Clanek Topenar Historie skloubena s moderni

Historie skloubená s moderní technikou
Národní divadlo (ND) je stále významným symbolem, který
spojuje obyvatele České republiky. Stále širší různorodost
v nabídce kulturních zážitků a aktivit pro volný čas divadlu
ubraly trochu jeho výjimečnosti a tento fakt se projevuje
i v oblasti ekonomické. Doba, kdy rekonstrukce Národního
divadla a výstavba jeho nové scény byla prioritním státním
úkolem, je již pryč. Vedení divadla musí velmi pozorně sledovat veškeré investiční a nákladové položky. To byl též jeden
z hlavních důvodů, proč se modernizace energetického hospodářství souboru budov divadla stala jednou ze základních
otázek jeho budoucnosti. Jedná se o technicky a přístupem
k využití energií zajímavý projekt, a proto jsem požádal o rozhovor a technické podklady řadu odborníků, kteří se na ní
podíleli. Seznam těch, kteří měli k modernizaci nejvíce co
říci na základě své práce najdete na konci článku. Článek je
zpracován volnou formou rozhovoru, do kterého jsou vloženy údaje z technické zprávy a jiných dokumentů.
Josef Hodboď
Slavotínek:
První konkrétní kroky, na jejichž konci je současný stav, lze
datovat přibližně do roku 2005, kdy si technický úsek pod vedením Miroslava Růžičky nechal zpracovat analýzu systémů
vytápění, klimatizace a všech spotřebičů energie s cílem
navrhnout, co by bylo vhodné zmodernizovat. V roce 2006
proběhlo výběrové řízení na dodavatele modernizace formou EPC, tedy zjednodušeně řečeno financováním z budoucích úspor. Smlouva byla podepsána v prosinci. Bezprostředně poté začala příprava projektové dokumentace. Hlavní objem prací byl dodán v době divadelních prázdnin červen – červenec a dokončovací práce proběhly v listopadu
a prosinci. Nové technologie byly uvedeny do provozu letos
v lednu. Náklady modernizace včetně energetického managementu, který zajišťujeme, plně pokryjí úspory za dobu
10 let. Celková investice stála okolo 25 mil. Kč. Naše společnost zajistila veškeré krátkodobé i dlouhodobé financování
projektu. Je nutné říci, že jde o projekt realizovaný ve sdružení společností ENESA a.s. a EVČ s.r.o., Pardubice. EVČ s.r.o.
přinesla především projekční a dodavatelské kapacity.
Z mého pohledu projekt proběhl velice dobře a velký podíl
na tom má již zmíněný Miroslav Růžička z ND, člověk s hlubokou znalostí technických potřeb divadla, použitých technologií a jejich možností, nejrůznějších druhů provozů a vzájemných kombinací.
Avramov:
Projekt modernizace energetického hospodářství Národního divadla je pro nás nejen podnikatelskou, ale i technickou
výzvou, neboť kombinuje klasické zdroje tepla a chladu
s moderními, včetně rekuperace energie a využití obnovitelných zdrojů energie. Kotelna je ve třetím podzemním podlaží
(3. PP), strojovna chladu v 5. PP. Zdrojem tepla byly 3 kotle
klasické koncepce ČKD typu OMNIMAT 11 – PGV 300 o jednotkovém výkonu 3120 kW s dvoupalivovými hořáky
plyn/topný olej. Vedle teplovodní kotelny je umístěna středotlaká parní kotelna, kde byly původně dva parní rychlovyvíječe s kapacitou 1 a 2 t/h. Pára je dodávána do strojoven
vzduchotechniky a slouží pro vlhčení vzduchu. Ve strojovně
chladu byly tři kompresorové chladicí stroje a pokud to přírodní podmínky umožňovaly, jako zdroj chladu se přes výměník využívala voda z Vltavy.
Po podepsání smlouvy jsme během doby před divadelními
prázdninami v létě 2007demontovali jeden z kotlů, nepoužívaný vyvíječ páry a jeden chladicí stroj. Demontáž chladicího
stroje z roku 1983 odůvodnilo i používání neekologického
chladiva. Stavebně byl objekt našimi předchůdci na demontáž připraven a vybaven prostupem stropy a portálovým jeřábem. Modernizace zahrnovala 6 provozních souborů.
Základní systémové parametry:
Venkovní výpočtová teplota
Průměrná teplota v topném období
Dnů s průměrnou teplotou pod 12°C
Celkové klimatické číslo 3240
Teplota od kotlů do strojovny ÚT (zimní období)
Teplota od chladicí jednotky
(jak v zimním tak i v letním období)
Počet provozních hodin zdrojů
– 12 °C
+ 4 °C
216 dnů
100 °C / 45 °C
45 °C / 55 °C
8 500 h/rok
Zdroj tepla
K ponechaným dvěma kotlům jsme doinstalovali dva zdvojené kondenzační kotle HOVAL UlraGAS 1440D. Jeden je na
místě odstraněného kotle. Pro druhý vzniklo místo odstraněním starého vyvíječe páry.
Oba kondenzační kotle využívají průduch po odstraněném
kotli. Přetlakové kouřovody mezi kotli a průduchem komína
Místo po kotli „Bonifác“, vedle „Pankráce a Serváce“, jak si modré kotle
ČKD pojmenovala předchozí generace projektantů, zaujalo kondenzační
dvojče Hoval
Hodboď:
Na jméno Miroslava Růžičky jsem si vzpomněl, neboť před
řadou let jsme v Topenářství instalace popisovali jeden
z prvních projektů realizovaných formou EPC. Tehdy šlo
o modernizaci kotelny bytového domu pod správou Národního divadla, při které byl instalován plynový kotel s kondenzačním dochlazovačem spalin. Z tohoto faktu se dá usoudit,
že tehdy zvolená forma financování EPC byla úspěšná, a proto byla vedením divadla příznivě přijata i tentokrát.
Slavotínek:
Nechtěl bych, aby to vypadalo nějak nadneseně, ale pro přiblížení situace čtenářům Topenářství instalace je dobré
uvést, že během projektu v průběhu let 2005 až 2007 se v Národním divadle vystřídali tři ředitelé. Snahou každého ředitele je pochopitelně finanční stabilita, takže náš společný
projekt s EVČ s.r.o. vlastně prošel trojím přezkoumáním.
2
2/2008
st.
UKE200
M
3.3M1
200/125
FIRCH1.3
MT500/DN125
TI
M
3.2M2
CH1.3
M
2.3M2
M
2.3M1
TRVCH1.3
16M1
UKE250
UKE250
TI
200/125
17M1
M
3.3M2
TI
2242
TI
2241
16M2
STÁVAJÍCÍ CHLADICÍ
JEDNOTKA TRANE
3.2M1
M
3.1M2
M
3.1M1
M
200/125
FIRCH1.2
MT500/DN125
TI
CH1.2
M
2.2M2
M
2.2M1
TRVCH1.2
TI
200/125
DN50
STÁVAJÍCÍ CHLADICÍ
JEDNOTKA TRANE
TI
2235
15M1
UKE200
UKE200
KK3/4"
UK200
15M3
F200
UK200
Hranice projektu PS02
2x UK200
UK200
%%C219x6,3
PV40
150/200
ZK200
TK
(0-600)kPa
18,5kW
M
12.1M1 DN150
DN200
KK3/4"
15M2
FIRCH1.1
MT500/DN125
200/125
TJ
UKE200
KOM200
UK200
TI
200/125
UK200
TJ
TI
%%C31,8x2,6
KOM200
PV1"
VIC DN200
G3/4"
G3/4"
G3/4"
G3/4"
TI 02
NÁVAREK 1/2"
%%C159x4,5
NOVÉ ČERPADLO VODY
DN50
G3/4"
G3/4"
TI
VIC DN200
VIC DN200
4x KOMPRES.
G3/4"
KOM200
KOM200
2238
TI
UKE150
14M3
UK150
%%C159x4,5
M
UKE200
11.1M1
%%C219x6,3
Hranice projektu PS02
11.1M2
G3/4"
PV1"
2237
KK3/4"
TI
TJ
%%C219x6,3
UK200
NÁVAR. 1/2"
F200
TJ
14M1
UK200
UKE200
TI 01
M
2.1M2
M
2.1M1
14M2
%%C57x3,2
%%C219x6,3
TRVCH1.1
%%C219x6,3
TOP. SOUSTAVA
KONDENZÁTOR
DN300
VÝPARNÍK
DN300
2236
DN50
NOVÁ CHLADICÍ
JEDNOTKA TEPELNÉ
ČERPADLO CARRIER
13M1
PV25
st., přenastavit na 0,6MPa
9M2
TI
10M1
10M4
10M3
10M2
2229
TI
2232
TI
DESKOVÝ VÝMĚNÍK
2230
TI
2233
TI
2231
8M4
8M2
8M1
8M3
M
M
M
M
9M1
3
PROTIPOŽÁRNÍ NÁDRŽ NA VODU 300m
9M3
PCI
2239
DN100
Technologické schéma chlazení (část) s přípojkou od reverzibilního chladicího stroje do otopné soustavy
jsou z polypropylenu PPS star (Brilon) pro maximální teplotu spalin 120 °C a s trvalou kondenzací. Spotřebiče jsou na
plastové potrubí připojeny tzv. po vodě atypickým dílem
upraveným pro hrdlo spotřebiče. Za ním je osazen díl pro
měření spalin a kontrolu účinnosti. Vzhledem k netěsnosti
nerezové vložky v komínu byl původně přetlakový provoz
změněn na podtlakový instalací odtahového spalinového
ventilátoru Exhausto na hlavu komína, který v průduchu
2/2008
udržuje trvalý podtlak 10 až 15 Pa. K tomu je výkon ventilátoru plynule řízen elektronickou regulací jeho otáček. Kondenzát z kotlů i paty komína je sveden do neutralizačních boxů.
S úpravami zdrojové části souvisela i změna principu regulace. Původně volně průtočný kotlový okruh s napojeným rozdělovače a sběračem, který vyhovoval klasickým kotlům požadujícím teplou zpátečku, musel být na rozhraní mezi rozdělovačem a sběračem přerušen vložením řízeného ventilu.
3
TLH
50
M
Ts
NEUTRALIZAČNÍ BOX
2x V 15
V 25
VK
40
KOMPRES.
STANICE
K2.4
50
1xT
T
V 15
T
VK
40
K1.4
50
IZ
2x KK40
F 40
2x KK 40
25-SVO 1
KK 40
ZV 40
2x ČERPADLO
2x ZK40
1
V 25
IZ
IZ
M
IZ
Ts
VK
IZ
%%c133x4,5
NEUTRALIZAČNÍ BOX
40
2x ČV 106
2x ZK 50
2x V 50
VV 1/2"
V 50
T
VK
ZV 50
ZV 50
2x V 25
V 50
MV 2"
FIR K1.4
10
NEUTRALIZAČNÍ BOX
3 x KK 10
3 x NO 50
IZ
2 x PS 125
2 x PS 80
4 x KK 25
4 x R 125/80
4xP
3 x KK 40
K1.3
40
P
P
%%c133x4,5
2 x PS 125
1xT
50
P
IZ
10
IZ
%%c159x4,5
TRVK1.2
2x OČ 6
P
P
V 25
2 x PS 150
1.1M2
F 25
ON
P
P
TLH
2x V 25
IZ
IZ
K1.2
D
DODÁVKA PROFESE M+R
NOVÝ EXTERNÍ FREKVENČNÍ MĚNIČ
3.PP
%%c324x7,5
%%c159x4,5
1.1M1
2x OČ 6
IZ
%%c159x4,5
OR
ELCO-SMG 1629
HOŘÁKOVÉ ČERPADLO
D
TRV 125
Š 200
IZ
%%c159x4,5
2x V 40
MT
KOTELNA
IZ
%%c324x7,5
VK
VK
V 40
D
D
D
D
D
D
DOPOUŠTĚNÍ
EXPANZNÍ AUTOMAT
OLYMP
Š 150
3120 kW
11752
1310
KOTEL ČKD 3120 kW
1.3M1
4 x R 125/80
2 x PS 125
2 x PS 80
%%c324x7,5
P
10
50
%%c324x7,5
KONDENZAČNÍ KOTEL
HOVAL 2×688 kW
%%c133x4,5
K2.3
50
T
36
36
1
%%c133x4,5
1412
1412
1
1310
2754
1377
10442
6240
3120
2
2
Celkem [kW]
jednotkový výkon [kW]
1xT
655
11325
655
9360
1310
1310
ks
1
1
9360
3120
3
ÚPRAVNA VODY
50
%%c324x7,5
PALIVOVÉ
HOSPODÁŘSTVÍ
3 x KK 40
NÁDRŽ
NA NAFTU
NEUTRALIZAČNÍ BOX
2 x PS 125
1xT
50
KONDENZAČNÍ KOTEL
HOVAL 2×688 kW
IZ
%%c133x4,5
CELKEM
UT a TV
CELKEM
UT a TV
Technologické schéma zdrojů tepla (část)
TLH
VENTILÁTORY
SPALOV.VZDUCHU
LOOS U-HO 2 t/h
Tepelné čerpadlo IVT - TWE evo 101
Reverzibilní chladicí stroj CARRIER
typ 30HXC375-PH3opt150
HOVAL UltraGas (1440D)
ČKD DUKLA PGV 300
Nově osazený výkon zařízení
LOOS U-HO 1 t/h
LOOS U-HO 2 t/h
Celkem [kW]
jednotkový výkon [kW]
ks
1.4M1
1.4M2
FIR K1.3
ČKD DUKLA PGV 300
1.2M2
Původní osazený výkon zařízení
1.3M2
VK
1.2M1
VK
M
55°
Š 100
TRV 125
2x Š 150
2x OČ 8
2x ZV 150
2x Š 150
V 40
VK
Š 150
785,75 kW
Š 100
Š 125
Š 125
F 125
Š 150
Š 125
Š 150
Š 150
TRV 125
2x Š 200
2x OČ 7
F 150
TRV 65
2x Š 125
2x OČ 9
2x ZV 200
2x Š 200
2x Š 200
Š 200
IZ
%%c324x7,5
Š 200
F 200
Š 200
Š 150
TRV 150
2x Š 200
2x OČ 10
2x ZV 200
55°
Š 200
2853,23 kW
OR 25
2593,5 kW
75°
3x V 40
STROJOVNA TT
K1.1
Š 200
F 200
Š 200
Š 80
Š 100
TRV 50
2x OČ 13
86°
MT
10
ZV 65
75°
10
POTRUBÍ VODY
PS 02
112 kW
IZ
%%C159/4,5
POTRUBÍ VODY
PS 02
T
P
IZ
Š 80
Š 150
ZV 80
Š 150
F 80
Š 80
2x V 65
2x OČ 16
16M3
Š 100
Š 80
TRV 50
2x OČ 14
16M4
Š 100
Š 100
ZV 100
IZ
%%c324x7,5
Š 100
F 100
Š 100
2x V 50
Š 100
ZV 100
Š 100
934,52 kW
RESTAURACE
VZT
CH1.1
Š 100
Š 80
TRV 65
IZ
%%c324x7,5
1400 kW
55°
2x OČ 12
%%c159x4,5
979,9 kW
11.1M2
5xDN
TRVCH2.1
2 x R 80/100
5xDN
IZ
IZ
1 x PS 100
10
288,6 kW
P
T
%%C89/3,5
NOVÁ SCÉNA
VZT
P
T
CHODBOU
VEDENO SPOJOVACÍ
10
Š 100
F 100
Š 100
Š 80
TRV 100
Š 125
ZV 125
Š 125
382,55 kW
RESTAURACE
ÚT + IJ
Š 125
55°
2x OČ 11
TRV 40
DN40
Š 125
F 125
Š 125
2x OČ 15
V 65
15M1
DN100
10
DN100
18M2
P
T
63/5,8
PLAST
DN100
T
2xR50/40
DN40
P
2x V 50
V 50
TRV 40
15M2
ZV 65
112 kW
UZAVŘENO
V 50
TRV 40
IZ
%%c324x7,5
IZ
V 50
2x M 20x1,5
ZRUŠENO
6/4
6/4
1 x PS 300
V 50
TRV 40
UZAVŘENO
%%C89x3,6
TRVCH3.1
2x V 50
VLTAVSKÁ VODA
PITNÁ VODA
STROJOVNA ÚT
6/4
6/4
vody
R
57/3
R50/40
T
vody
Úpravna
Úpravna
2xR50/40
18M3
10
P
T
18TRV1
P
R50/40
R
18M4
DN100
S
2xR40/20
40
TEPELNÉ ČERPADLO 25/36 kW
ZÁSOBNÍKY TV
CHLADICÍ JEDNOTKA V REŽIMU TČ
%%C108/4
NOVÁ SCÉNA
ÚT + IJ
11.1M1
2 x R 150/100
IZ
%%c159x4,5
FIR K1.1
3120 kW
1072,53 kW
54°
2x ZV 125
2x Š 125
2x V 40
Š 150
PŘEDEHŘEV VZT
+ SUTERÉN
TLH
VK
2x V 25
TRV 125
Š 200
OLEJ
HISTORICKÁ
BUDOVA ND
F 25
OR
ELCO-SMG 1629
HOŘÁKOVÉ ČERPADLO
4x
HYDRAULICKÝ
PROVOZNÍ BUDOVA
VZT
V 25
ON
KOTEL ČKD 3120 kW
PROVOZNÍ BUDOVA
ÚT + IJ
V 25
IZ
%%c159x4,5
18M1
STROJOVNA HYDRAULICKÉHO OLEJE
2xR32/20
S
T
P
T
P
PLAST 40/3,7
40/3,7
PLAST
5.PP
3.PP
2.PP
Odvod spalin od kondenzačního kotle (šedý, šikmo vzhůru); vzadu za ním
je ponechaný vyvíječ páry Loos
Bilance přívodu spalovacího vzduchu a jeho předehřevu je přebytková následkem snížení celkového instalovaného výkonu; rozvod byl rozdělen na
přívod do místnosti ke kotlům (na obrázku) a do místnosti s parním vyvíječem a kondenzačním kotlem
Toto řešení umožnilo nastavit vhodné průtočné podmínky
pro režim tepla. Bylo nutné upravit například i distribuční
uzly vzduchotechniky, které byly původně regulovány přepouštěním s třícestnými ventily.
Regulace tlakové diference v soustavě je řešena pomocí frekvenčních měničů na oběhových čerpadlech jednotlivých
kotlů a chladicí jednotky. Na rozdělovači a sběrači ve strojovně je snímán tlak, podle vyhodnocené diference a průtoku jednotlivými kotli budou řízena oběhová čerpadla kotlů
v provozu a chladicí jednotky v případě, že je v provozu.
Rekonstrukce centrálního chlazení
Všechny tři chladicí stroje byly původně chlazeny vltavskou
vodou, kterou tři ponorná čerpadla proháněla přes výměník.
Pokud její teplota nepřesáhla 10 °C, chladicí stroje se však
nezapínaly a chladilo se jen odváděním tepla ze sekundárního okruhu s napojenou vzduchotechnikou do primárního
s vltavskou vodou. Pokud byla teplota vltavské vody nad
10 °C, tak se zapínaly chladicí stroje. Často i v zimě, neboť
provozní budova je celá prosklená s velkými zisky tepla ze
slunečního záření.
Technické vedení divadla se rozhodlo pro výměnu ekologicky nevyhovujícího nejstaršího chladicího stroje s tím, že
když už se bude měnit, tak se vymění za reverzibilní stroj. Po-
2/2008
užit byl Carrier, který je zdrojem chladu nebo po reverzi do
chodu tepelného čerpadla zdrojem tepla. V případě výroby
chladu je tento stroj zapínán jako první před ostatními stroji.
Jeho teplovodní část s výkonem až 1400 kW je zapojena do
systému topení.
V projektu jsme počítali, že reverzibilní stroj bude tepelnou
energii odebírat z Vltavy nebo z chladicích uzlů v divadle.
Proti úvodnímu projektu jsme však navrhli poměrně složitý
provoz, kdy stroj odebírá teplo jak z Vltavy, tak z budovy
současně. Řízení tohoto procesu závisí na mnoha parametrech a konkrétních druzích provozu v divadla a externích
podmínkách. Nastavení a volba správného scénáře je proto
nyní za provozu ověřována a vyhodnocována.
Jedinou nevýhodou stroje při provozu pro vytápění je značné průtočné množství otopné vody a výstupní teplota 55 °C.
K těmto podmínkách jsme museli přizpůsobit ostatní části,
tedy jak provoz kotlů, tak rozvod tepla. Zvolili jsme zapojení
stroje do kaskády s kotli, s prioritou pro reverzibilní stroj
v režimu tepelného čerpadla. Pokud neběží, tak se priorita
přesune na kondenzační kotle a eventuálně i na klasické kotle, i když s jejich provozem se počítá jen v omezeném případě, spíše zálohově s možností spalování plynu nebo extralehkého topného oleje.
Vysloužilý chladicí stroj uvolňuje místo
Využití tepelné energie hydraulického oleje
Zvedání pódií, požární opony, tahu opony atp. je ovládáno
hydraulicky. Hydraulický olej se přitom zahřívá na 26 až
38 °C, a proto bylo původně navrženo jeho chlazení vltavskou vodou přes výměník. Vzhledem k zanášení výměníku se
přešlo na chlazení vodou pitnou. Abychom volně odcházející tepelnou energii využili a ušetřili spotřebu vody, vložili
jsme do chladicího okruhu další dva výměníky olej voda pro
malé tepelné čerpadlo s výkonem 25 kW chlad / 36 kW teplo.
Čerpadlem předehříváme dva zásobníky teplé vody, každý
umístěný v jiném tlakovém pásmu, protože soubor budov
má celkem 5 podzemních podlaží a 7 nadzemních. Propojení
nových výměníků tepla s tepelným čerpadlem je provedeno
z plastovým trubek a vedeno kolektorem spojujícím starou
a novou budovu až do kotelny. Varianta přímého chlazení vodou byla ponechána jako záložní.
Rekuperace tepla od vzduchotechniky
Odpadnímu vzduchu odebíráme teplo ve dvou místech. V půdním prostoru historické budovy, v tzv. kapličce a ve výdechové
šachtě v prostoru Divadelní ulice. V půdním prostoru je umístěno 8 chladicích kapalinových výměníků ECOTERM o rozměrech
1300 × 670 × 500 mm a teplotním spádem vody –5,6/11,2 °C zapo-
5
rekuperovaným teplem. V provozu zůstal axiální ventilátor Woods s natáčivými lopatami, jehož regulace musí zajistit, aby nebyl rozdíl tlaku vzduchu mezi
jevištěm a hledištěm. Požadavek vyplývá například z potřeby nehybnosti opony a různých látkových dekorací.
Celý systém lze vypustit a zase napustit
z plastové nádrže o objemu 3 000 litrů
pro potřebu pravidelné údržby, výměnu
nemrznoucí kapaliny. Vypuštění v případě havárie, například prasklého potrubí, zajistí elektromagnetický ventil.
KOTEL
VZDUCH
SPALINY
Frekvenční měniče
Nevýhodu velké spotřeby elektrické
energie velkých čerpadel pro nasávání
vltavské vody používané ke chlazení
jsme omezili dodatečnou instalací frekvenčních měničů otáček pohonů čerpadel, které udržují konstantní diferenční
tlak. Jednalo se o čtyři čerpadla s příkony po 18,5 kW a tři po 22 kW. Frekvenční
měniče jsou ovládány z nadřazeného řídicího systému, případně pomocí ovládacího panelu měniče.
KOTEL
Systém měření a regulace
Kotelna – půdorys. V levé části dva klasické kotle a jeden dvojitý kondenzační (žlutě). V pravé části vyvíječ páry a druhý dvojitý kondenzační (žlutě). Odvod spalin (oranžově) od nových kotlů vede
do společného podtlakového průduchu v komínovém tělese se čtyřmí průduchy. Mezi zaústěními je
výškový rozdíl. Modře je vyznačen přívod spalovacího vzduchu.
jených do Tichelmannova okruhu. Na druhém místě jich je 5
s rozměry 1900 × 970 × 500 mm a teplotním spádem vody
–2,7/12,4 °C, rovněž zapojeny do Tichelmannova okruhu. Teplo ve výměnících přechází do nezamrzající směsi voda/glykol.
Směs ze střechy do 2. PP bylo nutné vést poměrně komplikovanou cestou. Plastové potrubí s lepenými spoji prochází například i portálem jeviště. Z důvodu ochrany Hynaisovy opony aj. při eventuální netěsnosti potrubí a také aby nebylo
vidět, jsme museli obě trubky zakrýt do společného obalu
a ten natřít matnou černou barvou. Prostupy mezi různými
požárními úseky jsou opatřeny protipožárními manžetami.
Montáž probíhala i ve výškách a vyloučeno bylo použití otevřeného ohně. Ve 2. PP historické budovy je nasávání vzduchu z náplavky od Vltavy a do něho byl vložen předehřev
Stávající řídicí systém Sauter z osmdesátých let byl inovován na systém EY3600 pro řízení stávající a nově upravené technologie. Některé části byly
vzhledem k nekompatibilitě s novým
systémem vyměněny. Původních asi 1000 datových bodů
bylo při modernizaci téměř zdvojnásobeno.
Regulace a měření musí řešit složité vztahy, které vyplývají
z toku energií a vlastností technologických zařízení.
Provozní stavy kotelny a chladicího zdroje jsou úzce svázány s těmito hodnotami:
– venkovní teplota,
– teplota vody ve Vltavě,
– okamžitá potřeba tepla pro vytápění,
– okamžitá potřeba chladu pro chlazení,
– zajištění požadavku minimálního průtoku topné vody chladicí jednotkou v souvislosti s odběrem tepla v soustavě,
– prioritní požadavek na využití tepla z chladicího stroje
a z kondenzačních kotlů.
Reverzibilní chladicí stroj Carrier přepínatelný do provozu tepelného čerpadla je osazený 4 šroubovými kompresory
Dva nové výměníky olej/voda pro TČ; pod nimi jeden původní
6
2/2008
Trasa potrubí mezi strojovnou hydrauliky a kotelnou s tepelným čerpadlem je velmi dlouhá. Potrubí je vedeno mezi stávajícími rozvody na konzolách. Je kompenzováno v přirozených lomech, případně osovými kompenzátory a vzhledem ke změnám směru i výšky opatřeno na potřebných
místech odvzdušněním.
Představu o různorodosti provozu si lze udělat z přehledu
postupů najíždění zdrojů výroby tepla:
– STAV 0: provoz tepelného čerpadla 25 kW bude řešen nezávisle na ostatních zdrojích podle potřeb olejové technologie tlakové stanice.
– STAV 1, léto: samostatná příprava teplé vody bude zajištěna odpadním teplem z chladicí jednotky nastavené na minimální výkonový stupeň s otevřeným řízeným zkratem
mezi rozdělovačem a sběračem (jednotka bude provozována s výkonem 250 kW, zkrat zajistí min. průtok 8 l/s).
– STAV 2, období květen, červen, září: provoz chladící jednotky v regulačním rozsahu, v případě vyšších potřeb
tepla najetí jednoho kondenzačního kotle, vysoké potřeby chlazení budou splněny stávajícími chladicími stroji.
– STAV 3, období březen, duben, říjen, listopad: provoz
chladicí jednotky v plném výkonu a obou kondenzačních
kotlů, další potřeby chlazení budou splněny stávajícími
chladicími stroji.
– STAV 4, období prosinec až únor: provoz obou kondenzačních kotlů v plném výkonu a v nejvyšších potřebách
i kotlů bez kondenzace vše bez chladicí jednotky, potřeby
chlazení budou splněny bez chladicích strojů chlazením
říční vltavskou vodou přes výměník.
– STAV CH 1, teplota vltavské vody nad 20 °C: nelze vltavskou vodou přímo chladit, je prováděno strojní chlazení
vnitřních prostor s odvodem zbytkového tepla do Vltavy
s přednostním (částečným) využitím pro přípravu TV.
Ideové schéma toků energie
ČKD DUKLA typ
OMNIMAT 11 – PGV
300
2 x 3,12 MW
HOVAL ULTRAGAS
1440D
2 x 1,377MW
CARRIER
30HXC375-PH3opt150
1 x 1,4 MW
Tepelné čerpadlo 25
KW/36 KW, IVT - TWE
evo 101
TEPLO 1 x 36 KW
2/2008
STARÉ
KOTLE
UT
TUV
NOVÉ
KONDENZAČNÍ
KOTLE
VZT
REVERZNÍ
CHLADÍCÍ
STROJ
TEPELNÉ
ČERPADLO
– STAV CH 2, teplota vltavské vody nad 10–12 °C: je prováděno strojní chlazení vnitřních prostor s odvodem zbytkového tepla do Vltavy nebo do otopné soustavy.
– STAV CH 3, teplota vltavské vody do 10–12°C: dvojí režim
využití odpadního tepla – je prováděno chlazení vnitřních
prostor vltavskou vodou a strojní chlazení vnitřních
prostor s odvodem zbytkového tepla do topného systému,
případně přímé chlazení vltavskou vodou. V případě že
není požadavek na chlad, pak je odváděna ochlazená voda
do Vltavy a teplo z ní je předáváno do topného systému.
– STAV CH 4, teplota vltavské vody pod 7 °C: není prováděno strojní chlazení vnitřních prostor, případné chlazení je
řešeno přímo vltavskou vodou. Tepelné čerpadlo nelze
provozovat vzhledem k nebezpečí zamrznutí.
– STAV CH 5: pro chladící stroj je prioritou výroba tepla
(stroj je regulován na základě kondenzátorových parametrů), na výparníkové straně CHL stroje je produkován
chlad, požadavek VZT jednotek je VYŠŠÍ než produkce
chladu CHL strojem a parametry vltavské vody se pohybují v rozmezí (mezi 10 °C a 15 °C), dojde k souběhu chlazení vltavskou vodou a CHL strojem.
– STAV CH 6: pro chladicí stroj je prioritou výroba tepla
(stroj je regulován na základě kondenzátorových parametrů), na výparníkové straně CHL stroje je produkován
chlad, požadavek VZT jednotek je NIŽŠÍ než produkce
chladu CHL strojem. Bude docházet ke střídavému odvádění chladu do soustavy VZT a Vltavy.
Jedna z vizualizací regulačního a řídicího systému Sauter EY-3600 zachycuje zpětné získávání tepla z výdechů spotřebovaného vzduchu, transport tepla prostřednictvím směsi voda/glykol a předávání tepla do
nasávaného čerstvého vzduchu
Na projektu spolupracovali:
Miroslav Růžička, Národní divadlo, provozní
podklady, toky energií
Bertold Kaupa, Národní divadlo
Ing. Ivo Slavotínek, Enesa a.s., smluvní záležitosti, financování
Ing. Valentýn Avramov, EVČ s.r.o., později Enesa
a.s., hlavní inženýr projektu
Ing. Tomáš Klíma, Enesa a.s., návrh techn. řešení pro nabídku,
REKUPERACE
Ing. Jakub Slavíček, Enesa a.s., výpočet úspor
REKUPERACE
a ekonomický model financování
Jiří Bartoň, EVČ s.r.o., hlavní technolog
Josef Kamenický, EVČ s.r.o., hlavní stavbyvedoucí
Ing. Radek Vanko, Ph.D., návrh komína a kouřovodů
REKUPERACE
Za pomoc při zpracování článků děkuji
především ing. Valentýnovi Avramovi,
který zajistil technické podklady
q JH
7