e-gépész online szaklap

Mennyire „zöld” az új debreceni strandfürdő?

| | |  0 | |

Mennyire „zöld” az új debreceni strandfürdő?

Az új debreceni Aquaticum strandfürdő nemcsak építészeti megoldásaiban egyedülálló, de magas teljesítményigénye miatt gépészeti megoldásaiban is kiemelkedő projektje a BORD Építész Stúdiónak. Az iroda minden épületénél komoly figyelmet fordít a megújuló energiák hasznosítására, ami egy ilyen léptékű vizes létesítménynél különösen fontos szempont volt.

A cikk a Magyar Épületgépészet 2021/3. számában jelent meg, melynek tartalomjegyzéke itt letölthető.

Néhány adat a létesítményről:

  • Összesen 17 medence található a strandon, amelyből 14 úszó és élmény, illetve 3 termálvizes.
  • Az úszó és élménymedencék teljes vízfelülete 4720 m2, a termálvizes medencék vízfelülete pedig 639 m2 .
  • Az élménymedencék átlagos vízhőmérséklete 27-32 °C, a termálvizes medencék pedig 36-38 °C-os hőmérsékletűek.

Címkép, 1. ábra. A BORD Építész Stúdió által tervezett debreceni Aquaticum strandfürdő madártávlatból (fotó: Bujnovszky Tamás)

Miből épül fel és körülbelül mekkora a strand fűtési igénye?

Ennek megértéséhez több tényezőt is figyelembe kell venni. Számos olyan egységgel rendelkezik a strand, amelyeknek nyáron (illetve adott esetben télen) is számottevő fűtési igényük van (például: melegvizes medence, öltözők, zuhanyzók, üzletek, éttermek stb.), ezek közül a legjelentősebb „fogyasztók” a medencék.

A teljesítményigény persze több külső tényezőtől is függ, például a fürdőzők számától, az időjárástól, a környezeti levegő hőmérsékletétől, páratartalmától, a napszaktól, a bérleményi területek kihasználtságától. A maximális látogató létszám figyelembe vételével így az „A” épület pinceszinti hőközpontjában nyolc darab, egyenként 2-2 m3-es, összesen 16 m3 térfogatú használati melegvíz tárolót helyeztünk el. A használati melegvíz előállítása szintén jelentős fűtési igénnyel jár.

A tervezett fűtési igények

Nyáron
Medencefűtés hőntartás és a pótvízigény felfűtése 5026 kW
HMV fűtés strandfürdők, konyhák részére 700 + 250 kW
Összesen 5976 kW
Télen
HMV fűtés konyhák részére 250 kW
Bérleményi légkezelők kiszolgálása 72 kW
Bérleményi területek transzmissziós fűtési igények 71 kW
Összesen 393 kW

Számszerűsítve a strandfürdő így nyáron ~6000 kW, télen ~400 kW fűtési igénnyel rendelkezik. Összehasonlításképp a szomszédos Nagyerdei stadion pályafűtéssel ~2500 kW energiát igényel.

2. ábra. A strandfürdő területén összesen 17 medence került kialakításra (fotó: Bujnovszky Tamás)

Hogyan működik a strand fűtése?

A város távhőellátó rendszere képes biztosítani a szükséges teljesítményt, de mivel a strand fűtési igénye jelentős, emiatt a gazdaságos üzemeltetés biztosítása érdekében minden rendelkezésre álló „megújuló energia” fűtési megoldást bevetettünk. Ilyenek többek között:

  • a termálvízkútról érkező termálvíz hőhasznosítása,
  • az 50 °C-ra visszahűtött termálvíz további hűtése hőszivattyúval, a közben felszabaduló hő hasznosítása a fűtési rendszerben,
  • a termálvíz medencékből elengedett és puffertárolóban összegyűjtött termálvíz tovább hűtése hőszivattyúval,
  • a bérleményi területeken elhelyezett légkezelők hűtőkaloriferének, valamint a fan-coilok hűtése víz-víz hőszivattyú segítségével, a hűtés során felszabaduló hő hasznosítása fűtési rendszerben,
  • a meglévő gázmotor által termelt hulladékhő hasznosítása.

A komplexum hőközpontjában a főköri fűtési osztó-gyűjtőn a következő köröket alakítottuk ki:

  • Medencevíz és pótvíz fűtési kör: 60/35 °C
  • Strandfürdői HMV fűtés kör: 60/35 °C
  • Bérlemények HMV fűtési köre: 60/35 °C
  • Bérlemények fűtési kör: 60/35 °C

3. ábra. A strandfürdő hőközpontja, izometria 1

Minden megoldás esetén a hasznosítható hőt rendszerenként párhuzamosan kötött lemezes hőcserélővel a strand központi fűtési rendszer visszatérő gerincvezetékének előfűtésére lehet hasznosítani, azaz a távfűtő művek hőcserélőivel sorosan lehet a rendszerbe hidraulikailag kötni.

A megújuló energiák

Ma az előírásoknak megfelelően az összes igény min. 25%-át kell kitenni a megújuló energiának. A strandfürdőnél ez most átlagosan 50%, ami megfelel egy modern, hőszivattyúval ellátott épület megújuló energiafelhasználásának.

Ha a strandfürdő fűtési igénye csökken például egy meleg nyári napot nézve, úgy a megújuló energiafelhasználás részaránya tovább nő és elérheti a 70%-ot is, ami kiemelkedőnek számít.

Hogyan járulnak hozzá a megújuló energiák a minél „zöldebb” üzemeltetéshez?

  • A leglényegesebb maga a termálvíz. A megrendelői adatszolgáltatás szerint a tervezett termálkutak irányából a következő vízhozamok várhatók:
    1. kút: 45-48 m3/h vízhozam, 66 °C vízhőmérséklet,
    2. kút: 33 m3/h vízhozam, 60 °C vízhőmérséklet,
    3. kút: 45-48 m3/h vízhozam, 66 °C vízhőmérséklet,
    amelyek 60 °C-os átlagos előremenő vízhőmérséklet esetén 10 °C-os hőfoklépcső mellett 1.500 kW fűtési teljesítményt biztosítanak. Ezt a teljesítményt a belső gépészeti rendszer visszatérő gerincvezetékének előfűtésére lehet hasznosítani, azaz a távfűtő művek hőcserélőivel sorosan tudjuk a rendszerbe hidraulikailag kötni.
    A medencetechnológustól kapott adatszolgáltatás szerint a termálvizes medencék csak folyamatos vízcserével üzemeltethetők, illetve minden éjszaka kötelező a leürítésük, és feltöltésük.
    Amennyiben a megrendelő a későbbiek folyamán tudja biztosítani a nagyobb vízmennyiséget akár további kutak bevonásával, úgy a kinyerhető hő mennyisége a 3.000 kW teljesítményt is elérheti. Ennek megfelelően méreteztük a fűtési gerincvezeték visszatérő vezetékébe tervezett, és a többi megújuló energia oldali hőcserélővel párhuzamosan kötött termálvíz hővisszanyerő lemezes hőcserélőt.
  • A termálvíz hőcserélőből kilépő víz hőmérséklete 50 °C, amely megfelel a medencetechnológia által igényelt min. 45 °C-os termálvíz hőmérséklet követelménynek. Tekintettel a rendszer hőveszteségére, illetve a termálvíz medencék távolságára a hőközponttól (50-80 m), a termálvíz hőcserélőn nem engedünk meg nagyobb hőfokesést. Amennyiben a termálvíz medencékbe beáramló víz hőmérséklete mégis magasabb az igényeltnél (például a levegő magasabb hőmérséklete miatt), akkor a következő megoldással tudunk még a termálvízből a medencékbe történő vezetése előtt hőt kinyerni: az 50 °C-ra hűtött termálvízből kinyert energiát hőszivattyú segítségével hasznosítjuk.
    Számításaink szerint a biztonságosan kivehető teljesítmény a rendszer veszteségeit is figyelembe véve 300 kW. Ezt a teljesítményt, hasonlóan a termálvíz fűtési energiájának hasznosításához, a belső gépészeti rendszer visszatérő gerincvezetékének előfűtésére lehet hasznosítani, azaz a távfűtő művek hőcserélőivel sorosan tudjuk a rendszerbe hidraulikailag kötni. A berendezés evaporátor oldalán tudjuk a termálvíz hőjét hasznosítani. A fűtési teljesítmények leadására 1 darab 300 kW egységteljesítményű hőszivattyú alkalmazható, amelyet szintén a medencék alatt kialakított épületgépész hőközpontban tervezünk elhelyezni.
    Tekintettel a magas termálvíz hőmérsékletekre, a víz-víz hőszivattyú oldalán a lemezes hőcserélő előtt motoros háromjáratú keverőszelepes bypass ág beépítése szükséges a hőszivattyú védelme érdekében!
    A szükséges termálvíz hővisszanyerésekor az alsó vízhőmérséklet határ 45 °C. Ez a minimális termálvíz hőmérséklet, amire a termálvizes medencék nyári hőntartására szükség van a legkisebb vízutánpótlás esetén. A medencékbe belépő termálvíz hőkinyerésére betervezett hőszivattyú a fent leírtak szerint vagy a medencékbe bemenő, vagy a medencékből elfolyó termálvízből nyeri ki a hőt. A medencék felé elmenő víz hőmérséklete szerint a központi épületfelügyelet a hőszivattyú hűtési oldalán elhelyezett motoros váltószelepet vezérli, hogy melyik irányból legyen a hő hasznosítva.
  • További hőhasznosításra van lehetőség a használt termálvíz esetén. A medencékből leeresztett 32-34 °C-os vizet az „A” főépület mellett elhelyezett 6×4×3,5 m-es tározóba vezetjük. A tározó kapacitása megfelel a három medencéből folyamatosan leengedett termálvíz tározására, a minimális termálpótvíz mennyiséget figyelembe véve. Innen a vizet szűrőn keresztül juttatjuk a hőközpontban elhelyezett 3 darab, egyenként 300-300 kW-os víz-víz hőszivattyú lemezes hőcserélőjéhez. Ezek közül egy a már fent leírt hőszivattyú, amely vagy a belépő termálvizet hűti, vagy a medencékből elfolyó használt termálvíz hőenergiáját hasznosítja.
  • További hővisszanyerésre ad lehetőséget a bérleményi (éttermek, büfék, üzletek a strand területének külső ívén, a Pallagi út melletti épületben) területek hűtésére beépített 1 darab víz-víz hőcserélős hőszivattyú kondenzátor oldali hőhasznosítása. Ez a teljesítmény változó, tervezett maximális értéke 200 kW. A teljesítmény az éttermek kihasználtsági szintje és a külső hőmérséklet függvényében változik.
  • A strandfürdő területén ezen felül egy gázmotor található, amelynek hulladékhője is hasznosításra kerül a fűtési visszatérő víz hőmérsékletének emelésére. A gázmotor által leadott hulladékhő összes teljesítménye 200 kW.

4. ábra. A strandfürdő egyik termálmedencéjének átjárója (fotó: Bujnovszky Tamás)

A fent leírtakból jól látható, hogy a megújuló energiaforrások használatának maximalizálásával az alternatív fűtési megoldások ideális esetben 2 800 kW teljesítményt szolgáltathatnak, ami a fellépő összes fűtési teljesítményigény közel 50%-át jelenti. A maximális igény várhatóan csak ritkán jelentkezik, így az időszak jelentős részében a megújuló energia részaránya meghaladja a tervezett arányt. Minden fűtési kör rendelkezik hőmennyiségmérővel, amelyek segítségével nyomon követhető a felvett teljesítmény alakulása.

5. ábra. A strandfürdő hőközpontja, izometria 2

És az eredmény? A tavalyi év nyara volt a megújult strandfürdő első teljes szezonja. Mint minden hasonló rendszer esetén, az üzemszerű működés első heteiben jönnek elő a „gyermekbetegségek” (hőcserélő kötésének kialakítása, szűrők hiánya stb.), de az összkép pozitív. A strandfürdő üzemeltetőjének adatszolgáltatása szerint a következő kép rajzolódik ki a megújuló energiák felhasználási arányairól:

A strandfürdő energiafelhasználása GJ-ban, 2020 június–augusztus

Hónapok Távfűtés Fűtési hőszivattyú Hűtési hőszivattyú Termálhő Gázmotor hulladékhő Összes
Június 186 97 5 265 35 588
Július 1312 319 39 883 286 2839
Augusztus 1022 521 61 1045 0 2649
Szeptember 875 287 24 498 85 1769
Összesen 3395 1224 129 2691 406 7845

A végeredményt oszlop- és kördiagramokban a 6. és 7. ábra szemlélteti.

6. ábra. A strandfürdő energiafelhasználása GJ-ban, 2020. június–augusztus (oszlopdiagram)

7. ábra. A strandfürdő energiafelhasználása GJ-ban, 2020. június–augusztus (kördiagram)

A tavalyi nyáron a fürdő megújuló energia részaránya 56,7% volt, amely igazolta az előzetes számításokat, de van lehetőség a további „fejlődésre”. Javítható a megújuló energiák aránya a hőközponti termálvíz hőcserélő bekötésének átalakításával, amit a szezon befejezése után az üzemeltető már meg is tett.

Jól látható a diagramokból, hogy a hűtési hőszivattyú kondenzátor oldali hőhasznosítása alacsony, elmaradt az előzetes várakozástól, amelynek oka a bérleményi területek szakaszos „feltöltése” éttermekkel, üzletekkel. A nyár végére a kihasználtság jelentősen javult, és remélhetőleg a következő szezonban már teljes kihasználtság mellett működhet a hűtés, hozzájárulva a kondenzátor oldali hő hasznosításához.

A gázmotor esetén az üzemeltető eldöntheti, melyik területen hasznosítja a hulladékhőt (meglévő szálloda vagy az Aquaticum), és az előző nyár folyamán időszakosan más területeken történt meg a hasznosítás. Üzemeltetéstől függően itt is lehet javítani a kihasználás arányát.

Hollókövi Zoltán
BORD Épületgépész Stúdió, ügyvezető
Okl. gépészmérnök, felelős tervező
G-01-11716
Köffer Ákos
BORD Épületgépész Stúdió
Okl. létesítménymérnök, tervező
G-13-16826
Szőts Attila
BORD Épületgépész Stúdió
Okl. gépészmérnök, tervező
G-17-05872

Magyar Épületgépészet

Hozzászólás

A hozzászóláshoz be kell jelentkeznie.

Facebook-hozzászólásmodul