Pompy ciepła dużej mocy dla ciepłownictwa (Sales project manager) FRIOTHERM AG Zürcherstrasse 12 8401 Winterthur / Szwajcaria Tel. +41-52-2623814 Fax +41-52-2623803 email: leszek.wojtan@friotherm.com Top technology cool solutions 1/35
Plan prezentacji Technologia sprężarkowych pomp ciepła o dużej mocy > 2MW Schemat procesowy urządzeń jedno- i dwustopniowych Kompresory odśrodkowe stosowane w pompach ciepła Pompa ciepła w systemie ogrzewania sieciowego Przykłady zastosowań - Odzysk ciepła odpadowego Para wodna - SYSAV Malmö (SE) Odzysk ciepła z silników gazowych SEM Morbegno (IT) Ścieki nieoczyszczone Sandvika (NO) Skojarzone chłodzenie i ogrzewanie - Katri Vala (FI) 2
Rozwój technologiczny pomp ciepła dużej mocy 1878 Wyprodukowanie pierwszego kompresora do aplikacji chłodniczej 1920 Pierwszy turbo-kompresor do amoniaku 1927 Wyprodukowanie największego na świecie kompresora 1958 Pierwszy kompresor do HCFC 1978 Rozwój nowej generacji kompresorów jedno- i dwustopniowych do pomp ciepła 2000 Konstrukcja wirnika o podwyższonej sprawności izentropowej 2005 Turbo-kompressor o mocy chłodniczej 10.5 MW 2009 Konstrukcja UNITURBO 22S do elektrowni atomowych Instalacje specjalne 3
Pompy ciepła o szczególnych własnościach 1984 Pierwsza pompa ciepła produkująca wodę o temp. 120 C do wytwarzania niskociśnieniowej pary (dolne źródło ciepła: woda procesowa w procesie petrochemicznym) 1987 Pompa ciepła produkująca wodę o temp. 105 C (dolne źródło ciepła: woda procesowa) 2005 Pierwsza pompa ciepła z czynnikiem roboczym R134a produkująca wodę o temp. 90 C (dolne źródło ciepła: ścieki nieoczyszczone ) 4
Kompresory odśrodkowe do pomp ciepła dużej mocy UNITURBO 22S UNITURBO 22 UNITURBO 23 UNITURBO 28 Q 0 do 1.5MW Q 0 do 2.8MW Q 0 do 3.8MW Q 0 do 5.0MW Moc chłodnicza od 0.5MW do 10.5 MW (R134a) Zakres temperatur od -10 C do +90 C (R134a) UNITURBO 33 UNITURBO 43 UNITURBO 34 UNITURBO 50 Q 0 do 6.8MW Q 0 do 10.5MW Q H do 9.5MW Q H do 20MW 5
Temperatura kondensacji ( C) Pompy ciepła dużej mocy dla ciepłownictwa Zakres mocy jednostki jednostopniowe Kompresory jednostopniowe Uniturbo 70 65 60 55 50 45 40 35 30 22S 22AX 22BX 28CX 33CX 43BX Possible to cover 56FX 25 Dla R134a 0 2 000 4 000 6 000 8 000 10 000 12 000 14 000 16 000 18 000 20 000 Moc chłodnicza (kw) 6
Jednostopniowe pompy ciepła Woda ciepłownicza Skraplacz Uniturbo 22S Dochładzacz Uniturbo 28/33 Uniturbo 22 Uniturbo 23 Uniturbo 43 Dolne źródło ciepła Parownik 7
Temperatura kondensacji ( C) Pompy ciepła dużej mocy dla ciepłownictwa Zakres mocy jednostki dwustopniowe 22SY Moc cieplna (kw) 8
Dwustopniowe pompy ciepła Przegrzany, sprężony gaz Skraplacz Wylot wody ciepłowniczej sprężanie 2-gi stopień Dochładzacz (opcjonalnie) Powrót z sieci ciepłowniczej Kompresor wysokiego ciśnienia zawór rozprężny wysokie ciśnienie Zasysanie do drugiego stopnia flash gas do drugiego stopnia Zbiornik międzystopniowy sprężanie 1-wszy stopień Zasysanie odparowanego czynnika chłodniczego Kompresor niskiego ciśnienia flash gas ciecz zawór rozprężny niskie ciśnienie Bypass przegrzanego gazu Źródło ciepła wlot Parownik Źródło ciepła wylot 9
Integracja pompy ciepła z systemem ciepłowniczym Profil zapotrzebowania na moc cieplną Zasilanie sieci przez pompę ciepła i bojler Zasilanie sieci tylko przez pompę ciepła 10
Odzysk ciepła odpadowego przy użyciu pomp ciepła Przykłady zastosowań 11
Odzysk ciepła z pary wodnej po oczyszczaniu spalin SYSAV Malmö Spalarnia odpadów stałych Liczba jednostek 2 Typ UNITOP 28CX-71210U Czynnik chłodniczy R134a 12
Odzysk ciepła z pary wodnej po oczyszczaniu spalin SYSAV Malmö Spalarnia odpadów stałych Moc chłodnicza 15'500 kw Temp. wody doln. źródła 34.2 / 24.3 C Przepływ wody doln. źródła 1 350 m 3 /h 2 odśrodkowe pompy ciepła 2 Heat pumps AXIMA Refrigeration AG UNITOP 28CX-71210U From districtheatingnetwork Moc grzewcza (Pth) Temp. wody ciepłowniczej 19'000 kw 50 / 59.2-70 C Flue-gas Heat source capacity 24.3 C 15.5MW Heat sink capacity 19MW 50 C Przepływ wody ciepłowniczej 1 800 m 3 /h Flue- gascondensing Power consumption 3.5MW Pobór mocy (Pe) 3'500 kw Współ. wydajności cieplnej (COP) > 5.5 flue-gascleaning 34.2 C 59.2 C To districtheatingnetwork Steamturbine Generator COP= Pth Pe Boiler Waste-to-Energy plant SYSAV Malm ö Sweden 13
Odzysk ciepła z pary wodnej po oczyszczaniu spalin SYSAV Malmö Spalarnia odpadów stałych Moc chłodnicza 15'500 kw Temp. wody doln. źródła 34.2 / 24.3 C Przepływ wody doln. źródła 1 350 m 3 /h Moc grzewcza (Pth) 19'000 kw Temp. wody ciepłowniczej 50 / 59.2-70 C Przepływ wody ciepłowniczej 1 800 m 3 /h Pobór mocy (Pe) 3'500 kw Współ. wydajności cieplnej (COP) > 5.5 COP= Pth Pe 2 jednostki w ekspoloatacji od 2002 roku 3 dodatkowe od lutego 2007 roku 14
Odzysk ciepła z silników gazowych Mountains around Morbegno Paris 850km Zürich 273km / 4h Milan 112km / 2h Maschine room for gas motors Maschine room for heat pumps
Odzysk ciepła z silników gazowych Sieć ciepłownicza Morbegno (SO), Italy Liczba jednostek 1 Typ UNITOP 33 CY Moc grzewcza 3 740 kw Temp. wody ciepłowniczej 60 / 84 C Woda chłodnicza 46 / 40 C COP 4.30
Odzysk ciepła z silników gazowych Ustawianie pompy ciepƚa na fundamencie
Odzysk ciepła z nieoczyszczonych ścieków Ciepło/chłodzenie sieciowe instalacja Sandvika, Oslo, Norwegia Kanał doprowadzający ścieki do oczyszczalni VAES Zbiornik sedymentacyjny, filtr sitowy z rozgrabiarką Orurowanie z/do pompy ciepła Pobór ścieków Pompa ścieków Pompa ciepła Powrót ścieków 18
Odzysk ciepła z nieoczyszczonych ścieków Ciepło/chłodzenie sieciowe instalacja Sandvika, Oslo, Norwegia 1 Kanał ściekowy 2 Filtracja 2.1 Filtry sitowe z rozgrabiarką 2.2 Sedymentacja 2.3 Pompy ściekowe 3 Produkcja energii 3.1 Pompy ciepła 3.2 Zawór dwukierunkowy 4 Urządzenia dodatkowe 4.1 Pompy 4.2 Odpowietrzanie 4.3 Zbiornik ekspansyjny 4.4 Zbiornik wody zasilającej 5 System sterowania 19
Odzysk ciepła z nieoczyszczonych ścieków Ciepło/chłodzenie sieciowe instalacja Sandvika, Oslo, Norwegia Maszynownia, 2 Unitop 28/28 z rurami dystrybucji wody ciepłowniczej Maszynownia, po lewej 2 Unitop 28/28, po prawej pompy dystrybucji wody ciepłowniczej i lodowej 20
Odzysk ciepła z nieoczyszczonych ścieków Ciepło/chłodzenie sieciowe instalacja Sandvika, Oslo, Norwegia TRYB PRACY ZIMOWY (odzysk ciepƚa z nieoczyszczonych ścieków) Skraplacz wysokotemperaturowy Moc grzewcza 14 000 kw Temp. wody ciepłowniczej 57 / 78 C Liczba jednostek 2 Typ UNITOP 28/28 CY Czynnik chłodniczy R134a Parownik ze ściekami nieoczyszczonymi Parownik z wodą lodową Moc chłodnicza 9 500 kw Temp. ścieków wlot/wylot 10 / 6 C Kompresory połączone szeregowo Pobór mocy 4 500 kw COP (ogrzewanie) 3.1 COP (ogrzewanie + chłodzenie) 5.22 21
Odzysk ciepła z nieoczyszczonych ścieków Ciepło/chłodzenie sieciowe instalacja Sandvika, Oslo, Norwegia TRYB PRACY PRZEJŚCIOWY (odzysk ciepƚa z nieoczyszczonych ścieków, woda lodowa) Skraplacz wysokotemperaturowy Moc grzewcza 14 000 kw Temp. wody ciepłowniczej 57 / 78 C Liczba jednostek 2 Typ UNITOP 28/28 CY Czynnik chłodniczy R134a Jednoczesny odbiór ciepła ze ścieków i wody lodowej Parownik ze ściekami nieoczyszczonymi Parownik z wodą lodową Moc chłodnicza 9 500 kw Temp. ścieków wlot/wylot 10 / 6 C Temp. wody lodowej wlot/wylot 8 / 4 C Kompresory połączone szeregowo Pobór mocy 4 500 kw COP (ogrzewanie) 3.1 COP (ogrzewanie + chłodzenie) 5.2 23
Odzysk ciepła z nieoczyszczonych ścieków Ciepło/chłodzenie sieciowe instalacja Sandvika, Oslo, Norwegia TRYB PRACY LETNI (wytwarzanie wody lodowej w trybie chillera chłodzonego ściekami) Skraplacz wysokotemperaturowy Liczba jednostek 2 Typ UNITOP 28/28 CY Czynnik chłodniczy R134a Moc grzewcza 16 500 kw Temp. ścieków wlot/wylot 14 / 28 C Parownik przejmuje funkcję skraplacza chłodzonego ściekami nieoczyszczonymi Parownik z wodą lodową Moc chłodnicza 14 000 kw Temp. wody lodowej wlot/wylot 8 / 4 C Kompresory połączone równolegle Pobór mocy 2 500 kw COP (chłodzenie) 5.6 24
Odzysk ciepła z nieoczyszczonych ścieków Sandvika, Oslo, Norwegia, 3-cia pompa ciepła instalacja czerwiec 2008 2 jednostki w eksploatacji od 1989 (ponad 160 000 godzin) 1 dodatkowa jednostka w eksploatacji od czerwca 2008 Zdjęcie z warsztatu firmy FRIOTHERM - 11 kwiecień 2008 25
Skojarzone ogrzewanie i chłodzenie Ogrzewanie i chłodzenie sieciowe Katri Vala, Helsinki, Finlandia NAJWIĘKSZA NA ŚWIECIE INSTALACJA POMP CIEPŁA 5 x UNITOP 50 FY 26
Skojarzone ogrzewanie i chłodzenie Ogrzewanie i chłodzenie sieciowe Katri Vala, Helsinki, Finlandia Design Ready for Insulation 5 x UNITOP 50 FY 27
Skojarzone ogrzewanie i chłodzenie Ogrzewanie i chłodzenie sieciowe Katri Vala, Helsinki, Finlandia Lato Liczba jednostek 5 Typ UNITOP 50 FY Czynnik chłodniczy Dolne źródło R134a Woda lodowa Moc chłodnicza 60 000 kw Temp. wody doln. źródła 20.0 / 4.0 C Przepływ wody doln. źródła 3 225 m 3 /h Temp. wody ciepłowniczej 45.0 / 88.0 C Przepływ wody ciepł. 1 850 m 3 /h Pobór mocy 30 565 kw Moc grzewcza 90 565 kw COP 3.0 Łączna energia termalna 150 000 kw Łączne COP 4.9 5 jednostek w eksploatacji od 2006 Zima 5 UNITOP 50 FY R134a Ścieki oczyszczone 60 000 kw 10.0 / 4.0 C 8 600 m 3 /h 50.0 / 62.0-88 C 6 105 m 3 /h 23 850 kw 83 850 kw 3.5 28
Skojarzone ogrzewanie i chłodzenie Ogrzewanie i chłodzenie sieciowe Katri Vala, Helsinki, Finlandia Eksploatacja letnia Summer Operation M 30 MW 88 C 90 MW 60 MW 4 C Sieć Ciepłownicza / c.w.u Districtheating Network Districtcooling Network Chłodzenie sieciowe 45 C 20 C 22 C 33 C 5 pomp ciepła 5 Heatpumps Unitop 50FY Unitop 50FY Helsinki Energy for Katri Vala Harbour of Sörnainen Port Sömainen Sewage water tunnel Kanał ściekowy Harbour of Sörnainen Port Sömainen 29
Skojarzone ogrzewanie i chłodzenie Ogrzewanie i chłodzenie sieciowe Katri Vala, Helsinki, Finlandia Eksploatacja zimowa Winter Operation M 30 MW 62 C to 88 C 62 C 90 MW 60 MW 3 C Sieć ciepłownicza Districtheating Network Districtcooling Network Chłodzenie sieciowe 50 C 15 C 22 C 33 C 5 pomp ciepła 5 Heatpumps Unitop 50FY Unitop 50FY Helsinki Energy for Katri Vala 10 C 4 C 3 C 15 C 12 C 6 C 1 C 13 C Harbour of Sörnainen Port Sömainen Sewage water tunnel Kanał ściekowy Harbour of Sörnainen Port Sömainen 30
Wnioski o Różnorodność źródeł ciepła o Wysoka trwałość i gotowość operacyjna o Najwyższa sprawność dzięki dopasowanym rozwiązaniom o Elastyczność modów eksploatacji o Jednoczesne spełnienie trzech dyrektyw pakietu klimatycznego 31
Dziękuję za uwagę Zürcherstrasse 12 CH-8401 Winterthur Tel. +41-52-2623814 email: leszek.wojtan@friotherm.com 32