Hotel Duo – Chlad ze Slunce

V horkých letních dnech, kterých jako by poslední roky nějak přibývalo, dá každý hotelový host zavděk klimatizovaným prostorám. Ať se jedná o pokoje či restaurace, snídárny, bary, recepce. Hotel, který v dnešní době nemá klimatizaci, je na trhu výrazně handicapován. Převážná většina u nás instalovaných chladících strojů používá jako primární energii elektřinu. Alternativou je však absorpční chlazení, kde primárním zdrojem je teplo. A když teplo, pak přece může být získáváno i ze slunce…

Právě variantu absorpčního chlazení, kde část primární energie poskytuje sluneční záření, se rozhodl zrealizovat majitel hotelu DUO Praha pan Jan Horal. Tento bývalý československý voják se v padesátých letech usadil ve Švédsku. Své životní zkušenosti v oblasti podnikání uplatnil i po roce 1989, kdy zakoupil a postupně přebudoval ubytovny Pražských stavebních podniků na Proseku na jeden z největších pražských hotelů.

Pro realizaci tohoto záměru si vybral naši firmu Tronic Control, která celý projekt připravila a během první poloviny roku 2007 zrealizovala.

Zdrojem chladu pro klimatizaci hotelových pokojů hotelu DUO Praha je absorpční chladící jednotka (ACHJ) Carrier o maximálním příkonu cca 800kW. Jako zdroj energie slouží pole solárních vakuových kolektorů na střeše hotelu. V případě nedostatku solární energie se využívá teplo Pražské teplárenské respektive teplo z plynové kotelny, která slouží jako náhradní zdroj v době odstávky PT.

Solární pole

Solární kolektorové pole je umístěno na ploché střeše 15×42 metrů západní budovy. Kolektorové pole pracuje ve dvou režimech. V letním provozu dosahuje maximální teploty cirkulačního média, v zimě, kdy není potřeba objekt chladit, teplo z kolektorového pole slouží pro předehřev teplé vody. Kolektory jsou vakuové s přímým ohřevem cirkulační glykolové směsi.

Ke spolupráci na studii solárního ohřevu jsme přizvali i pracovníky ČVUT Praha, vakuové kolektory VK180 dodala a instalovala firma 4T s.r.o.. Vakuové trubice jsou umístěny na společné konstrukci a jsou vybaveny zrcadlovými reflektory, které zvyšují výkon. Studie doporučila montáž kolektorů úhlem sklonu 25° s mírným natočením kolektorového pole o 30° na západ od ideálního jihu. Dodržení orientace kolektorů s kratší hranou budovy umožnilo umístit 282 kusů kolektorů. Kolektory jsou umístěny po 4 kusech na ocelových pozinkovaných konstrukcích. Vždy 2 konstrukce (8 kolektorů) jsou propojeny sériově.

Předávací stanice jsou vybaveny deskovými pájenými výměníky. Na primární straně výměníku je glykolová směs o koncentraci 34%, na sekundární straně je technologická voda pro potřeby absorpční jednotky. Primární strana je osazena oběhovým čerpadlem s regulaci otáček. Stanice je vybavena separátory plynů a kalů, uzavíracími armaturami a místními měřicími přístroji. Bezpečnost systému je zajištěna pomocí pojistné armatury a expanzní nádobou.

Pro svedení energie v podobě horké vody do prostoru výměníkové stanice, kde je také umístěna absorpční chladící jednotka, je využito stávající potrubí z plynové kotelny. Solární energie je akumulována v osmi nádržích o celkovém objemu 15,2 m3.

Energetická bilance solárního ohřevu

Energetická bilance solárního ohřevu byla vypracována pro požadovanou výstupní teplotu cca 90°C. Při výpočtu roční bilance bylo uvažováno s následujícími parametry:

- květen až září provoz primárně pro chlazení – ohřev na 80°C až 90°C
- říjen až duben provoz převážně pro ohřev bazénové vody a předehřev TUV – ohřev až 40°C

Celkový roční zisk z kolektorového pole: 270177 kWh (972,6 GJ) z toho pro období chlazení 591,9 GJ (61% z ročního zisku. Měrný energetický zisk: 533 kWh/m2

Při ozáření 1000 W/m2 tomu odpovídá špičkový výkon kolektorů okolo 200 kW. Tato hodnota již byla v letošní první sezóně ověřena. Maximální potřebný tepelný výkon k chlazení 352 hotelových pokojů je okolo 300 kW.

Plynová kotelna

Plynová kotelna na střeše hotelu DUO slouží jako náhradní zdroj tepelné energie v letním období, v době odstávky zdroje centrálního zásobování teplem pro ohřev TUV. Plynová kotelna má instalovaný výkon 480 kW a je tvořena výkonovou kaskádou šesti závěsných kondenzačních kotlů. Trubní propojení v nástřešní plynové kotelně je řešeno tak, aby bylo možno v případě nedostatku solární energie ji doplnit na požadované parametry z plynového zdroje.

Centrální zásobování teplem – výměníková stanice

V případě nedostatku solární energie se zdrojem energie stává teplo z Pražské teplárenské. Stávající výměníková stanice tvořená deskovými výměníky je napojena na primární rozvod CZT a je situována ve stejném prostoru jako strojovna chladu v suterénu hotelu.

Výměníková stanice je navržena pro vytápění hotelu v zimním období, přípravu TUV a využívá se jako zdroj tepla pro generátor ACHJ. Výměníková stanice je tvořena čtyřmi deskovými letovanými výměníky o výkonu 1 250 kW pro vytápění v zimním období a dvěma deskovými letovanými výměnky o výkonu 1 250 kW pro přípravu TUV v zimními i letním období.

Soustava chlazené vody (6oC/12oC)

Soustava chlazené vody je vedena z výparníku ACHJ o výkonu 560 kWc dopravním čerpadlem do tepelně izolovaných akumulačních nerezových nádrží o celkovém objemu 4 m3, které slouží k plynulému řízení výkonu ACHJ, dále jako hydraulický vyrovnávač dynamických tlaků a jako rezerva chlazené vody.

Z akumulátorů chladu jsou vyvedeny větve chlazené vody ke spotřebě ve fan-coilech GEA na jednotlivých pokojích.

Soustava chladící vody (27°C/33°C)

Přes absorbér a kondenzátor je ACHJ napojena na deskový výměník o výkonu 700 kW předehřevu TUV, který předehřívá TUV při uvedených parametrech chladící vody z 10 na 30° C. Protože na straně chladící vody je maximální výkon 1400 kw, je využito odpadního tepla cca ze 75% a zbytek je odváděn k ochlazení na otevřenou chladící věž. Jako chladicí kapalina je použita upravená voda pro zabránění tvorby řas v tělese chladící vody.

Chlazení a jeho řízení na hotelových pokojíchPro výrobu a distribuci chladného vzduchu na hotelových pokojích jsme vybrali klimatizační jednotky GEA TOP GEKO typu GT22 (severozápadní strana) a GT31 (jihovýchodní strana). Jednotky jsou vybavené třícestným ventilem, bez opláštění a v podstropním provedení. Jsou umístěny v předsíni pokojů a zakryty minerálními podhledy. Kondenzát je sveden do přilehlé koupelny do vanového či sprchového sifonu. Výdech chlazeného vzduchu je nad dveřmi do pokojů.




Řízení chlazení pokojů jsme realizovali firemními regulátory TRONIC 2008F.

Teplota v místnosti se měří čidlem v ovládací jednotce TRM-F a udržuje se automaticky v pásmu ±0,5 ºC od teploty žádané. Ta se nastavuje z ovládací jednotky TRM-F případně, v určitých provozních režimech, komunikačně z dispečerského počítače.

Regulátor pracuje v režimech, pro které potřebuje znát další informace o stavu, ve kterém se místnost nachází. Pro jejich získání se připojují kontakty indikující otevření okna nebo dveří a signál z kartového systému nebo pohybového čidla pro zjištění přítomnosti osob.

Do správného provozního režimu se regulátor uvede vyhodnocením výše uvedených logických signálů a na základě informací z dispečerského počítače nebo ze zadaného časového programu.

 



Časové programy s týdenním kalendářem mají rozlišení 10 minut.

Provozní režim „neužívaná místnost“ je zadáván komunikačně např. ve vazbě na rezervační systém hotelu. Je prioritní a nelze jej místním ovládáním zrušit. Regulace zajišťuje dodržení zadaných teplotních limitů s minimální tepelně energetickou náročností.

Není-li zadán režim „neužívaná místnost“, uvede se regulátor vyhodnocením připojených logických signálů do režimu „obsazená místnost“ nebo „neobsazená místnost“. V prvním případě je teplota regulována na nastavenou hodnotu, ve druhém se rozšíří regulační pásmo a tím sníží energetická náročnost.

Rychlost ventilátoru nastavuje regulátor automaticky. V režimu „obsazená místnost“ může být z terminálu zvolena rychlost ručně, případně lze ventilátor vypnout. V režimu „neužívaná místnost“ lze zvolit periodické provětrávání.

Pro případy, kdy by hrozilo zamrznutí klimatizační jednotky, má regulátor ochranné funkce. Zůstane-li dlouhodobě otevřené okno, vypíná se topení. Pokud ale teplota v místnosti klesne pod kritickou mez, bude topení zapnuto. Totéž platí pro případ, kdy je přisáván vnější vzduch a pod kritickou mez klesne teplota vzduchu ve výdechu.

 


Regulátor komunikuje s dispečerským počítačem po sběrnicovém vedení RS485 standardním protokolem Modus RTU.

Systémová ovládací jednotka regulátoru T2008F je zabudována do pohledového pouzdra a montuje se na stěnu místnosti nad normalizovanou montážní krabici. Údaje jsou zobrazovány na třímístném displeji doplněném o diskrétní indikátory stavů. Žádaná hodnota teploty a režim nebo rychlost ventilátoru se zadávají čtyřmi tlačítky. K regulátoru se jednotka připojuje tenkým kabelem se čtyřmi vodiči. Jednotka TRM-F má tyto vnější funkce:

- Nastavení a zobrazení žádané teploty.
- Zobrazení měřené teploty.
- Nastavení a zobrazení režimu a rychlosti ventilátoru.
- Měření teploty v prostoru.
- Servisní funkce určené pro odbornou obsluhu.

Všech 352 regulátorů je komunikačně propojeno a svedeno na řídící PC v místnosti techniků a do místnosti údržby. Kdykoliv je možné sledovat a kontrolovat stav chlazení všech pokojů tj. teploty, rychlost ventilátoru, obsazení pokoje a další. Napojením na hotelový rezervační systém jsme zajistili, že žádný pokoj se nechladí zbytečně. Při přihlášení (check-in) hosta na recepci se chlazení okamžitě zapíná, naopak při jeho odhlášení (check-out) se chlazení uvádí do pohotovostního režimu. Veškeré nastavení parametrů chlazení lze provádět centrálně.


Závěr

Výhodou využití kolektorů slunečního záření ve spojení s absorpčními chladícími jednotkami je současnost požadovaného chladícího výkonu a výkonu kolektorů slunečního záření. Pokud klesne sluneční ozáření, poklesne tepelný výkon z kolektorů, zároveň však poklesne požadavek na chladící výkon. Solární podíl na chlazení pokojů hotelu DUO se tak bude stále pohybovat okolo 66%.