Projekt -
Centrum Odnawialnych Źródeł Energii
Realizacja zadania
"Centrum Odnawialnych Źródeł
Energii"
17
października 2002 r. nastąpiło uroczyste otwarcie
Centrum OŹE.
Realizacja zadania utworzenia Centrum szkoleń w zakresie technik
OŹE pozwala na dalszy rozwój placówki i poszerzenie oferty
dydaktycznej o nowe moduły nauczania związane z aktywnym
wykorzystaniem energii biomasy i oszczędnym wykorzystaniem
energii elektrycznej stosując pompy ciepła:
Akumulatory
energii cieplnej w kotłowni
Pompa ciepła
powietrze-woda typu WPL 25 KW z zasobnikiem buforowym 700 [l] do
systemu ogrzewania podłogowego
I. Wyposażenie Centrum
Wyposażenie techniczno-dydaktyczne w ramach realizacji
zadania Centrum szkoleń w zakresie technik OŹE stanowią kotły
grzewcze opalane drewnem i słomą oraz pompy ciepła, zastępujące
istniejące kotły węglowe:
- pompa ciepła powietrze-woda WPL 25 z zasobnikiem
akumulującym ciepło;
- kocioł na biomasę (drewno);
- kocioł na biomasę (słomę);
- pompa ciepła współdziałająca z kolektorami słonecznymi;
- zestaw laboratoryjny pompy ciepła współpracującej z
kolektorami słonecznymi;
- urządzenia do klimatyzacji pomieszczeń.
Wymienione urządzenia mają spełniać rolę instalacji użytkowo
- demonstracyjno - ćwiczeniowych.
Jedna z pompa ciepła pracować będzie na potrzeby ogrzewania
podłogowego w Pracowni Technik Instalacyjnych, druga
przygotowywać będzie ciepłą wodę użytkową wykorzystując
jako źródło dolne powietrze z wentylacji Pracowni Technik
Solarnych na piętrze. W dwóch pracowniach na piętrze budynku,
zainstalowane będą klimatyzatory typu split.
Kolektor z
wydzielonymi ww. obiegami grzewczymi
Magazyn biomasy (słoma, drewno)
II. Opis zainstalowanych urządzeń
- Kocioł
opalany drewnem
W kotłowni zainstalowany został kocioł
typu MODERATOR o mocy znamionowej 200 [kW]. Kocioł
pracuje na zespół dwóch akumulatorów ciepła (wspólny
dla kotła na drewno i kotła na słomę) o pojemności 3,5
[m3]. Kocioł wyposażony jest w wentylator podmuchowy i
fabryczny regulator, sterujący pracą kotła. Dla
utrzymania właściwej temperatury powrotu wody do kotła
i, co za tym idzie, możliwie wysokiej temperatury wyjściowej
(ok. 90 [°C]), kocioł współpracuje z pompą kotłową
i dwoma równolegle zamontowanymi termostatycznymi
zaworami mieszającymi stabilizującymi temperaturę wody
powrotnej do kotła na poziomie powyżej 60 [°C]Ilość
wyprodukowanej energii cieplnej przez kocioł mierzona
jest przez sterownik kotłowni.
Kocioł na drewno jest kotłem podstawowym. Podstawowym
paliwem dla kotła jest drewno odpadowe. Należy zapewnić
drewno o wilgotności nie przekraczającej 25% (max. 30%).
Możliwe jest też zasilanie kotła innymi paliwami.
- Kocioł
opalany słomą
W kotłowni zainstalowany jest także kocioł
typu EKOPAL 20 o mocy znamionowej 70 [kW]. Kocioł
pracuje na zespół dwóch akumulatorów ciepła (wspólny
dla kotła na drewno i kotła na słomę). Kocioł wyposażony
jest w wentylator podmuchowy i fabryczny regulator,
sterujący pracą kotła. Dla utrzymania właściwej
temperatury powrotu wody do kotła i, co za tym idzie, możliwie
wysokiej temperatury wyjściowej (ok. 90°C), kocioł współpracuje
z pompą kotłową i termostatycznym zaworem mieszającym
stabilizującym temperaturę wody powrotnej do kotła na
poziomie powyżej 60 [°C]. Ilość wyprodukowanej
energii cieplnej przez kocioł mierzona jest przez
sterownik kotłowni.
Kocioł na słomę będzie kotłem uzupełniającym,
rozpalanym w celach dydaktycznych i w szczytach obciążenia.
Należy zapewnić słomę o wilgotności nie przekraczającej
25%. Kocioł spala słomę sprasowaną w kostkę o
wymiarach ok. 40 [cm] x 40 [cm] x 80 [cm]. Jednorazowy załadunek
stanowią 4 kostki.
- Pompa ciepła do systemu ogrzewania podłogowego
W pomieszczeniu przylegającym do kotłowni-
Pracowni Pomp Ciepła zainstalowana jest pompa powietrze-woda
typu WPL 25 KW z zasobnikiem buforowym 700 [l]
zamontowanym w kotłowni. Pompa ogrzewa, za pomocą
instalacji ogrzewania podłogowego, pomieszczenie
Pracowni Technik Instalacyjnych na parterze (przy
temperaturze zewnętrznej -18°C i temperaturze wody 50°C
pompa uzyskuje wydajność ok. 6 [kW], co jest wystarczające
do pokrycia potrzeb cieplnych pomieszczenia). Powietrze
pobierane i wyrzucane jest z zewnątrz budynku za pomocą
elastycznych rękawów powietrznych. Pompa wyposażona
jest w fabryczny sterownik regulujący pracę urządzenia.
Ilość wytworzonego ciepła przez pompę mierzona jest
przez sterownik kotłowni.
- Pompa ciepła do przygotowania c.w.u.
W Pracowni Pomp Ciepła przylegającym do
kotłowni zainstalowana jest pompa powietrze-woda typu
WWK 300 SOL współpracująca z istniejącym układem
solarnym. Pompa wentyluje, poprzez istniejące kanały
wentylacyjne budynku Pracownie Technik Solarnych na piętrze,
pobierając powietrze z sali i wyrzucając je na zewnątrz.
Fabryczny sterownik pompy kontroluje jej pracę i współpracę
z systemem solarnym. Ciepła woda włączona jest do
istniejącego układu przygotowania c.w.u. w miejscu
zainstalowania pompy.
- Akumulatory energii cieplnej
W celu optymalizacji pracy kotłów
opalanych biomasą zastosowano dwa połączone szeregowo
zbiorniki o średnicy 1 [m] i wysokości 2,4 [m] (łączna
pojemność 3,5 [m3]). Zbiorniki zaizolowane są wełną
mineralną. W zbiornikach zamontowane są czujniki
temperatury umożliwiające określenie aktualnej możliwej
do zakumulowania energii i energii do wykorzystania przy
aktualnych potrzebach cieplnych obiektu. Dzięki temu możliwe
jest np. rozpalenie kotła na słomę w celach badawczych
nawet przy braku odbioru ciepła przez instalację.
- Rozdzielacze c.o.
Dla podłączenia istniejącej instalacji c.o.
(obieg budynku PCKP i obieg mieszkania) oraz
projektowanego systemu ogrzewania podłogowego do nowych
źródeł ciepła, zainstalowany został w kotłowni
kolektor z wydzielonymi ww. obiegami grzewczymi.
Do kolektora podłączone są, za pośrednictwem
oddzielnych zaworów odcinających z napędem
elektrycznym:
- akumulatory energii zasilane z kotów na biomasę,
- zasobnik buforowy pompy ciepła,
Na kolektorze zamontowany jest zawór odcinający z napędem
elektrycznym łączący część kolektora zasilającego
instalację podłogową z częścią zasilającą
instalację grzejnikową. Połączenia kolektora umożliwiają
następujące warianty zasilania obiegów grzewczych:
- zasilanie wszystkich obiegów przez kotły opalane
biomasą;
- zasilanie wszystkich obiegów przez pompę ciepła (np.
w okresie temperatur zewnętrznych powyżej +6 [°C], dla
ogrzewania mieszkania, przy obniżeniu temperatury w części
dydaktycznej);
- zasilanie układu ogrzewania podłogowego przez pompę
ciepła, a układu grzejnikowego przez jeden lub oba kotły
opalane biomasą (podstawowa funkcja).
Sterowanie pracą zaworów mieszających i pomp poszczególnych
obiegów grzewczych oraz stanem otwarcia zaworów odcinających
źródła ciepła odbywa się przy pomocy sterownika kotłowni.
Oddzielne obiegi grzewcze dla części dydaktyczno-warsztatowej,
administracyjno-mieszkalnej i instalacji ogrzewania podłogowego
umożliwiają:
- ekonomiczną pracę systemu z zastosowaniem obniżenia
temperatury w pomieszczeniach w okresie ich nie używania
(obniżenie nocne, dni wolne od nauki);
- dostosowanie temperatur w obu częściach budynku do właściwości
cieplnych obiektów.
Dla poszczególnych obiegów grzewczych zaprojektowano
pompy z elektroniczną regulacją prędkości obrotowej w
funkcji stałego ciśnienia. Pozwoli to na prawidłową
pracę z zmontowanymi w przyszłości zaworami
termostatycznymi.
- Klimatyzatory
Dla ogrzewanie i chłodzenia dwóch pracowni
na piętrze budynku PCKP zaprojektowano klimatyzatory
typu split ACR/CUR 18 Si.
Klimatyzatory wyposażone są we własne sterowniki i nie
są podłączone do sterownika kotłowni. Części wewnętrzne
(ACR) zamontowane są pod stropem pomieszczeń na ścianie
szczytowej, zewnętrzne (CUR) na dachu budynku. Przejście
instalacji rurowej pomiędzy częściami zewnętrznymi i
wewnętrznymi wykonano przez ścianę budynku. Praca urządzeń
jest sterowana i nadzorowana przez mikroprocesor. Moduły
wewnętrzne przystosowane są zarówno do chłodzenia jak
również do ogrzewania pomieszczeń. Moduł zewnętrzny
posiada zarówno funkcję chłodzenia jak i ogrzewania.
Dla podniesienia komfortu obsługi i ułatwienia
programowania pracy urządzeń zastosowano bezprzewodowe
zdalne sterowanie na podczerwień. Przy jego pomocy użytkownik
ma możliwość regulacji obrotów wentylatora,
ustawienia kierunku wypływu powietrza do pomieszczenia,
dowolnego wybierania rodzaju pracy (chłodzenie,
ogrzewanie, wentylacja, obniżanie wilgotności powietrza),
nastawiania temperatury w pomieszczeniu, programowania
czasu pracy klimatyzatora lub pracy w funkcji "sen"
polegającej na automatycznym podwyższaniu temperatury o
0,5 [°C] co godzinę w ciągu 2 godzin lub też obniżania
temperatury o 1 [°C] co godzinę, w ciągu 3 godzin.
- Sterowanie
Pracą urządzeń grzewczych steruje
sterownik swobodnie programowalny PCD2 szwajcarskiej
firmy SAJA. Sterownik ten posiada w wersji podstawowej możliwość
zabudowania 8 modułów wejść-wyjść. Moduły te są
modułami wymiennymi i w zależności od potrzeb układu
możemy wymieniać całe moduły .
Sterownik umieszczony jest w szafie sterowniczej w kotłowni
gdzie na podstawie zebranych wiadomości o układzie,
czyli pomiarów temperatury zewnętrznej, temperatury każdego
zamontowanego urządzenia, temperatury zasilania i
powrotu obiegów grzewczych, ewentualnych temperatur
wybranych pomieszczeń, stanie pracy, kontroli zadanych
parametrów sterował będzie pracą urządzeń.
Zainstalowane są również liczniki energii elektrycznej
i energii cieplnej w układach pomp ciepła by można było
porównać bilans energetyczny. Każde urządzenie
posiada własny sterownik który może zmieniać ich pracę.
Sterownik poprzez port komunikacyjny jest połączony z
komputerem w którym zainstalowany jest program do
wizualizacji i nadzoru ASIX polskiej firmy ASKOM. Przy
pomocy tego programu monitorowane są urządzenia podłączone
do sterownika z możliwością zmiany parametrów ich
pracy.
- Opis zasady działania
Zamontowane urządzenia poza kotłami
grzewczymi, które ze względu na zasadę działania
wymagają obsługi ręcznej, mogą pracować w trybie
bezobsługowym automatycznym. Podłączenie ich do
sterownika nadrzędnego, którym jest SAJA PCD2 sprawia,
że ich praca może być sterowana i monitorowana
centralnie jak i lokalnie. Wybór trybu regulacji
dokonuje się przełącznikiem trybu pracy umiejscowionym
na elewacji szafy sterowniczej. Układ technologiczny
jest tak zaprojektowany by można było w zależności od
warunków zewnętrznych wykorzystywać do celów
grzewczych to źródło, które jest w danych warunkach
najefektywniejsze.
Do konfiguracji układu służą zawory odcinające i
rozdzielające. Do określenia efektywności danego źródła
ciepła służą zamontowane w układzie czujniki
temperatur i wodomierze z nadajnikami impulsów. W celu
zbilansowania zysków energii na zasilaniu pomp ciepła w
energię elektryczną zostaną zamontowane liczniki
energii elektrycznej z nadajnikami impulsów które
zliczane będą w PCD2 i porównywane z energią cieplną
otrzymaną z danej pompy.
- Wizualizacja
Wszystkie dane ze sterownika poprzez porty
komunikacyjne i kabel je łączący są przesyłane do
komputera gdzie zainstalowany program monitoringu i
nadzoru ASIX pozwoli na zdalne śledzenie i zmianę
parametrów mających za zadanie poprawną pracę urządzeń.
Program podzielony będzie na bitmapy na których będzie
można obserwować wydzielone obszary układu. Dla
wybranych parametrów zostaną utworzone rejestry
pozwalające na obserwowanie ich zmian w czasie oraz
tworzenie trendów jak również archiwizację danych.
III. Rozwój Centrum Odnawialnych Źródeł Energii
"SOLARTEUR"
Trwają działania polegające na:
- pozyskaniu środków na wdrożenie następnego etapu -
energetyka wiatrowa,
- przygotowaniu uczestnictwa nauczycieli Centrum i Szkoły w międzynarodowym
programie dotyczącym standaryzacji nauczania technik
pozyskiwania energii przez Pompy Ciepła,
- pozyskiwaniu środków na zakup pomocy dydaktycznych oraz
modernizacji pomieszczeń pracowni laboratoryjno-warsztatowych,
Istnieje także duże prawdopodobieństwo w niedalekiej przyszłości:
- stanowienia bazy laboratoryjnej dla wyższych szkół
technicznych dzięki zamontowaniu nowoczesnego, pomiarowego
systemu komputerowego (pełna wizualizacja, sterowanie i
archiwizacja danych,
- szerszy - ogólnokrajowy - zasięg terytorialny w procesie
kształcenia specjalistów w dziedzinie technik wykorzystania
odnawialnych źródeł energii,
- dzięki nawiązaniu wstępnych kontaktów ze szkołami w kraju,
krajach wschodniej Europy, mocno zainteresowanymi utworzeniem
podobnych placówek, stanowienie bazy dydaktycznej dla
nauczycieli z Polski i innych krajów,
IV. Oczekiwane efekty utworzenia Centrum
Odnawialnych Źródeł Energii "SOLARTEUR"
Zamierzonymi efektami projektu utworzenia Centrum OŹE są:
- program nauczania specjalisty SOLARTEUR - opinie naukowe
uczelni wyższych i pozyskanie aprobaty MENiS,
- uzyskanie ekonomicznych oszczędności z korzystania z OZE ujętych
w projekcie (ciepła woda użytkowa, c.o., prąd elektryczny),
- zmniejszenie emisji zanieczyszczeń do atmosfery,
- uzyskanie nowych kwalifikacji przez nauczycieli - certyfikaty,
- konferencje, szkolenia - ankiety,
V. Koszty realizacji zadania
Koszt całkowity zadania : 400 000 złotych
VI. Pozyskane dotacje:
Na realizację zadania udało się pozyskać środki
- 294 000 złotych - DBU Niemiecka Fundacja Ochrony Środowiska
- 106 000 złotych - Starostwo Powiatowe w Dzierżoniowie
Opracował
Grzegorz Raganowicz