Co można uzyskać dzięki wynalazkowi

Reklama

Wynalazek dotyczy sposobu zagospodarowania ciepła z sieci ciepłowniczej na potrzeby zarówno ogrzewania (w okresie zimowym) jak i chłodzenia (przede wszystkim w okresie letnim). Dzięki wynalazkowi można wykorzystać ciepło wytwarzane w elektrociepłowni, ciepłowni, zakładach termicznej utylizacji odpadów i innych źródłach, a następnie przesyłane sieciami ciepłowniczymi do budynków mieszkalnych i obiektów wielkopowierzchniowych nie tylko na potrzeby ogrzewania, ale również na potrzeby chłodzenia. Oznacza to możliwość zwiększenia obciążenia węzłów ciepłowniczych i zagospodarowania nadwyżek ciepła szczególnie w okresie letnim. Dzięki takiemu rozwiązaniu woda lodowa na potrzeby klimatyzowania obiektów nie jest wytwarzana w klasycznych agregatach sprężarkowych charakteryzujących się dużym poborem energii elektrycznej oraz głośną pracą, tylko w cichych, energooszczędnych agregatach sorpcyjnych. Rozwiązanie pozwala na wytwarzanie chłodu na potrzeby klimatyzacji z gorącej wody, tym samym ograniczając zużycie energii elektrycznej, która jak wiadomo w Polsce produkowana jest przeważnie ze spalenia węgla kamiennego i brunatnego. To powoduje spadek emisji szkodliwych gazów i pyłów do atmosfery. W budynkach charakteryzujących się całoroczną koniecznością chłodzenia niektórych pomieszczeń istnieje możliwość "przepompowywania" ciepła pobieranego z przestrzeni chłodzonej do innej części budynku wymagającego w tym samym czasie ogrzewania. To powoduje obniżenie kosztów ogrzewania.

Istota wynalazku

Istotą wynalazku jest możliwość zwiększenia obciążenia sieci ciepłowniczych, szczególnie w okresie letnim, poprzez wykorzystanie gorącej wody do napędzania sorpcyjnych agregatów chłodniczych. Obecnie instalacje klimatyzacyjne wytwarzające wodę lodową są zasilane wyłącznie energią elektryczną. Kto posiada klimatyzację ten wie jak energochłonne są to urządzenia. Oprócz wysokich kosztów za energię elektryczną agregaty sprężarkowe charakteryzują się głośną pracą, generowaniem wibracji, koniecznością częstych przeglądów serwisowych itp. W przypadku dużych jednostek chłodniczych, np. w zastosowaniach przemysłowych konieczne staje się obudowanie agregatu izolacją dźwiękochłonną. W wielu miejscach to nie wystarcza dlatego urządzenia trzeba instalować poza budynkiem, co powiększa koszty inwestycyjne. Z drugiej strony miejskie sieci ciepłownicze w okresie letnim notują bardzo duży spadek poboru ciepła. Jest to naturalnie spowodowane brakiem zapotrzebowania na ciepło do centralnego ogrzewania i wykorzystywaniem ciepła wyłącznie na potrzeby ciepłej wody użytkowej. Efektem końcowym jest niedociążenie sieci ciepłowniczych, co wpływa bezpośrednio na spadek sprawności wytwarzania energii elektrycznej w elektrociepłowniach. Ciepło, które powstaje w blokach energetycznych podczas wytwarzania energii elektrycznej nie jest w całości konsumowane, a jego nadwyżki muszą zostać odprowadzone do atmosfery poprzez chłodnie kominowe lub do rzeki. W przypadku długotrwałych upałów powstaje kolejny problem związany z trudnością odprowadzenia ciepła z elektrociepłowni, a tym samym konieczność obniżenia produkcji energii elektrycznej. Doświadczyliśmy tego latem 2015 roku, gdzie z uwagi na niski poziom rzek oraz wysokie temperatury wprowadzone zostały ograniczenia w zużyciu prądu przez duże przedsiębiorstwa. Najkorzystniejsza sytuacja występuje gdy energia cieplna, która powstaje w procesie wytwarzania energii elektrycznej jest w całości wpompowywana do sieci ciepłowniczej i wykorzystywana przez użytkowników końcowych. Do takiej sytuacji dochodzi w okresie zimowym, gdy duże ilości ciepła są konsumowane na potrzeby ogrzewania budynków. Problem energetyczny związany ze spadkiem zapotrzebowania na ciepło jest dostrzegany przez przedsiębiorstwa ciepłownicze, czego dowodem jest budowa w Krakowie instalacji badawczej mającej na celu weryfikację możliwości wytwarzania chłodu z ciepła sieciowego. Instalacja ta powstała w ramach projektu realizowanego wspólnie z Akademią Górniczo-Hutniczą, Elektrociepłownią EDF, Elektrownią CEZ Skawina oraz Miejskim Przedsiębiorstwem Energetyki Cieplnej w Krakowie. Na podstawie wyników badań powstała praca doktorska oceniona z wyróżnieniem oraz między innymi patent, który jest przedmiotem niniejszego wniosku. Patent swoim zakresem oprócz możliwości wykorzystania ciepła do wytwarzania chłodu obejmuje również możliwość wykorzystania ciepła odpadowego powstającego w agregacie sorpcyjnym do ogrzewania np. wody basenowej - jest to tzw. obieg niskotemperaturowy, oraz obieg wysokotemperaturowy, który pozwala na wykorzystanie ciepła z sieci ciepłowniczej do ogrzewania lub na potrzeby ciepłej wody użytkowej. Układ sterowania pozwala w zależności od potrzeb na skierowania strumienia ciepła do poszczególnych obiegów. Dzięki zastosowaniu rozwiązania przedstawionego w patencie można: ograniczyć zużycie energii elektrycznej na potrzeby klimatyzacji, zmniejszyć emisję szkodliwych związków do atmosfery, w szczególności CO2, zagospodarować ciepło, które latem jest tracone do atmosfery, wyrównać obciążenie sieci ciepłowniczych i poprawić bilans energetyczny.

Potencjał komercjalizacji

Rozwiązanie przedstawione w patencie może być wykorzystane w budynkach do których doprowadzona jest sieć ciepłownicza oraz w których planowana lub zainstalowana jest centralna instalacja klimatyzacyjna. Przykładami są duże obiekty wielkopowierzchniowe, jak: galerie handlowe, banki, galerie sztuki, hale widowiskowo-sportowe, szpitale, uczelnie, obiekty użyteczności publicznej itp. Idealnymi miejscami do wykorzystania przedmiotowego rozwiązania są obiekty w których występują pomieszczenia wymagające całorocznego chłodzenia. Dobrym przykładem są serwerownie. Z uwagi na duży wydatek ciepła z urządzeń przetwarzających dane konieczne jest ciągłe chłodzenie takich pomieszczeń. Ciepło, które jest "zabierane" z chłodzonego pomieszczenia może zostać wykorzystane w innej części budynku np. na potrzeby ogrzewania podłogowego.