWh/m3.

Vรฝvojovรฝ tรญm naลกej spoloฤnosti hฤพadal moลพnosti aย spรดsob, ako dosiahnuลฅ hodnotu spotreby tepla na ohrev vody vรฝrazne pod hranicou 46 kWh/m3, ฤo by vย podstate nemalo byลฅ moลพnรฉ. Po niekoฤพkรฝch rokoch vรฝvoja, skรบลกok aย prepoฤtov dnes vieme zabezpeฤiลฅ ohrev aย distribรบciu teplej vody so spotrebou energie pod 19 kWh/m3!

Princรญp

Nie, nevymysleli sme perpetuum mobile, len sme naลกli aย vyuลพili zdroj tepelnej energie, ktorรฝ je nevyฤerpateฤพnรฝ aย teplo zย neho je bezplatne kย dispozรญcii. Na zรญskanie tohto zdroja spotrebujeme len pomerne malรฉ mnoลพstvo elektrickej energie na jeho โ€žpreฤerpanieโ€œ do sรบstavy ohrevu vody alebo do vykurovacej sรบstavy.

Teplo, ktorรฉ vย skutoฤnosti vyuลพijeme na ohrev vody, je zadarmo, preto tรกto energia nefiguruje vย ลพiadnej bilancii. ฤฝudia nรกjdu vo vyรบฤtovaniach len spotrebu elektriny, ktorรบ potrebujeme na zachytenie tepla, takลพe to vyzerรก, akoby sme pripravovali teplรบ vodu len so spotrebou elektriny menลกou ako 19 kWh/m3. Kde sme tento zdroj naลกli? Ide oย kanalizรกciu, ktorรก zย objektov odnรกลกa veฤพkรฉ mnoลพstvo tepla.

Vstupnรฉ รบdaje โ€“ ako na to?

Do akej miery mรก zmysel zaoberaลฅ sa touto problematikou? Koฤพko tepelnej energie sa ukrรฝva vย kanalizรกcii? Koฤพko tepla sa dรก uลกetriลฅ zachytenรญm tepla zย kanalizรกcie? Keฤ sme sa tomu pred niekoฤพkรฝmi rokmi zaฤali venovaลฅ, nenaลกli sme na naลกe otรกzky nikde ลพiadne odpovede.

Nepomohla nรกm odbornรก literatรบra, internet ani ลพiadne ลกtรบdie. Konzultรกcie sย odbornรญkmi boli len na รบrovni odhadov ฤi predpokladov. Technickรฉ rieลกenia efektรญvnej rekuperรกcie tepla zย kanalizรกcie vย oblasti objektov sme uย nรกs ani vย zahraniฤรญ nenaลกli.

Rieลกenie

Naลกรญm rieลกenรญm je inลกtalรกcia rekuperaฤnรฉho zariadenia na spรคtnรฉ zรญskavanie tepla zย kanalizรกcie. Zรกkladnรฝ princรญp spoฤรญva vย umiestnenรญ tepelnรฉho vรฝmennรญka do systรฉmu domovej kanalizรกcie, aย to pred zaรบstenรญm do verejnej kanalizรกcie.

Pomocou vรฝmennรญka aย ฤalลกieho technologickรฉho zariadenia sa odoberรก teplo zย odchรกdzajรบcej odpadovej vody, priฤom na druhej strane zariadenia sa zachytenรฉ teplo vyuลพรญva na prรญpravu teplej vody.

Keฤ zariadenie pripravรญ dostatoฤne teplรบ vodu, prestane objekt odoberaลฅ teplรบ vodu zย centrรกlneho zdroja aย do domu sa zaฤne dodรกvaลฅ voda ohriata odpadovรฝm teplom. Keฤ sa teplรก voda pripravenรก ohrevom zย odpadu minie, prepne sa dodรกvka teplej vody znovu na centrรกlny zdroj tepla.

Obr. 1 Principiรกlna schรฉma rekuperaฤnรฉho zariadenia
Obr. 1 Principiรกlna schรฉma rekuperaฤnรฉho zariadenia |

ฤŒo sa dosiahlo?

Tรฝmto rieลกenรญm sa zรญskalo viac vรฝhod.

Zachytenie veฤพkรฉho mnoลพstva odpadovรฉho tepla

Vย rekuperaฤnom zariadenรญ sa zachytรกva dostatoฤnรฉ mnoลพstvo tepla potrebnรฉ na ohrev vody pre danรฝ bytovรฝ dom, ktorรฉ by inak uniklo zย domu bez vyuลพitia. Do kanalizรกcie totiลพ zย domu neodchรกdza len teplo, ktorรฉ priลกlo prostrednรญctvom teplej vody.

Do kanalizรกcie sa dostane aj teplo, ktorรฉ priลกlo do objektu vykurovacou sรบstavou aย prenรกลกa sa ohrievanรญm studenej vody vย nรกdrลพkรกch toaliet aย ich nรกslednรฝm splรกchnutรญm spolu sย naลกรญm biologickรฝm teplom vย podobe exkrementov. Vย kanalizรกcii tieลพ skonฤรญ elektrickรก energia, ktorรก sa vย prรกฤke alebo umรฝvaฤke premenรญ na teplรบ odpadovรบ vodu.

Legislatรญvne priechodnรฉ rieลกenie na zabezpeฤenie ohrevu vody

Vรฝstavba akรฝchkoฤพvek lokรกlnych zdrojov tepla vย mestรกch sย centrรกlnym dodรกvateฤพom tepla nie je moลพnรก, zรกkon oย tepelnej energetike to neumoลพลˆuje.

Rekuperaฤnรฉ zariadenie ale nie je zdroj tepla โ€“ je to โ€žzachytรกvaฤโ€œ tepla, ktorรฉ obyvatelia domu uลพ raz nakรบpili, tepla, ktorรฉ je ich majetkom, pri jeho inลกtalรกcii aย schvaฤพovacom procese vย rรกmci stavebnรฝch povolenรญ preto nevznikajรบ ลพiadne legislatรญvne prekรกลพky.

Zhodnotenie รบspornรฝch opatrenรญ obyvateฤพov dotknutรฉho objektu

Ak sa vย objekte pripojenom na centrรกlny zdroj tepla vย sรบstave sย viacerรฝmi objektmi vykonรก vyregulovanie aย zateplenie rozvodov teplej vody, รบspory zย toho opatrenia sa rozdelia vย rรกmci vลกetkรฝch objektov vย okruhu zdroja tepla.

Pri inลกtalรกcii nรกลกho zariadenia sa vลกak รบspory zo zateplenia aย vyregulovania rozvodov TV vย objekte prejavia vย plnom rozsahu vย znรญลพenej spotrebe teplej vody dodรกvanej zย centrรกlneho zdroja tepla do objektu aย profitujรบ zย nich len obyvatelia tohto objektu โ€“ nie obyvatelia celรฉho okruhu zdroja tepla.

Ochrana ลพivotnรฉho prostredia vย mestรกch โ€“ zniลพovanie teploty

Zachytenรญm tepla zย kanalizรกcie sa obmedzuje ohrievanie ovzduลกia miest. Kanalizaฤnรก sรบstava predstavuje obrovskรฝ vykurovacรญ kolektor, ktorรฝ vyhrieva (hlavne vย zimnom obdobรญ) podzemie miest. Preฤo sa vย mestรกch sneh neudrลพรญ, ale vย okolรญ miest je vย zime pekne bielo?

Preฤo zmizli potkany zย okolia objektu, kde sme zaฤali zachytรกvaลฅ teplo zย kanalizรกcie? To sรบ otรกzky, na ktorรฉ uลพ vieme odpovedaลฅ. Tento kanalizaฤnรฝ โ€žvykurovacรญ kolektorโ€œ dokรกลพeme vychladiลฅ, ฤรญm sa ochladรญ aj podzemie miest, priฤom odobratรฉ teplo zย kanalizรกcie zostane vย objektoch, kde sa opakovane vyuลพije.

Ochrana ovzduลกia aย vรฝraznรฉ zniลพovanie produkcie CO2

Zachytenรฉ teplo, ktorรฉ opรคtovne vraciame do systรฉmu ohrevu vody aย vykurovania, netreba produkovaลฅ spaฤพovanรญm palรญv vย teplรกrลˆach aย kotolniach, ฤรญm sa vรฝrazne zniลพuje produkcia lรกtok zneฤisลฅujรบcich ovzduลกie.

Vรฝsledky roฤnej bilancie

Dnes sa uลพ vieme podeliลฅ oย skรบsenosti zย roฤnej prevรกdzky rekuperaฤnรฉho zariadenia na zรญskavanie tepla zย kanalizรกcie aย na ohrev vody vย bytovom dome (88 bytov) vย Koลกiciach. Iลกlo oย รบplne prvรบ inลกtalรกciu takรฉhoto rozsahu vย bytovom dome, ktorรบ sme zrealizovali vย obdobรญ od jรบna do septembra 2018.

Vย oktรณbri sme uviedli zariadenie do skรบลกobnej prevรกdzky aย zaฤali zbieraลฅ prvรฉ รบdaje zย meraฤov. Koneฤne sme mohli zaฤaลฅ porovnรกvaลฅ skutoฤnosลฅ sย naลกimi predpokladmi aย vรฝpoฤtami. Keฤลพe iลกlo oย prototyp zariadenia, vyladenie technolรณgie nรกm trvalo sedem mesiacov.

Uลพ poฤas tohto ฤasu sme boli schopnรญ zabezpeฤiลฅ teplom zย kanalizรกcie ohrev vody na 88,2 %. Zvyลกnรฝch 11,8 % teplej vody sa do objektu dodalo ลกtandardnรฝm spรดsobom od dodรกvateฤพa tepla. Poฤas nasledujรบcich piatich mesiacov sme zvรฝลกili podiel dodanej teplej vody ohriatej odpadovรฝm teplom na 99,5 %.

Dnes uลพ vieme garantovaลฅ dodรกvku teplej vody ohriatej odpadovรฝm teplom zย kanalizรกcie na 100 %. ฤŒo sa tรฝka energetickej nรกroฤnosti zachytรกvania tepla zย kanalizรกcie, za sedem mesiacov skรบลกobnej prevรกdzky sme dosiahli priemernรบ spotrebu elektrickej energie 21,8 kWh/m3, vย nasledujรบcich piatich mesiacoch sme ju zastabilizovali na priemernej hodnote 18,6 kWh/m3.

Elektrickรก energia je pritom spotrebovanรก len na โ€žpreฤerpรกvanieโ€œ tepla zย kanalizรกcie do ohrievanej vody, nevyuลพรญva sa na priamy ohrev vody. Keฤ to porovnรกme sย predchรกdzajรบcim obdobรญm, keฤ dodรกvateฤพ tepla dodรกval do objektu teplรบ vodu pri spotrebe tepla na jej ohrev aย distribรบciu na รบrovni 121 kWh/m3, dosahujeme energetickรบ รบsporu 84,63 %.

Keฤ vลกak prepoฤรญtame spotrebovanรบ energiu na ohrev vody na primรกrnu energiu, bilancia sa uลพ nejavรญ aลพ takรก oslnivรก. Faktor primรกrnej energie je totiลพ pre teplรกrne stanovenรฝ zvlรกลกtnym spรดsobom.

Ak poฤรญtame sย tรฝm, ลพe vย teplรกrni sa pri spรกlenรญ plynu (fp = 1,36) aย uhlia (fp = 1,40) produkuje pribliลพne polovica elektrickej energie aย polovica tepla, je zvlรกลกtne, ลพe dva produkty toho istรฉho vรฝrobnรฉho procesu, ktorรฉ sรบ oba pri vรฝrobe neoddeliteฤพne prรญtomnรฉ, sรบ zaลฅaลพenรฉ vย konkrรฉtnom prรญpade takรฝmito koeficientmi primรกrnej energie: TEPLO fp= 0,46; ELEKTRINA fp= 2,764.

Zohฤพadnenรญm uvedenรฝch koeficientov sa vย minulosti dosiahla energetickรก nรกroฤnosลฅ ohrevu vody zย centrรกlneho zdroja tepla na รบrovni 55,66 kWh/m3, teraz dosahujeme hodnotu 51,41 kWh/m3 โ€“ aj napriek umelรฉmu zvรฝhodลˆovaniu teplรกrnรญ pri urฤovanรญ faktora primรกrnej energie sme tak znรญลพili spotrebu primรกrnej energie oย 7,6 %.

Aj vo vzลฅahu kย ลพivotnรฉmu prostrediu je naลกe rieลกenie skutoฤne vรฝnimoฤnรฉ. Oproti pรดvodnรฉmu systรฉmu dodรกvky TV sme produkciu CO2 znรญลพili zย pรดvodnรฝch 76,19 kg/m3 ohriatej vody na 5,45 kg/m3, ฤo predstavuje รบsporu produkcie CO2 na รบrovni 92,8 %.

Pre vรคฤลกinu investorov je, samozrejme, najzaujรญmavejลกia tรฉma finanฤnej รบspory. Tu sa vลกak vรฝsledky nedajรบ zovลกeobecลˆovaลฅ. Kaลพdรฝ zdroj tepla mรก rรดznu efektivitu vรฝroby aย distribรบcie teplej vody, takisto rรดznu cenu tepla, takลพe vรฝsledkom je vรฝraznรฝ rozdiel vย platbรกch, ktorรฉ ฤพudia zaplatia za ohrev vody.

Beลพne sa stretรกvame sย objektmi, kde je cena za ohrev vody vyลกลกia ako 13 โ‚ฌ/m3, ale zaevidovali sme aj objekty, kde bola voda ohrievanรก za cenu niลพลกiu ako 7 โ‚ฌ/m3. Nรกvratnosลฅ investรญcie teda treba vypoฤรญtaลฅ pre kaลพdรฝ objekt individuรกlne. Na ilustrรกciu uvรกdzame vรฝpoฤtovรบ tabuฤพku (tab. 1) so zรกkladnรฝmi รบdajmi, sย ktorรฝmi sme vstupovali do projektu.

Oproti รบdajom vย tab. 1 dnes uลพ dosahujeme 100-percentnรฉ krytie dodรกvky teplej vody zย rekuperรกtora aย niลพลกiu spotrebu elektrickej energie, ฤiลพe vรฝslednรฉ ฤรญsla sรบ eลกte priaznivejลกie. Upozorลˆujeme, ลพe stav finanฤnรฝch รบspor uvedenรฝ vย tab. 1 nastane aลพ po dvoch rokoch od uvedenia do prevรกdzky.

Prvรฉ dva roky po vykonanรญ akรฉhokoฤพvek รบspornรฉho opatrenia na znรญลพenie spotreby tepla sa vย podmienkach naลกej legislatรญvy รบspora nedรก dosiahnuลฅ. To sa tรฝka vลกetkรฝch รบspornรฝch opatrenรญ (zateplenie, regulรกcia, rekuperรกcia).

Fixnรก zloลพka ceny tepla sa platรญ podฤพa spotreby tepla pred dvomi rokmi, ฤiลพe aj keby sa znรญลพila spotreba tepla na nulu, fixnรบ zloลพku bude odberateฤพ platiลฅ vย plnej vรฝลกke eลกte dva roky. Vย konkrรฉtnom prรญpade nรกลกho objektu tvorรญ fixnรก zloลพka dve tretiny platby za teplo, ktorรบ treba zaplatiลฅ aj vย prรญpade nulovรฉho odberu tepla.

Je to danรฉ platnou legislatรญvou, ktorรก tak garantuje prรญjmy dodรกvateฤพom tepla eลกte na ฤalลกie dva roky, ฤo sa dรก komentovaลฅ len veฤพmi kriticky aย ฤo povaลพujeme za vรกลพnu tรฉmu na diskusiu pre ลกirokรบ odbornรบ verejnosลฅ. Napriek tejto skutoฤnosti je plรกnovanรก nรกvratnosลฅ investรญcie vย naลกej prvej realizรกcii vย horizonte do siedmich rokov.

Tab. 1 Energetickรฉ a ekonomickรฉ porovnanie prevรกdzky

Zรกver

Naลกa prvรก inลกtalรกcia aย roฤnรก prevรกdzka zariadenia na rekuperรกciu tepla zย kanalizรกcie vย bytovom dome vย Koลกiciach nรกm potvrdila, ลพe sme sa vydali sprรกvnym smerom.

Merania potvrdili, ลพe vย podzemรญ naลกich miest je obrovskรฝ rezervoรกr tepla, zย ktorรฉho sa dรก ฤerpaลฅ porovnateฤพnรฉ mnoลพstvo tepla, akรฉ produkujรบ teplรกrne, kotolne aย inรฉ zdroje tepla vย tรฝchto mestรกch. Je to teplo, ktorรฉ unikรก zย budov nekontrolovanรฝm spรดsobom vย mnoลพstve, ktorรฉ aj nรกs prekvapilo.

Pri sรบฤasnej realizรกcii ฤalลกieho bytovรฉho domu je naลกรญm cieฤพom zabezpeฤiลฅ odpadovรฝm teplom, ktorรฉ zachytรญme vย rekuperรกtore, ohrev vody vย plnom rozsahu aย dodaลฅ teplo do vykurovacej sรบstavy vย mnoลพstve 25 % zย roฤnej spotreby tepla. Som si istรฝ, ลพe budรบci rok budeme vย tomto ฤasopise prezentovaลฅ eลกte zaujรญmavejลกie ฤรญsla.

Ing. Jรกn ล melรญk
Autor pรดsobรญ vย spoloฤnosti ENERGIA REAL, s. r. o.
Foto a obrรกzok: ENERGIA REAL, s. r. o., iStock.com

ฤŒlรกnok bol uverejnenรฝ v ฤasopise TZB Haustechnik 1/2020.