Zamknij menu

MONOWALENTNE CHŁODZENIE I OGRZEWANIE

KASKADA POMP CIEPŁA W KB4 W DÜSSELDORFIE

KASKADA POMP CIEPŁA W KB4 W DÜSSELDORFIE

Budynki niemieszkalne, jak np. supernowoczesny biurowiec KB4 w dzielnicy biznesowej „Airport City” w Düsseldorfie, jako nowe inwestycje muszą spełniać surowe wymogi ustawowe. Dotyczy to przede wszystkim ogrzewania i chłodzenia obiektu. Dzięki nowym technologiom można bez problemu sprostać tym wymaganiom. Na przykład za pomocą ekonomicznych rewersyjnych pomp ciepła, które mogą działać jako monowalentne źródła zimna i ciepła.

 

KB4 -

SUPERNOWOCZESNY BIUROWIEC

Posiadający około 4300 m2 nowoczesnej powierzchni biurowej pięciopiętrowy KB4 został wybrany przez firmę Gerresheimer na siedzibę główną koncernu. Każde piętro może zostać podzielone na dwa różnej wielkości lokale do wynajęcia, w których można wydzielić pomieszczenia stosownie do potrzeb — od pojedynczych biur po sale open space. W piwnicy zlokalizowane są magazyny i archiwum oraz parking podziemny. Budowa obiektu, w który firma STRABAG Real Estate GmbH zainwestowała 17 mln EUR, trwała około roku i została zakończona w połowie 2014 r. Pod koniec 2018 roku budynek przejęła jedna ze spółek koncernu Talanx.

 

ŚCISŁA WSPÓŁPRACA MIĘDZY BIUREM

ARCHITEKTONICZNYM A PRODUCENTEM

W myśl nowoczesnych standardów budownictwa biurowego w projekcie musiała być uwzględniona klimatyzacja pomieszczeń. Dlatego, oprócz źródła ciepła, musiała zostać wykonana instalacja służąca do chłodzenia. W projekcie instalacji należało wziąć pod uwagę wymogi niemieckiego rozporządzenia w sprawie oszczędności energii (EnEV). Paragraf 3 ustawy o odnawialnych źródłach energii cieplnej nakazuje, aby w nowych budynkach o powierzchni użytkowej większej niż 50 m2 zapotrzebowanie na ciepło i zimno pokrywane było w proporcjonalnym stopniu z odnawialnych źródeł energii. Odnawialnymi źródłami energii w rozumieniu ustawy są: ciepło atmosferyczne, geotermia, promieniowanie słoneczne lub biomasa.

 

Biuro projektowe Bodzian z Duisburga postawiło sobie za cel nie tylko spełnienie wymogów ustawowych, ale także znalezienie jak najbardziej efektywnego i racjonalnego rozwiązania dla KB4. Intensywnie analizowano różne pomysły, odrzucano je lub konkretyzowano i dopracowywano. Aż do momentu, gdy projektujący inżynier Frank Müller znalazł rozwiązanie, które spełniało zarówno ambicje biura projektowego, jak i zaspokajało potrzeby klienta. W czasie całej fazy opracowywania rozwiązania energetycznego biuro projektowe mogło liczyć na pomoc Mitsubishi Electric. „Dzięki stałej współpracy między konsultantami, inżynierami i naszymi ekspertami technicznymi jako producent pomagamy znaleźć optymalne rozwiązanie instalacji, które spełnia wysokie wymagania jakościowe zarówno ze strony biura projektowego, jak i naszej” — tłumaczy Bernd Brinkmann, regionalny konsultant w Mitsubishi Electric.

 

KASKADA POMP CIEPŁA —

CIEPŁO I ZIMNO WEDŁUG POTRZEB

Instalacja z dziewięcioma połączonymi w kaskadę pompami ciepła powietrze-woda umożliwia równoczesne grzanie i chłodzenie. „Za pomocą czujników, sterowników i regulatorów wyznacza się, które urządzenie zewnętrzne mają wytwarzać ciepło, a które zimno, a po drugie ile mocy potrzebne jest w danym momencie. Dzięki temu możemy wytwarzać oba rodzaje energii w tym samym czasie i w takiej ilości, jaka jest potrzebna” — podsumowuje Bernd Brinkmann, regionalny konsultant w Mitsubishi Electric. 
Wykorzystano łącznie dziewięć pomp ciepła typu PUHZ-SHW230YKA z serii Mr. Slim o łącznej mocy 207 kW. Urządzenia zewnętrzne wyposażone są w pełną technologię inwerterową, za pomocą której ich moc jest bezstopniowo precyzyjnie dostosowywana do bieżącego zapotrzebowania. Dzięki temu system pracuje z większą wydajnością niż instalacje typu on/off. Zakres regulacji sprężarki w maszynie wynosi od 30 do 100%. Umożliwia to modulację od około 7 kW, czyli jednej pompy ciepła pracującej pod obciążeniem częściowym 30%, do 207 kW, czyli dziewięciu urządzeń pod pełnym obciążeniem. „Strategia regulacji polega na tym, aby w miarę możliwości utrzymywać obciążenie częściowe poszczególnych pomp ciepła. Jest to bardziej efektywne niż gdyby przykładowo cztery pompy ciepła działały z pełną mocą, a pozostałe pięć było wyłączonych” — tłumaczy Brinkmann.

DOBRE WSKAŹNIKI

EKONOMICZNE TAKŻE W ZIMIE

Urządzenia wyposażone zostały w technologię Zubadan, pozwalającą na niezawodne działanie także przy bardzo niskich temperaturach zewnętrznych. Technologia Flash Injection zapewnia stabilny obieg czynnika chłodniczego mimo spadku temperatur powietrza. Umożliwia to utrzymanie 100% wydajności grzewczej przy temperaturze do 15°C bez konieczności włączania dodatkowego źródła ciepła, jak np. grzałka elektryczna. Sprawne działanie urządzenia zagwarantowane jest nawet przy mrozie sięgającym -28°C. 

„Dzięki tej technologii korzystanie z pomp ciepła jest opłacalne także w zimie, ponieważ system ten funkcjonuje wtedy jako monowalentne źródło ciepła” — tłumaczy Ulf Berens, szef zakładu chłodnictwa Berens. Dodatkową korzyścią ze stałej wydajności grzewczej jest możliwość montażu urządzeń o znacznie mniejszych wymiarach niż w przypadku modeli bez technologii Zubadan.

DZIEWIĘĆ MODUŁÓW ZEWNĘTRZNYCH

POŁĄCZONYCH W KASKADĘ

Dziewięć modułów zewnętrznych połączonych jest w kaskadę, ale każdy z nich może, niezależnie od innych, pracować w trybie grzania lub chłodzenia. W zimne dni dziewięć urządzeń może wytwarzać ciepło, a w upalnie wszystkie dziewięć pomp ciepła pracuje w trybie chłodzenia. W przejściowych porach roku, gdy pod działaniem promieniowania słonecznego biura od południowej strony nagrzewają się na tyle, że wymagają klimatyzowania, a po północnej nadal muszą być ogrzewane, część urządzeń może wytwarzać ciepło, a pozostałe mogą chłodzić. Aby uzysk energii był optymalny, moduły zewnętrzne ustawione są na dachu budynku w łuk. Taki układ sprawia, że powietrze odprowadzane trafia pomiędzy pompy ciepła i ogrzewa lub chłodzi powietrze nawiewane, dzięki czemu instalacja może pracować z jeszcze większą efektywnością.

INTELIGENTNA

REGULACJA

Adaptacja do bieżących potrzeb możliwa jest dzięki specjalnemu systemowi regulacji. Na każdą pompę ciepła przypada jeden moduł sterujący zewnętrznym wymiennikiem PAC-IF012B-E. Za pomocą tego modułu sterującego zewnętrznym wymiennikiem można połączyć wiele wymienników ciepła z urządzeniami zewnętrznymi serii Mr. Slim. Umożliwia to np. podłączenie ich do central wentylacyjnych lub kurtyn powietrznych. 
W KB4 za pomocą modułów sterujących zewnętrznym wymiennikiem zintegrowano instalację pomp ciepła z nadrzędną automatyką budynkową. Za pomocą zewnętrznych sygnałów mogą być zadawane różne ustawienia: regulacja mocy na 8 poziomach od 30 do 100%, tryb grzania lub chłodzenia oraz wyłączenie sprężarki. Ponadto system sterowania wskazuje wszystkie istotne dane robocze, w tym pracę sprężarki, tryb pracy lub odszranianie. Za pomocą przewodów czynnika chłodniczego każda jednostka zewnętrzna podłączona jest oddzielnie do własnego wymiennika ciepła. Przenoszą one zakumulowaną w wodzie energię do dwóch zasobników buforowych ciepłej wody i jednego zimnej wody. Dzięki takiej konfiguracji we wnętrzu budynku nie odbywa się obieg czynnika chłodniczego. 

 

ZASOBNIK BUFOROWY

ZWIĘKSZA EFEKTYWNOŚĆ

Trzy zasobniki buforowe dostarczają wodę zależnie od potrzeb do obiegu ciepłej lub zimnej wody. Zastosowanie zasobników buforowych pozwoliło uniknąć niepotrzebnego wyłączania i włączania pomp ciepła, przez co zużywają one mniej energii. Centralne ogrzewanie realizowane jest ogrzewanie podłogowe, które pokrywa podstawowe zapotrzebowanie grzewcze. Dodatkowo zamontowane są grzejniki konwekcyjne, aby w okresach szczytowego zapotrzebowania dostarczana była wystarczająca ilość ciepła. Centralne chłodzenie realizowane jest przez centralną instalację wentylacyjno-klimatyzacyjną. Spełnia to przyjęte w projekcie założenie rezygnacji z urządzeń klimatyzacyjnych.

WNIOSEK

Efekt, który spełnia wszystkie oczekiwania: w przypadku KB4 zamontowano system pomp ciepła powietrze-woda, który nie tylko spełnia wymogi ustawowe, ale działa także jako monowalentne źródło ciepła, które może równocześnie grzać i chłodzić. Ponieważ jeden system może pełnić obie funkcje, rozwiązanie zastosowane w KB4 jest zarówno prostsze, jak i bardziej energooszczędne niż klasyczne wyposażenie z osobnym źródłem ciepła i instalacją klimatyzacyjną.
Świadomie wybrano system, który nie traci na efektywności w niższych temperaturach. Urządzenia połączone są ze sobą za pomocą odpowiedniego modułu sterującego zewnętrznym wymiennikiem ciepła, aby mogły efektywnie i stosownie do potrzeb wytwarzać zimną i ciepłą wodę, także równocześnie. Ponieważ efekt prac spełnił wszystkie oczekiwania, niemal identyczne rozwiązanie zastosowano w bliźniaczym sąsiednim budynku AERO.