Chlad ze slunce
Že se domy zateplují, to je dnes už běžný obrázek, že se do domů instaluje technologické zařízení na výrobu chladu, to také není tak neobvyklé, ale že se chlad vyrábí ze sluneční energie, to je ještě téměř unikát.
V Praze na Proseku stojí objekt, který byl kdysi postaven jako ubytovna pražských stavebních podniků. V devadesátých letech ho koupil Jan Horal, bývalý československý voják, který prošel válečnými frontami v Evropě i v Africe, v padesátých letech se usadil ve Švédsku. Své životní zkušenosti v oblasti podnikání a investic uplatnil i po návratu do Česka. Ubytovnu uvážlivě přebudoval na turistický hotel, který už má dnes stálou klientelu ze všech kontinentů.
Obr. 1 - Celkový pohled na solární pole na střeše hotelu
Poslední významnou investicí je absorpční chladící jednotka (ACHJ) jako zdroj chladu pro klimatizaci hotelových pokojů hotelu DUO Praha. Jako zdroj energie slouží pole solárních vakuových panelů na střeše hotelu. Odpadní teplo je využíváno pro předehřev teplé užitkové vody. Roční předpokládaná spotřeba energie na vytápění ACHJ ze solárního zdroje, případně z primární sítě CZT nebo plynové kotelny je Er = 324 MWh, což odpovídá spotřebě cca Se = 1166 GJ.
Zdroje tepla pro ACHJ
Pro nepřetržitý provoz využívá ACHJ solární pole, plynovou kotelnu a stávající centrální zásobování teplem z výměníkové stanice.
Solární pole
Solární kolektorové pole je umístěno na ploché střeše 15x42 metrů západní budovy. Kolektorové pole pracuje ve dvou režimech. V letním provozu dosahuje maximální teploty cirkulačního média, v zimě, kdy nebude potřeba objekt chladit, teplo z kolektorového pole bude sloužit pro předehřev teplé vody. Kolektory jsou vakuové s přímým ohřevem cirkulační glykolové směsi.
Na studii se podílelo ČVUT Praha, instalaci technologie provedla firma Tronic Control. Pro zařízení byly vybrány kolektory rakouského výrobce GreenOneTec, který je největším evropským výrobcem solárních kolektorů. Typ VK180 je distribuován v Čechách firmou 4T pod označením VSC25. Vakuové trubice jsou umístěny na společné konstrukci a jsou vybaveny zrcadlovými reflektory, které zvyšují výkon. Kolektory mají provedenou evropskou certifikace podle EN 12975-2 firmou Fraunhofer-Institut für Solar Energiesysteme ISE z Freiburgu. Studie doporučila montáž kolektorů úhlem sklonu 25° s mírným natočením kolektorového pole o 30° na západ od ideálního jihu. Dodržení orientace kolektorů s kratší hranou budovy umožnilo umístit 200 kusů kolektorů. Kolektory jsou umístěny po 4 kusech na ocelových pozinkovaných konstrukcích. Vždy 2 konstrukce (8 kolektorů) jsou propojeny sériově.. Propojení jednotlivých bloků je provedeno metodou Tichelmann do dvou polí. Izolace jsou provedeny minerální vatou o síle 3 Onun a oplechovány proti atmosférické vlhkosti. Ocelové konstrukce jsou vybaveny stavitelnými patkami, aby bylo možné celé kolektorové pole znivelovat. Konstrukce nejsou kotveny do střechy. Jsou umístěny na pryžových podložkách, aby nedošlo k poškození střešní krytiny a jsou dováženy betonovými tvarovkami, aby byla zachována stabilita proti větru.
Předávací stanice jsou vybaveny deskovými pájenými výměníky. Na primární straně výměníku je glykolová směs o koncentraci 34%, na sekundární straně je technologická voda pro potřeby absorpční jednotky. Primární strana je osazena oběhovým čerpadlem s regulaci otáček KSB Rio - Eco 40-80. Stanice je vybavena separátory plynů a kalů, uzavíracími armaturami a místními měřicími přístroji. Bezpečnost systému je zajištěna pomocí pojistné armatury a expanzní nádobou.
Obr. 2 - Každý host si nastaví režim teploty ve svém pokoji podle svých představ. V hotelovém dispečinku je vidět, jak je který pokoj klimatizován. Při otevřeném okně je klimatizace vypnuta
Hydraulické poměry
Blok 8 kolektorů při průměrné radiaci 1000 W/m2, teplotě okolí 25°C a požadovaném teplotním spádu 70° -100°C vykazuje požadovaný průtok 220 l/hod při tlakové ztrátě 64 mbarů, při teplotním spádu 80°- 100°C vykazuje požadovaný průtok 300 1/h při tlakové ztrátě 116 mbarů.
Pro jedno pole (13 paralelních kolektorů) je průtok 2,86 m3/h, resp. 3,9 m3/h. Celkový průtok na obou polích je 5,72 m3/h resp. 7,8 m3/h.
Pro svedení energie v podobě horké vody je využito stávající potrubí z plynové kotelny Solární energie je akumulována v osmi nádržích o celkovém objemu 15,2 m3.
Plynová kotelna
Plynová kotelna na střeše hotelu DUO slouží jako náhradní zdroj tepelné energie v letním období, v době odstávky zdroje centrálního zásobování teplem pro ohřev TUV. Plynová kotelna má instalovaný výkon 480 kW a je tvořena výkonovou kaskádou šesti závěsných kondenzačních kotlů Hoval. Trubní propojení v nástřešní plynové kotelně je řešeno tak, aby bylo možno v případě nedostatku solární energie ji doplnit na požadované parametry z plynového zdroje.
Centrální zásobování teplem - výměníková stanice
Rezervním zdrojem tepla pro ACHJ je stávající výměníková stanice tvořená deskovými výměníky, která je napojena na primární rozvod CZT a je situována ve stejném prostoru jako strojovna chladu v suterénu hotelu.
Výměníková stanice je navržena pro vytápění hotelu v zimním období, přípravu TUV a možno ji využít jako zdroj tepla pro generátor ACHJ. Výměníková stanice je tvořena čtyřmi deskovými letovanými výměníky o výkonu 1 250 kW pro vytápění v zimním období a dvěma deskovými letovanými výměnky o výkonu 1 250 kW pro přípravu TUV v zimními i letním období.
Energie pro ACHJ
Generátor ACHJ má maximální příkon cca 800 kW. Pro napájení bude postačovat za ideálních podmínek (při maximálním výkonu solárního pole a 80% výkonu ACHJ) pouze solární energie. V případě nedostatku solární energie bude dobíjen solární akumulátor a provoz ACHJ převezme po dobu dobíjení CZT prostřednictvím VS.
Soustava chlazené vody (6°C/12°C)
Soustava chlazené vody je vedena z výparníku ACHJ o výkonu 560 kWc dopravním čerpadlem do tepelně izolovaných akumulačních nerezových nádrží o celkovém objemu 4 m3, které slouží k plynulému řízení výkonu ACHJ, dále jako hydraulický vyrovnávač dynamických tlaků a jako rezerva chlazené vody.
Z akumulátorů chladu bude vyvedena větev chlazené vody ke spotřebě ve fancoilech na jednotlivých pokojích.
Soustava chladící vody (27°C/33°C)
Přes absorbér a kondenzátor je ACHJ napojena na deskový výměník o výkonu 700 kW předehřevu TUV, který předehřívá TUV při uvedených parametrech chladící vody z 10 na 30° C. Protože na straně chladící vody je maximální výkon 1400 kW, je využito odpadního tepla cca ze 75% a zbytek je odváděn k ochlazení na otevřenou chladící věž. Jako chladicí kapalina je použita směs vody a vhodného činitele, který zabrání tvorbě řas v tělese chladící vody.
Energetická bilance kolektorového pole na Hotelu DUO
Energetická bilance byla vypracována pro požadovanou výstupní teplotu cca 90°C. Při výpočtu roční bilance bylo uvažováno s následujícími parametry:
květen až září provoz primárně pro chlazení - ohřev na 80°C až 90°C
říjen až duben provoz převážně pro ohřev bazénové vody a předehřev TUV - ohřev na WC až 40°C
Celkový roční zisk z kolektorového pole: 270177 kWh (972,6 GJ) z toho pro období chlazení 591,9 GJ (61% z ročního zisku. Měrný energetický zisk: 533 kWh/m2
Při ozáření 1100 W/m2 tomu odpovídá špičkový výkon kolektorů okolo 260 kW. Projektovaná špičková potřeba tepla pro chlazení se předpokládá 800 M. Jedná se však o špičkovou potřebu. Při uvažované nesoučasnosti lze předpokládat potřebný tepelný výkon kolem 600 kW a okamžitý solární podíl bude tedy cca 43 %.
Výhodou využití kolektorů slunečního záření ve spojení s absorpčními chladícími jednotkami je současnost požadovaného chladícího výkonu a výkonu kolektorů slunečního záření. Pokud klesne sluneční ozáření, poklesne tepelný výkon z kolektorů, zároveň však poklesne požadavek,na chladící výkon. Solární podíl se tak bude stále pohybovat okolo 40%.
Investice přišla na 9 milionů Kč. Na mou naivní otázku na dobu návratnosti mi řekl technický ředitel Karel Vald, že investice byla nutná, protože Hotel DUO je držitelem čtyř hvězdiček a takovéto zařízení je dnes už povinným vybavením hotelů této kategorie. "My však získáváme chlad ekologičtěji a věřím, že i levněji než ostatní pražské hotely", dodává.
