Najnowsze technologie odzysku ciepła, a energooszczędna pływalnia

Pływalnia kryta to nie tylko estetyczne wnętrza i mnogość atrakcji wodnych. Użytkowników przyciąga również przystępna cena biletów wstępu, a ta zależy od kosztów eksploatacji. Te z kolei udaje się obniżyć przez rozumne zarządzanie ciepłem i energią elektryczną.

Hala basenowa to obszar intensywnej wymiany masy (odparowanie wody, odprowadzenie powietrza) i przekazywania ciepła pomiędzy wodą, powietrzem oraz otoczeniem. Ideą układów energooszczędnych jest zminimalizowanie utraty ciepła do otoczenia przez minimalizację strat wentylacyjnych oraz odzysk ciepła ze ścieków. Istotne jest przy tym odpowiednie gospodarowanie ciepłem wewnątrz układu i przekazywanie go tam, gdzie jest aktualnie potrzebne.

Woda i powietrze = basen
Powietrze w obiektach basenowych odznacza się dużą energetycznością i entalpią o 70% większą niż w typowej klimatyzacji komfortu, co jest wynikiem znacznej zawartości wilgoci i wyższej temperatury. Obieg powietrza wykazuje się przy tym relatywnie małą inercją, sprawne systemy wentylacyjne są w stanie w krótkim czasie uzyskać wymagane parametry powietrza.
Obiegi wodne charakteryzują się natomiast dużą inercją, wydłużonym procesem nagrzewania, oraz pewną stabilnością parametrów termicznych.
Pomiędzy wodą, a powietrzem następuje ciągła wymiana masy i energii – przyjmuje się, że proces odparowania z niecki basenu pobiera ciepło jednocześnie z obu źródeł, przy czym większość z powietrza, nawet około 66% ciepła.
Przy rozpatrywaniu zarządzania energią w budynku, celowe okazuje się odwrócenie tego naturalnego procesu i przekazywanie ciepła z powietrza ponownie do układu wodnego.
Mnogość odbiorników ciepła w obiektach basenowych ma istotne znaczenie. Umożliwia bowiem znaczne obniżenie kosztów dogrzewania wody basenowej w okresie przejściowym, podnosząc jednocześnie sprawność układu pompy ciepła. Przy umiarkowanej temperaturze zewnętrznej powietrze nawiewane do hali nie wymaga intensywnego dogrzewania, a ciepło odzyskane można przekazać do obiegów wodnych, które mają znacznie większą pojemność cieplną.
Nowy produkt firmy Menerga®, basenowa centrala klimatyzacyjna ThermoCond® 37 służy do zarządzania ciepłem zarówno po stronie powietrza, wody basenowej jak i wody wodociągowej. Odzyskując ciepło z wilgotnego powietrza usuwanego, przekazuje je do powietrza nawiewanego na halę, do wody w basenie lub też (co jest nowością) do wody wodociągowej, uzupełniającej ubytki wody w obiegu.

Centrala klimatyzacyjna ThermoCond® 37
z asymetrycznym wymiennikiem krzyżowym i pompą ciepła
Proces osuszania w oparciu o wykorzystanie powietrza zewnętrznego jest szczególnie kosztowny w chłodnej części roku i zależy od sprawności układu odzysku ciepła. Oczywistym jest, że im większa sprawność układu, tym większa oszczędność.
Straty wentylacyjne można ograniczyć na co najmniej dwa sposoby: zwiększając sprawność układu odzysku ciepła (wymiennika płytowego oraz pompy ciepła) oraz ograniczając strumień powietrza zewnętrznego. Oba te rozwiązania znalazły zastosowanie w centrali ThermoCondrReg; 37.
Centrala wyposażona jest w wewnętrzny układ pomiarowy i regulacyjny, pozwalający użytkownikowi na określenie procentowego, rzeczywistego udziału powietrza zewnętrznego, przez co może być on w okresie zimowym zminimalizowany do wymagań normatywnych, to jest 10% strumienia powietrza.
Układ pompy ciepła wspartej wymiennikiem krzyżowym wykazuje się bardzo dużą wydajnością. W wypadku pracy w recyrkulacji współczynnik wydajności grzewczej wynosi około 11, przy czy sam układ sprężarkowy wykazuje się wydajnością rzędu 6,5.
Tak wysokie wartości udaje się uzyskać między innymi dzięki zastosowaniu specjalnego asymetrycznego krzyżowego wymiennika ciepła, którego średnioroczna sprawność temperaturowa w warunkach polskich wynosi około 70%, natomiast w zimowych warunkach przekracza 80%. Wymiennik wykonany jest z polipropylenu, który w przeciwieństwie do aluminium jest całkowicie odporny na agresywne warunki basenowe.

Jeśli parametry powietrza są dotrzymane, centrala pracuje w trybie recyrkulacji,
dogrzewając powietrze obiegowe w miarę potrzeby

Jeśli wymagane jest również osuszanie powietrza, centrala przechodzi w tryb osuszania w recyrkulacji, przekazując odzyskane ciepło do powietrza, wody basenowej i świeżej wody wodociągowej

W warunkach uzasadnionych energetycznie centrala przechodzi do pracy z powietrzem zewnętrznym.
Udział powietrza zewnętrznego zmienia się płynnie, ciepło odzyskiwane na pompie ciepła jest nadal przekazywane do układów powietrznych i wodnych.

Jeśli odzysk ciepła nie jest wymagany pompa ciepła zostaje wyłączona,
a centrala przychodzi w tryb przewietrzania (free cooling)

W okresie wysokiej temperatury i wilgotności zewnętrznej centrala może osuszać i ochładzać powietrze zewnętrzne, co pozwoli uzyskać pełen komfort użytkowania basenu przez okres lata
Oszczędność energii elektrycznej
Ponieważ hale basenowe wymagają ciągłej wentylacji, koszty energii elektrycznej stanowią istotny element nakładów, co również skłania do poszukiwania energooszczędnych układów wentylacyjnych.
Centrala ThermoCond® 37 wyposażona jest w jednostki wentylatorowe z napędęm bezpośrednim bez obudowy, z prędkością obrotową regulowaną falownikami oraz pomiarem i kontrolą rzeczywistej wielkości strumienia powietrza. W okresie nocnym wentylatory pracują ze zmniejszoną wydajnością, co pozwala na 70-procentowe zmniejszenie zużycia prądu. W okresie użytkowania basenu, centrala pracuje na pełnych obrotach, jednakże po osiągnięciu komfortu na hali, obroty są płynnie regulowane i redukowane. Również układ pompy ciepła wyposażony jest w płynną regulację mocy, co pozwala dopasować zużycie energii do rzeczywistych chwilowych kosztów.

Ciepłe ścieki – niedoceniane źródło ciepła
Typowa pływalnia, wyposażona w zbiornik o wymiarach 25 m x 12,5 m produkuje średnio 28 000 – 36 000 litrów na dobę ciepłych, tzw. „szarych” ścieków, o temperaturze 28 - 35°C. Na tę ilość składają się zarówno ścieki z natrysków, jak i woda popłuczna, stosowana podczas nocnego płukania filtrów. Zważywszy, że temperatura wody wodociągowej przyjmuje wartości 6 -10°C, ścieki te stanowią bardzo dobre źródło ciepła, a instalacja dogrzewająca wodę świeżą dzięki ciepłu z wody zużytej jest ekonomicznie uzasadniona.
Centrala typu AquaCond® 44/48 pozwala na odzysk ciepła w oparciu o pompę ciepła oraz przeciwprądowe wymienniki koaksjalne. Wymienniki te zapewniają co najmniej 75 – procentową sprawność odzysku, a jeśli są wspierane przez pompę ciepła, uzyskuje się współczynnik wydajności grzewczej (COP) o wartościach przekraczających 11 (z 1 kW energii elektrycznej do napędu pomp i sprężarki uzyskuje się 11 kW ciepła).

Centrala typu AquaCond® 44 z pompą ciepła
i układem automatycznego czyszczenia
Rozwiązania techniczne
W historii rozwoju technologii odzysku ciepła ze ścieków podejmowano liczne próby zbudowania bezawaryjnych i wydajnych układów, pozwalających wykorzystać ciepło tracone z wodą „szarą”. Było to zadanie niezwykle skomplikowane, w dużej mierze z powodu trudności w utrzymaniu czystości urządzeń. Zużyta woda z natrysków niesie ze sobą frakcję zawiesinową, złożoną z tłuszczy, rozpuszczonych mydeł, włosów i innych drobnych zanieczyszczeń, które w krótkim czasie mogą spowodować zarośnięcie wymiennika oraz ograniczenie wymiany ciepła.
Centrala AquaCond® 44/48 radzi sobie wyśmienicie z tym problemem. Jest ona wyposażona w układ z kulkami czyszczącymi, które w określonych odstępach czasu są przetłaczane przez wymienniki ciepła, zdrapując jednocześnie tworzące się osady.
Dzięki temu urządzenie działa bezobsługowo i nie wymaga stałego nadzoru konserwacyjnego.
Na układ odzysku składa się, oprócz centrali AquaCond, również zbiornik retencyjny wody zużytej (pozwalający na zgromadzenie nadmiaru wody w okresie największego zrzutu), oraz zbiorniki wstępnie ogrzanej wody świeżej. Z tych zbiorników można zasilać zarówno instalację c.w.u. jak i wody basenowej.
Ważną zaletą układów na bazie central AquaCond® jest niezależność ich mocy od pory roku, gdyż bazuje na wewnętrznym źródle ciepła. Innymi słowy, centrala dostarcza podobną moc w okresie letnim jak i zimowym. Tej zalety nie posiadają inne niekonwencjonalne metody ogrzewania, na przykład kolektory słoneczne, gdyż ich znaczenie w okresie zimowym jest marginalne.

Schemat przepływów w centrali AquaCond® 44
z układem automatycznego czyszczenia
Podsumowanie
Inwestycję w wydajny i nowoczesny system zarządzania ciepłem w pływalniach krytych można porównać do zainwestowania w dobry, oszczędny samochód, o niskim zużyciu paliwa. Wysokie koszty początkowe zwracają się z nawiązką w krótkim okresie czasu, a decyzja zakupu kosztowniejszego systemu okazuje się rozwiązaniem najtańszym.
Menerga Polska Sp. z o.o. - Warszawa
www.menerga.pl
menerga@menerga.pl