WLHP – Water Loop Heat Pumps. Analiza projektu i jego kosztów na podstawie inwestycji "Pasaż Grunwaldzki"

FOTOREPORTAZE

ON-LINE

Naszą witrynę przegląda teraz 91 gości

Facebook

Chłodnictwo & Klimatyzacja

Miesięcznik indeksowany
jest w bazie czasopsim
technicznych

WLHP – Water Loop Heat Pumps. Analiza projektu i jego kosztów na podstawie inwestycji "Pasaż Grunwaldzki"

Data dodania: 07.07.2009

Echo Investment S.A. realizując strategię inwestowania na rynku wielkogabarytowych obiektów handlowych typu Mall, zbudowało we Wrocławiu obiekt pod nazwą Pasaż Grunwaldzki. System grzewczo-klimatyzacyjny zastosowany w tym obiekcie został zaprojektowany i wykonany w oparciu o pompy ciepła typu woda/powietrze pracujące w pętli wodnej (ang. Water Loop Heat Pumps – WLHP).
W artykule omówiono podstawowe założenia projektowe, jakie charakteryzują instalacje HVAC pasażu, aspekty ekonomiczne takiego wyboru oraz argumenty za stosowaniem tego typu instalacji w budownictwie komercyjnym w przyszłości. Na koniec określano rzeczywiste zużycie energii cieplnej w aspekcie certyfikacji energetycznej (wymaganej od tego roku) i porównano ze zużyciem energii w obiektach z popularnymi systemami grzewczo-klimatyzacyjnymi.

Wybór systemu HVAC i jego konsekwencje
    Echo Investment S.A. istnieje na polskim rynku developerskim od kilkunastu lat. W tym okresie wybudowało kilkanaście wielkogabarytowych obiektów handlowych w wielu miastach Polski. Pierwszym wielopoziomowym Centrum Handlowym był oddany do użytku w 2004 r. obiekt nazwany Galaxy w Szczecinie (czterokondygnacyjne centrum handlowe, w owym czasie jeszcze mało popularny typ obiektu w Polsce).
    Echo Investment SA przystępując do projektowania instalacji HVAC stanęło przed dylematem – jaki system wybrać zapewniając skuteczność klimatyzacji i zachowanie stosunkowo niskich kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych. Zapadła decyzja o zaprojektowaniu instalacji ogrzewania i chłodzenia w systemie znanym głównie w USA pod nazwą WLHP (Water-Loop Heat Pumps ) i oznaczającym pracę pomp ciepła typu woda/powietrze w niskotemperaturowej pętli wodnej. W roku 2002 był to system bardzo mało znany w Polsce (głównie z dwóch lokalizacji warszawskich – Galerii Mokotów i Sadyba Best Mall). Instalacja w Galaxy została wykonana w 2004 r. i po okresie rozruchu funkcjonowała poprawnie.
    Obserwacja pracy instalacji oraz duże doświadczenie zdobyte podczas realizacji Galaxy Szczecin umożliwiło zaprojektowanie podobnego, udoskonalonego systemu w Pasażu Grunwaldzkim we Wrocławiu. Oczywiście wykorzystana została praktyka z poprzedniej realizacji, w związku z czym instalacja HVAC okazała się bardziej optymalna.
    W dalszym ciągu artykułu zostaną przybliżone szczegóły techniczne tej instalacji. Jednak dla porządku należy podać najpierw podstawowe teoretyczne cechy i założenia systemu zwanego w skrócie WLHP.

Charakterystyka systemu WLHP
    System WLHP został szczegółowo omówiony w artykule dotyczącym rozwiązań klimatyzacyjnych kompleksu biurowego Astra Park w Kielcach (Ch&K 5/2008). Teraz zostaną przedstawione jedynie podstawowe informacje w celu przypomnienia.
    Pompy ciepła w systemie WLHP działają jako elementy grzewczo-klimatyzacyjne tworząc system do odzyskiwania energii cieplnej, która w systemach konwencjonalnych nie jest wykorzystywana, ale usuwana w postaci ciepła do atmosfery. System WLHP składa się z indywidualnych urządzeń typu pompa ciepła woda/powietrze, połączonych wodnym obiegiem zamkniętym. Woda krążąca w tym obiegu spełnia jednocześnie funkcję czynnika przenoszącego energię pomiędzy pomieszczeniami budynku, będąc tzw. „dolnym” źródłem ciepła dla zainstalowanych pomp ciepła.
    W systemie WLHP stosującym pompy ciepła typu woda/powietrze, energia własna budynku jest przechwycona i wykorzystana w zamkniętym obiegu wodnym (który jest aktywnym czynnikiem wymiany energii cieplnej).
    Źródłami wewnętrznej energii cieplnej dla centrum handlowego jest głownie:
● energia cieplna od oświetlenia,
● ciepło wydalane przez ludzi,
● ciepło od urządzeń mechanicznych,
● energia promieniowania słonecznego.

    W systemie WLHP cała ta energia wewnętrzna może być pobrana z pomieszczeń wymagających chłodzenia i przekazana do pomieszczeń wymagających ogrzewania. To zaś ma kolosalny wpływ na znaczne zmniejszenie kosztów eksploatacyjnych ogrzewanego budynku. W system WLHP można wówczas włączyć do pętli wodnej praktycznie każdy odbiornik – porządkując jednocześnie struktury instalacyjne. Należy podkreślić, że główne oszczędności powstają w trybie ogrzewania, gdyż w przypadku chłodzenia ten odzysk jest znacznie mniejszy.

    Takie podejście projektowe pozwala osiągnąć najistotniejszą zaletę – zagwarantowanie niezależnej regulacji dowolnie nastawionej temperatury w każdym ze sklepów. Jak istotna jest to zaleta, świadczą badania satysfakcji najemców wykonane w 2008 r. przez firmę Market Side na grupie 12 największych centrów handlowych w Polsce, w tym również Pasażu Grunwaldzkiego. Okazało się, że szeroko rozumiana klimatyzacja jest oceniana przez najemców jako jeden z najważniejszych elementów, tuż za odpowiednią lokalizacją czy ogólną estetyką budynku. Niestety z badań tych wynika również, że poziom zadowolenia i satysfakcji z instalacji klimatyzacyjnych w badanych Centrach Handlowych jest na najniższym poziomie spośród wszystkich badanych czynników. To oznacza, że pole do zmian i poprawy sytuacji w zakresie komfortu cieplnego w Centrach Handlowych jest ogromne i trzeba działać szybko. Wszystkich zainteresowanych bardziej szczegółowymi badaniami odsyłam do zaznajomienia się z prelekcją pana Macieja Bartmińskiego wygłoszoną na Shopping Center Forum 2008 w Warszawie.

    Poniżej zaprezentowane zostaną rozwiązania w zakresie instalacji HVAC w Pasażu Grunwaldzkim we Wrocławiu.

Dane obiektu handlowego Pasaż Grunwaldzki

Dane gabarytowe:
● powierzchnia całkowita – 110 000 m²,
● powierzchnia wynajmowana – 45 000 m²,
● powierzchnia ogrzewana i klimatyzowana – 61 000 m²,
● powierzchnia parkingów zamkniętych – 50 000 m²,
● ilość kondygnacji – 4.

Wykonawcy:
● Generalny Projektant – MOFO Architekci Sp. z o.o.,
● projektant instalacji HVAC – Pracownia Projektowa Piotr Osieka,
● wykonawca instalacji HVAC – Polonez Plus Sp z o.o.

Rozwiązania techniczne instalacji HVAC w Pasażu Grunwaldzkim

Źródło ciepła
    Obiekt został wyposażony w kondensacyjną kotłownię gazową o mocy 2000 kW, zasilającą instalacje c.o. grzejnikowego, c.t. na potrzeby wentylacji oraz c.t. na potrzeby pomp ciepła. Kotłownia bazuje na dwóch kotłach kondensacyjnych typu ULTRAGAS 1300D o mocy 1185 kW i ULTRAGAS 650 o mocy 600 kW, firmy HOVAL. Kondensat wraz ze skroplinami z kotłów przed wprowadzeniem do kanalizacji jest kierowany do neutralizatora (dostarczony przez firmę HOVAL). Kotły gazowe wyposażone zostały w podstawowe regulatory. Układ automatycznej pracy kaskady kotłów wraz ze sterowaniem obiegów grzewczych rozwiązany jest w ramach projektu AKPiA dla całego obiektu. Kompletacja elementów podstawowego sterowania kotłowni została zrealizowana w oparciu o urządzenia firmy HOVAL zgodnie z wytycznymi producenta.
    Kotłownia i pompownie wody technologicznej na potrzeby pomp ciepła zlokalizowane są w pomieszczeniu technicznym na dachu budynku.
    Pragnę zwrócić uwagę na stosunkowo małą moc źródła ciepła (kotłowni) w stosunku do powierzchni ogrzewanej. Takie podejście do projektowania było możliwe miedzy innymi w związku z dodaniem do bilansu mocy grzewczej ciepła generowanego przez wszystkie sprężarki pomp ciepła. Ciepło to jest przekazywane do pętli wodnej i odpowiednio wykorzystywane. Dzięki takiemu rozwiązaniu projektowemu opłata za moc zamówioną (maksymalny godzinowy przepływ) gazu ziemnego jest znacznie niższa niż przy systemach konwencjonalnych.

Źródło chłodu
    Źródłem chłodu w omawianej instalacji są wieże chłodnicze mokre, zamknięte produkcji GEA typu GVF C 364 o mocy Qchł.= 1105 kW każda oraz dwie wieże typu GVF C 424 o mocy Qchł = 1185 kW. Zaprojektowano tutaj układ umożliwiający pracę dwóch z sześciu wież chłodniczych z czynnikiem pośrednim – tj. 30% roztworem glikolu etylenowego. Układ w/w dwóch wież współpracuje z wymiennikiem woda/glikol o mocy Qchł.= 3000 kW (dla warunków zimowych).
    Wieże zlokalizowane są na dachu budynków w przestrzeni wydzielonej ścianami zewnętrznymi (bez zadaszenia). Urządzenia dobrane zostały na sumę obliczonych mocy pomp ciepła oraz mocy elektrycznych pomp cieplnych.
    Na potrzeby chłodzenia powietrza świeżego nawiewanego do Obiektu przez 16 central klimatyzacyjnych o łącznej wydajności około 400 000 m³/h zastosowano 2 agregaty chłodnicze typu ECOMAX LN LCH V 853 Lennox o mocy Qchł. = 859,0 kW każdy.
    Tu również należy zwrócić uwagę na proporcje mocy chłodniczej do mocy grzewczej. W tego typu budynkach stosunek dyspozycyjnej mocy chłodniczej do mocy grzewczej na poziomie 4 nie powinien dziwić ze względu na ogromne zyski wewnętrzne.

System WLHP
    Zamontowane w obiekcie pompy ciepła typu GRH firmy ClimateMaster w wersji poziomej, powiązane zostały pierścieniem wodnym z rur stalowych łączonych przez spawanie. (...)

Koszty eksploatacyjne
(...)

Podsumowanie
    Opisane rozwiązania doskonale wpisują się w filozofię Inwestycji Społecznie Odpowiedzialnych (ang. Socially Responsible Investments), biorących pod uwagę aspekty ekologiczne i etyczne. Etyka prowadzonego biznesu uwzględniająca pod uwagę SRI nabierze szczególnego znaczenia po spadku zaufania do instytucji finansowych nastawionych na bezwzględną spekulację. Akcjonariusze i zarządzający funduszami typu SRI w wielu krajach mogą i powinni zaakceptować niższy zysk, mając pewność, że inwestują w działalności poprawiające stan środowiska naturalnego.
    Dochodzimy więc do ostatecznej konkluzji – developerzy budujący coraz większe obiekty handlowe najnowszej generacji muszą prowadzić stałe analizy i badania nad wdrażaniem nowoczesnych technologii proekologicznych. Muszą też korzystać z badań prowadzonych na uczelniach, w instytutach czy firmach produkcyjnych. Badania takie zakończone wdrażaniem do realizacji nowoczesnych rozwiązań energooszczędnych pozwolą coraz skuteczniej chronić środowisko, jednocześnie minimalizując zużycie m.in. energii, wody czy ograniczając wytwarzanie zanieczyszczeń i odpadów. Takie zachowanie jest w interesie najemców, którzy w czasach rosnących cen energii, mediów i usług komunalnych maja szansę utrzymać na niezmienionym poziomie opłaty eksploatacyjne. Jest też w interesie każdego mieszkańca naszej planety. Efekt skali powoduje, że bezwzględne oszczędności mogą być ogromne.