Trendy w efektywności energetycznej: kogeneracja i trigeneracja

Transkrypt

1 Trendy w efektywności energetycznej: kogeneracja i trigeneracja Marcin Malicki Dużo można by mówić o zaletach układów kogeneracyjnych i trójgeneracyjnych, jednak zdecydowanie większą uwagę warto poświęcić analizie zasadności takiej inwestycji i jej uwarunkowaniom. I choć w Polsce coraz więcej jest podobnych realizacji, z pewnością nie może być mowy o kopiowaniu przykładów. Każda nowa inwestycja wymusza indywidualne podejście projektowe. Na wstępie przypomnę tylko, że układy kogeneracyjne mają dziś bardzo szerokie zastosowanie, zarówno przy produkcji energii bezpośrednio w miejscu jej wykorzystania, jak też pracując na potrzeby miejskich systemów ciepłowniczych. W obu przypadkach potwierdzają swoją przewagę nad systemami rozdzielonymi, ponieważ gwarantują szereg korzyści ekologicznych (oszczędność energii pierwotnej oraz redukcji CO 2 o 33% dla rozwiązań opartych na węglu kamiennym i 66% w wypadku rozwiązań opartych na gazie) oraz ekonomicznych. W układach rozdzielonych energia elektryczna i ciepło wytwarzane są w osobnych instalacjach oraz dostarczane do finalnego odbiorcy za pomocą sieci elektroenergetycznej i ciepłowniczej. Osobne procesy produkcji energii elektrycznej i ciepła, ale też ich transfer na większe odległości generują straty, których częściowo udaje się uniknąć dzięki połączeniu tych procesów i zlokalizowaniu ich blisko odbiorcy. Efektywność energetyczna układu skojarzonego jest aż o 40% wyższa niż układu rozdzielonego, co zapewnia o 30% mniejsze zużycie paliwa do wyprodukowania takiej samej ilości energii elektrycznej i ciepła. To właśnie skojarzona produkcja energii umożliwia osiągnięcie najwyższej sprawności jej wytwarzania, a przez to ograniczenie zużycia energii pierwotnej i emisji zanieczyszczeń do atmosfery. Chłodziarki absorpcyjne W ostatniej dekadzie ze względu na jednoczesne oddziaływanie różnych czynników, jak: podwyżki cen nośników energii, wzrost świadomości środowiskowej, wprowadzenie zakazu używania fluorowęglowodorowych i chlorofluorowęglowodorowych czynników chłodniczych, a także wzmożony nacisk na efektywność energetyczną procesów i ograniczanie emisji technologia chłodziarek absorpcyjnych wróciła do dynamicznego rozwoju zatrzymanego w poprzednich latach przez niskie ceny energii elektrycznej. W odróżnieniu od urządzeń sprężarkowych, urządzenia absorpcyjne mogą być zasilane energią niższej jakości, która może być pozyskiwana także ze źródeł odnawialnych, np. promieniowania słonecznego, geotermii czy ciepła odpadowego bądź nieużytecznego. Dodatkowo, czynniki wykorzystywane w agregatach absorpcyjnych zostały uznane za przyjazne środowisku, w odróżnieniu od tych wykorzystywanych w agregatach sprężarkowych. Co prawda sprawność urządzeń absorpcyjnych, rozumiana jako stosunek użytecznego efektu chłodzenia do energii zasilającej urządzenie, jest niższa niż urządzeń sprężarkowych, jednak możliwość ich zasilania ciepłem nieużytecznym bądź odpadowym w miejscu jego powstawania sprawia, że niejednokrotnie zużycie energii pierwotnej na wyprodukowaną jednostkę chłodu jest niższe od rozwiązań konwencjonalnych. W absorpcyjnych agregatach chłodniczych energia może być doprowadzana w postaci: ciepła pochodzącego ze spalania paliwa, np. gazu, biogazu, oleju; ciepłej wody, np. z sieci ciepłowniczej jako ciepło nieużyteczne z urządzenia kogeneracyjnego bądź procesu technologicznego, kolektorów słonecznych; pary, np. para nieużyteczna z procesów technologicznych albo produkowana specjalnie na potrzeby zasilania urządzenia; energii elektrycznej, np. za pomocą grzałki. Chłodzonym czynnikiem najczęściej jest woda bądź jej niezamarzająca mieszanina, powietrze lub inny czynnik pośredniczący w wymianie ciepła. Absorpcyjny agregat chłodniczy działa na zasadzie wykorzystania efektu absorpcji (pochłaniania czynnika chłodniczego) i desorpcji (wydzielania czynnika chłodniczego z roztworu). Wrzenie czynnika chłodniczego pochłania ciepło, zapewniając użyteczny efekt chłodzenia. Układ absorbera i desorbera w agregatach absorpcyjnych nazywany jest sprężarką chemiczną i odpowiada funkcjonalnością sprężarce zasilanej energią elektryczną w konwencjonalnych agregatach chłodniczych. Schemat pracy absorpcyjnego agregatu chłodniczego, na przykładzie urządzenia SL Eco Energy Systems, opartego na wodnym roztworze bromku litu, przedstawia rys. 1. Zgodnie z tym schematem, praca urządzenia przebiega następująco: ciepło (w postaci gorącej wody, pary, spalin, energii elektrycznej itd.) jest doprowadzane do warnika w celu odparowania wody z rozcieńczonego roztworu bromku litu; powstały stężony roztwór bromku litu kierowany jest do absorbera, a para wodna pod wysokim ciśnieniem do skraplacza; w skraplaczu para wodna ulega skropleniu na ściankach miedzianych rur bądź płyt wymiennika, w którym płynie ciecz chłodząca (pochodząca najczęściej z wieży chłodniczej, źródła gruntowego, chłodnicy wentylatorowej itp.), odprowadzająca ciepło skraplania; 10 Polski Instalator 6/2016

2 Woda gorąca Zawór regulacyjny Woda gorąca Warnik Skraplacz Wymiennik ciepła Zawór kontrolny System dekrystalizacji Absorber Parownik Absorber Gorąca woda (wysoka temp.) Gorąca woda (niska temp.) Roztwór stężony Roztwór rozcieńczony Czynnik chłodniczy ciekły Czynnik chłodniczy para Wylot System próżniowy 1 Temp. wody chłodzonej wlot (I) 2 Temp. wody chłodzonej wylot (I,C,A) 3 Temp. wody chłodzącej wlot (I,C,A) 4 Temp. wody gorącej wlot 5 Temp. wody gorącej wylot (I) 6 Temp. zraszania roztworem (I,C) 7 Temp. wylotowa roztworu stężonego 8 Temp. skraplania (I,C,A) 9 Temp. wrzenia (I,A) 10 Temp. dekrystalizacji (I,A) 11 Przepływ wody chłodzonej 12 Poziom próżni (I) C Kontrola A Alarm I Wskazanie 1. Schemat absorpcyjnego agregatu chłodniczego opartego na wodnym roztworze bromku litu na przykładzie urządzenia SL Eco Energy Systems powstały kondensat zasila parownik; do parownika rurami wpływa woda przeznaczona do schłodzenia; rury wymiennika zraszane są czynnikiem chłodniczym, czyli skroploną wcześniej wodą, która, parując dzięki obniżeniu ciśnienia w parowniku, odbiera ciepło i w postaci zimnej pary wodnej trafia do absorbera, gdzie stężony wcześniej w warniku roztwór ją absorbuje. Dzięki ciągłemu przebiegowi procesu absorpcji i desorpcji ciśnienie w absorberze i parowniku utrzymywane jest na stale niskim poziomie, a w warniku i skraplaczu na stale wysokim. Co wybrać? Wybór konkretnego rozwiązania w zakresie agregatów absorpcyjnych zależy głównie od wymaganej temperatury czynnika chłodniczego oraz jakości dostępnego ciepła. I tak, wszędzie tam, gdzie potrzebny jest czynnik chłodniczy o temperaturze: nie niższej niż 4 C (głównie klimatyzacja oraz chłodzenie procesów technologicznych i przemysłowych) wykorzystywany jest wodny roztwór bromku litu; niższej niż 4 C (nawet do -50 C) używany jest roztwór amoniak/woda. Ogromną zaletą agregatów absorpcyjnych opartych na mieszaninie bromku litu (LiBr) z wodą (H 2 O) jest praca z w pełni ekologicznym czynnikiem chłodniczym i roboczym o długiej żywotności oraz wykorzystanie stosunkowo niskiej temperatury ciepła zasilającego może to być nawet gorąca woda o temperaturze około 85 C. LiBr jest solą, dzięki czemu nie odparowuje w generatorze i jego ciśnienie cząstkowe w parze czynnika chłodniczego jest tak małe, że można je uznać za pomijalne, zatem desorber (warnik) opuszcza czysta para wodna, która nie wymaga procesu rektyfikacji, tak jak jest to wymagane w urządzeniach opartych na mieszaninie woda/amoniak. Oczywiście, sole charakteryzują się znaczącymi właściwościami korozyjnymi, ale dzięki stosowaniu odpowiednich inhibitorów korozji (najczęściej chromianu litu bądź molibdenu litu) oraz działaniu urządzenia przy ciśnieniu bliskim próżni są one ograniczone do minimum i w wieloletnim cyklu życia urządzenia ich wpływ na jego pracę jest marginalny. W razie awarii prowadzącej do wycieku, roztwór roboczy nie stanowi zagrożenia dla ludzi bądź środowiska naturalnego. Istnieje możliwość jego regeneracji, ewentualnie uzupełnienia (urządzenia tego typu pracują przy ciśnieniu niższym od atmosferycznego, więc straty czynnika są praktycznie zerowe), jeśli ze względu na nieprawidłową eksploatację, np. zasilanie urządzenia ciepłem o zbyt wysokiej temperaturze, zajdzie taka potrzeba. Zaletą tego typu agregatów absorpcyjnych jest także zminimalizowanie liczby części ruchomych (np. zastąpienie zaworu rozprężnego kapilarą), co znacząco ogranicza wpływ pracy i czasu na ich zużywanie się. Oczywiście, agregaty absorpcyjne oparte na wodnym roztworze bromku litu nie są pozbawione wad. W stosunku do układów sprężarkowych są znacząco większe i cięższe, a więc nakłady inwestycyjne i zapotrzebowanie miejsca na nie są wyższe. Ponadto roztwór bromku litu po przekroczeniu stężenia granicznego dla danej temperatury może się krystalizować, jednak zaawansowane układy sterowania oraz zabezpieczenia mechaniczne i elektroniczne skutecznie zapobiegają takiej sytuacji. Technologia trójgeneracyjna Jednoczesne występowanie zapotrzebowania na energię elektryczną, ciepło i chłód umożliwia instalację źródła trójgeneracyjnego składającego się z układu kogeneracyjnego produkującego ciepło i energię elektryczną oraz chłodziarki absorpcyjnej wykorzystującej ciepło do produkcji chłodu. Trójgeneracja (C Combined Cooling Heating and Power) definiowana jest jako układ skojarzonego wytwarzania energii elektrycznej, ciepła i chłodu. 11

3 Energia elektryczna Ciepło Chłód duje się zapotrzebowanie na ciepło, a z drugiej ogranicza zużycie energii elektrycznej na cele chłodzenia, odciążając system elektroenergetyczny, którego szczyt zapotrzebowania w okresie letnim zdefiniowany jest przez zapotrzebowanie energetyczne konwencjonalnych WI układów chłodniczych. 2. Podstawowe elementy źródła trójgeneracyjnego: układ kogeneracyjny, układ absorpcyjny, WI wieża chłodnicza Strategie pracy źródeł trójgeneracyjnych Instalacja urządzenia zamieniającego energię w danym momencie nieużyteczną (ciepło) na użyteczną (chłód) pozwala znacząco wydłużyć czas pracy układów kogeneracyjnych z mocą nominalną, poprawiając ich eksploatacyjną efektywność energetyczną. Zawsze należy jednak indywidualnie rozważać zasadność stosowania tej technologii, precyzyjnie dobierać urządzenia z dostępnych na rynku rozwiązań oraz szczegółowo projektować instalację źródła i strategię jego pracy. Obecnie najbardziej rozpowszechniony model instalacji trójgeneracyjnej składa się z układu skojarzonego wytwarzania energii elektrycznej i ciepła kogeneratora oraz układu wykorzystania ciepła do produkcji chłodu chłodziarki absorpcyjnej, które mogą być rozbudowane o źródła szczytowe bądź awaryjne w celu poprawy wskaźników ekonomicznych inwestycji (rys. 2). Popularność takiego zestawu potwierdzają w szczególności eksploatowane od wielu lat w kraju i za granicą instalacje oparte właśnie na silnikach tłokowych z zapłonem iskrowym oraz bromolitowych chłodziarkach absorpcyjnych, produkujące energię na potrzeby wszelkiego rodzaju odbiorców. Tego typu układy zawdzięczają swoją popularność m.in. szerokiemu zakresowi dostępnych mocy produkcyjnych, np. począwszy od tak małych urządzeń jak 30 kwe, do tak dużych jak 9 MWe na jedną jednostkę. W połączeniu z dostępnymi na rynku krajowym chłodziarkami absorpcyjnymi dają one możliwość produkcji zarówno energii elektrycznej, jak i ciepła oraz chłodu, zaspokajając potrzeby energetyczne większości lokalnych odbiorców. Potrzeby i uwarunkowania. Rola układów trójgeneracyjnych obecnie wyraźnie wzrasta w kontekście rosnącego zapotrzebowania na energię elektryczną do celów klimatyzacyjnych latem, dochodzącego w budynkach biurowych nawet do 85% całej zużywanej energii. Na korzyść rozwiązań trójgeneracyjnych działają także zmiany w sektorze ciepłowniczym poszukiwanie nowych odbiorców ciepła, szczególnie w okresie letnim, w celu zwiększenia ilości możliwej do wyprodukowania w skojarzeniu energii elektrycznej, oraz otwieranie się na nowe rodzaje usług dla odbiorców. Źródło trójgeneracyjne stwarza możliwość produkcji mediów (ciepła, chłodu, energii elektrycznej) w sposób niezawodny, przyjazny środowisku oraz ekonomiczny. Trudno więc się dziwić, że w ostatnich latach na krajowym rynku pojawiło się wiele instalacji trójgeneracyjnych działających na potrzeby odbiorców komercyjnych (centra handlowe, biurowce), przemysłowych (różnego rodzaju zakłady produkcyjne) i użyteczności publicznej (szpitale). Istotnym argumentem jest przy tym fakt produkcji chłodu praktycznie bez wykorzystania energii elektrycznej, gdy z jednej strony znaj- Jak wspomniałem, podstawowym zadaniem źródła trójgeneracyjnego jest efektywne wytwarzanie energii elektrycznej, ciepła oraz chłodu. Niestety, najpopularniejsze źródła trójgeneracyjne oparte na układach kogeneracyjnych wykorzystujących silniki tłokowe mają stały współczynnik skojarzenia, który określa ilość ciepła możliwego do odzyskania w zależności od wyprodukowanej ilości energii elektrycznej. W dostępnych na rynku układach kogeneracyjnych współczynnik skojarzenia nie jest równy jedności, co oznacza, że na każdą jednostkę wyprodukowanej energii elektrycznej powstaje (w zależności od rodzaju zastosowanego układu) stosunkowo większa bądź mniejsza ilość ciepła. W połączeniu z niekorzystnymi rozbieżnościami w parametrach deklarowanych przez producentów układów z danymi rzeczywistymi, sięgającymi nawet 9%, wymusza to późniejszą częstą regulację i optymalizację pracy układu w możliwym do osiągnięcia zakresie. Sytuację dodatkowo komplikuje fakt, że sprawność produkcji chłodu za pomocą bromolitowej chłodziarki absorpcyjnej zależy m.in. Zasadność inwestycji i czynniki kształtujące projekt Bardzo ważne jest, aby proces inwestycji w źródło trójgeneracyjne rozpocząć od analizy zasadności zastosowania technologii C w obszarze technicznym, finansowym, środowiskowym oraz socjalnym. Na ostateczny kształt systemu, a w szczególności mocy szczytowej, mają wpływ m.in. takie czynniki, jak: dostępność paliwa do układu; zapotrzebowanie na energię elektryczną o zadanej mocy i jej zmienności; zapotrzebowanie na ciepło oraz chłód o zadanej mocy i jej zmienności; korelacja zapotrzebowania między energią elektryczną, ciepłem oraz chłodem; parametry techniczne dostępnych na rynku urządzeń; stan istniejących instalacji (jeśli występują); nakłady inwestycyjne na źródło; nakłady eksploatacyjne (w szczególności koszt paliwa i mediów); wymagana niezawodność instalacji; wymagane w projekcie założone parametry mediów. 12 Polski Instalator 6/2016

4 Zapotrzebowanie na wodę grzewczą [t/h] Styczeń Luty Marzec Kwiecień Maj Czerwiec Lipiec Sierpień Wrzesień Październik Listopad Grudzień 3. Wykres zapotrzebowania na gorącą wodę bromolitowego agregatu absorpcyjnego SL Eco Energy Systems typu HSB-413 o mocy 1100 kw pracującego na potrzeby budynku biurowego od temperatury zasilania ciepłem oraz medium zasilającego, temperatury odbierania ciepła skraplania i absorpcji oraz wymaganej temperatury produkowanej wody lodowej. Przykładowo, średnia sprawność produkcji chłodu (rozumiana jako stosunek mocy chłodniczej do dostarczonego ciepła) dla urządzeń zasilanych gorącą wodą dostępnych na krajowym rynku kształtuje się na poziomie 0,8, a zasilanych parą 1,4, co przy zmiennym obciążeniu chłodniczym ma swoje bezpośrednie odzwierciedlenie w zapotrzebowaniu na ciepło z układu kogeneracyjnego. Skomplikowanie techniczne źródła produkującego jednocześnie trzy różne media, przy zmiennym zapotrzebowaniu na energię, dodatkowo utrudnia proces zarządzania i eksploatacji całego systemu. Zgodnie z prowadzonymi na całym świecie badaniami, aby osiągnąć podstawowy cel eksploatacji źródła C, jakim jest efektywne wytwarzanie energii, stosuje się dwie główne strategie produkcji mediów: 100% 80% 60% 40% 20% 0% pokrycia zapotrzebowania elektrycznego (PZE) strategia, w której priorytetem pracy źródła jest pokrycie zapotrzebowania na energię elektryczną. Gdy występuje zapotrzebowanie mniejsze od nominalnego, źródło ogranicza produkcję energii elektrycznej (ograniczając także produkcję ciepła), co oznacza, że pojawiające się niedobory ciepła muszą być pokryte przez dodatkowe elementy źródła (np. kotły szczytowe) bądź źródło zewnętrzne (np. miejską sieć ciepłowniczą). Jeśli zapotrzebowanie jest większe od nominalnego, niedobory energii elektrycznej muszą zostać pokryte przez źródło zewnętrzne (np. sieć elektroenergetyczną); pokrycia zapotrzebowania cieplnego (PZC) strategia, w której priorytetem pracy źródła jest pokrywanie zapotrzebowania cieplnego, zarówno na potrzeby ogrzewania, jak i zasilania chłodziarek absorpcyjnych. Produkcja energii elektrycznej jest wynikowa, a jej nadwyżki są gromadzone bądź sprzedawane do sieci. W razie niedoborów energii elektrycz Godzina Poniedziałek Wtorek Środa Czwartek Piątek Sobota Niedziela 4. Wykres rozkładu godzinowego zapotrzebowania na chłód do celów klimatyzacyjnych dla budynku biurowego w warunkach krajowych dane rzeczywiste nej musi ona zostać zakupiona z sieci. Jeśli zapotrzebowanie na ciepło będzie mniejsze od nominalnego, źródło ogranicza swoją moc, dążąc do minimum technologicznego. Wybór strategii pracy źródła zależy od kilku istotnych czynników, w tym: założonych priorytetów technologicznych, analizy ekonomicznej, konstrukcji układu, dostępności mediów zewnętrznych. Praca źródła trójgeneracyjnego bez opracowanej strategii prowadzi do strat w stosunku do rozwiązań konwencjonalnych. W krajowych warunkach, w większości lokalizacji, istnieje możliwość sprzedaży energii elektrycznej do sieci elektroenergetycznej, co umożliwia uzyskiwanie dodatkowych przychodów. Jednocześnie sprzedaż ciepła bądź chłodu jest bardziej problematyczna ze względu na ograniczenia przesyłowe związane ze specyfiką tych mediów. W związku z tym dąży się do maksymalizacji wykorzystania ciepła powstającego w układzie kogeneracyjnym. Dobrą praktyką jest wyposażanie źródła trójgeneracyjnego w zbiorniki akumulacyjne wody gorącej i zimnej, mogące przejąć chwilowe zmiany zapotrzebowania na ciepło bądź chłód i prowadzące do faktycznego zmniejszenia mocy nominalnej źródła oraz skrócenia czasu pracy szczytowych urządzeń pomocniczych. Zawór wody gorącej chłodziarki absorpcyjnej Aby zapewnić prawidłowe działanie i regulację chłodziarki absorpcyjnej, niezbędna jest dostawa ciepła o stałej temperaturze zasilającej oraz w ilości zgodnej z zapotrzebowaniem generatora. Z tego powodu komercyjnie dostępne urządzenia samodzielnie sterują, najczęściej za pomocą sygnału 0-10V bądź 4-20 ma, pracą zaworu regulacyjnego wody gorącej bądź pary. W wypadku urządzeń parowych wybór zaworu regulacyjnego jest zadaniem stosunkowo prostym. Staje się on skomplikowany w odniesieniu do urządzeń zasilanych gorącą wodą, w szczególności z układów kogeneracyjnych. Możliwe jest wówczas zastosowanie albo zaworu dwudrogowego, albo trójdrogowego. Waga podjętej decyzji projektowej i instalacyjnej jest tutaj duża. Przykładowe urządzenie absorpcyjne o mocy 1100 kw, zasilane gorącą wodą z układu kogeneracyjnego, w rocznym cyklu pracy zaspokajającym zapotrzebowanie na chłód układu klimatyzacyjnego budynku biurowego zużywa około t wody gorącej (dla wartości 13

5 Zawór trójdrogowy Zawór dwudrogowy 5. Przykładowy schemat ideowy zastosowania zaworu trójdrogowego. Objaśnienia: układ kogeneracyjny, chłodziarka absorpcyjna 6. Przykładowy schemat ideowy zastosowania zaworu trójdrogowego. Objaśnienia: układ kogeneracyjny, chłodziarka absorpcyjna temperatury 90/70 C). Rozkład zapotrzebowania wody gorącej przez taką chłodziarkę zaprezentowano na rysunku 3. Specyfika pracy większości dostępnych na rynku układów kogeneracyjnych opartych na silnikach tłokowych zasilanych gazem bądź biogazem wymusza temperaturę powracającej wody gorącej na poziomie zbliżonym do 70 C. Dostępne są rozwiązania o nieznacznie obniżonej bądź podniesionej, możliwej do zaakceptowania temperaturze wody powrotnej, jednak zakres tych zmian w celu osiągnięcia maksymalnych sprawności sumarycznych nie jest zbyt szeroki. Możliwa do pojawienia się zmienność temperatury powracającej wody gorącej, spowodowana np. nagłym zmniejszeniem zapotrzebowania na ciepło odbiorcy, wymusza także taką regulację awaryjnych układów chłodzenia systemu kogeneracyjnego, aby temperatura wody powracającej na wymienniki odzyskujące ciepło nie przekroczyła ustalonej wartości. Realizowane jest to najczęściej za pomocą zaworu kierującego nadmiar ciepła na zewnętrzną chłodnicę wentylatorową, przez co zapewniającego stałą temperaturę powracającej wody gorącej. Prawidłowy dobór chłodziarki absorpcyjnych współpracującej z układem kogeneracyjnym zakłada więc wykorzystanie całości dostępnego strumienia masy wody gorącej zgodnie z przyjętymi temperaturami wody dostępnej z wymienników odzysku ciepła. Tego rodzaju zestaw kogenerator + chłodziarka, pracując w warunkach nominalnego zapotrzebowania na chłód, osiąga maksymalną możliwą sprawność sumaryczną. Niestety, zapotrzebowanie na chłód, szczególnie w zastosowaniach klimatyzacyjnych, zmienia się w bardzo szerokim zakresie. Zmiany te mają miejsce nie tylko sezonowo, ale przede wszystkim w cyklu godzinowym, co widać na rys. 4 (dane rzeczywiste). Oznacza to, że o każdej godzinie zapotrzebowanie chłodziarki absorpcyjnej na wodę gorącą dla celów klimatyzacyjnych ulega znaczącym zmianom, a nadmiar wody gorącej, w wypadku braku dodatkowego zapotrzebowania na ciepło, musi zostać odprowadzony przez awaryjne układy chłodzące, co obniża sprawność sumaryczną układu. Rozwiązaniem problemu ze zmiennym zapotrzebowaniem na chłód jest dobór prawidłowego typu zaworu w zależności od kształtu instalacji wody gorącej, mocy układu kogeneracyjnego w stosunku do za - potrzebowania na ciepło układu absorpcyjnego oraz profilu dodatkowego zapotrzebowania na ciepło odbiorcy (jeśli występuje). Zastosowanie zaworu trójdrogowego. Schematycznie przedstawia to rys. 5 w celu uproszczenia, pominięto na nim pozostałe systemy. Układ jest wyposażony w pompę, a zawór trójdrogowy sterowany sygnałem z chłodziarki absorpcyjnej. System wyposażony w zawór trójdrogowy pracuje w optymalnych warunkach hydraulicznych, jednak z punktu widzenia energetycznego znacząca ilość ciepła może być marnowana, szczególnie przy obciążeniach częściowych. Rozważając scenariusz zapotrzebowania na chłód na poziomie 50% zapotrzebowania nominalnego, sterownik chłodziarki absorpcyjnej będzie potrzebował tylko około 50% ciepła, a więc wyśle odpowiedni sygnał do zaworu trójdrogowego. Nadmiar ciepła zostanie skierowany by-passem do instalacji powrotnej, podnosząc temperaturę gorącej wody wchodzącej na układ kogeneracyjny, który, w celu zabezpieczenia wymaganej temperatury wody powracającej, uaktywni awaryjny obieg chłodniczy. Wyprodukowane wcześniej ciepło zostanie rozproszone w atmosferze, obniżając sprawność sumaryczną układu. Zastosowanie zaworu dwudrogowego. To rozwiązanie schematycznie przedstawia rys. 6 (dla uproszczenia pominięto pozostałe systemy). Podobnie jak poprzednio układ jest wyposażony w pompę, a zawór dwudrogowy sterowany sygnałem z chłodziarki absorpcyjnej. System wyposażony w zawór dwudrogowy pracuje w optymalnych warunkach energetycznych, jednak z punktu widzenia hydraulicznego może stwarzać problemy na etapie doboru zaworu i regulacji instalacji. Rozważając scenariusz zapotrzebowania na chłód na poziomie 50% zapotrzebowania nominalnego, sterownik chłodziarki absorpcyjnej będzie potrzebował tylko około 50% ciepła, a więc wyśle odpowiedni sygnał do zaworu dwudrogowego. Nadmiar ciepła trafi do odbiorców z temperaturą nominalną. Dopiero w wypadku braku zapotrzebowania na ciepło po stronie odbiorcy ciepła, wzrośnie temperatura powracającej na układ wody gorącej, uaktywniając awaryjne systemy odprowadzenia ciepła. Podsumowując, decyzja dotycząca wyboru zaworu sterującego dopływem ciepła do agregatu absorpcyjnego nie może zostać podjęta w oderwaniu od istniejącego układu odbiorcy. Należy szczegółowo przeanalizować wpływ zmiany strumienia oraz temperatury wody go - rącej na pozostałe odbiorniki ciepła i na bazie takiej analizy podjąć decyzję o optymalnej konstrukcji układu i zastosowanej przy agregacie absorpcyjnym armatury. W następnym wydaniu, kontynuując temat, przedstawimy problematykę modernizacji układu kogeneracyjnego do trójgeneracyjnego oraz ciekawą realizację z zastosowaniem układu trójgeneracyjnego. O AUTORZE dr inż. Marcin Malicki, absolwent Politechniki Warszawskiej, dyrektor ds. technologii w New Energy Transfer S.A., kierownik naukowy projektów badawczo-rozwojowych, autor szeregu publikacji i współtwórca wynalazków. Koncentruje się na zagadnieniach dot. poprawy efektywności energetycznej układów skojarzonych z wykorzystaniem technologii sorpcyjnych 14 Polski Instalator 6/2016