ÚSTAV TECHNICKÝCH ZAŘÍZENÍ BUDOV Veveří 95, Brno tel.: , fax.:

Transkript

1 ÚSTAV TECHNICKÝCH ZAŘÍZENÍ BUDOV Veveří 95, Brno tel.: , fax.: ODBORNÝ POSUDEK Posouzení provozu zdrojů, vybraných závad a poruch CPA Delfín Uherský Brod Objednatel posudku: MÚ Uherský Brod Vypracovali: Ing.Marcela Počinková Ing. Petr Horák, PhD. Ing. Olga Rubinová, PhD. Ing.Marcela Počinková Ing. Petr Horák, PhD. Ing. Olga Rubinová, PhD. V Brně dne

2 Obsah: 1 Zadání odborného posudku Podklady pro vypracování posudku Projektová dokumentace Energetické zdroje Odběry (spotřebiče) tepla ze zdrojů Měření tepla (výroby a spotřeb) dle projektové dokumentace Předpoklad spotřeb energií Místní šetření a předložená dokumentace Solární systém Tepelná čerpadla Tepelná čerpadla voda-voda (GEO) Tepelná čerpadla zimní stadión (ZS) Tepelná čerpadla z odpadní vody ze sprch Elektrokotelna Vybraný souhrn poznatků z místního šetření a předložené dokumentace Tepelná čerpadla a primární zdroje Primární zdroje pro tepelná čerpadla GEO Tepelná čerpadla zimní stadión (TČ ZS) Tepelné čerpadlo voda- voda pro odpadní vodu ze sprch Produkce tepla provozovaných zdrojů v období od konce března 2007 do konce března Posouzení Posouzení tepelných čerpadel voda - voda Posouzení kolektorových ploch Produkce tepla (energie) dané kolektorové plochy Posouzení potřeby teplé vody a skutečně odebrané tepelné energie vyrobené kolektorovou plochou Zhodnocení: Bilance spotřeb energií pro CPA Spotřeba tepla (roční) Maximální hodinová potřeba tepla (odhad) Energetický audit Posouzení jednotky vzduchotechniky pro větrání bazénové haly Posouzení projektu VZT Reálné možnosti provozu Závěr: Letní provoz je možný stávajícím zařízením Zabezpečení proti legionelle u zásobníků teplé vody Množství odpadní vody, využití TČ na odpadní vodu Možné varianty zdrojů Varianty nápravných opatření Varianta A Varianta B Varianta C Varianta D Varianta E Bilance spotřeb energií Ekonomické vyhodnocení Vyhodnocení z hlediska ochrany životního prostředí Závěr posudku

3 1 Zadání odborného posudku Zadáním odborného posudku je: a. Posouzení předložené projektové dokumentace ve spojení se zdroji energií pro CPA Delfín a to: Ústřední vytápění + tepelná čerpadla ZTI, dílčí části spojené se zdroji tepla Vzduchotechnika, dílčí části spojené s letním provozem b. Posouzení provozu a vybraných závad a poruch dle dokumentu Rozbor a vyhodnocení provozu CPA Delfín, září 2003-září 2006 c. Analýza variant použití zdrojů tepla pro CPA Delfín a stanovení rizik 2 Podklady pro vypracování posudku Podkladem pro vypracování posudku byla předložená dokumentace: Energetický audit z , vypracovaný Doc.Ing.Karlem Brožem, CSc. Dokumentace skutečného provedení G.10 PS 10 Měření a regulace, z 07/2003, EGP Invest s.r.o., Centroprojekt Zlín a.s. Dokumentace skutečného provedení G.3 PS 3 Solární kolektory, z 07/2003, EGP Invest s.r.o., Centroprojekt Zlín a.s. Dokumentace skutečného provedení G.2 PS2 Tepelná čerpadla, z 07/2003, EGP Invest s.r.o., Centroprojekt Zlín a.s. Dokumentace skutečného provedení G.7 PS7 Vzduchotechnika, z 07/2003, EGP Invest s.r.o., Centroprojekt Zlín a.s. Dokumentace skutečného provedení E2.1 S0 07 Čerpací a vsakovací vrty, E2.7 SO13 Připojení čerpacích vrtů k předpravě vody, z 07/2003, EGP Invest s.r.o., Centroprojekt Zlín a.s. SO 07 Dokumentace vrtů, z 2/2002, Topgeo s.r.o. Rozbor a vyhodnocení provozu CPA Delfín září září 2006, Mgr. V. Šmíd, ředitel CPA Posouzení aktuálního provozu tepelného hospodářství CPA Delfín, Energetická agentura Zlínského kraje Posouzení stávajícího stavu systému zásobování teplem z geotermálních vrtů, qzp s.r.o., 11/2006 Studie vytápění CPA Delfín Uherský Brod, G-TERM, s.r.o., 6/2007 Čerpací zkouška, Závěrečná zpráva, Ing.Z.Vacek, AQUA-GEA Holešov, 11/2007 Grafika výběr systému M+R, Rudolf Divoký, CPA Delfín Přehled odběrů, platby, přehled vyrobeného tepla, Rudolf Divoký, CPA Delfín Místní šetření 1/ Projektová dokumentace 3.1 Energetické zdroje Podle projektové dokumentace byla jako zdroj tepelné energie navržena kombinace těchto zdrojů: Geotermální tepelná čerpadla voda voda, nízkopotenciálním zdrojem je spodní voda, v celkovém instalovaném výkonu 250 kw, 3ks Tepelná čerpadla voda voda, nízkopotenciálním zdrojem je chladící voda zimního stadiónu, celkový instalovaný výkon 320 kw, 3 ks Solární systém k předehřevu a ohřevu teplé vody, celkem 70 kw, (80 ks) 3

4 Tepelné čerpadlo voda voda, nízkopotenciálním zdrojem odpadní voda ze sprch, 50 kw, 1ks Elektrokotelna teoreticky záložní zdroj 2x 390 kw 3.2 Odběry (spotřebiče) tepla ze zdrojů Otopný systém vytápění 3 okruhy z R+S: 1. okruh otopných těles 2. okruh podlahového vytápění sauny 3. okruh podlahového vytápění bazénu Vzduchotechnika 1 okruh z R+S: vzt. 8 příprava jídel vzt. 7 restaurace vzt. 6 prostor suché aktivity vzt. 5 prostor sauny vzt. 4 šatny personálu vzt. 3 šatny a sprchy vzt. 2 zábavní bazén vzt. 1 plavecký bazén Ohřev bazénové vody 1 okruh z R+S: Výměník pro vířivku Výměník pro dětský bazén Výměník pro rekreační bazén Výměník pro plavecký bazén Ohřev (dohřev) teplé vody (2 okruhy) Okruh s výměníkem pro sprchy Okruh s výměníkem pro umývadla 3.3 Měření tepla (výroby a spotřeb) dle projektové dokumentace Výroba tepla zdroji Kalorimetrické měření tepla vyrobeného geotermálními tepelnými čerpadly voda-voda ze studní. Kalorimetrické měření tepla vyrobeného tepelnými čerpadly voda voda z odpadního tepla zimního stadiónu. Kalorimetrické měření tepla vyrobeného tepelným čerpadlem voda-voda z odpadní vody ze sprch. Kalorimetrické měření tepla vyrobeného solárním systémem. Spotřeba elektrické energie pro kotelnu - elektroměr elektrokotelna. Spotřeba elektrické energie pro provoz tepelných čerpadel. Odběry tepla ze zdrojů Jednotlivé odběry nejsou měřeny. Měření průtoku vody - spotřeby (dodávky) studené vody Vodoměr pro přívod studené vody pro technologii (ohřev teplé vody, doplňování do bazénů) 4

5 3.4 Předpoklad spotřeb energií nebyl předložen. 4 Místní šetření a předložená dokumentace Bylo provedeno v lednu 2008 a při jednání a místním šetření byly zjištěny tyto skutečnosti: K výrobě tepelné energie využívá CPA soustavu alternativních zdrojů ve spojení s přímotopnou elektrokotelnou. 4.1 Solární systém Solární systém s 80 ks kolektorů (124,8m 2 )je provozován bez zjevných technických závad solární soustavy. Dle předložené projektové dokumentace G.3 PS 03 Dokumentace skutečného provedení Solární kolektory 70 kw byly určen pouze k předehřevu teplé vody v zásobníkových ohřívačích. Dohřev vody je topnou vodou přes deskové výměníky. Solární plocha je tvořena kolektory Ekostar Therma, 80 ks, sklon 45 o, orientace jižní. V průběhu provozu byly problémy s přehříváním zásobníkových ohřívačů teplé vody (bojlerů). Systém byl upraven tak, že přebytek získaného tepla je ukládán akumulační nádrže s bazénovou vodou. Obr.1 Schéma solárního předehřevu a dohřevu teplé vody dle systému MaR 5

6 Tento způsob zapojení je odlišný od projektovaného. Odlišný způsob zapojení u zásobníku sprchy neumožní termickou úpravu proti legionelle. Zřejmé je nerovnoměrné ohřívání obou zásobníkových ohřívačů (odlišná tlaková ztráta mezi zásobníky) a dohřev i v letním období, kdy je venkovní teplota 28 o C. Přebytek energie je odváděn na straně teplé vody a nikoliv solárního okruhu. 4.2 Tepelná čerpadla Tepelná čerpadla voda-voda (GEO) Zdrojem energie je soustava čerpacích a vsakovacích vrtů na pozemku CPA. Instalována byla 3 tepelná čerpadla fy Secespol Cetus 90 R+, voda voda, výkon 83kW (9/55), příkon 38 kw, topný faktor 2,2. V době místního šetření bylo v provozu pouze jedno tepelné čerpadlo. Další dvě byla v havarijním stavu provozovatel je využívá jako zdroj náhradních dílů pro provozované tepelné čerpadlo. Obtékání výparníků bylo navrženo jako přímé. Dle sdělení provozovatele a předložené dokumentace bylo reklamováno za dobu provozu (od dubna 2004) 5 kompresorů, přičemž primární příčinou poruch je nedostatečný průtok a kvalita vody na primární straně. Obr. 2 Tepelná čerpadla voda voda (GEO) Tab. 1 Množství dodané tepelné energie v roce 2007/8 (v provozu jedno TČ GEO) Dodané teplo celkem (kwh) 4/ / / / / / / / / / / / Celkem

7 Průměrná měsíční produkce tepla TČ Geo (1 ks v provozu) bez zohlednění 2 měsíců, kdy bylo mimo provoz je kwh/měsíc. Předpoklad roční spotřeby elektrické energie pro TČ GEO v období dle tab.1 je kwh (není pro toto období doloženo). Dodané teplo tepelným čerpadlem (GEO1) 1 ks v roce 2005 bylo kwh, v roce 2006 to bylo kwh ( každém z těchto let bylo vždy několik měsíců mimo provoz). Spotřeba elektrické energie pro provoz tepelného čerpadla (GEO1) v roce 2005 byla kwh, v roce 2006 pak kwh. Tepelné čerpadlo pracovalo s průměrným ročním topným faktorem 1,8 až 2. Pozn. V předchozích letech bylo v určitých obdobích provozováno i více tepelných čerpadel, v současnosti je však v provozuschopném stavu pouze jedno, proto s ním takto bude uvažováno dále Tepelná čerpadla zimní stadión (ZS) Instalována a v provozu jsou tři tepelná čerpadla Cetus SC 90R Tepelná čerpadla z odpadní vody ze sprch Systém není v provozu Elektrokotelna Instalovány jsou dva elektrokotle, každý příkonu 390 kw, v přímotopném režimu. Obr.3 Budova s elektrokotelnou, štítek elektrokotle 5 Vybraný souhrn poznatků z místního šetření a předložené dokumentace 5.1 Tepelná čerpadla a primární zdroje Primární zdroje pro tepelná čerpadla GEO Dle projektové dokumentace bylo v roce 2002 zhotoveno 11 ks vrtů čerpací a vsakovací s hloubkou 9,2 až 10,5m s plnou výpažnicí PVC 200mm nad hladinou vody a perforovanou (1,2mm) výpažnicí PVC 200mm pod hladinou vody s filtračním obsypem 4-16mm štěrk. V dolní části vrtů opět s plnou výpažnicí PVC. 7

8 Předprojektová příprava provádění vrtů: V období dnů byl prováděn průzkumný vrt, z něhož mimo jiné vyplynuly závěry, že jeden vrt je schopen dodávat minimálně 2 l/s a v rozsahu plochy se počítalo s potřebnými 10 vrty, což bylo s předpokladem 20 l/s vody. Bylo doporučeno provést matematický model pro určení rozmístění vrtů (jímací a vsakovací). Bylo stanoveno, že spodní voda má zvýšený obsah Fe a Mn, což nedovolí využití pro tepelné čerpadlo (s přímým protékáním výparníku). Zároveň byl stanoven předpoklad, že při dlouhodobém čerpání se obsah těchto složek sníží. V roce 2000 byla provedena dle předložené dokumentace skupinová čerpací a vsakovací zkouška (na 3 vrtech, doba trvání nebyla doložena), která potvrdila předpoklad vyhloubení 10 čerpacích a 10 vsakovacích vrtů s vydatností každého (2-2,5 l/s, o teplotě 8,5 až 9 o C), s vracením vody do přírodního režimu. V závěru konstatuje nutnost úpravy železa a manganu. Požadovaný minimální trvalý průtok pro instalovaný výkon tepelných čerpadel: 249x0,05 = 12,45 l/s Předpokládaný návrh s úpravou vody byl z tohoto hlediska vyhovující. V roce 2001 byla jako reálná potvrzená matematickým modelem varianta 7 čerpacích a 7 vsakovacích vrtů, což by při předpokládané vydatnosti a použití pro tepelná čerpadla bylo stále dostatečným řešením. I v této fázi byla stanovena nutnost úpravy železa a manganu. V 07/2001 byla vypracována projektová dokumentace na 14 vrtaných studní. Z nichž H3, C41, C42, C43, H2, C44, C45 jsou studny čerpací, V41, V42, V43, V44, H1, V45 a V46 jsou vsakovací. Studny s označením H byly dle projektové dokumentace již zhotoveny (pro skupinovou zkoušku). V únoru 2002 bylo dle dokumentace vrtů zhotoveno dalších 5 čerpacích a 6 vsakovacích vrtů. Projektová dokumentace a návrh počtu nebyl předložen, předložena byla dokumentace vrtů SO O7 (Čerpací a vsakovací vrty) a dokumentace Skutečného provedení z 07/2003. Při předpokládané vydatnosti 2 l/s v této fázi nebyl průtok pro výkon čerpadel při provedeném počtu vrtů dostatečný. Studna H2 je navržena pro využití jako zdroj bazénové vody. Proč došlo ke snížení počtu vrtů pro tepelná čerpadla (na 6) oproti původním návrhům není z předložené dokumentace zřejmé. Z dokumentace z 8/2002 vyplývá, že následná skupinová čerpací zkouška prokázala jímatelé množství 10 l/s, s předpokladem 8 l/s pro tepelná čerpadla a 2 l/s pro odběr vody. Množství vody pro instalovaný výkon tepelných čerpadel (3x83 kw) byl v této fázi nedostatečný. Zdali byl v tomto období v projektové dokumentaci jiný předpokládaný výkon tepelných čerpadel mi není známo. Dle předložených schémat byl projektovaný stav firmou Centroprojekt Zlín řešen tak, že ze všech jímacích studní byla voda vedena přímo k výparníku tepelného čerpadla s parametry (9/4 o C) a odtud do studní vsakovacích s možností odvodu do kanalizace a to pomocí trojcestného přepínacího ventilu. S předpokládané kapacity 14 l/s mohlo být k tepelným čerpadlům dopravováno celé množství nebo méně. Pro přívod vody k úpravně pro doplňování bazénové vody byla po trase projektována odbočka s uzavírací armaturou. Skutečně provedený stav dle projektové dokumentace z 07/2003 byl takový, že pro předúpravu vody byla určena studna H2 se samostatným potrubním vedením. Pro tepelná čerpadla zůstalo k dispozici pouze 6 vrtů. Od počátku provozu se projevovaly problémy s průtokem vody na primární straně tepelných čerpadel a nedostatečnosti schopnosti vsakování jímacích vrtů. V říjnu 2005 byla zbudována nová vsakovací jímka, u které však po čase docházelo k úplnému zaplavení a znemožnění vsakování. Protože vydatnost H2 byla nedostatečná pro doplňování bazénové vody byla voda od TČ spolu s vodou z H2 byla přečerpávána do studny S1 a pak vedena k úpravně. Voda od tepelných čerpadel však byla ochlazena a po úpravě musela být dohřívaná, proto bylo od tohoto řešení v průběhu provozu upuštěno. V současnosti je využíváno jako zdroje pro jímání doplňovací vody několika původně vsakovacích vrtů. Voda od TČ je odváděna do horizontální vsakovací jímky a do kanalizace. Množství vody odvedené 8

9 do kanalizace je zřejmé ze stavu k , kdy množství odebrané vody pro TČ m 3 a množství vypuštěné do kanalizace bylo m 3. Do kanalizace je tedy odváděna přibližně jedna třetina z čerpané vody pro tepelná čerpadla, což je z z hlediska vodohospodářského dle našeho názoru nepřípustný stav. V každém z jímacích vrtů pro tepelná čerpadla je instalováno ponorné čerpadlo a to stejného typu dle projektové dokumentace S 100 B-7/5, s průtokem 2 l/s při dopravní výšce 22m. V průběhu provozu byla ještě v průběhu října 2007 provedena dlouhodobá čerpací zkouška, z jejichž závěrů vyplývá: Při ustáleném režimu proudění při skupinovém čerpání byly zjištěny tyto využitelné vydatnosti vrtů: H3 C41 C42 C43 H2 C44 C45 0,86 l/s 0,68 l/s 0,48 l/s 0,34 l/s 0,91 l/s 0,24 l/s 0,66 l/s Celkem tedy 4,17 l/s. Ke dni bylo odebráno dle vodoměrů pro TČ z jednotlivých studní níže uvedené množství vody: H3 C41 C42 C43 H2 C44 C m m m m m m 3 Poznámka: Z vrtu H2 pro úpravu vody m 3. V listopadu 2006 bylo provedeno taktéž kontrolní měření průtoku u jednotlivých vrtů a měření průtoku při provozu všech čerpadel. Čerpadla jsou zapojena paralelně, jsou stejného typu, návrh byl proveden na 2 l/s. Dopravní výška není stejná (se vzdáleností od TČ se liší tlakové ztráty v potrubí, mírně se liší minimální výška vodní hladiny ve studních). Z provedeného měření je zřejmé, že ani při samostatném provozu čerpadel nejsou průtoky stejné, ale neplatí zde závislost dle samostatné charakteristiky čerpadla větší tlaková ztráta, menší průtok. U všech samostatně provozovaných vrtů byl měřen průtok v rozmezí cca 0,7 až 1,1 l/s. U H3, což byl první z provedených vrtů není z projektové dokumentace známa hloubka a tento ač vzdálený vykazuje vyšší průtok (skoro 2 l/s). Při společném provozu všech čerpadel (mimo C45) byl naměřený celkový průtok okolo 5 l/s. Na primární straně je proměnný průtok přes výparník a to dle počtu čerpadel v provozu. Stávající současný společný průtok mezi 4 až 5 l/s odpovídá potřebám provozu pouze jednoho tepelného čerpadla a takto je nyní systém i provozován. Proměnný a nedostatečný průtok je jednou z příčin dřívějších poruch tepelných čerpadel voda voda. Vysoký obsah železa je primárním důvodem zanášení perforace vsakovacích vrtů a jejich nefunkčnosti. Obr.4 Studna pro tepelné čerpadlo 9

10 5.1.2 Tepelná čerpadla zimní stadión (TČ ZS) Byla instalována 3 tepelná čerpadla voda-voda Cetus SC 90 R, výkon 108 kw (21, 55 o C), příkon 34 kw. Topný faktor 3,2. Zdrojem tepla je voda k chlazení ZS. Využití je nejvyšší v přechodných obdobích. Tab. 2 Množství dodané tepelné energie v roce 2007/8 Dodané teplo celkem (kwh) 4/ / / / / / / / / / / / Celkem V porovnávaném roce je produkce tepelných čerpadel ZS o něco nižší než produkce tepla čerpadla ze spodní vody (vrtaných studní). Výkonově je systém tepelných čerpadel ZS předimenzován Tepelné čerpadlo voda- voda pro odpadní vodu ze sprch Systém nebyl uveden do provozu. Předložená projektová dokumentace nedokladuje, zda byl navržen systém čištění odpadní vody ze sprch tak, aby bylo vůbec možné použití pro tepelné čerpadlo. V předložené dokumentaci je zakreslen pouze filtr, který ovšem neodstraní z vody složky saponátů, apod. Z důvodu nečistot v odpadní vodě ze sprch a malé akumulační nádrži nebyl systém uveden do provozu. V tomto případě je nedostatkem již projektové řešení. 10

11 6 Produkce tepla provozovaných zdrojů v období od konce března 2007 do konce března 2008 Graf 1 Produkce tepla zdrojů ve vybraném roce (posledním) vyrobené teplo v GJ Solární kolektory Elektrokotelna TČ ZS TČ GEO IV.07 V.07 VI.07 VII.07 VIII.07 IX.07 X.07 XI.07 XII.07 I.08 II.08 III.08 měsíce Tab.3 ke grafu 1, produkce tepla zdrojů ve vybraném roce TČ GEO TČ ZS TČ OV El.kotel Sol.kol stav Vyr.teplo GJ stav Vyr.teplo GJ stav Vyr.teplo GJ stav Vyr.teplo GJ stav Vyr.teplo GJ Celkem

12 Závěr: Ve sledovaném období bylo v CPA vyrobeno (a spotřebováno) 4969 GJ (1380,4 MWh) tepelné energie, z čehož vyrobila tepelná čerpadla GEO ( v provozu 1ks) 288 MWh cca 21% tepelná čerpadla ZS 221 MWh cca 16 % solární systém 32 MWh cca 2,3% elektrokotelna 839 MWh cca 60,7% Procentuální podíl zařízení využívající EOZ a odpadní teplo byl v CPA v tomto období pouze necelých 40% (39,3%). Elektrokotelna je tedy z tohoto hlediska většinovým zdrojem tepla. Je provozována i v letním období, kdy by teoreticky měly být potřeby energií pokrývány zcela tepelnými čerpadly a solárním systémem. viz. graf. Velmi malý podíl na výrobě energie má solární systém, přičemž v létě vykazuje přebytky tepla a to je ukládáno do bazénové vody. Spotřeba elektrické energie ve vybrané části sledovaného období (duben) Elektrokotelna vyrobila kwh. Spotřeba elektrické energie v tomto období byla kwh. Elektrokotelna pracuje s účinností cca 94 %. Pomocné - Posouzení topných faktorů tepelných čerpadel (dle úvahy): V průběhu dubna vyrobilo tepelné čerpadlo GEO kwh a ZS kwh. Odebrané množství elektrické energie bylo v tomto měsíci pro CPA kwh, pro ZS kwh. U TČ GEO lze předpokládat odběr kwh, u TČ ZS 4350 kwh. Z celkového odběru elektrické energie v CPA (bez kotelny a ZS) připadá dle předpokladu na provoz TČ GEO a ZS cca 22%. Ve stejném období (duben) roku 2005 spotřebovala tepelná čerpadla kwh, v roce 2006 pak kwh. Spotřeba CPA v tomto období byla (4/2005) (4/2006). Na provoz TČ tak připadalo 21% (4/2005) a 23% (4/2006). Předpoklad 22% na základě topných faktorů je vyhovující a přibližně odpovídající skutečnosti. 7 Posouzení 7.1 Posouzení tepelných čerpadel voda - voda Projektová dokumentace nedostatečně řešila technické problémy ve spojení se složením podzemní vody, přestože již v prvních fázích zpracovávání dokumentace bylo zřejmé (a několikrát podložené a potvrzené), že voda obsahuje příliš mnoho železa a manganu a není vhodná pro přímé obtékání výparníků tepelných čerpadel. Její přímé použití bez úprav se projevilo i zanášením vsakovacích studní a jejich neschopností jímání. Dle předloženého má voda 8 mg/l železa. Pro aplikaci tepelných čerpadel je doporučována hodnota pod 0,5 mg/l, je-li eliminována difuze a vnikání kyslíku po trase, pak max. 1 mg/l. Skutečné množství je v tomto případě mnohem vyšší, při dopravě vody v posuzovaném případě k provzdušnění dochází. Nebyla prokazatelně provedena několikadenní čerpací zkouška (doporučuje se až 28 dní). Projekt byl vypracován na předpokladu stejného průtokového množství při společném provozu více vrtů, přičemž za vydatnost byla braná hodnota jednoho, tj. 2 l/s. Prokazatelně byl stanoven vysoký obsah železa, přesto toto hledisko nebylo při dalším projektování zásadním způsobem zohledněno. Dle našeho názoru mělo být v rané fázi projektu adekvátně přihlédnuto ke složení vody a navrženo jiné řešení, například použití tepelných čerpadel země-voda se svislými zemními výměníky (vrty) s vloženými potrubními smyčkami 12

13 s nemrznoucí směsí. Vysoká hladina spodní vody má pozitivní vliv na jímací výkony, systém není závislý na složení spodní vody. Provozovateli je v současné fázi navrhováno několik technických opatření při zachování provozu tepelných čerpadel voda-voda. Z hlediska hydrauliky zbudovat akumulační nádrž mezi studny a tepelnými čerpadly, což zajistí rovnoměrný průtok na primární straně. Jímka je dostatečné řešení z hlediska hydrauliky ale ne složení vody. Skutečná současná vydatnost zdrojů nyní dostačuje pro provoz jednoho tepelné čerpadlo. Dalším navrhovaným opatřením je realizace rozšíření jímacích vrtů a jejich doplnění směrem k jihu s tím, že provozní hladina nebude pod perforovanou částí. Sníží se tak provzdušňování čerpané vody, což sníží vznik hydroxidů železa. Vzhledem k technickému stavu dvou tepelných čerpadel (mimo provoz) je varianta teoreticky možná za předpokladu instalace nových nebo provedení generální opravy stávajících. To, že nebude dále docházet k technickým problémů spojených s vysokým obsahem železa, nemůže nikdo zaručit. 7.2 Posouzení kolektorových ploch Produkce tepla (energie) dané kolektorové plochy Maximální teoretická energetická produkce tepla solární plochy v jednotlivých měsících: Tab.4 Maximální teoretická produkce tepla solárního systému a skutečně vyrobená energie (v roce 2007/8)v kwh Měsíc Teoretická produkce 80 kolektorů pro výpočtový rok Skutečné množství vyrobení energie kolektorovou plochou (rok od do ) Celkem za rok

14 Graf 2. k tab.4 Maximální teoretické množství energie vyrobené kolektorovou plochou ve výpočtovém roce a skutečné množství vyrobené energie v roce 2007/ produkce (kwh) měsíc Posouzení potřeby teplé vody a skutečně odebrané tepelné energie vyrobené kolektorovou plochou Počty návštěvníků (dle předložené studie vytápění): Celkem za rok: osob Sprcha 25 l (55 o C), teplo v dávce 1,32 kwh (normová hodnota) Při předpokladu odběru teplé vody 25 l (40 o C), teplo v dávce 0,87 kwh (odhadovaná hodnota skutečnosti) Tab.5 Počty návštěvníků CPA jednotlivých měsících

15 Graf.3 Potřeba tepla pro ohřev teplé vody dle počtu návštěvníků a produkce tepla solárních kolektorů v jednotlivých měsících potřeba tepla (kwh) měsíce počet návštěvníků Skutečná produkce tepla kolektorové plochy 2007/8 Potřeba tepla pro ohřev teplé vody odhad maximální teoreticky možná produkce kolektorové plochy Potřeba tepla pro ohřev teplé vody dle ČSN Graf.4 Teoretická produkce tepelné energie skutečné solární plochy a potřeba pro ohřev teplé vody dle skutečné velikosti zásobníků , ,0 měsíční energetická bilance pro průměrný rok potřeba kwh pro litrů TUV zisk 80 kolektorového systému odklon od jižní orientace 0 sklon kolektorů ,0 energie [kwh] 6 000, , ,0 0,0 leden únor březen duben květen červen červenec srpen září říjen listopad prosinec měsíc Stávající objem nádrži je teoreticky schopen pojmout průměrně kwh měsíčně (rozdíly dle okrajových podmínek a počtu dní v měsíci). Tuto energii je kolektorová plocha teoreticky schopna dodávat od března do října. V letním období vykazuje vysoké přebytky energie, které není schopen daný objem zásobníků pojmout. Tato teoretická energetická rezerva je celkem 32 MWh/rok. Teoreticky s daným objemem zásobníků by byla kolektorová plocha schopna vyrobit 49 Mwh/rok. Ze skutečného měření produkce vyplývá, že systém má téměř nulovou produkci ve třech zimních měsících (nejspíše není provozován), což znamená ztrátu 7 MWh. Nižší produkce ve sledovaném období než teoreticky možná byla i v jarních a podzimních měsících, což může být dáno exteriérovými podmínkami daného roku. V letních 15

16 měsících je naopak produkce tepla solárním systémem vyšší než je schopno dané množství vody v zásobnících pojmout, což odpovídá ukládání energie do bazénové vody Zhodnocení: Z výše uvedeného vyplývá, že teoretická produkce energie kolektorové plochy je vyšší než skutečně vyrobené množství energie. To tvoří pouze cca 39 % teoreticky možného. Kolektorová plocha je dimenzována dostatečně, a pro letní měsíce se přibližuje odhadované potřebě tepla pro ohřev teplé vody. Poddimenzován je objem pro akumulaci této tepelné energie, což ve svém důsledku přinášelo i výše uvedené přehřívání zásobníků v tomto období. Zároveň je ale stálá potřeba dohřevu teplé vody pro sprchy (i v letním období), což zbytečně zvyšuje celkovou potřebu energie v areálu CPA. Pro celkový ohřev teplé vody je za rok předpoklad (dle počtu návštěvníků) spotřebovaného tepla 175 až 265 MWh/r. Skutečně vyrobené množství energie v sezóně 2007/8 je 32 MWh, přičemž ještě část této energie bývá uložena do ohřevu bazénové vody v AN. Velikosti bojlerů nejsou v předložené projektové dokumentaci uvedeny. Nejsou přístupně opatřeny štítky. Dopočtený objem podle rozměrů je 2,89m 3, což je vzhledem k ploše kolektorového pole nedostatečné. Tab.6 Potřeba teplé vody a bazénové vody v jednotlivých měsících (m3) TUV - spotřeba AKU Whirpool vody (2006) (bazény) Skutečná spotřeba teplé vody v 2006 Celkem za rok m3 Teoretické množství tepla při ohřevu na 50 C 296 MWh/rok na 40 C 222 MWh/rok Přibližně odpovídá teoretickým hodnotám dle počtu návštěvníků. Nejvyšší teplota teplé vody je v letních (prázdninových) měsících, kdy provoz CPA navštíví nejvíce návštěvníků. 16

17 7.3 Bilance spotřeb energií pro CPA Tab.7 Vybrané vstupní parametry Denní průměr spotřeby el. energie elektrokot elny Měsíční spotřeb a el. energie elektro kotelny Teplo vyrobe né elektro kotelno u za měsíc Účinno st (teoreti cky) Teplo vyrobené TČ(GEO) za měsíc (kwh) Teplo vyrobené TČ ZS za měsíc (kwh) Spotřeba elektrické energie CPA (kwh/mě síc) Spotřeba pro TČ (předpokl ad) (kwh/mě síc) Rozdíl spotřeba el.energ ie pro ostatní v CPA Dle předloženého vyrobila v roce 2005 elektrokotelna 57% energie, v roce 2006 pak 63 % energie, v posledním sledovaném období (2007/8) 61 % energie. Ve všech letech se tedy podíl výroby tepla elektrokotelnou pohybuje okolo 60 %. Tab.8 Spotřeba elektrické energie kwh Rok Elektrokotelna TČ (z CPA) CPA (celkem) CPA (bez TČ) (přepoklad) (odhad, dopočet 1,2,3) Spotřeba tepla (roční) Celková (ze sledování 2007/8) MWh z toho pro ohřev teplé vody 296 MWh pro ohřev a dohřev bazénové vody (dle objemu vyměněné vody, z hladiny, prostup), (78 (Whirpool) (ostatní)) ) x 1,05 = 530 MWh vytápění a vzduchotechnika 554 MWh Maximální hodinová potřeba tepla (odhad) Nejvyšší denní potřeba elektrokotelny 7900 kwh, z čehož odhad pro hodinu 330 kwh (cca 75 % potřeby v lednu). Celkem tedy cca 420 kw odhadovaný reálný potřebný výkon zdroje, dle analýzy současných potřeb. Maximální (špičkový) hodinový příkon elektrokotelny dle 17

18 měření v lednu byl 660 kw, v průběhu hodin během nejchladnějších dnů se pohyboval mezi 300 až 400 kw. Přípojný výkon zdroje za současného stavu je dostatečný v rozmezí kw. 7.4 Energetický audit Předpokládal roční potřebu tepla , 31 GJ = 3056 MWh/rok. Skutečná roční spotřeba tepla ze sledování roku 2007/8 je 45% předpokladu. Předpoklad spotřeby elektrické energie ostatních spotřebičů CPA (bez TČ, bez ZS, zdroje tepla) byl dle auditu cca 526 MWh/rok. Skutečná spotřeba dle let 2006 a 2007 je průměrně MWh/rok, čili přibližně dvounásobek předpokladu. Předpoklady auditu neodpovídají skutečnosti při provozu areálu CPA. Jaké bylo zadání auditu z hlediska potřeb energií není z předložené dokumentace zřejmé. Zdroje tepla pro daný areál byly oproti skutečným potřebám výkonově předimenzovány. I kdyby tepelná čerpadla jako zdroj tepla v CPA byla plně funkční a měla k dispozici primárné zdroj energie potřebných kapacit, nemohou vyrobit celkové auditem předpokládané množství tepla, protože teplo v tomto rozsahu (takového množství) není potřebné na straně uživatele. Předpoklady auditu varianty (D), která byla realizována se změnou záložního zdroje (místo plynové kotelny elektrokotelny): Roční produkce tepla auditem předpokládaná: skutečná 2007/8: TČ ZS 560 MWh 221 MWh TČ Geo 790 MWh 288 MWh TČ z odp. vod 293 MWh 0 MWh Solární systém 76 MWh 32 MWh ZZT (vzt) 602 MWh nelze ověřit (zahrnuto v teple pro vytápění a vzduchotechniku) Záložní zdroj 0 MWh 839 MWh Celkem 2321 MWh 1380 MWh Audit vycházel z instalovaných výkonů zdrojů, jejich trvalého provozu a produkce energie, nikoliv ze spotřeb energie na straně budovy jejich systémů. Toto množství energie není na straně odběru potřebné. Snížení skutečně vyrobené tepelné energie je charakterizováno v posudku, zde je uvedeno jen ve zkratce: TČ GEO nedostatek primárního zdroje (spodní vody) vzhledem k instalovanému výkonu, 2 tepelná čerpadla mimo provoz. TČ ZS menší množství primární energie na straně ZS než předpokládal audit, systém v provozu bez závad. TČ z odp. vod neuvedeno do provozu. Solární systém na straně spotřeby není teoreticky možné vyrobené množství energie odebráno a zužitkováno, jedním z důvodů je malý akumulační objem. ZZT - tuto hodnotu nelze provozně ověřit. 8 Posouzení jednotky vzduchotechniky pro větrání bazénové haly Vstupní parametry interiér vzduchu t a = 30 C 18

19 teplota vody t w = 28 C relativní vlhkost vzduchu φ i = 60 % exteriér vzduchu t a = 30 C relativní vlhkost vzduchu φ i = 40 % entalpie vzduchu h = 60 kj/kg odpar vody z hladiny bazénu plavecký bazén M p = 200 g/m 2 h rekreační bazén M r = 280 g/m 2 h z toho plyne průtok vzduchu nutný pro odvod vlhkosti výpočtový rozdíl měrných vlhkostí - pro letní období x ie = 5 g/kg plavecký bazén V p = 36 m 3 /h m 2 rekreační bazén V r = 50 m 3 /h m 2 plochy hladin bazénů plavecký bazén S = 313 m 2 rekreační bazén S = = 289 m 2 průtok vzduchu pro odvod vlhkosti větráním plavecký bazén V = V p.s = = m 3 /h > V p = m 3 /h rekreační bazén V = V r.s = = m 3 /h > V p = m 3 /h Posouzení projektu VZT TZ a SSZ uvádí nedostatené údaje o VZT jednotce, pouze průtok vzduchu, chybí externí tlak, chybí výkon kompresorového okruhu (odvlhčovací výkon), rekuperátor podle specifikace nemá obtok. TZ uvádí letní provoz obtokem deskového výměníku. Podle schématu MaR deskový výměník obtok nemá. Chybí funkční schéma zařízení. Chybí informace o instalovaném (dle schématu MaR) výměníku bazénové vody v kompresorovém okruhu. Závěr: PD neobsahuje dostatečné údaje pro správný provoz a funbkci zařízení Reálné možnosti provozu VZT jednotka obsahuje kompresorový okruh pro kondenzační odvlhčování vzduchu. Svou skladbou umožňuje celoroční odvlhčování vzduchu. V zimním období je kondenzační teplo využitelné plně pro ohřev vzduchu, v letním období, pokud je nižší požadovaná teplota přiváděného vzduchu, je nutné část kondenzačního tepla z kompresorového okruhu odvést do vody. V letním období je navržený průtok vzduchu dostatečný (za běžných venkovních 19

20 podmínek, tj. neprší apod.) dostatečný pro odvod vlhkostní zátěže prostoru. Obtok deskového výměníku není nutný ani teplotní podmínky nezlepší Závěr: Letní provoz je možný stávajícím zařízením 1/ ventilační bez tepelné úpravy 2/ s využitím TČ a podílem oběhového vzduchu, ale kondenzátor plně chladit vodou Obr.5 Letní provoz pozn. oranžová čárkovaná dokladuje stav, při němž není kondenzátor chlazen vodou, což je příčinou vysokých teplot přiváděného vzduchu do haly. 20