energy efficiency; renewable energy

Ogrzewanie i chłodzenie przestrzeni biurowo-usługowej będzie realizowane jak wspomniano wcześniej za pomocą urządzeń typu pompa ciepła woda- -powietrze (WLHP) podłączonych przewodami do pętli wodnej dwururowej o zmiennych parametrach pracy dla lata i zimy (rys.6).

Systemy WLHP (Water Loop Heat Pump) opisywane w literaturze również jako WSHP (Water Source Heat Pump) są alternatywą dla konwencjonalnych układów klimatyzacyjno – grzewczych. W ostatnich latach są coraz chętniej stosowane w obiektach, w których występuje różne zapotrzebowanie na energię do chłodzenia i ogrzewania w poszczególnych obszarach i pomieszczeniach. Wykorzystując układ WLHP można ciepło lub chłód odbierać z pomieszczeń, gdzie jest go w nadmiarze i wykorzystywać w innym miejscu. Odwracalny obieg chłodniczy tych pomp pozwala na utrzymanie wymaganej temperatury w pomieszczeniach lub strefie niezależnie od tego, czy wymagają one w danym momencie grzania, czy też chłodzenia. Dzięki temu w tym samym czasie w jednym obiekcie można jedne pomieszczenia ogrzewać, a inne chłodzić korzystając z jednej instalacji. System WLHP jest układem wielu pomp ciepła typu woda/powietrze połączonych jedną instalacją hydrauliczną. W kompleksie usługowym „Posejdon” zamontowano 910 takich pomp pracujących w sześciu układach. Każdy z nich umożliwia transport ciepła i chłodu pomiędzy powietrzem a wodą z wykorzystaniem układu sprężarkowego pomp ciepła. Podczas pracy w trybie chłodzenia energia pobierana z pomieszczenia przekazywana jest do wody krążącej w pętli wodnej. Podczas pracy w trybie grzania ciepło jest pobierane z pętli wodnej i oddawane do powietrza, które ogrzewa pomieszczenie. Główną cechą tego systemu jest wytwarzanie ciepła lub chłodu bezpośrednio w miejscu, w którym jest wykorzystywane (czyli jest to system zdecentralizowany), co jest bardzo korzystne w aspekcie efektywności energetycznej. Układ natomiast potrzebuje centralnego źródła ciepła oraz źródła chłodu. W przypadku kompleksu „Posejdon” źródłem ciepła jest grunt. Ciepło pobierane za pomocą wymienników gruntowych w wymiennikach glikol/woda przekazywane jest wodzie krążącej w pętlach pomp ciepła. Przy maksymalnym zapotrzebowaniu na ciepło wymienniki glikol/woda mogą być wspomagane dodatkowa pompą ciepła. Źródłem chłodu również jest wymiennik gruntowy wspomagany wieżami chłodniczymi (rys.5).

Pojedyncze pompy ciepła posiadają certyfikat wysokiej klasy efektywności energetycznej (A+), o wskaźnikach: COP > 4,1, EER > 5,9, LW max < 37,5 dBA.

Zadaniem instalacji pętli wodnej jest dostarczanie, odbieranie oraz akumulacja energii. Krążąca woda pełni funkcję czynnika transportującego energię pomiędzy pomieszczeniami lub ich strefami. W zależności od trybu pracy jest dolnym lub górnym źródłem ciepła dla zainstalowanych pomp ciepła. Jednocześnie pełni ona funkcję akumulatora energii, która swobodnie może zostać wykorzystana przez każdą z pomp ciepła znajdującą się w pętli. Gdy temperatura wody w pętli mieści się w granicach od 14 do 25 °C układ znajduje się w równowadze termodynamicznej. Oznacza to, że pompy ciepła w budynku mogą pracować równocześnie w trybie chłodzenia jak i grzania (w zależności od potrzeb indywidualnych pomieszczeń) bez konieczności dostarczania lub odbierania energii z centralnego źródła ciepła lub chłodu (wymiennika gruntowego). Wpływa to na obniżenie kosztów eksploatacyjnych systemu grzewczo- chłodzącego w obiekcie.

Każda z 910 pomp ciepła będzie podłączona do instalacji przez układ rurowy z zaworem regulacyjnym, filtrem siatkowym i zaworami odcinającymi (rys. 7). Ze względu na zmienne zapotrzebowanie na chłód i ciepło obsługiwanych przez pętlę wodną pomieszczeń istotne jest zastosowanie bardzo precyzyjnej regulacji przepływu. Jakość tej regulacji jest bardzo istotna z uwagi zarówno na dotrzymanie założonych temperatur w pomieszczeniach, jak i w kontekście minimalizacji zużycia energii elektrycznej do napędu pomp wymuszających obieg czynnika w pierścieniu wodnym. Z tego powodu jako zawory regulacyjne zastosowano nowoczesne zawory równoważące ABQM z napędem cyfrowym NovoCon® firmy Danfoss, dzięki którym układ będzie w stanie zapewnić uzyskanie komfortu cieplnego w pomieszczeniach, znaczących oszczędności energii i co ma ogromne znaczenie dla sprawnej eksploatacji zapewniając bardziej precyzyjną współpracę armatury regulacyjno- -równoważącej z systemem BMS. Zastosowane urządzenia umożliwią znaczną oszczędność czasu podczas montażu, zdalne uruchomienie systemu i wykonanie nastawy na zaworze. Pozwolą także wykryć potencjalne nieprawidłowości pracy układu lub błędy montażowe oraz wystarczająco precyzyjnie określić indywidualne zużycie ciepła lub chłodu w obsługiwanych pomieszczeniach (rejestr i alokacja zużycia energii).

Zawór ABQM jest zaworem regulacyjnym z wbudowanym regulatorem ciśnienia, który utrzymuje stały spadek ciśnienia w części regulacyjnej. Ten stały spadek ciśnienia jest niezależny od wahań ciśnienia w instalacji (będących konsekwencją zmiennych przepływów), co zabezpiecza instalację przed zjawiskiem tzw. nadprzepływów oraz pozwala na utrzymanie niezmiennej charakterystyki zaworu regulacyjnego. Ma to bezpośredni wpływ na utrzymanie wysokiego komfortu cieplnego w pomieszczeniach przy jednoczesnym zapewnieniu optymalnego przepływu czynnika. Konstrukcja zaworu jest tak zaprojektowana, iż dla poprawnej pracy zaworu wystarczy zapewnienie minimalnego spadku ciśnienia na zaworze na poziomie 16 kPa, co ma bezpośredni wpływ na dobór pomp w układach hydraulicznych – wpływa na obniżenie kosztów eksploatacyjnych wynikających z kosztów pompowania.

Dzięki współpracy zaworu z siłownikiem NovoCon może on być wykorzystywany w systemach BMS (Building Management System). Ten krokowo-cyfrowy napęd posiada cztery grupy funkcji, które powodują, iż jest to obecnie unikalne rozwiązanie dedykowane instalacji HVAC:

– funkcja komunikacji – umożliwia wpięcie 64 napędów do jednego obwodu, dokonywanie zdalnych nastaw (obliczeniowych przepływów ich ewentualnych zmian, wywołania funkcji płukania czy odpowietrzania, rozpoznanie stanów awaryjnych i ich przyczyny), monitoring, analizę i diagnostykę pracy układu. Funkcja ta ma bezpośredni wpływ na koszty uruchamiania oraz eksploatacji instalacji;

– funkcja modułów wejścia/wyjścia (Input/Output) – umożliwia współpracę zaworu z wieloma obiektami, jak: czujniki ruchu, otwarcia okna, temperatur, wilgotności, zanieczyszczenia, itd. Moduły te mogą być bezpośrednio wpięte do napędu bez konieczności zastosowania dodatkowych sterowników czy przekaźników. Umożliwia to zapewnienie optymalnej pracy układu przy jednoczesnym maksymalnym komforcie ciepłym użytkownika oraz ciągły monitoring parametrów pompy ciepła;

– funkcja zarządzania energią (Energy Management) – umożliwia monitoring i kontrolę minimalnej różnicy temperatur na odbiorniku, nastawę i kontrolę różnicy temperatur oraz temperatury powrotu, ograniczenie minimalnej temperatury powrotu, ograniczenie maksymalnej temperatury powrotu. Funkcja ta zapewnia poprawną pracę układów grzania i chłodzenia dzięki możliwości utrzymania warunków obliczeniowych dla każdych warunków pracy instalacji;

– funkcja alokacji energii – umożliwia wykorzystanie wbudowanych zaawansowanych funkcji pomiaru zużycia energii przez pompy ciepła oraz jej kontroli. Rozwiązanie to obecnie jest stosowane jako możliwości alokacji energii według faktycznego zużycia a nie według metrów kwadratowych zajmowanej powierzchni. Funkcja ta może być wykorzystywana do analizy systemu, obciążenia, efektywności, sprawności oraz natychmiastowej interwencji w przypadkach marnowania energii czy też jej zużycia w miejscach, gdzie nikt z tego nie korzysta.

Standard instalacji HVAC w obiekcie „Posejdon” daleko wykracza poza obowiązujące obecnie normy. Zastosowane technologie pozwoliły na uzyskanie prestiżowego certyfikatu ekologicznego BREEAM w najnowszej wersji New Construction 2016 na poziomie EXCELLENT. Ocena w ramach certyfikacji BREEAM odbywa się w dziesięciu kategoriach: Zarządzanie, Zdrowie i dobre samopoczucie, Energia, Transport, Woda, Materiały, Odpady, Wykorzystanie terenu i ekologia, Zanieczyszczenia oraz Innowacje. Aby móc ubiegać się o certyfikat w każdej z tych kategorii trzeba zdobyć określoną liczbę punktów krytycznych. Istnieje też obszerna lista dodatkowych wymagań, za spełnienie których otrzymuje się kolejne punkty. Ich suma decyduje o przyznaniu certyfikatu w pięciostopniowej skali. Poziom EXCELLENT jest stopniem czwartym, który potwierdza, że obiekt spełnił ponad 70 procent wyśrubowanych wytycznych brytyjskiej organizacji certyfikującej. Certyfikat BREEAM potwierdza, że dzięki zastosowaniu wielu rozwiązań redukujących zużycie energii budynek jest proekologiczny i oszczędny dla jego właściciela oraz iż został wykonany wg najnowszych, europejskich norm i standardów, dzięki czemu zapewnia najwyższy komfort jego użytkownikom.