Ogrzewanie lodem

W przypadku pompy ciepła, wykorzystywanej w systemach ogrzewania lub chłodzenia budynków, źródłem energii jest zazwyczaj sonda gruntowa lub kolektor poziomy. Firma leitec® Gebäudetechnik wybrała inne rozwiązanie, w którym potrzebną energię wytwarza zasobnik lodu. Za dostarczenie rozwiązań do koordynacji pracy całego systemu oraz automatyki budynkowej odpowiadało WAGO.

Podczas zamiany wody w lód powstaje duża ilość energii. Dokładnie tyle, ile potrzeba do podgrzania wody z 0 do 80 stopni. Zasadę tę wykorzystał producent techniki grzewczej Viessmann i opracował innowacyjny system złożony z zasobnika lodu i pompy ciepła, który dostarcza energię potrzebną do ogrzewania i chłodzenia.

Wśród użytkowników tego innowacyjnego rozwiązania znalazła się firma leitec® Gebäudetechnik GmbH, dostawca kompleksowych usług w zakresie elektroenergetyki i techniki budynkowej. Zbudowała ona magazyn do przechowywania lodu, składający się z podziemnego betonowego zbiornika o średnicy dziesięciu metrów i wysokości sześciu metrów, który mieści do 400 000 litrów wody. „Nasza instalacja działa bez zarzutu“, twierdzi Bernd Apitz, prezes i właściciel leitec®. „Jako pierwsi zbudowaliśmy zasobnik lodu o takiej wielkości“.

Kiedy w 2011 roku firma zastosowała tę technologię w nowym budynku, wkraczała na nieznany grunt. Nie było jeszcze wtedy oprogramowania, które dziś pozwala zaprojektować tego rodzaju system. Przy projektowaniu zasobnika lodu uwzględniono takie aspekty, jak ustawienie budynku, warunki klimatyczne dla danej lokalizacji i wymagania dotyczące późniejszej eksploatacji.

Zdaniem leitec® trud się opłacił. Zasobnik lodu zaspokaja całe zapotrzebowanie firmy na ciepło i chłód. „Nie stosujemy już paliw kopalnych“, mówi Bernd Apitz. Układem złożonym z pompy ciepła i zasobnika lodu steruje WAGO I/O System 750. „Pracujemy z nim już od dawna“, podkreśla kierownik projektu w leitec® Benedikt Künzel. Jego główną zaletą jest różnorodność interfejsów. „To pozwala nam połączyć poszczególne instalacje w jednym spójnym systemie sterowania“, tłumaczy Benedikt Künzel.

W budynku leitec® znajduje się na przykład instalacja ścienna z komunikacją EIB/KNX, inteligentne zarządzanie oświetleniem oparte na DALI oraz system bezpieczeństwa. „WAGO I/O System 750 oferuje dużą swobodę w zakresie integracji. Mogliśmy na przykład w prosty sposób połączyć kontaktrony drzwiowe i okienne z systemem alarmowym. Jeśli chciałbym to osiągnąć za pomocą standardowych urządzeń, w naszej rozdzielni zabrakłoby miejsca. Nie jest ona zbyt duża, a stoją tam jeszcze nasze serwery“, wyjaśnia Bernd Apitz, który docenia zalety techniki WAGO jako systemu przemysłowego.

Oprócz dostępności różnych interfejsów eksperci leitec® cenią także możliwość swobodnego programowania, oferowaną przez WAGO I/O System. „Rozwiązanie WAGO jest wielofunkcyjne pod względem programowania“, twierdzi Benedikt Künzel. Możliwość programowania w standardowych językach zgodnych z normą IEC 61131-3 ułatwiło specjalistom z leitec® realizację zadań przewidzianych w projekcie. Obejmują one dostosowanie interfejsów do podsystemów, które leitec® musi łączyć w swoich projektach budowlanych. Kierownik projektu Künzel podsumowuje to takimi słowami: „Każdy projektant uwzględnia w swoim projekcie własne preferencje – jednak na koniec trzeba to wszystko połączyć w jedną całość.“

Połączenie pompy ciepła z zasobnikiem lodu działa najbardziej efektywnie, gdy jest wykorzystywane zarówno do wytwarzania ciepła, jak i chłodzenia. Zimą pompa ciepła pobiera energię i sprawia, że zbiornik wody zamarza od środka. Latem można wykorzystać tę bryłę lodu do zasilania kolektorów biurowych w zimną wodę w celu obniżenia temperatury w pomieszczeniach. Powolne topnienie lodu powoduje osiągnięcie wyższego poziomu energii, a ciepło jest ponownie magazynowane na zimę.

Zasobnik lodu można wykorzystać jeszcze bardziej efektywnie, jeśli prąd potrzebny do pracy pompy ciepła zostanie wygenerowany na miejscu. W firmie leitec® większość energii dostarczają moduły fotowoltaiczne zainstalowane na dachu. Pompa ciepła Viessmann potrzebuje jednego kilowata prądu do wytworzenia 4,3 kilowatogodzin ciepła – to ponadprzeciętna wartość.

Bernd Apitz jest przekonany, że zasobnik lodu sprawdziłby się idealnie w domach wielorodzinnych, hotelach, budynkach biurowych i firmach z branży spożywczej. „Opłaca się go stosować wszędzie tam, gdzie istnieje potrzeba ogrzewania i chłodzenia.“ Viessmann zamieścił już pierwsze zasobniki w swoim katalogu jako rozwiązanie seryjne. Firma leitec® współpracuje z WAGO nad dalszym uproszczeniem i standaryzacją techniki sterowania, w tym wizualizacją.

Równocześnie leitec® myśli już o kolejnych projektach, gdyż budynek firmy wygenerował w skali roku nadwyżkę energii w wysokości 50%. „Już teraz zadajemy sobie pytanie, jak w sensowny sposób możemy magazynować nadwyżki energii. Wykorzystanie ich na własne potrzeby wydaje się coraz bardziej interesujące – zwłaszcza w kontekście e-mobilności“, twierdzi Bernd Apitz.

Tekst: Heiko Tautor | WAGO

Zdjęcia: Viessmann, leitec®