W końcu 2015 r., po siedmiomiesięcznym okresie budowy, w Nadrenii Północnej w Westfalii, został otwarty nowy hipermarket. Obiekt wybudowano według koncepcji „Green Building“ – budownictwa ekologicznego dostosowanego do najnowszych standardów energetycznych.

W nowym obiekcie zintegrowany geotermalny system zapewnia ogrzewanie zimą i chłód latem, dzięki czemu budynek jest w pełni samowystarczalny pod względem energetycznym. Na dachu o powierzchni 2 500 metrów kwadratowych nasadzono rośliny, które działają jak filtr chroniący zarówno przed upałem jak i przed zimnem oraz zwiększają wydajność energetyczną. Wewnątrz w systemie oświetlenia zastosowano energooszczędne lampy LED oraz najnowocześniejszą technologię chłodniczą.

W części chłodniczej hipermarketu wszystkie regały chłodnicze wyposażono w szklane drzwi, dzięki czemu zminimalizowano zużycie energii. Zaprojektowany system chłodniczy wykorzystuje obieg nadkrytyczny z czynnikiem roboczym R744 (CO₂). Skojarzony z nim system ogrzewania obiektu wykorzystuje całe ciepło odpadowe, a więc pozyskuje ciepło i generuje dodatkowe oszczędności. W systemie chłodzenia zainstalowano dodatkową funkcję pompy ciepła oraz klimatyzacji. System geotermalny zintegrowano z systemem chłodzenia i ogrzewania.

Rys. 1. Skraplacz usytuowano na zielonym dachu hipermarketu

Właściciel supermarketu jest przekonany o trwałości zastosowanej koncepcji:

–Ekologiczny i innowacyjny obiekt z łatwością zastąpił dotychczasowy hipermarket w tej miejscowości. Zastosowanie naturalnego czynnika chłodniczego w postaci CO₂ i zmniejszenie eksploatacji instalacji grzewczej i klimatyzacyjnej w znacznym stopniu przyczyniło się do zmniejszenia emisji CO2. System chłodniczy marketu zaprojektowała i zainstalowała firma instalacyjna we współpracy z TEKO GmbH. Zastosowanie CO₂ w instalacji, która działa bardzo stabilnie i dotychczas sprawdza się bez zarzutu na różnych poziomach chłodzenia i ogrzewania. 

Pierwsze rozwiązanie zrealizowane bazujące na zastosowaniu energii geotermalnej oraz aktywacji rdzenia betonowego zasilane jest kaskadą R 134a/CO₂. Z uwagi na uzyskaną dzięki temu oszczędność energii zdecydowaliśmy się tym razem – w porozumieniu z klientem – na nadkrytyczną dodatkową instalację CO₂ (typu booster) ze sprężaniem równoległym. Z jednej strony stosując naturalny czynnik chłodniczy w postaci CO₂ realizujemy ekologiczna koncepcję, z drugiej zaś uzyskujemy szansę porównania obu projektów pod względem energetycznym. Pierwsza analiza za okres trzech miesięcy wykazała lepsze wyniki dodatkowej instalacji CO₂ (typu booster). Zamierzamy oczywiście nadal obserwować i analizować obie technologie – stwierdza analityk TEKO.

Wykonanie instalacji

Optymalna regulacja mocy pozwala zaoszczędzić energię elektryczną

W systemie chłodzenia zastosowano jedną przetwornicę częstotliwości na każdym poziomie ciśnienia ssania, dzięki czemu zapewniono wydajną eksploatację w zmiennych warunkach pracy. Dlatego też w przypadku częściowego wykorzystania urządzenie może być eksploatowane przez cały rok w optymalnym zakresie temperatury parowania.

Freshness First

Zastosowany system regulacji ma wbudowaną funkcję „Freshness First“ zapewniającą jako priorytet świeżość produktów wymagających obniżonych temperatur. Dla każdego przedsiębiorcy świeżość szybko psujących się produktów żywnościowych ma nadrzędną wartość, dlatego też odpowiednia temperatura towarów ma pierwszeństwo przed wszelkimi wymaganiami temperaturowymi pomieszczeń. System regulacji samoczynnie reaguje na zmiany warunków eksploatacji dostosowując działanie urządzenia do wymagań produktu.

Optymalne temperatury latem

System klimatyzacyjny marketu (COOL2HEATcomfort) wykorzystuje zimną wodę i w przeważającej części opiera się na zainstalowanych sondach ziemnych (geotermalnych wymiennikach ciepła). Zimna woda na potrzeby urządzenia wentylacyjnego dostarczającego świeże powietrze wytwarzana jest przy pomocy płytowego wymiennika ciepła sprzężonego z urządzeniem klimatyzacyjnym. W razie potrzeby, w celu uzyskania niższej temperatury wymaganej na wejściu do obiegu schładza się wodę pochodzącą z systemu geotermalnego z 18°C do 6°C.

Rys. 2. Jednostka ROXSTA TEKO w maszynowni hipermarketu

Ogrzewanie zimą bez dodatkowej instalacji grzewczej 

Do ogrzewania marketu wykorzystuje się wyłącznie jednostkę COOL2HEATbasic, wykorzystującą energię geotermalną oraz ciepło odzyskane z procesu chłodniczego. Jeśli nie jest ono wystarczające do osiągnięcia odpowiedniego poziomu temperatury w markecie uruchamia się by-pass (obejście) gorącego gazu oraz zintegrowany poziom pracy pompy ciepła (COOL2HEATresource).

Innowacyjne rozwiązania regulacyjne firmy Wurm Systeme

System automatyki Frigotaktplus na bieżąco dostosowuje moc całej instalacji do aktualnego zapotrzebowania urządzeń chłodniczych. Przyczynia się to do możliwie najwyższego poziomu temperatury parowania oraz wydajności energetycznej całej instalacji.

Do regulacji urządzeń chłodniczych zastosowano elektroniczne zawory rozprężne oraz regulację Smartflow+. Smartflow+ to samoadaptacyjna metoda ochrony przed przegrzaniem, w której w pełni automatycznie wylicza się i ustawia optymalną wartość zadaną. Opisana metoda uwzględnia przepływy ciepła i masy oraz akumulację ciepła.