Rekuperace a využití odpadního tepla z chlazení na zimních stadionech
Využití odpadního tepla ze strojovny chlazení na vašem zimním stadioně má bezesporu velký ekonomický význam...
Nejlepší návratnost pro využití odpadního tepla z chlazení je jeho využití pro ohřev TUV nebo pro předehřev TUV, nebo pro rozpouštění ledové tříště ve sněžné jámě nebo také pro podlahové topení dále také jako zdroj tepla pro tepelná čerpadla.
Při návrhu využití odpadního tepla je třeba provést rozvahu spotřeb tepla pro jednotlivé odběry.
Dle tohoto diagramu je potom možné navrhnou akumulační systém, který umožňuje vyrovnávat denní odběrový diagram spotřeby tepla.
Využití tepla z chlazení je možno dvěma způsoby:
1.Odpadní teplo z přehřátých par čpavku
2.Kondezační teplo NH3
Na obr. 1 je schema rekuperace odpadního tepla. Zjednodušené schema pro využití odpadního tepla pro rozpouštění ledové tříšťě ve sněžné jámě.
Deskový výměník přehřátých par čpavku 50-130 kW
Vodou chlazený kondenzátor 400 – 1.000 kW
U chladících zařízení zimních stadionů je využíváno odpadní teplo jak již bylo uvedeno z přehřátých par NH3 , tedy vysokých teplot stlačeného chladiva na výtlaku z kompresorů.
Teplota na výtlaku z kompresorů je především závislá na kondenzační teplotě, typu chladiva odpařovací teplotě a na přehřátí nasávaných par a také dle typu kompresoru.
U pístových kompresorů se tato teplota pohybuje až do
130° C, u šroubových 80°-100° C.
Teplo z přehřátých par čpavku lze pomocí deskového výměníku použít přímo k ohřevu otopné vody přes oddělený systém a pro topné systémy - nejlépe pro podlahové topení nebo pro ohřev TUV také i k předehřevu TUV. Obecně lze říci, že využití odpadního tepla pro ohřev TUV vykazuje nejlepší návratnost a je nejlépe technicky proveditelná.Investiční náklady které s tímto souvisí, obvykle nepřesáhnou ani 10 % z celkových investičních nákladů na strojovnu chlazení.
Objem akumulačních nádrží závisí především na rovnoměrnosti spotřeby TUV i na výrobě chladu.
Tímto způsobem lze získat až 40% z celkového kondenzačního výkonu.
Tímto způsobem získáme odpadní teplo bez toho ,aby došlo k ovlivnění provozu chlazení, aniž by došlo výraznému poklesu chladícího faktoru, protože kondenzační teplota je výrazně pod výstupní teplotou z rekuperačního výměníku.
Z hlediska hygienického a bezpečnosti je třeba použít druhý výměník, který v případě poškození prvního výměníku zabráním kontaminaci vody čpavkem.
Obr.2 využití odpadního tepla i pro předehřev TUV
Další možností je využití odpadního tepla, které je akumulováno ve větších akumulačních nádobách 10-500 m3 dle výkonu jako zdroj tepla pro TČ. Pomocí TČ se z těchto nádrží se odebírá teplo ,které je potom dodáváno do systému topení nebo i k předehřevu TUV nebo do podlahového topení.
Další možností využití odpadního tepla z chlazení je použít deskový kondenzátor , který slouží jako zdroj tepla pro tepelná čerpadla.V tomto případě je třeba počítat s tím, že k uskladnění odpadního tepla z kondenzačního výměníku je potřeba větší akumulační nádrž (20 – 300 m3) , která nám jednak slouží k vyrovnání špiček jak odběru tepla tak i také dodávky odpadního tepla z chlazení.Odběrem tepla z této akumulační nádrže můžeme pomocí TČ vytápět prostory zimního stadionu , (podlahového topení) jako jsou šatny, kanceláře a ostatní prostory a také i k předehřevu TUV.
Obr. Č.3
Dále je možno tento systém využití odpadního tepla doplnit o podchlazovač , který nám předehřívá TUV cca z 10°C na až 50°C a tím nám vzroste chladící výkon při nezměněné kondenzační a vypařovací teplotě cca až o 10% . Pricip schema je na obr č. 4.
Ekonomika návratnosti takového zařízení za předpokladu ,že pro odpadní teplo máme úplné využití je v rozmezí 2 – 3 let.
Je třeba říci, že při návrhu těchto systémů pro využití odpadního tepla z chlazení je třeba věnovat pozornost také kvalitě vody,protože vysoká kvailta je zapotřebí zvláště u deskových výměníků aby nedocházelo k zanášení teplosměnných ploch.
Při předehřevu nebo ohřevu TUV z odpadního tepla je nutno z hygienických důvodů zařadit další oddělovací teplosměnnévýměníky .
Závěrem je třeba říci, že nejvíce odpadního tepla máme k dispozici v letních a jarních měsících, kdy pro něj nemáme, takové využití. Z tohoto hlediska je třeba přihlédnou při návrhu tohoto zařízení na získávaní odpadního tepla z chladicích zařízení.
Stanislav Kučera