Zebrane artykuły, opracowania co do układów odzysku ciepła ze ścieków w obiektach użyteczności publicznej + oferta budowy zbiorników magazynowych ścieków – do przyłączenia rekuperatorów, central, pomp ciepła

Ochrona środowiska i związana z nią świadomość nakłada na nas obowiązek oszczędzania energii i materiałów. W dobie nieustannie wzrastających cen ciepła i energii elektrycznej, a także wzrastającej ilości odpadów, oszczędzanie energii i materiałów staje się coraz bardziej konieczne.

Wprzypadku krytych pływalni wykorzystujących w swoich procesach technologicznych znaczne ilości ciepła czy energii elektrycznej, oszczędności energetyczne są jak najbardziej pożądane i potrzebne. Należy dokładać wszelkich starań, żeby zapewnić oszczędną pracę urządzeń pobierających energię, poprzez odpowiedni ich dobór i optymalizację. Jednocześnie należy minimalizować straty energetyczne przez stosowanie najnowszych technologii, w tym związanych z odzyskiem ciepła [1].Jednym z problemów energetycznych związanych z ochroną środowiska jest tracenie ciepła wraz ze ściekami odprowadzanymi do kanalizacji. Dlatego też w ostatnich dekadach zaczął się kształtować trend zgodny z energooszczędnością, mający na celu jak największe wykorzystanie pobranej i wytworzonej w procesach technologicznych energii poprzez maksymalizację oszczędzania energii i odzysku ciepła. Analiza tych zagadnień przyczyniła się w krytych pływalniach do podjęcia prób odzyskania traconego ciepła z ciepłych ścieków odprowadzanych do kanalizacji [2].

Odzysk ciepła ze ścieków
Ścieki szare powstające w krytych pływalniach pochodzą z natrysków, płukania filtrów i zrzucania wody basenowej. Temperatura wody w krytej pływalni wynosi [3]:

  • natryski: 39–41°C,
  • basen pływacki: 25–26°C,
  • basen rekreacyjny: 28–30°C,
  • basen dla dzieci (brodzik): 30–32°C,
  • basen do masażu (whirlpool): 35–36°C,
  • woda popłuczna z filtrów: 25–35°C.

Temperatura ścieków waha się w granicach 25–41°C, średnio około 31°C i praktycznie jest stała, niezależnie od pory roku. Stąd też ciepłe ścieki w krytej pływalni są przez cały rok stałym źródłem ciepła, które jest do wykorzystania przy wstępnym podgrzaniu wody basenowej lub ciepłej wody użytkowej. Temperatura wody świeżej dostarczanej do krytej pływalni, w zależności od pory roku, waha się w granicach 6–16°C. Celowe jest więc odzyskanie ciepła ze ścieków do podgrzania wody świeżej. Podgrzewanie wody świeżej przez ciepłe ścieki zastosowano w układach odzysku ciepła ze ścieków. W układach tych podstawowym elementem jest wymiennik ciepła pomiędzy ściekami a wodą świeżą. Wymiennik ten powinien być specjalnej konstrukcji, przeciwdziałającej osadzaniu się w nim zanieczyszczeń. Wynika to stąd, że ścieki w pływalni zawierają tłuszcze, mydła, włosy i inne zanieczyszczenia, które wpływają na pogorszenie się wymiany ciepła pomiędzy ściekami a wodą świeżą. Zmniejsza to przepływ ścieków przez wymiennik ciepła, aż do jego całkowitego zatkania.

Dobór układu odzysku ciepła ze ścieków
Odzysk ciepła ze ścieków opiera się na układach rekuperacyjnych, które składają się z wymienników ciepła lub wymienników ciepła współpracujących z pompą ciepła [4]. W przypadku gdy podgrzewanie wody świeżej następuje w wymienniku ciepła, do podgrzewania wody świeżej o temperaturze 10°C do temperatury 35°C należy dostarczyć 30 kW (rys. 1). W układzie tym współczynnik odzysku ciepła wyrażony jako stosunek zapotrzebowanego ciepła do dostarczonego ciepła wynosi 1. W przypadku gdy podgrzewanie wody świeżej następuje w układzie wymiennika ciepła współpracującego z pompą ciepła, odzysk ciepła występuje na wymienniku ciepła, a dalsze dogrzanie wody następuje w układzie pompy ciepła. Do podgrzewania w tym układzie wody świeżej o temperaturze 10°C do temperatury 35°C i uzyskania odzysku 30 kW ciepła należy zastosować wymiennik ciepła o parametrach 31/8°C, gdzie źródłem ciepła są ścieki, i pompę ciepła ze sprężarką o mocy elektrycznej 3 kW ciepła (rys. 2). W układzie tym współczynnik odzysku ciepła wyrażony jako stosunek zapotrzebowanego ciepła do dostarczonej energii elektrycznej wynosi 10. Porównując układy podgrzewania wody świeżej można stwierdzić, że z punktu widzenia odzysku ciepła najbardziej wydajny jest układ podgrzewania wody świeżej z rekuperatorem i pompą ciepła [5]. W układzie tym do podgrzania wody świeżej o temperaturze 10°C do temperatury 35°C należy dostarczyć 10 razy mniej energii niż w układzie z wymiennikiem ciepła. W układzie tym następuje też największe schłodzenie ścieków odprowadzanych do kanalizacji.

Układy odzysku ciepła ze ścieków
W krytych pływalniach są stosowane układy odzysku ciepła ze ścieków z natrysków, płukania filtrów i zrzucania wody basenowej (rys. 3). Układy te są wyposażone w:

  • zbiornik wody zużytej (ścieków),
  • filtr zgrubny wody zużytej (ścieków),
  • pompę wody zużytej (ścieków),
  • centralę odzysku ciepła ze ścieków,
  • zasobnik wody podgrzanej,
  • agregat hydroforowy wody podgrzanej,
  • rury, zawory, wskaźniki,
  • układ pomiarowy energii elektrycznej,
  • układ pomiarowy ciepła.

W układzie odzysku ciepła ze ścieków, ścieki z natrysków, woda popłuczna z filtrów basenowych i zrzucana woda basenowa są gromadzone w zbiorniku wody zużytej (ścieków), który gromadzi nadmiar ścieków w przypadku wzmożonego korzystania z natrysków przez użytkowników pływalni w ciągu dnia lub w przypadku wykonywania płukania filtrów w ciągu nocy. Przepływ ścieków ze zbiornika wody zużytej do centrali odzysku ciepła następuje przy pomocy pompy ścieków. Ze zbiornika wody zużytej ścieki przepływają przez filtr zgrubny, pompowane są przez pompę, przepływają przez centralę odzysku ciepła ze ścieków i są odprowadzane do kanalizacji. Jednocześnie woda świeża przepływa przez centralę odzysku ciepła i jest dostarczana do zasobnika wody podgrzanej. Z zasobnika wody podgrzanej woda ciepła przepływa przez układ hydroforowy i może być dostarczana do:

  • zbiorników przelewowych wody basenowej,
  • zasobników wody ciepłej w układzie ciepłej wody użytkowej (natryski, umywalki),
  • zasobników wody ciepłej w układzie wymiennika ciepła woda-glikol, w celu dostarczenia ciepła do układów zewnętrznych na zewnątrz budynku pływalni.

W centrali odzysku ciepła ze ścieków zastosowano przeciwprądowe koaksjalne wymienniki ciepła z możliwością automatycznego i cyklicznego oczyszczania. Ścieki przepływają rurą wewnętrzną, a woda świeża przepływa przeciwprądowo rurowym płaszczem zewnętrznym umieszczonym wokół rury ze ściekami. Podstawą tego systemu jest jednolitość konstrukcji parownika pompy ciepła i rekuperatora, polegająca na tym samym przekroju rur na całej drodze przepływu ścieków. Rezultatem tego jest stała duża prędkość przepływu ścieków, która zapobiega odkładaniu się zanieczyszczeń na powierzchni wymiennika ciepła (parownika i rekuperatora).

Praktycznym rozwiązaniem odzysku ciepła ze ścieków w krytych pływalniach są układy z centralami odzysku ciepła ze ścieków typu AquaCond produkcji Menerga GmbH, Niemcy [6] (fot. 1). Centrale te są produkowane o przepływie wody świeżej i ścieków 0,8; 1,2; 1,8; 2,4; 3,6 i 5,4 m3/h. Oznacza to ilość przepływających przez centralę ścieków w czasie godziny, z których następuje odzysk ciepła i przekazanie do przepływającej w tej samej ilości wody świeżej.

W centralach odzysku ciepła ze ścieków ……….. współczynnik wydajności grzewczej COP wynosi 10,8–11,8. W centralach tych ścieki o temperaturze 31°C na wejściu centrali są schładzane o 23 K do temperatury 8°C na wyjściu. Natomiast woda świeża zostaje podgrzana o 25 K od temperatury 10°C na wejściu centrali do 35°C na wyjściu. W centralach tych odzysk ciepła ze ścieków odbywa się w układach pompa ciepła – rekuperator. W układzie pompa ciepła – rekuperator ścieki przepływają najpierw przez rekuperator, a następnie przez parownik pompy ciepła. W przeciwnym kierunku przepływa ta sama ilość wody świeżej, najpierw przez rekuperator, a następnie przez skraplacz pompy ciepła. W rekuperatorze przenoszona jest duża część ciepła zawartego w ściekach do zimnej wody świeżej, bezpośrednio i bez dodatkowej energii z zewnątrz. W parowniku pompy ciepła ścieki są dalej dochładzane. W ten sposób następuje schłodzenie ścieków poniżej temperatury wody świeżej na wejściu centrali. Uzyskane przy tym ciepło jest transportowane przez sprężarkę pompy ciepła do skraplacza i oddawane do wody świeżej, podgrzanej wstępnie w rekuperatorze. Część energii elektrycznej koniecznej do napędu pompy wody świeżej i sprężarki jest oddawana również do wody świeżej, jako dodatkowe ciepło.

Odzysk ciepła ze ścieków i efekt ochrony środowiska
Centrale odzysku ciepła ze ścieków odzyskują ciepło w zależności od przepływu wody świeżej i ścieków. Przyjmując czas pracy centrali 8000 godzin w ciągu roku, odzysk ciepła ze ścieków do wody świeżej w ciągu roku dla centrali o przepływie wody świeżej i ścieków 0,8 m3/h wynosi 720 GJ, a dla centrali o przepływie wody świeżej i ścieków 5,4 m3/h wynosi 4493 GJ. Natomiast zużycie energii elektrycznej w ciągu roku dla centrali o przepływie wody świeżej i ścieków 0,8 m3/h wynosi 14 400 kWh, a dla centrali o przepływie wody świeżej i ścieków 5,4 m3/h wynosi 81 600 kWh.

Przyjmując cenę ciepła 55 zł za 1 GJ oraz energii elektrycznej 0,33 zł za 1 kWh, zaoszczędzony koszt wynikający z różnicy pomiędzy kosztem odzyskanego ciepła a kosztem zużytej przez centralę energii elektrycznej w ciągu roku, dla centrali o przepływie wody świeżej i ścieków 0,8 m3/h wynosi 33 489 zł, a dla centrali o przepływie wody świeżej i ścieków 5,4 m3/h wynosi 212 213 zł. Jest to kwota 33 489–212 213 zł zaoszczędzona przez użytkownika krytej pływalni w ciągu roku w zależności od wielkości zastosowanego układu odzysku ciepła ze ścieków, tj. w zależności od ilości przepływu wody świeżej i ścieków.

Ilość zaoszczędzonego ciepła przy założeniu pracy układu odzysku ciepła ze ścieków przez 8000 godzin w ciągu roku oznacza, że dla centrali o przepływie wody świeżej i ścieków 0,8 m3/h odzysk ciepła (zaoszczędzone ciepło) wynosi 720 GJ, a dla centrali o przepływie wody świeżej i ścieków 5,4 m3/h odzysk ciepła (zaoszczędzone ciepło) wynosi 4493 GJ. Pozwala to rocznie uniknąć emisji dwutlenku węgla do atmosfery [7] przy spalaniu paliwa lub uzyskaniu energii z:

  • węgla brunatnego: około 80 000–499 200 kg CO2/rok,
  • węgla kamiennego: około 68 400–425 816 kg CO2/rok,
  • drewna (biomasy): około 4000–24 560 kg CO2/rok,
  • oleju opałowego: około 54 000–336 960 kg CO2/rok,
  • gazu ziemnego: około 41 000–255 840 kg CO2/rok,
  • energii elektrycznej w skojarzeniu: około 66 600–415 584 kg CO2/rok,
  • ciepła systemowego: około 22 200–138 528 kg CO2/rok.

Podobnie dla centrali odzysku ciepła ze ścieków o przepływie wody świeżej i ścieków 0,8 m3/h odzysk ciepła (zaoszczędzone ciepło) wyniesie 720 GJ, a dla centrali o przepływie wody świeżej i ścieków 5,4 m3/h odzysk ciepła (zaoszczędzone ciepło) wyniesie 4493 GJ. Pozwala to rocznie uniknąć emisji pyłów, dwutlenku siarki i dwutlenku azotu do atmosfery przy spalaniu paliwa lub uzyskaniu energii z:

  • węgla brunatnego: około 712–4443 kg pyłów, SO2 i NO2/rok,
  • węgla kamiennego: około 712–4443 kg pyłów, SO2 i NO2/rok,
  • drewna (biomasy): około 566–3532 kg pyłów, SO2 i NO2/rok,
  • oleju opałowego: około 652–4068 kg pyłów, SO2 i NO2/rok,
  • gazu ziemnego: około 84–524 kg pyłów, SO2 i NO2/rok,
  • energii elektrycznej w skojarzeniu: około 984–6140 kg pyłów, SO2 i NO2/rok,
  • ciepła systemowego: około 328–2047 kg pyłów, SO2 i NO2/rok.

Wnioski
Układy odzysku ciepła ze ścieków z zastosowaniem centrali odzysku ciepła ze ścieków …………….. zostały zrealizowane w krytych pływalniach (fot. 2). W układach tych pomierzono temperatury wody świeżej i ścieków w czasie pracy central odzysku ciepła ze ścieków [5]. Pomierzone temperatury potwierdzają teoretyczne założenia odzysku ciepła ze ścieków. Powyższe rozwiązania układów odzysku ciepła ze ścieków z rekuperatorem i pompą ciepła kwalifikują tego typu układy jako innowacyjne pod względem ochrony środowiska. Przynoszą znaczne oszczędności w zakresie podgrzewu wody świeżej (wodociągowej), przy wykorzystaniu ciepła odpadowego ze ścieków. Zmniejsza to zapotrzebowanie na ciepło zewnętrzne dostarczane do krytych pływalni, a uzyskane ze spalania różnych paliw. Tym samym tego typu układy pozwalają uniknąć emisji znacznej ilości pyłów, dwutlenku węgla, dwutlenku siarki i dwutlenku azotu do atmosfery.

MAGAZYN „PŁYWALNIE I BASENY” NR 14

EKONOMIKA ODZYSKU CIEPŁA ZE ŚCIEKÓW
W PRALNIACH PRZEMYSŁOWYCH

1. Wstęp

W dobie nieustannie wzrastających cen ciepła i energii elektrycznej, pojęcie oszczędzania energii staje się coraz częstsze a wręcz powszechnie spotykane i stosowane.

W przypadku zakładów przemysłowych i usługowych wykorzystujących w swoich procesach produkcyjnych i technologicznych znaczne ilości ciepła, energii elektrycznej oraz wody, oszczędności energetyczne są jak najbardziej pożądane i potrzebne. Dokłada się wszelkich starań aby zapewnić oszczędności po stronie urządzeń pobierających energię, poprzez odpowiedni dobór urządzeń i ich optymalizację, minimalizację strat energetycznych, czy też stosowanie najnowszych technologii. Z drugiej strony nie można zapominać o problemie tracenia ciepła wraz ze ściekami odprowadzanymi do kanalizacji. Dlatego w parze z oszczędnościami energetycznymi mamy do czynienia z pojęciem odzysku ciepła.
W ostatnich dekadach zaczął się dopiero kształtować trend zgodny z ideami ekologii i energooszczędności mający na celu jak największe wykorzystanie pobranej i wytworzonej w procesach technologicznych energii poprzez maksymalizację stopnia odzysku energii i ciepła.
Analiza tych zagadnień przyczyniła się do pochylenia się nad problemem ciepła traconego w postaci ciepłych ścieków odprowadzanych do kanalizacji. Odzysk ciepła jest technicznie możliwy i ma sens wszędzie tam gdzie usuwa się odpowiednie ilości ciepłych ścieków i zastępuje ciepłą wodą świeżą.
Z wspomnianymi zjawiskami i procesami spotykamy się w przypadku laboratoriów chemicznych, pralni przemysłowych i przyszpitalnych, zakładów przetwórczych, obiektów sportowych i terapeutycznych, a także krytych pływalni [1, 2, 3].
Biorąc pod uwagę straty ciepła na instalacjach kanalizacyjnych można przyjąć, że średnia temperatura ścieków odprowadzanych w dzień głównie urządzeń pralniczych oraz wspomagających je układów odzyskujących wody pralnicze w poszczególnych fazach prania i płukania, jak i odprowadzanych dalej do zbiorników retencyjnych wynosi ok. 31 C [4].
W obiektach w których mamy do czynienia ze znacznymi ilościami ciepłych ścieków, koszt ciepła bezpowrotnie traconego w ciągu roku w postaci ścieków odprowadzanych bezpowrotnie do kanalizacji może iść w dziesiątki, a nawet setki tysięcy złotych. Często koszty te stanowią 60-70% całkowitych kosztów ciepła potrzebnych do funkcjonowania tych obiektów.

2. Dobór układu podgrzewania wody świeżej

Przykład 1. Wymiennik ciepła.
Podgrzewanie wody świeżej następuje w wymienniku ciepła (Rys. 1). Do podgrzewania wody świeżej o temperaturze 10 °C do temperatury 35 °C należy zastosować wymiennik ciepła o parametrach sieci 80/60 °C i dostarczyć 30 kW ciepła. W układzie tym współczynnik odzysku ciepła wyrażony jako stosunek zapotrzebowanego ciepła do dostarczonej energii wynosi 1.


Rys. 1. Schemat układu z wymiennikiem ciepła.

Przykład 2. Rekuperator i wymiennik ciepła.
Podgrzewanie wody świeżej następuje w rekuperatorze i wymienniku ciepła (Rys. 2). Odprowadzając do kanalizacji ścieki o temperaturze początkowej 31°C następuje ich schłodzenie w rekuperatorze ścieki/woda świeża do temperatury 14 °C. Jednocześnie następuje podgrzanie wody świeżej z 10 °C do 27 °C. Do podgrzania wody świeżej o temperaturze 27 °C do temperatury 35 °C należy zastosować dodatkowy wymiennik ciepła o parametrach sieci 80/60 °C i dostarczyć 10 kW ciepła. W układzie tym współczynnik odzysku ciepła wyrażony jako stosunek zapotrzebowanego ciepła do dostarczonej energii wynosi 3.

Rys. 2. Schemat układu z rekuperatorem i wymiennikiem ciepła.

Przykład 3. Pompa ciepła.
Podgrzewanie wody świeżej następuje w skraplaczu pompy ciepła (Rys. 3). Odprowadzając do kanalizacji ścieki o temperaturze 31 °C następuje ich schłodzenie w parowaczu wody pompy ciepła do temperatury 12 °C. Jednocześnie następuje podgrzanie wody świeżej w skraplaczu pompy ciepła z temperatury 10 °C do 35 °C. Do otrzymania wymiany ciepła na skraplaczu i parowniku pompy ciepła należy zastosować pompę ciepła ze sprężarką o mocy elektrycznej 7,5 kW. W układzie tym współczynnik odzysku ciepła wyrażony jako stosunek zapotrzebowanego ciepła do dostarczonej energii elektrycznej wynosi 4.

Rys. 3. Schemat układu z pompą ciepła.

Przykład 4. Rekuperator i pompa ciepła.
Podgrzewanie wody świeżej następuje w rekuperatorze i skraplaczu pompy ciepła (Rys. 4). Odprowadzając do kanalizacji ścieki o temperaturze 31 °C następuje ich schładzanie w rekuperatorze ścieki – woda świeża do temperatury 14 °C. Kolejne schładzanie ścieków następuje w parowniku pompy ciepła do temperatury 8 °C. Jednocześnie następuje podgrzewanie wody świeżej w rekuperatorze z temperatury 10 °C do 27 °C, a następnie w skraplaczu pompy ciepła z temperatury 27 °C do 35 °C. W układzie tym współczynnik odzysku ciepła wyrażony jako stosunek  zapotrzebowanego ciepła do dostarczonej energii elektrycznej wynosi 10.


Rys. 4. Schemat układu z rekuperatorem i pompą ciepła.

Porównując układy podgrzewania wody świeżej można stwierdzić, że z punktu widzenia odzysku ciepła ze ścieków najlepszy jest układ podgrzewania wody świeżej z rekuperatorem i pompą ciepła. W układzie tym stosunek ilości zapotrzebowanego ciepła do dostarczonego ciepła (energii elektrycznej) wynosi 10 (Tabela 1). Oznacza to, że do podgrzania wody świeżej o temperaturze 10 °C do temperatury 35 °C należy dostarczyć 10 razy mniej energii elektrycznej niż w układzie z wymiennikiem ciepła. W układzie tym następuje też największe schłodzenie ścieków.

3. Dobór układu odzysku ciepła ze ścieków 

Obiekty pralni przemysłowych charakteryzują się nierównomiernym rozłożeniem obciążenia zrzutu ścieków do kanalizacji w ciągu doby jak i ilościowych w czasie. Zależy to od ilości pracujących jednocześnie urządzeń pralniczych. Stąd też należy w instalacji odzysku ciepła ze ścieków zastosować zbiornik retencyjny na ścieki, który umożliwi stały dopływ ścieków do centrali odzysku ciepła ze ścieków niezależnie od stopnia wykorzystania pralni. Do akumulacji ciepła w wodzie świeżej należy wykorzystać zasobniki ciepłej wody użytkowej służące do magazynowania ciepłej wody świeżej przeznaczonej do dalszego wykorzystania w procesach zachodzących w pralni. Pomiędzy zbiornikiem na ścieki oraz pompą ścieków należy zastosować filtr wstępny ścieków (łapacz włosów i włókien).
Układ odzysku ciepła ze ścieków będzie się składał ze: zbiornika retencyjnego na ścieki, filtra wstępnego ścieków, pompy ścieków, centrali odzysku ciepła ze ścieków, orurowania i zaworów,  automatyki umożliwiającej współpracę układu odzysku ciepła z istniejącymi układami wodno – kanalizacyjnymi oraz przyłączy ścieków.


Rys. 5. Schemat układu odzysku ciepła ze ścieków
z centralą z rekuperatorem i pompą ciepła w pralni.

3.1. Układ odzysku ciepła ze ścieków z centralą z rekuperatorem 

 

Centrala odzysku ciepła ze ścieków z rekuperatorem posiada parametry:
 czas pracy centrali odzysku ciepła ze ścieków  8400 godz/rok
 sposób odzysku ciepła     rekuperator
 wydajność cieplna      32 kW
dla: ścieki dopływ    28 oC
woda świeża dopływ   10 oC
 pobór mocy elektrycznej    0,4 kW (pompa ścieków + automatyka)
Dla przyjętego czasu pracy układu oraz ceny ciepła i energii elektrycznej, koszt zużytej energii elektrycznej przez układ wyniesie:

0,4 kW * 8 400 godz * 0,50 PLN/kWh = 1 680 PLN/rok  (1)

koszt odzyskanego ciepła wyniesie:

32 kW * 8 400 godz * 50 PLN/GJ * 0,0036 = 48 384 PLN/rok (2)

Zaoszczędzona kwota (różnica pomiędzy kosztem odzyskanego ciepła, a kosztem zużytej energii elektrycznej) wyniesie:

48 384 PLN/rok – 1 680 PLN/rok = 46 704 PLN/rok  (3)

Koszt układu odzysku ciepła ze ścieków o wydatku 1,8 m3/godz z centralą odzysku ciepła z rekuperatorem wynosi ok. 110 000 PLN.
Szacunkowy czas zwrotu poniesionej inwestycji wyniesie:

110 000 PLN : 46 704 PLN/rok = 2,36 lat    (4)

 

3.2. Układ odzysku ciepła ze ścieków z centralą z rekuperatorem i pompą ciepła


Centrala odzysku ciepła ze ścieków z rekuperatorem i pompą ciepła  posiada parametry:
 czas pracy centrali odzysku ciepła ze ścieków  8400 godz/rok
 sposób odzysku ciepła     rekuperator i pompa ciepła
 wydajność cieplna      52 kW
dla: ścieki dopływ    28 oC
woda świeża dopływ   10 oC
 pobór mocy elektrycznej  3,8 kW (pompa ciepła + pompa ścieków + automatyka)

Dla przyjętego czasu pracy układu oraz ceny ciepła i energii elektrycznej, koszt zużytej energii elektrycznej przez układ wyniesie:

3,8 kW * 8 400 godz * 0,05 PLN/kWh = 15 960 PLN/rok  (5)

koszt odzyskanego ciepła wyniesie:

52 kW * 8 400 godz * 50 PLN/GJ * 0,0036 = 78 624 PLN/rok (6)

Zaoszczędzona kwota (różnica pomiędzy kosztem odzyskanego ciepła, a kosztem zużytej energii elektrycznej) wyniesie:

78 624 PLN/rok – 15 960 PLN/rok = 62 664 PLN/rok  (7)

Koszt układu odzysku ciepła ze ścieków o wydatku 1,8 m3/godz z centralą odzysku ciepła z rekuperatorem i pompą ciepła wynosi ok. 150 000 PLN.
Szacunkowy czas zwrotu poniesionej inwestycji wyniesie:

150 000 PLN : 62 664 PLN/rok = 2,39 lat    (8)

Koszt ciepła dostarczonego urządzeń pralniczych oraz ciepła traconego ze ściekami przedstawiono na rys. 6.

 


Rys. 6. Koszt ciepła
a – koszt ciepła dostarczonego,
b – koszt ciepła traconego ze ściekami,
c – zaoszczędzony koszt w układzie odzysku ciepła z centralą z rekuperatorem i pompą ciepła,
d – zaoszczędzony koszt w układzie odzysku ciepła z centralą z rekuperatorem.

4. Zastosowanie układu odzysku ciepła ze ścieków

Otrzymany czas zwrotu inwestycji jest dla układu odzysku ciepła z centralą z rekuperatorem, jak i z rekuperatorem i pompą ciepła poniżej 3 lat. Jednak układ z rekuperatorem i pompą ciepła pozwala po następnych 3 latach eksploatacji zaoszczędzić kwotę 187 922 PLN, natomiast układ z rekuperatorem 140 112 PLN (Rys. 7). Zaoszczędzona kwota z odzysku ciepła ze ścieków w układzie z rekuperatorem i pompą ciepła jest 1,34 razy większa niż w układzie z rekuperatorem. Potwierdza to założenie z przykładu 4, że układ z rekuperatorem i pompą ciepła jest najkorzystniejszy z punktu widzenia ekonomiki odzysku ciepła ze ścieków.


Rys. 7. Zwrot kosztów inwestycji układów odzysku ciepła:
a – z centralą z rekuperatorem i pompą ciepła,
b – z centralą z rekuperatorem.

Przykład praktycznie zrealizowanego układu odzysku ciepła ze ścieków został przedstawiony na rys. 8, 9. W układzie pomierzono temperatury wody świeżej i ścieków w czasie pracy centrali odzysku ciepła ze ścieków pracującej z rekuperatorem oraz rekuperatorem i pompą ciepła (Tabela 2). Pomierzone temperatury potwierdzają, że ilość odzyskanego ciepła jest większa w przypadku centrali odzysku ciepła pracującej z rekuperatorem i pompą ciepła, niż centrali pracującej tylko z rekuperatorem.


Rys. 8. Centrala odzysku ciepła ze ścieków
z rekuperatorem i pompą ciepła.

5. Wnioski

Rozwiązania powyższe, zarówno układu z rekuperatorem, jak i z rekuperatorem i pompą ciepła, kwalifikują to tego typu termomodernizacje do realizacji inwestycji, w których finansowanie i zwrot poniesionych kosztów na termomodernizację następuje z pieniędzy uzyskanych z zaoszczędzonego ciepła ze ścieków.

Zastosowanie układu odzysku ciepła ze ścieków w obiektach pralni może przynieść znaczne oszczędności w zakresie podgrzewu wody wodociągowej, przy wykorzystaniu ciepła odpadowego.
Czas zwrotu inwestycji zakupu układu odzysku ciepła ze ścieków jest bardzo krótki, bowiem wynosi mniej niż 3 lata pracy układu, niezależnie czy układu jest wyposażony w rekuperator i pompę ciepła, czy sam rekuperator.

Najbardziej efektowny, pod względem energetycznym i ekonomicznym, układ  odzysku ciepła ze ścieków jest wyposażony w rekuperator oraz pompę ciepła.


Rys. 9. Układ odzysku ciepła ze ścieków
z centralą z rekuperatorem i pompą ciepła.

Bibliografia.
[1] KOLASZEWSKI A.: Odzysk ciepła ze ścieków, II Sympozjum Naukowo –Techniczne, Instalacje Basenowe, Ustroń 1999
[2] KOLASZEWSKI A.: Odzysk ciepła ze ścieków w krytej pływalni, III Konferencja Naukowo –Techniczna, Nowe Technologie w Sieciach i Instalacjach Wodociągowo –Kanalizacyjnych, Ustroń 2000
[3] KOLASZEWSKI A.: Ekonomika odzysku ciepła ze ścieków w krytej pływalni, IV Konferencja Naukowo – Techniczna, Nowe Technologie w Sieciach i Instalacjach Wodociągowo – Kanalizacyjnych, Ustroń 2004
[4] SOKOŁOWSKI C.: Wymagania sanitarno – higieniczne dla krytych pływalni, MZiOS, Warszawa 1998
[5] NEY A., DOERK H.: Warme aus Abwasser, Sanitartechnik und Warmeruckgewinung, 9, 1996 

 

Przykłady wykonanych obiektów, zbiorników, układów rekuperacyjnych energii ze ścieków

Galeria fotek…

rozlokowanie rozmieszczenie króćców dolotów zasilanie powrót pompy ciepła ścieków szarych średnice odległości mm
rozlokowanie rozmieszczenie króćców dolotów zasilanie powrót pompy ciepła ścieków szarych średnice odległości mm
właz rewizyjny zbiornika polipropylenowego PP wziernik inspekcyjny z płyty tworzywa
właz rewizyjny zbiornika polipropylenowego PP wziernik inspekcyjny z płyty tworzywa
zbiorniki do ścieków odzyskiwanie ciepła wężownice wymiana energii pompy ciepła układy rekuperacja do ciepłej wody użytkowej
zbiorniki do ścieków odzyskiwanie ciepła wężownice wymiana energii pompy ciepła układy rekuperacja do ciepłej wody użytkowej
budowa zbiorników w pomieszczeniach wodnych ściekowych technicznych reakcyjnych kaskadowych pp
budowa zbiorników w pomieszczeniach wodnych ściekowych technicznych reakcyjnych kaskadowych pp
dolne źródło ciepła pompy wężownica ściek szary z natrysków uzdrowiska baseny szkoły PP
dolne źródło ciepła pompy wężownica ściek szary z natrysków uzdrowiska baseny szkoły PP

Jak wykonać odzysk ciepła, energia ze ścieków szarych, układ rekuperacji – wykorzystania ciepła / odzysku, z wody wanien, zlewów, umywalek, basenu, natrysków, kąpieli, poprzez zbiornik buforowy, rekuperacyjny akumulator ciepła, układ wężownic, przepływ wody rurkami wężownicy, lub systemowa pompa ciepła, skraplacz, parowacz zabudowa w zbiorniku magazynowym polipropylenowym AMARG PP z płyt płaskich kasetonów modułowych,

odzyskiwanie pozyskiwanie ciepła z wody ściekowej układ pompy ciepła zbiorniki z tworzywa izolowane zasilanie powrót pompa ciepła
odzyskiwanie pozyskiwanie ciepła z wody ściekowej układ pompy ciepła zbiorniki z tworzywa izolowane zasilanie powrót pompa ciepła

Z nowoczesnych wysoce wydajnych tworzyw (modułowe izolujące płyty komórkowe-panelowe copo panel PP tim) Budujemy zbiorniki akumulacyjne – retencyjne – magazynowe – stanowiące układ rekuperacji – odzysku – wykorzystania ciepła do ogrzania ciepłej wody użytkowej – wstępnego podgrzania.

W zbiornikach zabudowujemy poprzez systemowe króćce przyłączeniowe wszelkie wężownice, przelewy, przegrody rozdziału przepływu strumieni roboczych, zasilenie / powrót pompy ciepła woda / woda.

Zastosowany materiał odporny jest na temperatury, odczyn pH, związki występujące w ściekach…

Mamy wiele realizacji na obiektach użyteczności publicznej, uzdrowiskach, basenach itd….

Jeśli masz podobny zakres inwestycyjny pisz śmiało! doradzimy! wycenimy! wykonamy!

KONTAKT

https://www.amargo.pl/zbiorniki_na_zamowienie.html

Poniżej przykładowe dane z zapytania

W związku z nowym rozwiązaniem projektowym dot. dolnego źródła ciepła – zbiornika wykonywanego przez Waszą firmę w Uzdrowisku ……… Zdrój, prosimy o odwrotne określenie kosztów i terminu przyjazdu celem wykonania dodatkowych otworów, wspawania króćców wg załączonych rysunków zamiennych.
SPRAWA BARDZO PILNA!!!
Ewentualne niejasności prosimy wyjaśniać bezpośrednio z projektantką mgr inż. J………..

zbiornik rekuperacji odzysku ciepła ze ścieków szarych do piwnic pompa ciepła budynku
zbiornik rekuperacji odzysku ciepła ze ścieków szarych do piwnic pompa ciepła budynku