Projekty wykonawcze i nadzór

W technologii WLHP chodzi o instalację zbudowaną w formie pierścienia (WL – water loop), który stanowi dolne źródło dla  wodnych pomp ciepła (HP – heat pump), które ogrzewają lub chłodzą daną strefę obiektu, albo pomieszczenie. Co zatem jest tak przełomowego, a zarazem ciekawego w tej technologii? Otóż do tej pory było tak, że występująca jednocześnie potrzeba grzania i chłodzenia różnych pomieszczeń w tym samym budynku, wiązała się z zastosowaniem różnych urządzeń. To z kolei powodowało, że w czasie gdy jedna z części budynku ulegała przegrzaniu, na skutek zysku ciepła od urządzeń na przykład serwerów albo przez duże okna od południowej strony, to pomieszczenia skierowane na północ wymagały grzania. Każdy z tych procesów był realizowany osobno. Czyli grzanie „nie wiedziało” nic o potrzebie chłodzenia innych pomieszczeń w tym samym budynku i na odwrót.

Jak sprawdzić opłacalność inwestycji w nowoczesną technologię grzewczą? ; Analizy przedprojektowe efektywności energetycznej?

Tak więc z punktu widzenia ciepła i energii WLHP pozwala przestać ją wreszcie marnować. Jest w tym jednak jeszcze coś innego, nie mniej ważnego, a mianowicie to, że obieg taki korzysta podobnie jak tradycyjne układy, z wody jako medium grzewczego. To z kolei jest o tyle istotne, że woda ma dla zastosowań praktycznych, największą pojemność cieplną ze wszystkich substancji. To z kolei tworzy idealną możliwość stosowania WLHP w naprawdę dużych obiektach. Jest jeszcze wisienka na torcie, a w WLHP jest to wykorzystanie małych, pracujących niezależnie pomp ciepła, które ogrzeją lub ochłodzą wybrane pomieszczenia. Taki właśnie układ jest w stanie błyskawicznie odpowiedzieć na zmieniającą się potrzebę grzania lub chłodzenia w pomieszczeniach.

Ciepło i chłód bezkosztowo

Jak to jest w życiu, tak i tutaj nie ma róży bez kolców. W przypadku WLHP ograniczeniem będzie paradoksalnie sama technologia pomp ciepła. Ich specyfika działania jest taka, że najwyższą sprawność osiągają wtedy, gdy pracują przy niewielkiej różnicy temperatur. W WLHP różne pompy ciepła będą grzać i chłodzić, na co nie mamy wpływu, a nawet nie powinniśmy go mieć, bo to zależy od bieżących potrzeb w różnych pomieszczeniach. To oznacza jednak, że woda w pierścieniu, który je zasila, musi być stabilizowana temperaturowo na względnie stałym poziomie, na przykład pomiędzy 16 a 32 stopni Celsjusza. Niezależnie od tego, czy większość obiektu jest aktualnie grzana, czy chłodzona. To z kolei wymaga przepompowywania znacznych ilości wody, co zwiększa średnicę rurociągów, którymi krąży ona w pętli. Dopełnieniem układu WLHP są zewnętrzne źródła ciepła i chłodu, które pozwalają na uzyskanie w pętli wodnej stabilnej temperatury.

Reasumując, układy pomp ciepła WLHP (Water Loop Heat Pump) opierają się o zamkniętą pętlę wodną poprowadzoną wewnątrz budynku. Chodzi o wychwycenie i akumulację ciepła własnego budynku, to jest przekazanie go z pomieszczeń wymagających chłodzenia do pomieszczeń wymagających grzania. Takie działanie owocuje zachowaniem bilansu przy najniższym możliwym koszcie energii doprowadzonej z zewnątrz, czyli kupionej.

Odpowiedź na to pytanie sugerujemy zacząć od odwołania się do tabeli przedstawiającej zużycia ciepła i energii w różnego rodzaju obiektach w zależności od okresu ich budowy. Tabela (link poniżej), wraz z instrukcją korzystania można pobrać na przykład podczas zapisywania się do newslettera Enob.eu

Wyniki, dla różnych budynków, wraz z komentarzem odnośnie sposobu korzystania, w formacie PDF lub XLSX?

Kilka słów komentarza odnośnie zawartości tabeli, ze szczególnym naciskiem i odniesieniem do budynków użytkowych, komercyjnych oraz biur należałoby rozpocząć od rozróżnienia pomiędzy energią użytkową a końcową.

Mając powyższe za sobą, zauważamy w pierwszej kolejności trend związany z rosnącą potrzebą chłodzenia budynków, który ze szczególną intensywnością dotyczy właśnie biur. Wynika to z tego, że praca w nich, o ile pracownicy biurowi zdecydują się do nich przyjść zamiast pracy zdalnej, oczywiście, odbywa się zwykle w godzinach, które pokrywają się z maksymalnymi zyskami od słońca, w więc tuż przed i po południu. Tak więc o ile mniej ciepła potrzebujemy do ich ogrzania, o czym jeszcze za chwilę, o tyle energia potrzebna do ich chłodzenia weźmie górę nad ogrzaniem. Oczywiście dla porządku dodamy od razu, że budynki pasywne czy zeroenergetyczne mają tak dalece posunięte ograniczenie strat ciepła przez przegrody, że oświetlenie zużywa w nich jej więcej niż ogrzewanie i chłodzenie razem wzięte!

Inną ważną zmianą, o której właściwie nie da się zapomnieć, gdyż jest o tym głośno w każdym medium jest ogólny trend odchodzenia od paliw kopalnych. Głównym „narzędziem” do uzyskania redukcji ich zużycia są każdego rodzaju pompy ciepła. Co widać, to przy ich zastosowaniu spada 2-3 krotnie ilość potrzebnej energii końcowej, przy tej samej ilości energii użytkowej. Może nie brzmi to jakoś przesadnie euforycznie, ale jest to decydująca zmiana z punktu widzenia chociażby polityków, ale również lokalnego środowiska naturalnego. Dla porządku zauważmy, że dla użytkownika ta zmiana może być mniej czytelna, bo osadzona w twardych ekonomicznych realiach polityki cen energii, o czym piszemy w części dotyczącej wyboru źródeł ciepła.

Jaka będzie optymalna ścieżka postępowania, gdy chodzi o obniżenie zapotrzebowania na ciepło i energię dla Nowego Budynku?

Nie mniej ciekawym zjawiskiem jest zmiana w ogólnym zapotrzebowania na ciepło w odniesieniu do potrzeby ogrzewania i wentylacji w budynkach. Na przykładzie tego rodzaju obiektów widać spadek z 36 kWh/m2/rok w budynkach niskoenergetycznych w pobliże 4 kWh/m2/rok w budynkach zeroenergetycznych, a więc o około 90%. Wynika z tego, że dalsza redukcja w tym obszarze właściwie nie będzie możliwa. A to prowadzi do następnego spostrzeżenia odnośnie obiektów o radykalnie ograniczonym zużyciu energii, że ich bilans energetyczny będzie zerowy, albo wręcz dodatni, czyli będą przekazywać jej do sieci więcej, niż pobierają.

Ujmiemy to następująco, w ramach ograniczenia zużycia energii, z niektórych jego składowych nie sposób zrezygnować na przykład podgrzewania ciepłej wody. Fizycznie nie jest również możliwe zejście z zapotrzebowaniem np. energii na ogrzewanie poniżej zera. Jednak, stosowanie technologii, które dodają do układu więcej ciepła lub energii niż kosztuje ich praca (odbywa się to oczywiście kosztem jej doprowadzenia z zewnątrz np. pompa ciepła z powietrza albo fotowoltaika z promieniowania słonecznego) powoduje, że będziemy mieć do czynienia z budynkami biurowymi, które nie tylko bilansują własne potrzeby, ale również oddają energię do sieci. Tym samym poprawiają słupki w prezentacjach polityków, czyli osób, które decydują o ekonomicznych przesłankach, czyli dalszej ekonomicznej opłacalności tego zjawiska.

Magazyn to zapas energii, z którego chcemy bądź wręcz musimy później skorzystać. Wyzwaniem jest zakumulowanie energii pozyskanej w lecie, kiedy mamy jej nadmiar, a wykorzystanie w zimie, kiedy jest deficyt. Pomysły są różne, na przykład magazyny energii elektrycznej, a więc akumulatory, pompy ciepła rozgrzewające obiekty o znacznej masie np. grunt znajdujący się pod budynkiem. Poza wykorzystaniem wirtualnego magazynu w sieci elektroenergetycznej, który wydawał się najbardziej oczywisty i do niedawna całkiem dostępny, nie ma łatwej możliwości magazynowania energii przez czas dłuższy niż kilka dni czy tygodni, a o pół roku można w ogóle zapomnieć.

Energia elektryczna

Potrzeba magazynowania stała się z racji konfliktu i rosyjskiej agresywnej polityki tematem bardzo na czasie. Kryzys energetyczny podkreślił też nowe definicje, o których wcześniej nikt nawet nie rozmawiał. Oprócz magazynu ciepła lub energii, jest także autokonsumpcja, czyli maksymalizacja zużycia, bez oddawania jej do sieci. Warto w tym miejscu zaznaczyć, że sieć elektro-energetyczna jako taka nie jest prawdziwym magazynem.

Jak sprawdzić opłacalność inwestycji w nowoczesną technologię grzewczą? ; Analizy przedprojektowe efektywności energetycznej?

Właśnie w kierunku ograniczenia jej wykorzystanie, czyli zwrotu do sieci, poszły zmiany w polskim prawie, które weszły w życie z początkiem kwietnia 2022 roku tj. zastąpienie net-metteringu przez net-billing. Chodzi o rozliczanie nadprodukcji energii na przykład z instalacji fotowoltaicznych. W tym pierwszym była możliwość wysyłania do wirtualnego magazynu w sieci, a później otrzymania z powrotem na przykład 70% (80% dla osób prywatnych) energii wyprodukowanej przez prosumenta. W drugim rozliczenie sprzedaży, a później zakupu, odbędzie się po różnych cenach. Poza wykorzystaniem wirtualnego magazynu w sieci elektroenergetycznej, który wydawał się najbardziej oczywisty, magazyny energii elektrycznej, a więc akumulatory umożliwiają magazynowanie na krótko, rzędu kilka dni czy tygodni.

Ciepło

Tutaj mówimy o pozyskaniu oraz zmagazynowaniu ciepła, z myślą o późniejszym wykorzystaniu. Interesującą opcją jest zawsze pozyskanie go z najwyższą możliwą sprawnością. Szczególnym przykładem takiego schematu będzie układ pomp ciepła, pracujący i ładujący bufor w ciągu ciepłego okresu dnia, a przekazujący energię do obiektu w czasie zimnej nocy.

Schemat ideowy takiego rozwiązania znajdziesz poniżej. Jak łatwo zauważysz, opiera się on na wykorzystaniu więcej niż jednej pompy ciepła, do piętrzenia temperatury oraz magazynowaniu go w zbiorniku akumulacyjnym. Układ zaczyna skutecznie działać, gdy pojemność takiego magazynu jest wystarczająco duża w odniesieniu do dobowego zapotrzebowania obiektu na ciepło. Dla przykładu zbiornik o pojemności 4m³ pozwoli zmagazynować około 100kWh energii.

Korzyść bierze się z podwyższonej sprawności pomp ciepła, które pobiorą energię z dolnego źródła, na przykład powietrza, w najlepszych, dostępnych aktualnie warunkach. Dodatkową zaletą jest także obecność samego bufora, która tworzy możliwość kierowania do niego i magazynowania, ciepła odpadowego pochodzącego również z innych procesów, które aktualnie pracują w obiekcie. Jak zawsze, cała sztuka polega na tym, aby zawracać i korzystać wielokrotnie z ciepła i energii, płacąc za nią tylko raz.

Dobowy magazyn ciepła i energii. Pozwala korzystać z tańszego źródła lub magazynować nadmiar ciepła pochodzący z odzysku, do wykorzystania np. w nocy.

Nie mniej ciekawym zagadnieniem jest magazynowanie ciepła w długim okresie czasu poprzez zakumulowanie energii pozyskanej na przykład w lecie, kiedy mamy jej nadmiar, a wykorzystanie w zimie, kiedy jest deficyt. Pomysły są różne, na przykład pompy ciepła rozgrzewające obiekty o znacznej masie np. grunt znajdujący się pod budynkiem.

Bilansowanie

Odpowiedź moim zdaniem leży jednak gdzie indziej, a mianowicie w efektywnym projektowaniu zasobów i gospodarowaniu nimi. Jak powtarzał Ginter Schlagowski, którego miałem przyjemność i zaszczyt poznać i od którego wiele się nauczyłem, „ciepła do ogrzewania [w budynku pasywnym – bo o tym rozmawialiśmy] potrzeba tak mało, że nawet nie opłaca się go mierzyć”. Wiedział, o czym mówi, bo poświęcił znaczną część życia na zgłębianiu możliwości podniesienia efektywności energetycznej, ze szczególnym uwzględnieniem budynków.

PW – Projekt wykonawczy, stanowi uszczegółowienie założeń przyjętych w projekcie budowlanym. Nie podlega on odbiorowi urzędowemu w taki sam sposób jak projekt budowlany, dlatego od strony formalnej nie musi być w nim tylu załączników.

Dla wykonawcy, stanowi „mapę drogową”, tego jak ma on wykonać daną pracę, a ponadto na nim, powinny zostać narysowane i opisane wszelkie odstępstwa, które wynikną w trakcie prowadzenia prac.

Jakiego rodzaju projekty odzysku ciepła przyniosą największe oszczędności?

Tak uzupełniony projekt wykonawczy i/lub projekt techniczny, staje się projektem po-wykonawczym, którego każdy inwestor powinien żądać, przy zakończeniu prac, od swojego instalatora, wykonawcy.