Případové studie tepelných čerpadel

Kovolit

Během průmyslových procesů vzniká mnoho tepla, zvlášť v prostředí sléváren, strojírenské výroby, ale i v mnoha jiných provozovnách zpracovatelského průmyslu. Teplo v místě vzniku je nepotřebné, dokonce může vadit přesnosti výrobního procesu - některé společnosti teplo pouze vypouštějí, jiné je umí zpětně využívat.
Již delší dobu společnost TC MACH, s.r.o. provádí zajímavé aplikace nejen v oblasti rodinných domů, ale i průmyslu. Poslední zajímavá aplikace v letošním roce v oblasti průmyslu má topný výkon v rozmezí 400 až 660kW a tomu odpovídající chladící výkon v rozmezí 350 až 540kW.

Jedná se o využití odpadního tepla vznikajícího při snižováni teploty chladící vody licích a kovacích strojů ve společnosti KOVOLIT, a.s. Tato společnost se zabývá litím hliníkových odlitků a kováním výkovků z mědi, bronzu, mosazi a slitin na bázi hliníku.
Ředitel společnosti KOVOLIT, a.s. Ing. Mareček k tomu řekl: "Našim cílem bylo, aby návrh řešení, vypracování projektové dokumentace, dodání a zprovoznění díla provedla jedna firma, která by také garantovala předem uvedené provozní parametry."

Práce na celém projektu byly zahájené dvouměsíční analýzou. Při analýze bylo nutné dodavatelem díla zjistit co nejpřesnější provozní data zákazníka, a to především tato:

- průtok chladící vody
- teplotní spád chlazení vody
- chladící výkon stávajících věží
- stanovení průměrné vytíženosti výrobní linky s vazbou na zajištění požadované produkce výrobků
- stanovení optimální teploty chladné vody pro využití v celém komplexu výroby
- posouzení současného stavu otopné soustavy
- spotřeba teplé užitkové vody pro 650 zaměstnanců na směnu
- využití vyprodukovaného tepla v co nejširší míře
řešení dodatečného dochlazení výrobního procesu

Na základě změřených parametrů a několika schůzek s techniky firmy byly zahájeny práce na projektové dokumentaci.

"Po tříměsíční přípravě začaly práce na výrobě speciálního tepelného čerpadla MACH, ve kterém byla použita dvojice kompresorů Scroll nejvyšší výkonové řady ZR760. Doposud, výkon Scroll kompresorů končil na výkonové řadě cca 100kW a požadavek pro vyšší výkon byl zajištěn pístovými kompresory. Typová řada Scroll kompresorů ZR760 je, na rozdíl od pístových kompresorů, velmi tichá, nenáročná na provoz a především výkonové parametry udávané výrobcem jsou uvedeny s mírnou rezervou. Primární strana tepelného čerpadla je napojena přes směšovací třícestný ventil na 350m3 akumulační nádrž chladné vody. Tepelný výkon z tepelného čerpadla je možné po stránce chladícího okruhu dodávat jak do vodního výměníku nebo do vzduchových suchých chladičů, tak může být výkon přerozdělen podle požadavků. Je tedy možné provozovat tepelné čerpadlo na 100% chladícím výkonu (priorita pro zajištění výroby) a např. 60% topného výkonu odvést pro zpětné využití a zbylých 40% dochladit ve vzduchových suchých chladičích umístěných na střeše," dodal k celému projektu Stanislav Mach, majitel společnosti TC MACH.

Technologie byla instalována v červenci 2007, procházela náročným obdobím testování během velmi horkých dnů letošního léta, a po zkušebním provozu byla úspěšně předána v září 2007.

Základní parametry dodané technologie:
- topný výkon 400 až 660 kW
- chladící výkon 350 až 540 kW
- maximální teplota nasávaného vzduchu 40°C
- možnost přemístění tepla v různých procentech ano
- návratnost investic 2,3 roků

Léčebné centrum Čilistov (Slovensko) - 2MW

Zatím největší instalace tepelných čerpadel MACH o výkonu 2 MW je realizovaná na Slovensku v Léčebném ústavu Čilistov. V roce 2006 byla společnost TC MACH požádána zahraničním investorem o vypracování projektové dokumentace a posléze realizací celého díla co nejefektivnějšího využití geotermálního tepla pro systém vytápění lázeňského objektu. „Při samotném návrhu jsme řešili celou řadu skutečností jako vypracování přesné energetické bilance navrhovaného řešení, správné navržení technologie jako celku či navržení systému měření a regulace včetně řešení algoritmů pro co nejekonomičtější provoz celého energetického komplexu,“ řekl tvůrce řešení Stanislav Mach.

Zdrojem tepla je hlubinný geotermální vrt o hloubce 2500m. Geotermální voda je speciálním potrubím uloženým v zemi o celkové délce přes 2 kilometry dopravována trojicí oběhových čerpadel s řízeným výkonem k systému deskových výměníků v prostoru kotelny. Pro zajištění maximální životnosti čerpadel, výměníků a potrubí byla instalována speciální chemická úpravna geotermální vody. Způsob úpravy geotermální vody je plně automatický a nemá žádné negativní účinky na její kvalitu.
„Vzhledem k faktu, že množství odběru geotermální vody je předepsané pro celé roční období, musela se dodavatelská firma vypořádat i s touto skutečností. Při změně průtoku dochází i ke změně teploty, a tím i ke změně výkonu. Bylo nutné vyřešit i dochlazení geotermální vody v letních měsících, kdy je zapotřebí odebírat minimální množství dva litry za vteřinu kvůli zachování stability vrtu. Úkolem dodavatele bylo i zajistit správnou teplotu geotermální vody pro léčebné účely. Navržené řešení, kdy tepelnými čerpadly ochlazená geotermální voda (poznámka autora: z teploty +53°C na teplotu +10°C) je přiváděna do automaticky řízeného směšovacího okruhu a míchána s horkou přívodní geotermální vodou na teplotu +38°C, nás potěšilo. Na celou akci se společnost TC MACH byla schopna podívat našima očima investora a odvedla kvalitní práci i při samotné realizaci celého díla,“ pokračuje Ing. Josef Spišák, jednatel Léčebného ústavu Čilistov.

Stanislav Mach k tomu dodává: „Geotermální energie je v prostoru strojovny využívána hned v několika krocích. Nejprve je zajištěn přímý ohřev teplé vody prostřednictvím deskového výměníku o výkonu 2,4MW. Geotermální voda je dále napojena k přímému ohřevu vratné topné vody a posléze dovedena jako zdroj tepla primární části tepelných čerpadel MACH o celkovém výkonu 2,1MW. V okamžiku zajištění dostatečné teploty teplé užitkové vody je umožněno systémem regulace přepojení nejteplejší geotermální vody pro její využití v topném okruhu. Tímto zajímavým řešením bylo docíleno topného výkonu 510kW pro vytápění jen za náklady energie potřebné k průtoku geotermální vody. Tomuto předpokladu bylo zapotřebí provést úpravu otopného systému na teplotní spád 55/40°C.“

Na jaře roku 2007 instalovaný systém funguje k úplné spokojenosti investora. Díky jedinečné dálkové správě firmy TC MACH parametry díla jsou neustále monitorovány přes internet z dispečinkového centra výrobce a tím je garantován bezproblémový provoz.

Základní technické parametry akce:
- Celková energetická náročnost lázeňského objektu 2,2MW
- Zásobníky na teplou užitkovou vodu 4*10.000l
- Otopných těles 2.350 ks
- Otopných žebříků 730 ks
- Stávající plynová kotelna 1,6+0,75+0,75MW
- Maximální průtok geotermální vody 10 l/s-1
- Maximální teplota geotermální vody +53°C
- Stratifikační zásobník topné vody 28m3
- Výška stratifikačního zásobníku 11m
- Tepelná čerpadla MACH 4*520kW
- Regulace automatická s dálkovým přenosem

Společnost TC MACH byla generálním dodavatelem celého díla, které se skládalo z mnoha menších částí jako například: projekt celého díla, navržení a realizace otopného systému pro teplotní spád 55/40°C, řešení regulace vytápění, řešení míchání teploty geotermální vody pro léčebné účely, řešení geotermálního systému od čerpání vody, odplynění, ochlazení až po vyústění, řešení geotermálních zemních rozvodů, řešení strojovny a kotelny, vyrobení a dodání tepelných čerpadel MACH, upravení kotelny bez přerušení dodávky tepla ( prosinec 2006 až únor 2007 ), zajištění efektivního ohřevu teplé užitkové vody, řešení optimálního provozu tepelných čerpadel ( stratifikační zásobník ), dodávka silové části elektrorozvodů, dodávka systému měření a regulace, upravení stávajících rozvodů vysokého napětí 22/0,04kV, garance plné funkčnosti díla podle parametrů projektové dokumentace, garance provozních nákladů, zajištění servisu.

Na projektu spolupracovali firmy: I&C Energo, a.s. a T.P.K., s.r.o.
2008-01-24

Zdroj pitné vody Káraný

V létě roku 2010 získala tato firma významnou zakázku na rekonstrukci kotelny v obci Káraný v okrese Praha-východ. Investorem akce byla PRAŽSKÁ VODOHOSPODÁŘSKÁ SPOLEČNOST a.s. a jedním z hlavních subdodavatelů firma Alfa-COM, s.r.o. z Brna, která působí po celé republice. . „Společnost Alfa-COM, s.r.o. zajišťuje investiční činnost při správě, výstavbě a rekonstrukcích tepelných zdrojů v průmyslových a občanských objektech. Řešíme optimalizaci provozních nákladů zdrojů včetně technických opatření vedoucích ke snížení plateb za spotřebovanou energii. Svým zákazníkům poskytujeme komplexní služby a odborné řešení nejen v oblasti tepelných zdrojů, ale i vodárenských zařízení a správy nemovitostí,“ uvedl Ing. Koudelka, ředitel společnosti.

Projekt řešil rekonstrukci zdroje tepla – nahrazení stávajících tepelných čerpadel voda – voda novými, technologické propojení se záložním zdrojem, úpravou topného média s automatickým doplňováním a výměnou primárních oběhových čerpadel surové vody. Dále byl instalován nový deskový výměník pro převod tepla „surová voda“ – „lihový okruh“ – pro připojení primární části tepelných čerpadel, technologické propojení „sekundární část TČ“ – akumulátor topného média a následné připojení rozdělovače a sběrače topného média, na které budou navazovat stávající okruhy vytápění a technologie - zařízení VZT a ohřev PWH (dříve TUV).
Hlavní technik celé zakázky za firmu TC MACH, pan Patočka k celé akci dodává: „Jako zdroj tepla byla navržena dvě dvoukompresorová tepelná čerpadla MACH ZR 620 – voda - voda. Celkový výkon nového zdroje tepla tepelného čerpadla činí 240 kW. Takto koncipované tepelné čerpadlo typu voda - voda je určeno jako zdroj tepla pro otopný systém. Zařízení odvádí přes nemrznoucí směs teplo z prostředí s vyšší teplotou - surová voda - do prostředí s nižší teplotou - chladivo. Teplo takto přijaté se technologií tepelného čerpadla předá topné vodě.“

Po schválení připraveného projektu podepsaly všechny zúčastněné strany smlouvu, na základě které mohla začít samotná výroba. Pro firmu TC MACH s.r.o. jakožto pro zhotovitele díla byl prioritou nejen kvalitní a bezporuchový produkt, ale i dodržení všech termínů, které byly z díky zdlouhavým dodávkám některých komponentů tak říkajíc šibeniční. Právě tehdy se ale potvrdila vynikající práce všech techniků z výrobního i servisního oddělení a společným úsilím dokončili zakázku včas.

Základní technické parametry zakázky rekonstrukce kotelny a ústředního topení na akci zdroje pitné vody Káraný, Sojovice:
• Investor: Pražská vodohospodářská společnost a.s.
• Generální dodavatel: Alfa-COM, s.r.o
• Hlavní subdodavatel technologie: TC MACH, s.r.o.
• Typ tepelných čerpadel: 2x MACH 620
• Maximální topný výkon tepelných čerpadel: 240 kW
• Typ kompresorů: SCROOL
• Regulace automatická s dálkovým přenosem
• Doba realizace: 2 měsíce

Administrativní budova Homola a.s.

Tepelná čerpadla Mach o výkonu 200 kW instalovaná v roce 2015 umí spolupracovat i s fotovoltaickou elektrárnou. Naše společnost tam dělala i MaR celé technologie kotelny.

Pivovar Kamenice nad Lipou

Energetická koncepce pivovaru je založena na využití odpadního tepla pro jeho další efektivní využití.
Při procesu výroby piva je zapotřebí hodně chladu. Při chlazení vzniká odpadní teplo. Toto teplo je využito jako zdroj pro tepelná čerpadla Chameleon.
Tato tepelná čerpadla Chamelon využívají odpadní teplo pro jeho následné využití při vytápění objektu podlahovým vytápěním, vytápění objeku radiátorovým systémem, vytápění objektu pomocí vzduchotechniky, ohřevu užitkové vody pro 45°C a ohřevu užitkové vody pro 70°C.

Další využití tepelných čerpadel Chameleon je pro chlazení skladovacích prostor, klimatizaci restaurace a klimatizaci sálu.

Jedná se velice efektivní způsob, který šetří nemalé provozní náklady a také velmi zjednodušili celý energetický systém. V případě nepoužití tepelných čerpadel by musel být systém tepla a chladu zajištěn minimálně čtyřmi samostatnými systémy.

Celkový chladící výkon Chameleonu je 280kW. Tepelný výkon je až 400kW.

BIOFERM – lihovar Kolín, a.s.

Realizace: 2016

Kde jste: Tepelná čerpadla pro průmyslové objekty | Případové studie
Tepelna cerrpadla MACH