Ivan Glisic - mogucnost ustede.pdf

7/24/2019 Ivan Glisic - mogucnost ustede.pdf

1/8

87 1 2010 kgh

BIBLID 03501426 (206) 39:1 p. 8794

ENERGY SAVINGS USINGTRIGENERATION ON BUSINESSAND HOTEL COMPLEXAIRPORT CITY BELGRADE

As a basic foundation for this study, expenses of

exploitation are used, electric and gas bills, as

well as general costs and expenses in the present

Airport City business complex in Belgrade (ACB).

To improve energy efficiency of similar buildings,

the authors of this study wanted to present

the various investment possibilities concerning

energy saving. ACB is a representative of typical

(modern) business complexes that are being

built intensively in Serbia and throughout Europe.Today, most similar constructions are designed

in similar manner, with air cooled chillers on the

roofs of the buildings. These installations are

simple and less expensive for investors, quicker

to erect, and much cheaper for commissioning.

However, over an exploitation period of 15 years,

it was proved that energy waste is much higher

in these installations, which implicates a rise in

cost of monthly fees. Ultimately, common citizens

are paying for this through various products and

services. At the time of writing of this study, at

least six similar complexes are in the planning

phase to be constructed in Belgrade. The

suggestions in this study can be implemented on

other complexes with some or no modification.

The basic idea of this study is to demonstrate an

analysis of the investment and the exploitation

wages with regard to the payback time for an

investment in CCHP trigeneration. On the one

side, the example of a plant with boiler and

air cooled chillers will be used, vs. CCHP with

gas cogeneration on the other side. The basic

structure of the building is a core and shell

structure with an aluminum-glass faade. The

height of the building is 35 floors. Cooling and

heating calculations have been done using HAP

software (Hourly Analysis Program).

KEY WORDS: trigeneration; CCHP;absorption chillers; energysavings; economic analysis

Kao osnova za ekonomsku analizu za ovaj radkorieni su rauni za elektrinu energiju i gas u okvirukompleksa ACB. Da bi poboljali uedu energije uslinim zgradama, autori su pokuali da prezentuju jedanod naina utede. ACB je reprezent poslovnog objektakoji se intenzivno grade u Beogradu i po Evropi. Danasse veina objekata gradi na slian nain sa jeftinimvazduhom hlaenim ilerima na ravnim krovovima.Ovakve instalacije su proste, jeftinije i bre za izgradnjui putanje u pogon. Sa druge strane, za eksploatacioniperiod od 15 godina, dokazano je da je potronjaelektrine energije mnogo vea u ovakvim instalacijama,

to prouzrokuje vee mesene raune za energiju.Na kraju obini graani plaaju ove raune posredno,preko usluga rentijera koji cenu energije uraunavaju usvoje usluge. U vreme pisanja ovog rada, najmanje estslinih objekata je bilo u planu da se izgradi u Beogradu.Preporuke iz ovog rada e moda uticati na investitoreda promene odluku da grade samo to jeftinije instalacijesa jeftinim i neefikasnim rashladnim mainama. Osnovnaideja ovog rada je bila da pokae analizu ulaganja utrigeneraciju kombinovanim procesom (CCHP) kao iperiod otplate. Za potebe analize i poreenja, sa jednestrane, bie uobiajeni sistem sa vazduhom hlaenimmainama, dok e na drugoj strani biti kombinovanopostrojenje sa gasnim motorom. Osnovna strukturazgrade je srce i omota (core and shell), kako je to sadmoderno rei, sa staklenom fasadom. Objekat je visok35 spratova. Toplotni dobici i gubici su uraeni u HAPprogramu (Hourly Analysis Program)

Kljune rei: tgaca; CCHP; apsopco ;tda g; koomska aaza

iVAn Glii, dp. ma. ., [email protected], HVACps, Kg lbc 15, Bogad; m GOrAn VuKOVi,

dp. ma. ., [email protected], Mask faktt, A.Mdvdva, n; AleKSAnDrA SreTenOVi, dp. ma. .,[email protected], Mask faktt, Kac Ma 16,Beograd

MOGUNOSTUTEDE ENERGIJE PRIMENOM TRIGENERACIJENA POSLOVNOHOTELSKOM KOMPLEKSUAIRPORT CITY BELGRADE


2/8

88kgh1 2010

1. Uvod

Trigeneracija se moe definisati kao kombinovan procesproizvodnje elektrine energije sa proizvodnjom toplotneenergije u vidu tople i hladne vode. Trigeneracijom proizvo-dimo tri upotebljiva oblika energije sagorevanjem fosilnoggoriva, prirodnog gasa ili nafte (dizela). U procesu proizvod-nje elektrine energije koristi se klipni gasni motor ili gasnaturbina za okretanje generatora, dok se otpadna toplota izhlaenja motora i izduvnih gasova koristi za proizvodnju to-plotne energije, bilo u obliku tople vode, bilo u obliku hlad-ne vode pomou apsorpcionih maina. Iako je investicijaznatno vea, ako se uzmu u obzir trokovi tokom veka tra-

janja LCC (Life cycle cost), trigeneracija je daleko isplat-ljivija. Danas se u svetu znatan deo sredstava troi upravona unapreenje i na implementaciju kogenerativnih odno-sno trigenerativnih postrojenja.

Jo jedna veoma vana prednost je smanjenje emisije CO2kao i pouzdanost u radu ovakvih postrojenja. Nema sumnjeda e se kombinovana postrojenja sve vie koristiti u svetuu godinama pred nama.

Kombinovani proces CCHP za zgrade je koncept koji po-drazumeva proizvodnju elektrine energije i korienje ot-padne toplote u toku proizvodnje struje ali tano onoliko

koliko nam je u tom trenutku potrebno. Otpadna toplotamoe se koristiti za proizvodnju tople ili hladne vode u za -visnosti od potrebe u datom trenutku, ili ak i kombinovano,npr. za proizvodnju sanitarne vode i hlaenje objekta isto-vremeno. Prednost postrojenja CCHP je visok nivo efika-snosti utroka primarne energije, ouvanje prirodne okolinekao i ekonomska isplativost. Time se eliminiu veoma velikigubici u proizvodnji elektrine energije iz uglja u termoelek-tranama, eliminiu se gubici u dalekovodima i poveava seautonomnost sistema u lokalnim postrojenjima.

Da bismo pribliili proces trigeneracije investitorima, kaoosnov smo uzeli klasian sistem koji postoji na veini po-slovnih zgrada u Beogradu i uporedili ga sa trigenerativnimpostrojenjem. Toplotni dobici i gubici su uraeni pomouprogramskog paketa HAP 4.3 (Hourly Analysis Program4.3).

2. Ekonomski osvrt na izgradnjuposlovnih zgrada u Srbiji

Investitori su obino zainteresovani za male poetne ili ini-cijalne investicije, a ne za trokove tokom veka trajanjaobjekta (LCC Life cycle cost). U sadanjim uslovima,iznajmljivanje poslovnog prostora je veoma unosan posao.Tim poslom mogu iskljuivo da se bave bogati investitori.Banke su zainteresovane za brz povraaj novca koji ulau,tako da je sasvim prirodno to su one glavni investitori i dasvim silama podravaju ovakav kratkorono profitabilan bi-znis. Zato veina banaka u Srbiji i nema svoje nekretnine

jer je veliki rizik prodati objekat, odnosno veoma je tekonai kupce za poslovne objekte. Zato oni i iznajmljuju po-slovni prostor. Raune za struju i vodu, kao i ostale komu-nalije plaaju firme koje su iznajmile prostor, esto uveanza manipulativne trokove od 3%5%. Posledica ovakvogtoka novca je da onda podstanari taj troak uraunavaju usvoje usluge, tako da na kraju tu struju i vodu plaa kraj -nji korisnik, a to je obian graanin. Meutim, on te tro-kove reije plaa uveane za oko 20%. Sa druge stranenajbogatije drave veoma mnogo polau na utedu ener-gije, posebno Japan, Danska, Norveka itd. Razlog lei uceni energenata, odnosno elektrine struje. Dokazano je da

je gas najistije primarno gorivo, odnosno da najmanje za-gauje planetu.Meutim, da li mi na planeti imamo dovoljno gasa za ova-kvu vrstu investicija i koliko one mogu da traju? Prema

podacima preuzetim od Saibugasa, jednog od najveihdistributera gasa u Japanu, prirodnog gasa e biti dovoljnoza jo oko 60-tak godina. Slika 1 prikazuje rezerve prirod-nog gasa u 2005.

Slika 1. Dokazane rezerve gasa u 2005.

Japan je takoe jedna od vodeih zemalja u eksploataci-ji prirodnog gasa u svetu; kombinovani kogenerativni agre-gati se koriste na nivou kunih instalacija snage od 12 kW,to je do skora bilo nezamislivo.

Na alost, jedini distributer i proizvoa elektrine energijeu Srbiji je EPS. Usvojen je zakon o energetici koji omogu-ava i drugim subjektima da proizvode elektrinu energiju,ak je cena za proizvedenu elektrinu energiju u kogenera-tivnim postrojenjima oko 3 puta via nego iz mree, ali nikodo sada nije to realizovao. Dok god Srbija bude imala samo

jednog proizvoaa i distributera elektrine energije, odno-sno dok budemo imali monopol u energetici, u naoj zemljikogeneracija nee zaiveti, po naem skromnom miljenju,ali mi kao inenjeri imamo mogunost da bogatim investito-rima ukaemo na mogunost da investiraju u kogenerativ-na postrojenja i da oni svojim uticajem i novcem izdejstvuju

primenu zakona.

3. Teoretske osnove koje sukoriene pri kalkulaciji

Nomenklatura

COPRC koeficijent korisnosti kompresorskih ilera,kW/kW

COPRA koeficijent korisnosti apsorpcionih ilera,kW/kW

PER

odnos primarne energije, kW/kWh entalpija, kJ/kgm maseni protok, kg/sQ toplotna snaga, kW

CCHP kombinovani proces proizvodnje el. energije,hlaenja i grejanjaQjw dobijena toplota od hlaenja gasnog motoraTjw IN, OUT ulazna, izlazna temperatura rashladne vode

gasnog motoraQeg dobijena toplota od izduvnih gasova gasnog

motoraTeg IN, OUT ulazna, izlazna temperatura rashladne vode

izduvnih gasova gasnog motoraQacRP rahladna snaga apsorpcione rashladne mai-

neTac RP IN, OUT ulazna, izlazna temperatura vode iz apsorpci-

one rashladne maineQacHP toplotna snaga potebna za rad apsorpcione

rashladne maineTac HP IN, OUT ulazna i izlazna temperatura vode apsorpcio-nog ilera

cp,w specifina toplota vode, kJ/kgK


3/8

89 1 2010 kgh

relth odnos elektrine i toplotne energije,Pel izlazna elektrina snaga, kWel elektrina efikasnosthtotal ukupna termika i elektrina efikasnost,mg potronja prirodnog gasaCPU centralna procesorska jedinicatoa temperatura spoljanjeg vazduha,Ctwb temperatura po vlanom termometru,Ctin ulazna temperatura,Cto izlazna temperatura,C

Teoretske osnove predloenogkombinovanog ciklusa proizvodnje elektrineenergije, grejanja i hlaenja(CCHP sistem)

Sistem hlaenja se sastoji iz gasnog motora, kompresor-skog ilera i apsorpcionog ilera. Gasni motor pogoni gene-rator, koji proizvodi el. struju, a otpadna toplota od motorase koristi za grejanje vode zimi, a leti za pokretanje apsor-pcionog ilera sa litijumbromidom.

Elektrinu energiju troe svi standardni potroai u objek-tu, ali i za pokretanje vijanih rashladnih maina, pumpi,

kao i rashladnih kula. Ovakav rashladni sistem za komple-tan objekat ima veu energetsku efikasnost, kao i nie tro-kove eksploatacije.

Slika 2 pokazuje emu predloenog CCHP.

Posmatraemo jednaine i parametre koje smo koristili zakalkulaciju u ovom radu. U kombinovanom procesu, uobi-ajeni COP ne moemo da koristimo, jer nema ba mnogosmisla; umesto njega koristimo PER (Primary Energy Rate[24]), za energetsku ocenu kvaliteta sistema. Koliine to-

plote, kao i karakteristike sistema raunate su prema sle-deim jednainama:

Qjw= cp,wmjw(Tjw,OUT Tjw,IN) (1)

Qeg= cp,wmeg(Teg,OUT Teg,IN) (2)

Toplotna energija moe da se dobije od hlaenja motora,kao i od hlaenja izduvnih gasova, gde je temperatura vode

na ulazu i izlazu oznaena indeksima in i out. Odnos elek-trine energije i toplotne energije oznaen je sa rel th, dok jeizlaz elektrine energije Pel.

rP

Q Qelth

el

jw eg

=

+ (3)

Efikasnost gasnog motora jednaka je odnosu unete primar-ne energije i dobijene energije, kako elektrine el, tako i to-plotne th, i definie se kao:

elel

NG

th

jw eg

NG

P

Q

Q Q

Q

= =

+

, (4)

gde je NG prirodni gas, a totalna termika i elektrina efika-snost moe bit definisana kao zbir ove dve:

tot= el+ th (5)

Stepen korisnog dejstva kompresorskih rashladnih maina iapsorpcionih rashladnih maina definie se kao:

Slika 2. CCHP za ACB zgrade 1000 N+S

GASNIMOTOR

el. naponNG

Ulazvruevodeusistem

Apsorpcioniiler

Napajanjetople vode

Ulazvodeizsistema

Kotao

PS

Rashladna kula

Snabdevanjehladnom

vodom

Kompresorskiiler

Bunar

Trafo-stanica

10/0,4 kV

el. napon

NG

Razmenjiva otpadnihgasova za san. vodu

250kW

leto

805 kW

zima

(805) kW


4/8

90kgh1 2010

COPQ

PRC

c

el

= , ukljuujui ventilatore;

COPQ

QRA

a

hpa

= , ukljuujui pumpe za rastvor LiBr (6)

gde je Qhpa ulazna toplotna snaga u apsorpcionu mai-nu. Stepen korisnog dejtva (Coefficient of Performance

COP) se koristi da bi se ocenila energetska efikasnost i-

lera. To meutim nije zadovoljavajui kriterijum u kombino-vanom procesu. Odnos primarne energije (Primary EnergyRate PER) jedini je realan kriterijum za ocenu kombino-vanog ciklusa i definie se kao odnos dobijene energetskesnage (zbir svih toplotnih snaga i elektrine snage) i potro-nje primarne energije. Naravno da e se sistem sa viim ko-eficijentom PER oceniti kao bolji.

PERQ Q P

PCCHP

h R el

NG

=+ +

, (7)

4. Opis projektovane instalacije(klasian tip instalacije KGH)

Kao integralni deo poslovnog kompleksa Airport City Bel-grade (ACB), predviena su dva tornja ispred kompleksa ioni su oznaeni sa 1000 S i 1000 N, i predvieni su kao ho-tel i klasian poslovni prostor. Korisna povrina oba tornjaiznosi oko 46 000 m2. Oba tornja su projektovana po siste-mu core and shell structures, tako da ova analiza moe samanjim prilagoavanjima da se primeni na skoro sve novijeobjekte koji se grade trenutno u Srbiji ali i u Evropi.

Oba tornja dobijaju napajanje sa glavnog trafoa 10/0,4 kVpreko glavnog napojnog kabla. U zgradi sa poslovnim pro-storom predvien je otvoren prostor sa mobilnim pregrad-nim zidovima prema eljama zakupaca i sa sanitarnimvorovima u centru zgrade, kao i liftovima u centru zgra-de. Za klimatizaciju je predvien klasian etvorocevni si-stem ventilatorkonvektora sa dovodom sveeg vazduhaza disanje ispred ventilator-konvektora. Hotelske sebe supredviene sa ventilatorkonvektorom u hodniku, istrujnimelementom u sobi i dovodom sveeg vazduha ispred ven-tilator-konvektora. Zauzetost sobe se konstatuje preko ma-gnetske kartice koja omoguava napajanje svih ureaja usobi, a samim tim i ventilatorkonvektora, ime moe da sepodesi temperatura u sobi. Standardna projektovana tem-peratura u sobi je 20C /26C (zima/leto), ali kada soba nijeu upotrebi demper sveeg vazduha je zatvoren i fcu (ven-

tilatorkonvektor) odrava ekonomian mod sa t od 4C.Svaki fcu ima po jedan trokraki ventil za toplu odnosnohladnu vodu. Te ventile kontrolie PLC na spratu, koji poredtoga ima zadatak da kontrolie i svetlo, prema senzorimapokreta, detektuje otvorenost prozora u sobama. U drugojzgradi temperatura u otvorenom prostoru se regulie tako-e na slian nain, tako to se grupiu ventilatorkonvektoriprema prostoru i zahtevu korisnika na lokalnim termostati-ma koji su takoe povezani preko PLCa. Zahtev za sveimvazduhom u oba tornja je oko 50.000 m3/h.

Klima-komore su projektovane sa frekventno regulisanimventilatorima na osnovu p u kanalu, ali nemaju rekupe-ratore toplote i imaju jednostepenu filtraciju. Hladna i toplavoda su definisani kao sistemi sa promenljivim protokomprema trenutnim zahtevima sistema. Izvor toplote za obatornja su kotlovi na gas koji su smeteni na krovovima, utehnikoj etai.

Kao to je ranije pomenuto, svrha ovog rada je da pokaeenergetsku efikasnost trigeneracije u odnosu na klasiansistem klimatizacije koji se danas koristi, kao i da pokaepotencijalnim investitorima i srpskim zvaninicima iz drav-ne uprave da tednja na opremi u startu, kao inicijalna inve-sticija, nije reenje na duge staze. U objektima sa slinomnamenom i sa slinim materijalima, sasvim je logino pret-postaviti da su i energetski uslovi slini, odnosno da je po-tronja energije za grejanje i hlaenje prostora slina. Kaoetalon za proraun i poreenje ova dva sistema posluili surauni za elektrinu energiju i prirodni gas iz ostalih obje-kata u kompleksu ACB. Toplotni bilansi obe kule su prika-zani u tabeli 1.

4.1. Opis novog sistema (kombinovanisistem CCHP u instalacijama KGH);dimenzionisanje gasnog motora

U predloenom sistemu bie promenjen izvor toplotne sna-ge, odnosno toplotni izvor. Takoe e se unaprediti kli-ma-komore sa rekuperatorima toplote i dvostrukim nivoom

filtracije, ime e se utedeti energija i cena odravanja.Prema podacima Euroventa, dvostruka filtracija se isplati uperiodu od 2 godine, ako se stalno menjaju filteri.

Umesto vazduhom hlaenih ilera, koji su predvieni nakrovu, usvojie se vodom hlaene maine u kombinaciji saapsorpcionim mainama, dok e gasni kotlovi biti zamenje-ni gasnim motorom u kombinaciji sa gasnim kotlom.

Jednovremena potronja elektrine energije je oko 2,3 MW.Glavni problem ovakvog postrojenja i polazna taka za svekalkulacije je dimenzionisanje gasnog motora. Ideja kojom

Tabela 1. Toploti gubici i toplotni dobici sistema 1 i 2

Sistem 1 Sistem 2 CCHPRashladna optereenja Grejna optereenja Rashladna optereenja Grejna optereenja

1000 Nposlov.

1000 Shotel

Ukupno 1000 Nposlov.

1000 Shotel


1000 Shotel


1000 Shotel

Ukupno

Sistem kW kW kW kW kW kW kW kW kW kW kW kW

FCU 1,764 1,852 3,616 840 970 1,810 1,764 1,852 3,616 840 970 1,810

Klima-komore 150 190 340 298 351 649 80 100 180 220 270 490

El. en. za vl. 50 70 120 0

Restoran 65 260 325 40 67 107 65 260 325 40 67 107

Bazen za plivanje 73 73 220 220 73 73 220 220

Vrua voda 70 180 250 70 180 250

Radijatori, konvektori 60 48 108 60 48 108

Ukupno 4,354 3,144 4,194 2,985


5/8

91 1 2010 kgh

su se autori vodili bila je maksimalna efikasnost pri sago-revanju gasa, kao i maksimalna efikasnost gasnog motora.Za ovu svrhu korien je klipni gasni motor, kao najjed-nostavnije reenje. Moramo spomenuti da postoje i drugigasni motori, gasne turbine, ali one nisu razmatrane kaomogue reenje jer jo uvek nisu poznate na naem, pa nina evropskom tritu.

Poznato je da u Srbiji praktino nije mogue prodati elek-trinu struju mrei, mada postoji zakon koji to omoguava,ali jo nije zaiveo. Shodno ovoj injenici izabran je gasni

motor koji e se koristiti kao osnovni izvor elektrine ener-gije za sopstvene potrebe i koji e u najveem delu vreme-na raditi sa optereenjem od 80% do 100%, kada motorima najveu efikasnost. Trafostanica je dimenzionisana zakompletne potrebe u sluaju otkaza gasnog motora ili to-kom remonta. Kada je biran gasni motor, koriene su pre-poruke proizvoaa.

Najvaniji kriterijumi izbora gasnog motora su odgovori nasledea pitanja: koja je zahtevana izlazna elektrina snaga,da li je motor za sopstvenu upotrebu ili je namenjen proi-zvodnji i prodaju elektrine energije na neku mreu, naponmree na koju se prikljuuje, koja je potrebna toplotna disi-pacija, da li motor radi kao osnovni izvor elektrine energi-

je ili kao podrka, temperaturski nivo, da li postoji rezervnohlaenje motora, koji je predvieni godinji rad, koliko satidnevno radi u kontinuitetu, da li postoji rezervni sistem itd.Posle paljive analize u kojoj su znaajno uee imali in-enjeri firme Primar Co, izabran je Caterpillarov motorG3516E LE. Ovaj model je namenjen kontinualnom radu,njegova snaga je 2000 kVA na 1500 rpm.

Detaljne performanse svih maina opisanih u ovom radudostupne su na zahtev. Vrednosti koriene prilikom pisa-nja ovog rada odnose se na donju toplotnu mo prirodnoggasa od 35,6 MJ/Nm3 na 101,60 kPa i 0C. Vek trajanjagasnog motora je otprilike 15 godina (po proraunu proi-zvoaa). To znai da je rentabilno motor zameniti novimmotorom posle tog vremena. Motor moe da radi i due, ali

godinji servisi akvog motora onda iziskuju vee investicije.

U tom sluaju, predvien je kontinualni rad gasnog moto-ra od 16 h dnevno, a za vikende i praznike od 12 h. Nou,zbog znatno manje potronje elektrine energije koristi senormalno napajanje iz mree, ali se i tada koriste ileri savodom hlaenim kondenzatorima, dok su vazduhom hlae-ni ileri potpuno izbaeni. Za vizuelizaciju, kontrolu i predvi-anje trendova u potronji zaduen je sistem SCADA MX4,sa redundantim PLCom sistema Q, proizvodi MitsubishiElectric Industrial Automation.

4.2. Dimenzionisanje ilera i rashladnih kula

Otpadna toplota od gasnog motora pri maksimalnom op-tereenju iznosi 1817 kW, ukljuujui stepen 1, stepen 2,hladnjak ulja, gasova i generatora, sa h= 46,7%. Tempe-ratura izlazne vode je 95C. Ova energija se koristi na dvanaina: za grejanje i za pokretanje apsorpcionih ilera. Uobjektima ovako visokih standarda uvek postoji potreba zaistovremenim hlaenjem i grejanjem na razliitm lokacija-ma kuhinji, bazenu, hotelskim sobama sa potronom to-plom vodom itd.

Za konstantnu potronju tople vode otprilike 250 kW se stal-no pumpa u sistem paralelno sa vodom iz kotlova. Osta-li vei deo toplote se odvodi u dva apsorpciona ilera, koji

rade sa rastvorom LiBr, jednakih kapaciteta. Jedan od bit-nijih momenata pri izboru apsorpcione maine je vrsta flui-da sa kojim e raditi. Uobiajena su dva rastvora H2O/LiBri NH3/H2O. Dok maine sa rastvorom H2O/LiBr rade na pri-tiscima od 0,8 i 20 kPa, maine sa rastvorom NH3/H2O radena pritiscima izmeu 400 kPa i 2500 kPa. Mana rastvoraH2O/LiBr je to radi u veoma uskom opsegu rastvora koji jeogranien zbog mogue kristalizacije, ali zato su tu rashlad-ne kule koje obezbeuju maksimalnu temperaturu od 40Cna kondenzatoru. Rastvor NH3/H2O moe da radi na znatnoviim temperaturama, ali otrovnost i agresivnost NH3 zah-teva veoma veliku panju prilikom eksploatacije, te ga lju-di izbegavaju u rezidencijalnim objektima. to se kapacitetatie, rastvor H2O/LiBr se koristi za kapacitete od 10 kW do

26,000 kW, dok se NH3/H2O koristi za veoma male kapaci-

Oglas


6/8

92kgh1 2010

tete (kune instalacije na ureajima ili manje kapacitete do70 kW), ili u veoma velikim industrijskim instalacijama. Zaovaj sluaj korien je iler sa LiBr.

Odgovarajui iler po kapacitetu tople vode je 16LJ21, fir-me Sanyo&Carrier. Maksimalni rashladni kapacitet ove ma-ine je 551 kW. Ovaj rezultat je veoma blizak minimumupotrebe za hlaenjem u objektu (oko 15% maksimalnograshladnog optereenja) i planira se da radi skoro tokomcele godine. Temperaturni reim rashladne vode je usvo-

jen prema najboljem rashladnom kapacitetu maine i izno-si 36/30C, t = 10C, sa protokom od 190 m3/h. Ako budebilo potrebno da se voda iz rashladne kule dodatno ohladi,predvien je injektorski sistem iz rezervoara koji slui kaoskladite vode neophodne za gaenje poara. Ovaj sisteminae i slui za dopunu isparene vode. Dodatna sigurnost

je paralelno vezan ploasti razmenjiva toplote koji slui zapredgrevanje tople sanitarne vode iz vodovoda pre ulaskau bojler. Ovo predstavlja jo jedan stepen u iskorienju to-plote i poveanju energetske efikasnosti. Cilj je pokaza-ti investitoru da se svako ulaganje u energetsku efikasnostna due staze isplati, a dokazati dravnim zvaninicima damoraju da manjim porezima i dodatnim stimulativnim sred-stvima stimuliu ljude koji su spremni da ulau u energet-ski bolje sisteme.

Ostatak potrebnog rashladnog optereenja bie pokrivenvodom hlaenim ilerima koji imaju vijane kompresore.Potrebe za hlaenjem na komorama su smanjene za oko40%, uvoenjem rekuperatora i potreban kapacitet za obatornja iznosi oko 4200 kW. Vijani ileri su odabrani zbogsvoje dugovenosti, veoma velikog COPa, jeftinog redov-nog servisa i mogunosti irokog spektra kapaciteta od 8%do 100%. Kriterijum za izbor maine je naravno opet bioenergetska efikasnost.

Najefikasnija maina na tritu danas sa vijanim kompre-sorima je serija 30XW, firme Carrier. Ove kompresore smotestirali na vazduhom hlaenim mainama i tokom testa supokazali performanse koje su se poklapale sa katalokimizborom u 3%, ak je potronja struje nekad bila i nia. Iovi rezultati su dostupni na zahtev. Stepen iskorienja iza-branih maina je veoma visok, ak je IPLV (delimino op-tereenje) vei od centrifugalnih ilera, to je fantastianrezultat, a vijane maine su jeftinije od centrifugalnih i zaodravanje i za instalaciju i kao poetna investicija i zauzi-

maju manje mesta. Konfiguracija rashladnih maina je oda-brana sa tri agregata 30XW1012.

Rashladne kule su odabrane prema maksimumu kapaci-teta potrebnom za hlaenje vode iz kondenzatora za svemaine. Naravno da je odabran otvoreni sistem kao naj-efikasniji. Kao i svaki drugi objekat ovakve vrste sa veli-kom povrinom, prema zahtevima zatite od poara morapostojati rezervoar sa vodom za gaenje poara. Zapre-mina ovog rezervoara je 250 m3. Naslonjen na ovaj rezer-voar, smeten je jo jedan koji slui za sakupljanje kiniceza zalivanje trave u parku, za fontane ispred hotela i ostalepotrebe koje ne zahtevaju pijau vodu. Rezervoari su sme-teni ispod parkinga. Pored kinice, ovaj rezervoar se na-paja i vodom iz bunara ija je dubina 40 m. U ovaj rezervoarmogue je povezati i preienu otpadnu vodu iz umivao -nika i tukabina, bazenskog kompleksa. Ova mogunostnije ula u razmatranje niti u kalkulaciju energetskog bilan-sa potronje objekta.

Za hlaenje svih rashladnih maina potreban je protok od988 m3/h, temperature 35,8C. Temperaturski reim za iz-bor rashladne kule je usvojen 36/30, a temperatura povlanom termometru za Beograd je usvojena 24C, topredstavlja najgori sluaj. Temperaturna razlika izmeu do-

Oglas


7/8

93 1 2010 kgh

vodne i odvodne vode iz rashladne kule je 6C (36/30C).Meavina iz apsorpcionog ilera i ilera sa parnom kom-presijom je oko 35,8C. Za ulaznu temperaturu u rashladnukulu temperatura je odreena kao 36C. Za Beograd tem-peratura po suvom termometru je 24C, kao najgori sluaj.Za vreme veoma velikih vruina, unutranja temperaturanamerno nee biti standardna projektovana, ve e se po-dii za 2C. Prema preporukama, razlika izmeu spoljanjei unutranje temperature ne bi smela da bude visoka. Ovimpovienjem na 27C postie se takoe znaajna uteda

energije. Ali ono to je jo bitnije, ne rade rashladne mai-ne sa kapacitetom 100% ve malo smanjenim, to im pro -duava vek. Za hlaenje kondenzacione vode usvojene sukule VXT, veliine 270, firme BAC.

etiri kule su poreane paralelno. Tako poreane one za-uzimaju manje mesta od prvobitnih ilera vazduhom hla-enih, lake su i ne zahtevaju kablove velikog poprenogpreseka, to smanjuje poetnu investiciju elektroinstalacija.Snage motora su 30 kW, za svaku kulu. Ventilatori rashlad-nih kula, pumpe rashladne vode i hladne vode su frekven-tno pogonjeni sa regulatorima serije FRF700, takoe firmeMitsubishi Electric. Usvojene su pumpe KSB, tipa Etanorm.U tabeli 2 je pregled investicione vrednosti oba sistema. Za-

jedniki delovi instalacija kao to su fcu i cevi i ventili za ra-

zvod po objektu nisu u ovoj kalkulaciji uzeti u obzir. U tabelise vidi razlika u poetnoj investiciji od 800.000 .

Proraun PER predloenog CCHP sa konfiguracijom kojaje opisana u prethodnom tekstu uraen je prema jednai-nama (6) i (7). Tokom prorauna svi potroai elektrineenergije, ukljuujui pumpe, ventilatore i gorionike, uzeti suu obzir i raeni su detaljni prorauni za sva etiri godinjadoba posebno. Proraun je pokazao znatno vei stepen ko-

risnosti CCHP sistema u odnosu na klasini za preko 40%u letnjem periodu, ako se rauna samo njihov kolinik, od -nosno PERCCHP= 1.295, dok je sa druge strane PERsis 1=0.893. Ali ovo nije relevantan podatak. Naime, prema litera-turi, uteda primarne energije moe da se rauna kao:

QPER

PERCL

CCHP

= 1 (9)

U tabeli 3 izloene su uporedne vrednosti utede primar-ne energije ova dva sistema. To moe biti definisano kaouteda primarne energije u kombinovanom sistemu CCHPu odnosu na klasini odvojeni sistem za isti odnos izlaznetoplotne snage, kako za grejanje, tako i za hlaenje. Kadaporedimo bilo koja dva toplotna sistema i njihovu efika-snost, jedina relevantna polazna osnova je izlazna toplot-na snaga.

Sledei korak u ovoj kompleksnoj analizi je troak u tokueksploatacije i uporedni pregled oba sistema. U ovoj kal-kulaciji uzeti su u razmatranje inicijalni investicioni trokovi,troak goriva, cena elektrine energije i trokovi odrava-nja. Sasvim je sigurno da je proraun mogao da bude jodetaljniji, ali je veoma nezahvalno raunati troak maksi-grafa za klasian sistem jer on zavisi od mnogo faktora,i ta kalkulacija nije uraena. Kod kombinovanog sistema,ovaj troak moe da postoji jedino u sluaju neke havari-

je, pa se sve pokree preko mree. ak i tada je potronjastruje znatno manja jer su vodom hlaeni ileri neuporedi-vo efikasniji od vazduhom hlaenih maina. Trokovi kablo-va, veih i skupljih ormana i glavnih prekidaa nisu takoeuzeti u obzir. Trokovi zagaenja i smanjenje emisije CO2

Tabela 2. Poetna investicija za instalaciju KGH klasinog sistema i predloenog sistema CCHP

Oprema Proizvoa Tip Jed. cena Kol. Ukupno

Sistem 1

Kotao Viessmann Vitoplex SX2 1600 25,000 2 50,000

Gorionik sa O2regulacijom i frek. regul. Weishaupt G30 19,500 2 39,000

Klimakomora, jedan stepen filtracije, bez rekuperatora 18000 m3/h Ciat 20,500 2 41,000

Klimakomora, jedan stepen filtracije, bez rekuperatora 9500 m3/h Ciat 14,200 2 28,400

ileri, vazduhom hlaeni Train RTAC 350 STD 120,000 4 480,000

Osnvni BMS Honewell 70,000 1 70,000

Ukupno 708,400

Sistem 2 CCHP

Kotao Viessmann Vitoplex SX2 1600 25,000 1 25,000

Gorionik sa O2regulacijom i frek. regul. Weishaupt G30 19,500 1 19,500Gasni motor 2000kVA, Caterpillar G3516E 650,000 1 650,000

Klimakomora, dva stepena filtracije, sa rekuperatorom 18000 m3/h Carrier 26,800 2 53,600

Klimakomora, dva stepena filtracije, sa rekuperatorom 9500 m3/h Carrier 19,300 2 38,600

Apsorpciona maina, ileri, topla voda Sanyo&Carrier LJ-21 78,000 2 156,000

iler vodom hlaen, vijani kompresori Carrier WX 1012 98,000 3 294,000

Rashladne kule BAC VXT N265 26,500 4 106,000

Pumpe KSB Etanorm 150-200 6,500 4 26,000

Dodatni cevovod 25,000 1 25,000

Dodatni BMS redundanti CPU Mitsubishi El., si-stem Q

system Q 85,000 1 85,000

Sistem SCADA MX4 35,000 1 35,000

Ukupno 1,513,700


8/8

94kgh1 2010

i budue utede uzimajui u obzir Protokol iz Kjota, takoenisu razmatrani.

Ovaj rad ne bi bio potpun bez analize finansijske stra-ne ovog poreenja. Naime, pravilno je komentarisati jedi-no kompletan vek trajanja jednog sistema, jer se tek tadavide pravi trokovi, odnosno prava uteda. Samo poree-nje investicione vrednosti ne samo da je besmisleno, nego

je ak i neozbiljno. Prilikom prorauna i analiza, u obzir suuzeti sledei parametri: donja toplotna mo goriva od 35,6MJ/Nm3, cene prirodnog gasa i elektrine energije su izra-ene u 0,01 cent/kW za aktivnu, odnosno 0,01 /kVAr zareaktivnu snagu.

Table 4. Danas vaee cene elektrine energije i prirodnog gasa uSrbiji (februara 2009)

Tarifa AVTkWh

ANTkWh

RVTkVAr

RNTkVAr

Obraunska snagakWh

NGNm3

0,01 3,88 1,29 0,32 0,64 541,65 33,68

Cene odravanja klasinog sistema 1 obezbedio je ACB,i one su verodostojne za period od jedne godine u toku2008. Cene odravanja CCHP, odnosno gasnog motorapreuzete su od proizvoaa, a cene odravanja vijanih vo-dom hlaenih ilera preuzete su od zastupnika Carriera uSrbiji, firme Grappa.

Poto smo bili svedoci gasne krize tokom prole zime,moemo pretpostaviti da cena prirodnog gasa nee bitistabilna u godinama koje dolaze. Tokom ove kalkulacije po-kazalo se da CCHP uopte nije profitabilan, ali to je samotrenutna situacija. Ako uporedimo cene struje u Srbiji i za-padnoj Evropi, videemo da je u Srbiji nerealno niska cenastruje i da je nia i do tri puta nego u nekim zemljama za-padne Evrope. Ako bi cena struje porasla za 26,7%, rauniza struju sistema 1 i CCHP bili bi isti. Na dijagramu 3 pri-kazan je relativan odnos cene energenata na godinjem ni-vou u zavisnosti od relativne cene vie tarife aktivne snageu odnosu na prirodni gas, gde je odnos cena energenataprikazan u el/NG ( cent/kWh)/(cent/Nm3). To je najbitnijidijagram u ovom radu jer moe da poslui za brzu analizu

postrojenja slinih snaga.Dijagram 4 pokazuje trokove ivotnog veka trajanja siste-ma 1 i CCHP za period od 5, odnosno 10 godina u zavi-snosti od porasta cene elektrine energije. Ovaj dijagram jeuraen da bi se buduim investitorima moglo pribliiti koli-ko mogu oekivati porast cene u narednom periodu, jer jepotpuno realno oekivati da e cena elektrine energije uSrbiji u narednih 5 godina znatno porasti. Cene su izrae-ne u evrima.

5. Zakljuak

Umesto klasinog sistema za klimatizaciju poslovnohotel-skog objekta predloen je CCHP i napravljeno je njihovo

poreenje sa vie aspekata, kako energetski tako i eko-nomski. Prikazane su glavne jednaine za proraun. Po-kazano je da CCHP ima utedu od ak 27% u odnosu naklasian sistem u letnjem periodu i zato drava i investito-

ri treba da podravaju investicije ovakve vrste. Vidi se kadae trigeneracija biti interesantna u Srbiji kao to je sada uEU. Uporeujui investicione trokove, trokove energena-ta i odravanja u periodu od 15 godina, koliko je predvienvek trajanja gasnog motora, moemo sa punom sigurnouzakljuiti da je pred kombinovanim procesima u raznim obli-cima i raznim primenama veoma lepa budunost i da e onisigurno zameniti klasine investiciono jeftinije i prostije si-steme. Takoe su predstavljene neke ideje dodatne utede

energije tako to emo obratiti veu panju na to kako daiskoristimo otpadnu toplotu iz raznih izvora.

Novina u ovom radu je prikazivanje odnosa relativne cenegasa i elektrine energije, kao i prikazivanje realnih troko-va u toku veka trajanja u odnosu na cenu elektrine ener-gije.

Zahvalnost

Autori ovog rada ele da zahvale osoblju Airport City Bel-grade za nesebinu pomo prilikom sreivanja podataka zapotronju energenata, Carrieru i njihovim predstavnicimaza softversku podrku i pomo pri izboru rashladnih mai-na, Caterpillaru za preporuku gasnog motora i firmi Primar-

Co i inenjeru Zoranu Vujoviu koji je bio odgovoran zaproraun cene utroka elektrine energije.

kgh

Odnos el/NG

0,8901,000

1,0851,153

1,2451,362

1,473

0,000

0,200

0,400

0,600

0,800

1,000

1,200

1,400

1,600

Odnos el/NG

Godinjitrokovizaenergiju

0,12 0,15 0,17 0,20 0,23 0,29 0,35

Dijagram 3. Relativni odnos godinjeg troka energije sistema 1 iCCHP u odnosu na cenu AVT/NG

LCC S1 i CCHP

0

2,000,000

4,000,000

6,000,000

8,000,000

10,000,000

12,000,000

14,000,000

16,000,000

18,000,000

20,000,000

Poveanje AHT

0 50% 100% 300%

S1 za 5 godina

CCHP za 5 godina

S1 za 10 godina

CCHP za 10 godina

Dijagram 4. LCC sistema 1 i CCHP u zavisnosti od porasta ceneelektrine energije, prikazane preko cene AVT

Tabela 3. Uteda primarne energije kombinovanog sistema u odno-su na klasini sistem

Leto Zima Prolee Jesen Proseno

PERCCHP 1,295 0,778 1,009 0,852 0,984

PERsis 1 0,893 0,528 0,786 0,658 0,716

Q 0,311 0,321 0,221 0,228 0,270

Documents

Ivan Glisic - mogucnost ustede.pdf