Dynamická simulace spotřeby tepla a chladu, projekt ZZT Balneo a projekt chlazení hotelu a casina pro Hotel Thermal

1. Dynamická simulace spotřeby tepla a chladu

Cíl studie

Cílem dynamické simulace spotřeby tepla a chladu v hotelu Thermal v Karlových Varech byla analýza optimálního využití energie pro vytápění, chlazení a ohřev teplé vody (TV) v jednotlivých částech hotelu, jako jsou hotelové pokoje, restaurace, balneo, bazény, kina, salonky, vinárna, kanceláře a technické zázemí. Záměrem studie bylo navrhnout řešení, které zajistí nejen komfort pro hosty a personál, ale také efektivně využije veškeré dostupné teplo a chlad v rámci celého hotelu. Výsledky této studie, která sloužila jako podklad pro projekty ZZT Balneo a chlazení casina, měly především najít způsoby, jak využít teplo generované při chlazení, a tím dosáhnout co největších energetických úspor, s ohledem na provozní a investiční náklady

Dynamická simulace pracovala s predikcí chování komplexních systémů v reálném čase. Byla simulována spotřeba tepla a chladu v jednotlivých zónách hotelu po celý rok, přičemž byly zohledněny faktory, jako jsou venkovní teplota, oslunění, obsazenost jednotlivých prostor a provoz technických zařízení. Simulace proběhla v půlhodinových intervalech, což umožnilo přesnější dimenzování zdrojů tepla a chladu v porovnání s tradičními metodami založenými na měsíčních výpočtech energetických potřeb.

Stávající stav

V současnosti je hotel zásobován teplem prostřednictvím horkovodní stanice z teplárny Karlovy Vary. Chladicí systém je založen na dvou centrálních chladicích jednotkách (chillerech) a několika autonomních chladicích jednotkách. Chladicí systém funguje pouze sezónně a v zimě zůstává mimo provoz.

Simulace v DesignBuilderu

Simulace byla provedena v softwaru DesignBuilder, kde byly pro každou zónu nastaveny tepelné zátěže, obsazenost a provoz technických zařízení. Každá zóna byla individuálně simulována, včetně potřeby tepla na vytápění, ohřev vzduchu a TV, a spotřeby chladu.

Analýza technických řešení

Studie posuzovala různé možnosti vytápění a chlazení v závislosti na sezóně a provozních podmínkách. Klíčovým bodem studie bylo posouzení využití tepelných čerpadel, která souběžně slouží jak pro vytápění a ohřev teplé vody (sekundární strana), tak pro chlazení (primární strana). Tento systém výrazně zvyšuje efektivitu provozu, protože teplo získané na primární straně při chlazení může být využito pro ohřev teplé vody a vytápění. Díky tomuto integrovanému řešení se dosahuje značných energetických úspor a minimalizují se ztráty energie.

Doporučená opatření

Studie ukázala, že snížení energetické náročnosti je možné docílit pomocí implementace ZZT Balneo (využití tepla z odpadních vod), instalace alternativních chladicích systémů, náhrady přímého chlazení tepelnými čerpadly a optimalizací provozu MaR.

Výsledek studie

Nejlepší variantou pro hotel je implementace tepelných čerpadel, která fungují souběžně na vytápění a ohřev TV (sekundární strana) i chlazení (primární strana) a zároveň využijí teplo z odpadních vod (ZZT). Tento způsob provozu může díky efektivnímu využití získaného tepla a chladu snížit celkovou spotřebu energie, a tím i provozní náklady.

Podařilo se navrhnout TČ, která v přechodných a zimních obdobích a částečně v letním období veškeré teplo, generované v procesu chlazení a dále odpadní teplo z Balneo, využije formou ZZT (zpětné získávání tepla) na ohřev TV, ohřev bazénové vody, ohřev vody pro balneo a vytápění.

2. Projekt ZZT Balneo

Cíl projektu

Projekt ZZT Balneo se zaměřil na využití tepla z odpadních vod pro ohřev bazénové vody a teplé vody (TV) v balneu hotelu Thermal. Cílem bylo využít tento obnovitelný zdroj tepla k co největším úsporám energie a snížení závislosti na externích zdrojích.

Technické řešení

V rámci projektu byla navržena nová tepelná čerpadla. Zařízení bylo navrženo tak, aby bylo co nejvíce využito teplo z odpadních vod, a zároveň aby se na druhé straně vyrobené teplo využilo pro ohřev vody pro bazén a balneo, případně vytápění během otopného období. V otopném období může být toto teplo dále využito pro vytápění a ohřev vzduchu v balneo a bazénových prostorách. Teplo ze sekundární strany těchto tepelných čerpadel pak bude využito pro ohřev TV hotelu a kina, v topném období pak i pro vytápění.

Navržené tepelné čerpadlo s invertorovou technologií, o výkonu 59 kW, umožňuje plynulou regulaci výstupní teploty na sekundární straně a ohřev TV pomocí předehřátí horkýmy plyny.

Závěr

Projekt nabízí řešení, díky kterému je možné výrazně snížit provozní náklady a celkové spotřeby energie z neobnovitelných zdrojů. Ročně je možné ušetřit přibližně až 186 MWh primární energie, což významně přispívá k vyšší energetické udržitelnosti hotelu.

3. Projekt chlazení hotelu a casino

Cíl projektu

Cílem projektu bylo zajistit celoroční chlazení hotelu a nově zřizovaného casina, které vyžaduje stabilní chladicí kapacitu i v zimních měsících, kdy jsou centrální chladicí jednotky hotelu mimo provoz.

Stávající stav chlazení

V současné době je chlazení hotelu zajištěno dvěma centrálními chladicími jednotkami, které fungují pouze v letních a přechodných obdobích. Nový systém zajistí, že casino i hotelové pokoje budou mít stabilní chlazení po celý rok, přičemž nadřazený řídicí systém automaticky optimalizuje provoz chladicích jednotek.

Technické řešení

V rámci projektu byla navržena instalace dvou tepelných čerpadel o výkonu 87 kW. Ta jsou navržena tak, aby nejen poskytovala dostatek chladu, nezávisle na hlavních chladicích jednotkách hotelu, ale aby zároveň efektivně využívala teplo ze sekundární strany pro ohřev TV a vytápění dalších částí hotelu. Teplo pro ohřev TV je využitelné celoročně, zatímco teplo pro ohřev topné vody je využíváno pouze v topném období.

Závěr

Navržená tepelná čerpadla umožňují v přechodných a zimních obdobích, a částečně i v letních měsících, efektivně využívat veškeré teplo generované během chlazení a také odpadní teplo z balnea. Díky systému zpětného získávání tepla (ZZT) je toto teplo využito pro ohřev teplé vody, bazénové vody.