Pompy ciepła do współpracy z sieciami ciepłowniczymi (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 Kompresory odśrodkowe stosowane w pompach ciepła Schemat procesowy urządzeń jedno- i dwustopniowych Pompa ciepła w systemie ogrzewania sieciowego Przykłady zastosowań - Odzysk ciepła odpadowego Para wodna - SYSAV Malmö Ścieki nieoczyszczone - Sandvika, Skoyen Skojarzone chłodzenie i ogrzewanie - Katri Vala, Nimrod 2
Rozwój technologiczny kompresorów 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 m 1984 Pierwsza pompa ciepła produkująca wodę o temp. 120 C do wytwarzania niskociśnieniowej pary (dolne źródło ciepła: woda procesowa w procesie petrochemicznym) m 1987 Pompa ciepła produkująca wodę o temp. 105 C (dolne źródło ciepła: woda procesowa) m 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
Zakres mocy jednostki jednostopniowe Kompresory jednostopniowe Uniturbo 70 Temperatura kondensacji ( C) 65 60 55 50 45 40 35 30 25 22S 22AX 22BX 28CX 33CX 43BX 0 2 000 4 000 6 000 8 000 10 000 12 000 14 000 16 000 18 000 20 000 Moc chłodnicza (kw) Possible to cover 56FX Dla R134a 6
Jednostopniowe pompy ciepła Woda ciepłownicza Skraplacz Uniturbo 22S Dochładzacz Uniturbo 28/33 Uniturbo 22 Uniturbo 23 Uniturbo 43 Dolne źródło ciepła Parownik 7
Zakres mocy jednostki dwustopniowe Temperatura kondensacji ( C) 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 Źródłociepła 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 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 15
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 16
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 17
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 18
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 57.0 / 78 C Liczba jednostek 2 Type UNITOP 28/28 CY Czynnik chłodniczy R134a Parownik ze ściekami nieoczyszczonymi Moc chłodnicza 9 500 kw Temp. ścieków wlot/wylot 10.0 / 6 C Kompresory połączone szeregowo Pobór mocy 4 500 kw COP (ogrzewanie) 3.1 COP (ogrzewanie + chłodzenie) 5.22 19
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 20
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 21
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 22
Odzysk ciepła z nieoczyszczonych ścieków Skoyen Vest podgrzewanie wody ciepłowniczej do +90 C Wejście do kawerny Skoyen Vest Plant, Oslo, Norwegia 23
Odzysk ciepła z nieoczyszczonych ścieków Skoyen Vest podgrzewanie wody ciepłowniczej do +90 C Tunel wejściowy z rurociągami dystrybucji wody ciepłowniczej Pomieszczenie kontroli i sterowania na odległość pomp ciepła 24
Odzysk ciepła z nieoczyszczonych ścieków Skoyen Vest podgrzewanie wody ciepłowniczej do +90 C Liczba jednostek 1 Typ UNITOP 50FY Czynnik chłodniczy R134a Dolne źródło ścieki Moc chłodnicza 12 130 kw Temp. ścieków wlot/wylot 10.0 / 5.8 C Przepływ ścieków 2400 m 3 /h Moc grzewcza 18 750 kw Temp. wody ciepłowniczej 67.2 / 90 C Przepływ wody ciepł. 541 m 3 /h Pobór mocy 6 620 kw COP > 3* ( min 2.85) * wartość średnia Stacja pomp ciepła Skoyen Vest, Oslo, Norwegia 25
Odzysk ciepła z nieoczyszczonych ścieków Skoyen Vest podgrzewanie wody ciepłowniczej do +90 C UNITOP 50FY uruchomienie w 2005 UNITOP 34FY uruchomienie w 2007 Podczas 6'000 godzin eksploatacji rocznie, stacja pomp ciepła Skoyen Vest wytwarza energię cieplną ekwiwalentną zużyciu 15'250 ton oleju opałowego 26
Odzysk ciepła z nieoczyszczonych ścieków Skoyen Vest podgrzewanie wody ciepłowniczej do +90 C Pompy ścieków w stacji Skoyen Vest, Oslo, Norwegia Kanał ściekowy po lewej: powrót ze stacji pomp ciepła Skoyen Vest, Oslo, Norwegia 27
Skojarzone ogrzewanie i chłodzenie Ogrzewanie i chłodzenie sieciowe Katri Vala, Helsinki, Finlandia NAJWIĘKSZA NA ŚWIECIE INSTALACJA POMP CIEPŁA 5 x UNITOP 50 FY 28
Skojarzone ogrzewanie i chłodzenie Ogrzewanie i chłodzenie sieciowe Katri Vala, Helsinki, Finlandia Design Ready for Insulation 5 x UNITOP 50 FY 29
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 30
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 Ne twork 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 31
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 Ne twork 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 32
Skojarzone ogrzewanie i chłodzenie Ogrzewanie i chłodzenie sieciowe Nimrod, Sztokholm, Szwecja 4 schładzacze / pompy ciepła Typ UNITOP 33/28 CPY Nimrod dostarczają o w lecie: moc chłodnicza 48 MW o w zimie: moc chłodnicza 24 MW moc cieplna 36 MW City of Stockholm 33
Skojarzone ogrzewanie i chłodzenie Ogrzewanie i chłodzenie sieciowe Nimrod, Sztokholm, Szwecja 78 C Skraplacz 68 C Woda ciepłownicza 37 C Skraplacz 22 C Woda morska Dochładzacz Dochładzacz 28CX 28CX 33CX Economiser 33CX Economiser 6 C Parownik 8.5 C 5 C Parownik 11 C Chłodzenie 6 MW z odzyskiem ciepła 9MW Chłodzenie 7MW + 5MW = 12MW 34
Skojarzone ogrzewanie i chłodzenie Ogrzewanie i chłodzenie sieciowe Nimrod, Sztokholm, Szwecja During Transport assembly urządzeń in workshop Transport do miejsca instalacji Montaż pomp ciepła 3 jednostki w eksploatacji od 2002 + 1 jednostka od 2003 35
Wnioski o Różnorodność źródeł ciepła o Bezpieczeństwo eksploatacji o Wysoka trwałość i gotowość operacyjna o Elastyczność modów eksploatacji o Najwyższa sprawność dzięki dopasowanym rozwiązaniom o Sprawdzona technologia o Jednoczesne spełnienie trzech dyrektyw pakietu klimatycznego 36
Dziękuję za uwagę Zürcherstrasse 12 CH-8401 Winterthur Tel. +41-52-2623814 email: leszek.wojtan@friotherm.com i zapraszam do współpracy 37