Wykres zapotrzebowania na ciepło w ciągu roku
Istnieje kilka koncepcji, dla krótkoterminowego i długoterminowego przechowywania ciepła oraz aplikacji jak można wykorzystywać grunt do podziemnego magazynowania energii cieplnej (UTES - Underground Thermal Energy Storage), w zależności od geologicznych, hydro-geologicznych oraz innych warunków lokalnych. Metody magazynowania ciepła można podzielić ze względu na czas akumulacji na: krótkoterminowe - STTS (ang. Short Term Thermal Storage) zbiorniki pośrednie, bojler elektryczny ; długoterminowe - STES (ang. Seasonal Thermal Energy Storage) w gruncie, w zbiornikach, w stawach słonecznych. Kolejnym sposobem klasyfikacji systemów składowania ciepła może być rodzaj ośrodka magazynującego: w warstwach wodonośnych - ATES (ang. Aquifer Thermal Energy Storage); w gruncie (otworowo) - BTES (ang. Borehole Thermal Energy Storage); w naturalnych i sztucznych jamach podziemnych, kawernach, wyrobiskach pokopalnianych wypełnionych wodą - CTES (ang. Cavity Thermal Energy Storage).
Systemy magazynowania energii cieplnej można podzielić według: celu magazynowanie (przeznaczenia) - ogrzewanie, chłodzenie albo ogrzewanie i chłodzenie łącznie; temperatury magazynowania - niska < 40 50 o C i wysoka > 50 o C; systemu magazynowania - ATES, BTES, CTES, DTES, Pit/Tank (zbiornik); zastosowaniu zgromadzonego ciepła (aplikacje) - budownictwo mieszkalne, przeznaczenie komercyjne lub przemysłowe
a) ogrzewanie zimą stan na koniec okresu grzewczego b) ogrzewanie latem stan pod koniec sezonu chłodzenia Schemat pracy układu magazynowania ciepła ATES
Schemat systemu zaopatrzenia w ciepło
Bilans energetyczny produkcji ciepła
a) ogrzewanie zimą stan na koniec okresu grzewczego b) ogrzewanie latem stan pod koniec sezonu chłodzenia Schemat pracy układu magazynowania ciepła BTES
Metoda BTES ma wiele zastosowań. Systemy na małą skalę: jeden otwór do chłodzenia (z, lub bez ładowania); jeden otwór do ogrzewania z pompą ciepła (z i bez ładowania); jeden otwór do ogrzewania z pompą ciepła i bezpośrednio chłodzenia. Duże systemy: system otworów do wydobycia ciepła z pompą ciepła; system otworów do wydobycia ciepła z pompą ciepła oraz ładowaniem energią. Widok sondy pionowej przekroju kilku typów sond pionowych
1. wolnostojące garaże z kolektorami słonecznymi na dachach; 2. dwukondygnacyjne domy jednorodzinne; 3. Centrum Energetyczne z krótkoterminowymi zbiornikami ciepła STTS; 4. pętla ciepłownicza od kolektorów słonecznych; 5. pętla grzewcza doprowadzona do domów; 6. sezonowy otworowy magazyn ciepła BTES. Schemat instalacji
Podgląd instalacji w Okotoks, Alberta, Canada
Schemat budynku na palach energetycznych
Dolne źródła ciepła do pomp dużej mocy budownictwo wielorodzinne, budynki użyteczności publicznej
Dolne źródła ciepła do pomp dużej mocy - budownictwo wielorodzinne
Dolne źródła ciepła do pomp dużej mocy budownictwo wielorodzinne
Dolne źródła ciepła do pomp dużej mocy budownictwo wielorodzinne
Dolne źródła ciepła do pomp dużej mocy - przykład
Dolne źródła ciepła do pomp dużej mocy - przykład
Schemat podziemnego - skalnego magazynu gorącej wody CTES- Schemat skalnego magazynu gorącej wody CTES w Avesta, Szwecja
Schemat jaskini skalnej wraz z systemem korytarzy doprowadzających ciepło - CTES Lyckebo, Szwecja
Schemat systemu CTES Lyckebo, Uppsala, Szwecja Wnętrze zasobnika CTES Lyckebo, Uppsala, Szwecja
Zastosowania Praktyczne magazynów Ciepła i ciepła odpadowego
Systemy magazynowania ciepła energii promieniowania słonecznego latem i wykorzystywanie go do ośnieżania dróg i mostów Most z magazynem ciepła w Lubece - Niemcy
Systemy magazynowania ciepła energii promieniowania słonecznego latem i wykorzystywanie go do ośnieżania dróg i mostów Systemy odladzania chodników
DOLNE ŹRÓDŁA CIEPŁA W POMPACH CIEPŁA - ŚCIEKI
DOLNE ŹRÓDŁA CIEPŁA W POMPACH CIEPŁA - ŚCIEKI W USA opracowano urządzenie o nazwie GFX. Jest to prosty w budowie przepływowy wymiennik pionowy odzyskujący ciepło ze ścieków w budynkach. Wymiennik ten instalowany jest w dostępnej, pionowej części przewodu kanalizacyjnego (pionu) w budynku. Urządzenie składa się z 3' lub 4' rury, przez którą przepływają ciepłe ścieki oraz 1' miedzianej spirali owiniętej wokół rury kanalizacyjnej. Ciepło jest przekazywane ze ścieków przepływających przez pion, do zimnej wody płynącej jednocześnie ku górze w spirali okalającej tę rurę. Badania wykazały, że koszt montażu GFX w mieszkaniach zwraca się po 2 5 latach. Badania zostały przeprowadzone na zamontowanym GFX (koszt 500 USD), a oszczędności sięgnęły 800 2300 kwh rocznie, w zależności od liczby łazienek w budynku. Opłacalność takiej inwestycji rosła wraz z liczbą codziennych kąpieli pod prysznicem. Ponadto, oprócz redukcji kosztów energii, zastosowanie tego wymiennika pozwala na skrócenie czasu potrzebnego na podgrzanie wody, a ma to znaczenie, jeśli w danej chwili z prysznica korzysta więcej osób niż zazwyczaj.
DOLNE ŹRÓDŁA CIEPŁA W POMPACH CIEPŁA - ŚCIEKI W normalnym układzie traconego bezpowrotnie. Ze ściekami bytowymi wypływa bezpowrotnie do 4kWh energii cieplnej/osobę/dobę. Przeliczając to na 4- osobową rodzinę może to być nawet 1000 złotych rocznie. Przykładowa wężownica ułożona w zbiorniku retencyjnym Wastewater collector with integrated heat exchanger (Kalberer 2008) Odzyskując ciepło ze ścieków bytowych można się spodziewać, że do 50% energii traconej zostanie wykorzystane przez pompę ciepła. Celem realizacji założonego odzysku wymagane jest już na etapie budowy oddzielenie ścieków bytowych (ciepłych) od fekalnych (zimnych). Wiąże się to głównie z budową oddzielnych pionów kanalizacyjnych. Ścieki bytowe odprowadzane są do odrębnej studni najlepiej izolowanej (komora szamba, itp.) gdzie umieszczony jest kolektor źródła dolnego pompy ciepła, a następnie przelewowo do następnej komory lub bezpośrednio do kanalizacji. Kolektor w studni może być dedykowany bądź przeprowadzone przez nią przewody (zawsze powrotne z gruntu do pompy) kilku pętli kolektorów ziemnych. Ważnym jest aby długość przewodów w komorze ściekowej zapewniała dostateczną powierzchnię wymiany ciepła. Jednostkowy odbiór ciepła przez rurę PE 32 można zakładać na bezpiecznym poziomie do 40W/mb.
DOLNE ŹRÓDŁA CIEPŁA W POMPACH CIEPŁA - ŚCIEKI
DOLNE ŹRÓDŁA CIEPŁA W POMPACH CIEPŁA - ŚCIEKI Multiple family house with 19 residents, hydrograph for a weekday - www.rehva.eu Student residence (TKH) with 244 residents, hydrograph for a weekday during the lecture period
DOLNE ŹRÓDŁA CIEPŁA W POMPACH CIEPŁA - ŚCIEKI Żelbetowe profile z wymiennikiem ciepła firmy Rabtherm GmbH
DOLNE ŹRÓDŁA CIEPŁA W POMPACH CIEPŁA - ŚCIEKI
DOLNE ŹRÓDŁA CIEPŁA W POMPACH CIEPŁA - ŚCIEKI PKS-THERMPIPE
DOLNE ŹRÓDŁA CIEPŁA W POMPACH CIEPŁA - ŚCIEKI Rura żelbetowa z wbudowanym wymiennikiem ciepła Utwardzony wewnątrz starej rury liner żywiczny wraz z wymiennikiem ciepła w postaci rurek z PE
DOLNE ŹRÓDŁA CIEPŁA W POMPACH CIEPŁA - ŚCIEKI
DOLNE ŹRÓDŁA CIEPŁA W POMPACH CIEPŁA - ŚCIEKI
DOLNE ŹRÓDŁA CIEPŁA W POMPACH CIEPŁA - ŚCIEKI Energy supply plan of the City of Uster (Switzerland): The "Priority area for the use of wastewater energy" is shown in violet along the large drains and in the vicinity of the sewage treat ment plant. The gas supply area is shown in shaded red. (SwissEnergy 2004)
DOLNE ŹRÓDŁA CIEPŁA W POMPACH CIEPŁA - ŚCIEKI Wymiennik ciepła w systemie Therm Liner wbudowany w kanał o przekroju jajowym Wymiennik w systemie Rabtherm przed i po ustabilizowaniu go betonem Żelbetowy profil z wymiennikiem ciepła po wbudowaniu go do istniejącego kolektora
THERMOWATT TECHNOLOGY
Dziękuję za uwagę