49th International HVAC&R Congress Belgrade 2018 Multifunkcionalne toplotne pumpe voda-voda koje jednovremeno ali nezavisno zadovoljavaju potrebe za grejanjem STV i zahteve za grejanjem ili hlađenjem objekta (bolnica 6000 m 2 ) primer iz prakse Multifunctional water-water heat pumps able to simultaneously but independently produce DHW and water for the space heating or cooling (hospital 6000 m 2 ) - an example from the practice Slobodan Pejković Nebojša Žakula Nevena Aksić Belgrade, 6th Dec. 2018 Session 6 Refrigeration Machines and Systems 1
Opšta bolnica MediGroup, nalazi se na Novom Beogradu. Zgrada spratnosti Po+Pr+2, površine cca 6000m 2, sastoji se od podzemne garaže, prijemnog i administrativnog dela, ambulanti i lekarskih soba, bolničkih soba i apartmana, dijagnostičkog centra, laboratorije i prostorija sa zahtevom povišene klase vazduha kao što su operacione sale i sobe za intenzivnu negu pacijenata. 2
POSTOJEĆA INSTALACIJA Snabdevanje toplotnom energijom vršilo se pomoću dva elektro kotla snage 500kW i 150kW. Kotao veće snage koristio se za pokrivanje transmisionih i ventilacionih gubitaka toplote, dok je manji kotao u kombinaciji sa akumulacionim rezervoarom zapremine 2500l služio za pripremu sanitarne tople vode i pokrivanje potreba kanalskih dogrejača vazduha. Proračun toplotnih gubitaka je rađen za spoljnu projektnu temperaturu od -18 C. Rashladna energija dobijala se pomoću vazduhom hlađenog čilera koji pri nominalnim uslovima rada, što znači spoljnoj temperaturi 35 C i temeperaturi hladne vode 12/7 C, ima rashladnu snagu od 332 kw. Zbog smanjenja potrošnje električne energije, a samim tim i troškova, potrebno je uraditi rekonstrukciju sistema. Umesto grejanja pomoću električnih kotlova i hlađenja pomoću vazduhom hlađenog čilera, potrebna energija bi se obezbedila preko dve toplotne pumpe vodavoda, koje bi kao izvor toplote koristile podzemnu vodu. 3
NOVOPROJEKTOVANO REŠENJE Novo rešenje snabdevanja energijom za pokrivanje toplotnih gubitaka i dobitaka bazira se na multifunkcionalnim (polivalentnim) toplotnim pumpama voda-voda. Kao toplotni izvor i toplotni ponor koriste se tri bunara sa temperaturom vode od 16 C. Maksimalni potreban protok vode je 15 l/s. Polivalentne toplotne pumpe mogu u isto vreme da snabdevaju sistem sa toplom i hladnom vodom i samo višak energije da predaju bunarskoj vodi. Ovim rešenjem se postižu značajne uštede energije. Računanje toplotnih gubitaka Spoljna temperatura [ C] -12,1-10 -5 Potrebna snaga grejanja prostora [kw] 414,7 387,5 322,9 Potrebe grejanja STV [kw] 67,0 4
49th International HVAC&R Congress Belgrade 2018 Godišnja potreba energije za grejanje i pripremu STV [MWh] 1.711 Godišnja potreba rashladne energije [MWh] 803 5
Temperatura Vode [ C] 49th International HVAC&R Congress Belgrade 2018 Za pokrivanje potreba za grejanjem i hlađenjem predviđene su dve multifunkcionalne toplotne pumpe, proizvod RHOSS-Italija Model TXHEBY 4180 isparivač kondenzator isparivač rekuperator isparivač kondenzator ulaz 12 izlaz 7 ulaz 25 izlaz 32 ulaz 14 izlaz 11 ulaz 49 izlaz 53 ulaz 14 izlaz 11 ulaz 50 izlaz 54 Rashladna Snaga [kw] STV Snaga Grejanja [kw] (Rekuperator) Snaga [kw] grejanja (Prostor) Apsorb. Snaga [kw] Svaka toplotna pumpa ima dva nezavisna rashladna kruga, svaki krug sa 2 scroll kompresora. Ukupno 8 kompresora. Rashladno sredstvo je R410A. Automatika toplotnih pumpi upravlja i radom pripadajućih cirkulacionih pumpi. Ukupan kapacitet toplotnih pumpi na grejanju je 413,6 kw. Zimi u noćnom režimu rada obe toplotne pumpe rade na grejanju, jer je potrošnja STV minimalna, a ukupna akumulacija je 5500 litara. 6 EER 182,6 34,4 5,23 198,7 53,2 COP 206,8 54,3 3,76
49th International HVAC&R Congress Belgrade 2018 7
49th International HVAC&R Congress Belgrade 2018 8
49th International HVAC&R Congress Belgrade 2018 Temperatura bunarske vode 16,1 C 9
49th International HVAC&R Congress Belgrade 2018 PRINCIPIJELNA ŠEMA MULTIFUNKCIONALNE TOPLOTNE PUMPE 10
49th International HVAC&R Congress Belgrade 2018 Recovery (Rec.) sanitarna topla voda Radi krug 1 / rade oba kompresora Temperatura vode iz bunara 16,1 C Prim. primar grejanje prostora Radi krug 2 / jedan kompresor - grejanje Radi krug 1 / jedan kompresor - STV Disp. izlaz vode iz isparivača Temperatura spoljašnjeg vazduha 10,3 C PREVENT upozorenje visoki pritisak 11
49th International HVAC&R Congress Belgrade 2018 Sigurnosni ventil Visoki pritisak - upozorenje preko pretvarača pritiska - na 38 bar. Isključuje kompresor na 39 bar. Sigurnosni ventil otvara na 41,7 bar. Presostat visokog pritiska fabrički podešen na 42 ± 1 bar. Presostat visokog pritiska Sa ovim podešavanjem teško može da se dostigne stabilna temperatura vode od 55 C. 12
13
BITZER Software v6.9.1 rev2074 (c) 2018, BITZER, Germany. All data subject to change. *********************************************** Compressor Selection: Scroll-Compressor ------------------------------------------------------------------ Input Values: Compressor type Refrigerant Liq. subc. (in condenser) Suct. gas superheat Scroll, hermetic R410A 2,00 K 6,50 K ------------------------------------------------------------------ Result: Prikazani podaci su za jedan rashladni krug sa dva kompresora Evaporating SST Condensing SDT 5,6 C 60 C Compressor Total GSD60182VA GSD60182VA Capacity steps 100% 100% Cooling capacity 70,2 kw 35,1 kw 35,1 kw Ratio 50 % 50 % Power input 29,6 kw 14,78 kw 14,78 kw Current (400V) 48,2 A 24,1 A 24,1 A Condenser Capacity 99,7 kw 49,9 kw 49,9 kw EER 2,37 2,37 2,37 COP 3,37 3,37 3,37 Mass flow 1984 kg/h 992 kg/h 992 kg/h Discharge gas temp. 98,3 C 98,3 C 98,3 C
49th International HVAC&R Congress Belgrade 2018 TECHNICAL DATA - TXHEBY 4180 Design parameters Cooling Heat recovery Heating Evaporator Inlet fluid temperature [ C] 12 14 Evaporator Outlet fluid temperature [ C] 7 11 Condenser Inlet fluid temperature [ C] 25 50 Condenser Outlet fluid temperature [ C] 32 54 Heat Recovery Inlet temperature [ C] 49 Heat Recovery Outlet temperature [ C] 53 Main exchanger fluid Water Water Fouling factor [m² C/kW] 0,035 0,035 Disposal unit side exchanger fluid Water Water Fouling factor [m² C/kW] 0,035 0,035 Secondary exchanger/heat recovery fluid Water Fouling factor [m² C/kW] 0,035 Performances Cooling capacity (Automatic 1) Capacity (gross) [kw] 182,6 Absorbed power (gross) [kw] 34,4 EER (UNI EN 14511/2013) 5,23 Capacity in heat recovery (Automatic 2) Cooling Heat recovery Heating Prikazani podaci su za oba rashladna kruga sa sva četiri kompresora Capacity (gross) [kw] 147,1 198,7 Absorbed power (gross) [kw] 53,2 TER 6,5 Main data in heating (Select 1) Capacity (gross) [kw] 206,8 Absorbed power (gross) [kw] 54,3 COP (UNI EN 14511/2013) 3,76 15
Zaključak Toplotne pumpe voda-voda koje kao izvor toplote koriste plitke podzemne vode temperature od 13 do 16ºC su energetski efikasne, ekonomične i dugovečne zbog povoljnih režima rada, Kompletna proizvodnja rashladne i toplotne energije je iz obnovljivih izvora energije, Zbog smanjenja potrošnje električne energije smanjuje se i emisija CO 2, Nameće se zaključak da će R410A zbog visokih pritisaka kondenzacije i ograničenih temperatura tople vode vrlo brzo zameniti amonijak ili propan kao rashladno sredstvo u toplotnim pumpama. 16
Toplotna snaga 296 kw Tvc = 48 / 54ºC Pm = 79 kw Rashladna snaga 218 kw Tve = 21 / 14ºC COP = 3,75 Snimljeno 23.11. 2018. god. Rashladni fluid R12 Toplotna pumpa TPVP Frigostroj u objektima Centra za rehabilitaciju Reumal u Fojnici Bosna i Hercegovina u radu od 1986. 17
Hvala na pažnji Pitanja? Dipl.-Ing. Slobodan Pejković E-mail: s.pejkovic@mts.rs 18