Γεωθερμικό έργο θέρμανσης-κλιματισμού σε ξενοδοχείο Resort στα Μάλια της Κρήτης.
Σε αυτό το έργο αξιοποιήσαμε τη γεωθερμική ενέργεια που έχουμε σε βάθος μόλις 10μ. Επίσης, ελαχιστοποιούμε τη απόρριψη θερμότητας με γεωθερμικές αντλίες θερμότητας ολικής ανάκτησης που χρησιμοποιούν την ανάκτηση θερμότητας για να ζεσταίνουν νερό για ντους, κουζίνες, εστιατόρια κλπ.
Η καρδιά αυτού του μηχανοστασίου είναι δύο πολυχρηστικές αντλίες θερμότητας Climaveneta (Mitsubishi Electric Hydronics & IT Cooling) με δύο screw συμπιεστές, ψυκτικό μέσο R513a (χαμηλού αποτυπώματος) με ακουστικά περιβλήματα και πολλά αξεσουάρ για την αύξηση της απόδοσης. Για υψηλές θερμοκρασίες νερού χρησιμοποιούμε αντλία θερμότητας νερού-νερού που χρησιμοποιεί ανάκτηση θερμότητας από τις τετρασωλήνιες αντλίες θερμότητας και μπορεί να παράγει ζεστό νερό έως 78oC. Το νερό, προθερμαίνεται από σε συνεχή ροή από ηλιακό πεδίο πριν μπει στις δεξαμενές νερού χρήσης 20.000 λίτρων.
Όλες οι αντλίες είναι υψηλής απόδοσης, συνεχώς μεταβαλλόμενων στροφών με μετατροπέα συχνοτήτων (inverter) και ηλεκτρικούς κινητήρες υψηλής απόδοσης IE5 της WILO.Η δευτερεύουσα ροή στις τερματικές μονάδες πραγματοποιείται επίσης με αντλίες Inverter IE5 που είναι εγκατεστημένες σε ένα μεγάλο συλλέκτη PPR της Aquatherm. Όλες οι σωληνώσεις σε αυτό το μηχανοστάσιο έγιναν με σωλήνες PPR από την Aquatherm και είναι πλήρως μονωμένες.
Σε αυτό το σύστημα, έχουμε περισσότερες από 40 ηλεκτροβάνες για έλεγχο, κατεύθυνση ροής, ρυθμούς ροής κ.λπ.Όλος ο εξοπλισμός ελέγχεται πλήρως από το σύστημα SCADA με πάνω από 3000 σημεία. Το σύστημα αυτοματισμού αποτελείται από ένα πίνακα PLC (Siemens Simatic ET200sp), πολυάριθμους αισθητήρες και trandusers και επικοινωνία ModBus με τον κύριο εξοπλισμό.Όλα διαρκώς διαμορφώνονται με αλγόριθμους βελτιστοποίησης. Έχουμε σενάρια για εφεδρεία, φορτία αιχμής, χαμηλά φορτία κ.λπ. που εξασφαλίζουν την καλύτερη απόδοση του συστήματος.
Διαθέτει κεντρικό μηχανοστάσιο όπου τα προηγούμενα χρόνια (2014-2015) η enpro είχε αναλάβει τον εκσυγχρονισμό και βελτιστοποίηση γεωθερμικού συστήματος ψύξης. Η θέρμανση των ζεστών νερών χρήσης γινόταν με ηλιακό πεδίο και λέβητες πετρελαίου. Επιγραμματικά η βελτιστοποίηση του συστήματος κλιματισμού (παραγωγή και διανομή) είχε αποφέρει εξοικονόμηση της τάξης του 30% ενώ στην παραγωγή ΖΝΧ είχαμε εξοικονόμηση 77% και απόσβεση σε 1-2 χρόνια.
Η μελετητική πρόκληση:
Είχαμε να προτείνουμε μία αποκατάσταση όπου η ενεργειακή αναβάθμιση θα έπρεπε να πληροί όλες τις νέες περιβαλλοντικές οδηγίες (KYOTO Protocol, απεξάρτηση από ορυκτά καύσιμα, κλπ) και αποσβεσιμότητα στα 5-6 έτη, από ένα ήδη πολύ αποδοτικό γεωθερμικό σύστημα. Το σύστημα θα έπρεπε να προσφέρει εφεδρικές πηγές τόσο στον κλιματισμό, όσο και στην παραγωγή ΖΝΧ ενώ ταυτόχρονα θα έπρεπε να έχει τη δυνατότητα να προσφέρει θέρμανση χώρων για επέκταση σεζόν.
Η απόδοση του προηγούμενου συστήματος ήταν πολύ υψηλή προσφέροντας κόστος ψύξης ανά διανυκτέρευση 0,58€ και 0,10€ ανά διανυκτέρευση για το ζεστό νερό χρήσης. Συνολικό κόστος θερμικών ανέσεων: 0,68€/διανυκτέρευση.
Η πρόταση:
Αρχικά έγιναν δοκιμαστικές μετρήσεις σε κάθε κλάδο κλιματισμού με παροχόμετρο υπερήχων και τη χρήση inverter κυκλοφορητών. Έτσι αποτυπώθηκαν οι πραγματικές καμπύλες του δικτύου και υπολογίστηκαν τα σημεία λειτουργίας κάθε κλάδου βάσει του απαιτούμενου φορτίου ανά κλάδο ώστε να βελτιωθεί η διανομή. Στη συνέχεια έγινε η επιλογή των δύο μηχανημάτων για τον κλιματισμό. Έπρεπε να έχουν τη δυνατότητα ψύξης και θέρμανσης και το καθένα να καλύπτει τουλαχιστον 65% του φορτίου αιχμής (560kW Cc) ώστε να αποτελούν σημαντική εφεδρεία. Από το SCADA που είχαμε εγκατεστημένο, είχαμε καταγράψει τις αιχμές των ΖΝΧ που είναι μεγάλες (All Inclusive). Έτσι η ιδανικότερη τεχνολογία για εκμετάλλευση θερμικών απορρίψεων, παροχής ψύξης και θέρμανσης και απεξάρτηση από ορυκτά καύσιμα ήταν η επιλογή πολυλειτουργικών υδρόψυκτων αντλιών θερμότητας (ταυτόχρονη ψύξη και θέρμανση).
Το νέο σύστημα αποτελείται από δύο παραγωγικές γεωτρήσεις όπου η άντληση γίνεται από μόλις 6μ με inverter υποβρύχιες αντλίες. Η θερμοκρασία του νερού έχει διακύμανση από 18oC έως 19,5oC στη σεζόν. Οι γεωτρήσεις τροφοδοτούν δύο πλακοειδής εναλλάκτες θερμότητας τιτανίου, πολύ χαμηλής θερμοκρασιακής διαφοράς (LMTD=1,4). Στη συνέχεια για κάθε κύκλωμα μία αντλία πολύ υψηλής ενεργειακής απόδοσης (ΙΕ5 μόνιμου μαγνήτη) με ενσωματωμένο inverter ανακυκλοφορεί το νερό στον εναλλάκτη της κάθε ΓΑΘ. Οι δύο ΓΑΘ είναι υψηλής ενεργειακής απόδοσης, διαθέτουν από δύο screw συμπιεστές, ψυκτικό μέσο R513a (χαμηλού GWP), τρείς (3) shell n tube εναλλάκτες και αξεσουάρ για την αύξηση της απόδοσης όπως soft starter, ηλεκτρονικές εκτονωτικές, κλπ. Οι δύο ΓΑΘ ψύχουν νερό και μέσω δυναμικής ολικής ανάκτησης θερμαίνουν το κύκλωμα μίας τρίτης υδρόψυκτης Α/Θ. Η τρίτη Α/Θ δέχεται στο evaporator το νερό μεσαίων θερμοκρασιών και επιτυγχάνει πολύ υψηλό βαθμό απόδοσης για υψηλές θερμοκρασίες (COP>6 για 60oC θερμό νερό). Οι κύριες ΓΑΘ έχουν τη δυνατότητα θέρμανσης έως 55oC, οπότε σε συνδυασμό με υψηλής απόδοσης εναλλάκτη (54oC out) και την πολύ μικρή διαστρωμάτωση (>0,4oC) στα 20.000λίτρα μπορούν να αποτελέσουν εφεδρεία ΖΝΧ. Το ηλιακό πεδίο κάνει άμεση προθέρμανση της προσαγωγής κρύου νερού προς τα θερμοδοχεία καθώς και την (υπό θερμοκρασιακή δυναμική συνθήκη) μεταθέρμανση της ανακυκλοφορίας. Όλα τα κυκλώματα διαθέτουν επίσης αντλίες πολύ υψηλής ενεργειακής απόδοσης (ΙΕ5 μόνιμου μαγνήτη) με ενσωματωμένο inverter και μία πληθώρα ηλεκτροβανών που ελέγχονται από το SCADA διαμορφώνουν διαφορετικά υδραυλικά κυκλώματα (ψύξη ή θέρμανση, λειτουργία των ΓΑΘ για ΖΝΧ, 1 ΓΑΘ ΖΝΧ και 1 ΓΑΘ ψύξη, κτλ). Για τη δευτερεύουσα διανομή έγινε εγκατάσταση ενός συλλέκτη με αντλίες inverter-ΙΕ5-μόνιμου μαγνήτη που λειτουργούν σε προκαθορισμένα όρια για την ορθή και πλήρη ανακυκλοφορία του νερού σε όλο το δίκτυο αλλά ταυτόχρονα αυξομειώνουν τις στροφές ώστε να ικανοποιούν θερμοκρασιακή συνθήκη. Με την κατάλληλη υδραυλική διάταξη, τη χρήση αναλογικών ηλεκτροβανών και αισθητηρίων πίεσης το σύστημα μπορεί να λειτουργήσει από αμιγώς πρωτεύων (Variable Primary Flow), σε πρωτεύων με υδραυλική εξισορρόπηση από το δοχείο αδρανείας έως και πλήρως πρωτεύων-δευτερεύων. Η διάταξη πρωτεύων σύμφωνα με μελέτες πχ ASHRAE μπορεί να επιφέρει >18% εξοικονόμηση. Την «ενορχήστρωση» του συστήματος ανέλαβε ένα tailor made σύστημα κεντρικής διαχείρισης και βελτιστοποίησης SCADA που στηρίζεται σε βιομηχανικά PLC και πρότυπα. Ο περιορισμένος χώρος του μηχανοστασίου ήταν άλλη μία πρόκληση. Όμως ο αναλυτικός σχεδιασμός σε 3D CAD σχεδιαστικό έδωσε τη λύση ώστε να βγει ένα state of the art αποτέλεσμα και οι παραγγελίες υλικών έγιναν αρκετά ομαλά παρά τις έντονες δυσχέρειες στην αγορά εν μέσω της πανδημίας.
Τα αποτελέσματα:
Η απόδοση του συστήματος ξεπέρασε τις προσδοκίες σχεδιασμού, ενώ το commissioning είναι ακόμα σε εξέλιξη βελτιώνοντας συνεχώς την αποδοτικότητα του συστήματος.
- 31% μείωση ηλεκτρικού ρεύματος και 10.000lt πετρελαίου.
- Πλήρης απεξάρτηση από ορυκτά καύσιμα.
- Το κόστος θερμικής άνεσης (κλιματισμός και ΖΝΧ) είναι 0,40€/διανυκτέρευση. Σημαντικό:η περίοδος μετρήσεων είναι από 15/7/2021 και περιλαμβάνει τους παρατεταμένους και ακραίους καύσωνες.
- Η συνολική εξοικονόμηση λειτουργίας είναι 29.885,00€ τη σεζόν.
- Απόσβεση επένδυσης σε 5 σεζόν.
- Ετήσια μείωση 88 τόνους CO2
- Καλύτερη θερμική άνεση
- Από 15 αντλίες πλέον έχουμε 25 αλλά η κατανάλωση έχει μειωθεί κατά 40%.
- Αύξηση του κύκλου ζωής του εξοπλισμού
- Εφεδρικές διατάξεις και εξοπλισμός.
- Μεγαλύτερη ενεργειακή εκμετάλλευση ηλιακού πεδίου
Key features:
- Γεωθερμία ανοιχτού βρόγχου
- Ολική ανάκτηση
- IE5 Μόνιμου μαγνήτη inverter αντλίες
- SCADA με σενάρια λειτουργίας, PID ελέγχους και πολλαπλές μεταβλητές βελτιστοποίησης
- R513a (GWP=631) μείον 118 τόνους CO2
- COP για ΖΝΧ >6.00
- TER >9.60 kW/kW
- 40 ηλεκτροβάνες
- 70 αισθητήρια πίεσης
- 82 αισθητήρια θερμοκρασίας
- PPR δίκτυα με ηλεκτρονική αντιδιαβρωτική προστασία
- State of art σχεδιασμός. Έγινε πλήρης σχεδιασμός σε 3D CAD πριν την κατασκευή.
Σε αυτό το έργο προσφέραμε τη μελέτη, λεπτομερή τρισδιάστατο σχεδιασμό, εξοπλισμό, πλήρη κατασκευή υδραυλικών, μηχανολογικών και ηλεκτρολογικών. Παραδώσαμε το έργο με πλήρη θέση σε λειτουργία και τώρα τα σενάρια λειτουργίας και οι παράμετροι αναβαθμίζονται συνεχώς για να εξασφαλιστεί η μέγιστη απόδοση του συστήματος
6 Comments
