Tepelné čerpadlá vykurujú panský statok zo 16. storočia

23. augusta 2017

Partneri sekcie:

Existuje množstvo dôvodov, prečo panský statok Plas Newydd vyžaduje zvláštne zaobchádzanie. Rozsiahly panský statok, sídlo markíza Angleseya, ako aj priľahlý park a stajne patria medzi chránené kultúrne pamiatky. Ležia na odľahlom mieste uprostred nádhernej prírodnej scenérie v blízkosti Meerenge von Menai, osobitej prírodnej rezervácie.

V budove je potrebné vykurovať celkovú plochu 5 000 m² na troch podlažiach. S výnimkou obytnej časti a kancelárií nadácie National Trust je v budove zriadené múzeum, ktoré je prístupné verejnosti. V minulosti sa na vykurovanie využívali dva kotly na vykurovací olej, ktoré sa nachádzali v budove stajní, vzdialenej asi 120 m severne od hlavnej budovy. Teplo sa do radiátorov privádzalo z budovy stajne cez dve podzemné dvojité rúry. V roku 2014 toto vykurovanie nahradili inovatívne tepelné čerpadlá zem-voda. Vďaka tomuto doteraz najrozsiahlejšiemu systému tepelných čerpadiel zem-voda nainštalovanému v Spojenom kráľovstve je vnútorné zariadenie budovy zároveň celoročne chránené proti vlhkosti, prišlo k poklesu CO₂ emisií a náklady na vykurovanie sa znížili o viac ako 47 000 € ročne (40 000 GBP).

V roku 2014 toto vykurovanie nahradili inovatívne tepelné čerpadlá zem-voda. Vďaka tomuto doteraz najrozsiahlejšiemu systému tepelných čerpadiel zem-voda nainštalovanému v Spojenom kráľovstve je vnútorné zariadenie budovy zároveň celoročne chránené proti vlhkosti, prišlo k poklesu CO₂ emisií a náklady na vykurovanie sa znížili o viac ako 47 000 € ročne (40 000 GBP).

Ocenenie za energetickú efektívnosť
Projekt tepelných čerpadiel pre panský statok Plas Newydd bol zvolený za projekt roka 2014 v rámci súťaže Energy Efficiency and Renewables Awards. Zároveň získal cenu Renewables UK Cymru 2014 Award ako najinovatívnejší projekt v oblasti obnoviteľnej energie.

Detailným plánovaním k ochrane životného prostredia

Rob Gwillim, nezávislý energetický poradca

„Vynikajúci príklad toho, ako môže technológia 21. storočia fungovať v chránenej kultúrnej pamiatke.“

Za čo presne ste boli na projekte zodpovedný?
Najskôr ma požiadali o preverenie možnosti technickej realizovateľnosti projektu. Mojou úlohou bolo zistiť, či vykurovanie Plas Newydd tepelnými čerpadlami prichádza vôbec do úvahy. Následne som spolupracoval na predprojektovej dokumentácii (Scoping document). Okrem toho vediem dlhodobé hodnotenie vykurovacieho zariadenia a spoločne s ľuďmi z nadácie National Trust sme nainštalovali meracie zariadenia a požiadali o štátnu podporu. Poskytnutie štátnej podpory v rámci stimulačného programu Renewable Heat Incentive bolo dôležitým predpokladom na to, aby sa projekt vôbec mohol začať.

Ako sa STIEBEL ELTRON kvalifikoval ako potenciálny partner projektu? Spolupracovali ste s ním už v minulosti?
Nie, toto bola prvá spolupráca. V princípe sme sa začali zaujímať o STIEBEL ELTRON, keď nadácia National Trust hľadala dodávateľa, ktorý by vedel ponúknuť kompletné vykurovacie zariadenie. To výrazne ohraničilo okruh možných partnerov.

Akú výzvu predstavoval výškový rozdiel a vzdialenosť medzi Meerenge von Menai (zdroj tepla), budovou stodoly a hlavnou budovou? Ako ste to riešili vo svojej špecifikácii?
Výškový rozdiel nás postavil pred celý rad výziev. Z dôvodu rýchleho striedania prílivu a odlivu a polohy panského statku v blízkosti prírodnej rezervácie sme nemohli položiť rúry na výmenu tepla na morské dno vo veľkom rozsahu. Rovnaké prúdenie znemožnilo zároveň aj inštaláciu ponornej pumpy. Preto sme sa rozhodli pre riešenie, pri ktorom sa voda nasáva. To nebolo možné zrealizovať do výšky väčšej ako 10 m, preto sme v polovičnej výške medzi morom a budovou museli navrhnúť čerpaciu stanicu.
Vzdialenosť čerpacej stanice od budovy stajne, v ktorej sú pripojené tepelné čerpadlá, viedla k miernemu zníženiu energetickej efektívnosti, ale len tak sme mohli projekt vôbec realizovať. Stratu energetickej efektívnosti bolo možné kompenzovať vyššou priemernou teplotou vody v Meerenge von Menai.

Stavba najväčšieho systému tepelných čerpadiel zem-voda v Spojenom kráľovstve bola rovnica s množstvom neznámych. Odhliadnuc od veľkosti projektu, boli najväčšími výzvami striedanie prílivu a odlivu a pomerne dlhý zoznam bezpečnostných opatrení na ochranu morského prostredia. Bol tu stanovený najvyšší stupeň ochrany morského života. Na výstavbu čerpacej stanice, ktorá leží priamo na pobreží, sa použilo tak minimálne možné množstvo čerstvého betónu. Zároveň bolo prísne zakázané tankovať palivo do strojov priamo na mieste.Podmienkou bolo aj zabezpečenie ochrany prírodných krás. Rúrové vedenie dlhé 60 m na nasávanie morskej vody, ktoré je vedené pozdĺž morského dna, je vďaka použitým kamenným prvkom vyrobeným z miestneho kameniva takmer neviditeľné.

Najväčšie tepelné čerpadlo zem-voda Spojeného kráľovstva bolo nainštalované za dva týždne.

Paul Southall, tepelný špecialista pre nadáciu National Trust v rámci programu Obnoviteľná energia

„Doteraz sme zaplatili len 788 eur, zatiaľ čo v minulom roku za rovnaké obdobie to bolo 20 740 eur.“

Čo bol rozhodujúci faktor pri rozhodnutí nainštalovať v Plas Newydd tepelné čerpadlo?

Hlavné dôvody rozhodnutia boli minimalizácia rizika, finančné výhody a potreba zabrániť tvorbe vlhkosti v interiéri sídla. Predstavte si, aké riziko predstavovalo napríklad skladovanie tisícov litrov vykurovacieho oleja na pobreží Meerenge von Menai. Toto riziko a perspektíva ušetrenia viac ako 47 000 € ročne na prevádzkových nákladoch, ktoré bude možné investovať do údržby, nás presvedčili.

Koľko firiem sa o účasť na projekte uchádzalo?
O účasť na projekte sa uchádzalo celkovo sedem firiem, ktorých zástupcovia predstavili v roku 2013 svoje riešenia a predložili cenové kalkulácie. Z nich ostali dve firmy, z ktorých jedna navrhla tepelné čerpadlo zem-voda, pre ktoré bolo potrebné vyhotoviť v záhrade vrty, pričom pozabudli na to, že záhrada musí ostať zachovaná. Nakoniec ostal na výber jediný partner.

Prečo ste sa rozhodli pre Stiebel Eltron ako partnera projektu?
Chceli sme s nimi spolupracovať pre ich zdravý úsudok, s ktorým pristupovali k riešeniu úloh. Pre nás bola rozhodujúcim faktorom možnosť vytvoriť si s dodávateľom dobrý vzťah, neprihliadali sme len na cenu, aj keď, samozrejme, aj tá hrala dôležitú úlohu.

Ste spokojní s projektom ako takým?
Odpojenie kotlov na vykurovací olej a uvedenie tepelných čerpadiel do prevádzky trvalo presne 12 týždňov. Čo je extrémne krátko. Všetkých z nadácie National Trust to prekvapilo (vrátane mňa). Bolo to jednoduchšie ako pri väčšine projektov, na ktorých som spolupracoval. Aj reakcia verejnosti bola úžasná: naša webová stránka mala v súvislosti s touto témou 71 miliónov unikátnych návštev a vzrástol aj počet návštevníkov múzea.

Inovatívna technológia
Tepelné výmenníky odoberajú teplo z morskej vody. Metóda je podobná chladiacej technike, v prípade ktorej sa teplo odoberá pomocou chemických látok. V našom prípade sa získané teplo použije na ohrev vody, ktorá sa čerpá do výšky 30 m po skalnatej stene a ďalej pomocou tepelného čerpadla sa vedie do budovy stajne. Cieľová teplota je 55 °C, je ideálna na udržiavanie konštantnej vnútornej teploty a zabránenie vzniku vlhkosti v hlavnej budove panského statku. Plas Newydd, svojho času najväčší spotrebiteľ vykurovacieho oleja nadácie National Trust, patrí v súčasnosti medzi panské statky s najčistejšou prevádzkou v Spojenom kráľovstve.

Objemné vykurovacie zariadenie s logistickými výzvami

Chris Livesley, Business Development Manager, Kimpton Energy Solutions

„Výsledky boli lepšie a dostavili sa rýchlejšie, ako sa očakávalo.“

Čo robí tento projekt v porovnaní s inými veľkokapacitnými tepelnými čerpadlami v Spojenom kráľovstve takým jedinečným?
Jedinečné je, že ide o najväčšie tepelné čerpadlo zem-voda. To prinieslo celý rad obrovských výziev.

Ktoré výzvy boli v tomto projekte najväčšie?
Výzvy mali tak logistickú, ako aj technickú povahu. Naše firmy disponujú bohatými skúsenosťami s historickými budovami, ktoré sú súčasťou historického kultúrneho dedičstva. Takže téma údržby budov pre nás nebola ničím novým. Zvlášť náročné bolo pracovať s meniacou sa hladinou počas prílivu a odlivu, keď rozdiel dosahoval 6 až 7 m. Vybudovať potrebné zariadenie na brehu Meerenge von Menai bolo z tohto dôvodu veľmi komplikované.

Ako veľký bol projektový tím?
Na tomto náročnom a komplexnom projekte spolupracoval 40-členný tím. Koncepčná fáza projektu bola najnáročnejšia, pretože naše výpočty museli korešpondovať s požiadavkami štátnej podpory v rámci stimulačného programu Renewable Heat Incentive, pre ktorý sú charakteristické špecifické výkonnostné požiadavky.

Do akej miery sa orientuje Kimpton Energy Solutions na projekty s využitím obnoviteľnej energie?
Projekty s využitím obnoviteľných zdrojov energie majú pre nás najvyššiu prioritu. Zariadenia na obnoviteľnú energiu inštalujeme už od roku 1995.

Spolupracovali ste v minulosti s firmou STIEBEL ELTRON?
Od roku 2010 išlo už o náš tretí spoločný projekt a so službami firmy STIEBEL ELTRON sme veľmi spokojní.

Tepelné čerpadlo zem-voda WPF 66
Vhodné na kaskádové zapojenie pre veľké požiadavky na výkon.Možnosť stohovania dvoch prístrojov pre obmedzené priestorové možnosti. Vysoká spoľahlivosť vďaka robustnej jednokompresorovej konštrukcii. Vysoké výkonové číslo. Veľmi tichá prevádzka. Hranica nasadenia WQA od –5 °C do +20 °C. Teplota vstupu vykurovania až 60 °C. S integrovaným počítaním množstva tepla a prúdu.

Plas Newydd

Chránená kultúrna pamiatka s architektonickými prvkami zo 16. storočia.
Situovaná na samote uprostred nádhernej prírodnej scenérie.
V bezprostrednej blízkosti prírodnej rezervácie.
Vykurovaná plocha: približne 5 000 m².
Systém tepelných čerpadiel bol uvedený do prevádzky v roku 2014.