W przypadku pompy ciepła wykorzystywanej w systemach ogrzewania lub chłodzenia budynków, źródłem energii jest sonda gruntowa lub kolektor poziomy. Firma leitec® Gebäudetechnik wybrała inne rozwiązanie, w którym potrzebną energię dostarcza zasobnik lodu. Za koordynację pracy instalacji oraz całą automatykę budynkową odpowiada technika WAGO.
Podczas zamiany wody w lód wytwarzana jest duża ilość energii. A dokładnie tyle, ile potrzeba do podgrzania wody z 0 do 80 stopni Celsjusza. Firma Viessmann wykorzystała zasadę krystalizacji i opracowała system bazujący na połączeniu zasobnika lodu i pompy ciepła, służący do dostarczania energii potrzebnej do ogrzewania i chłodzenia.
Z takiego rozwiązania skorzystała firma leitec® Gebäudetechnik GmbH z Heilbad Heiligenstadt, dostawca kompleksowych usług w zakresie elektroenergetyki i techniki budynkowej. Ich zasobnik lodu, składający się z umieszczonego w gruncie zbiornika betonowego o średnicy 10 m i wysokości 6 m, może pomieścić do 400 000 litrów wody.
Kiedy w 2011 roku firma zastosowała tę technologię w nowym budynku, wkraczała na nieznany grunt. Nie było jeszcze wtedy oprogramowania, które dziś pozwala zaprojektować taki system. Ale trud się opłacił.
Spójny system pojedynczych instalacji
Zasobnik lodu zaspokaja całe zapotrzebowanie firmy na ciepło i chłód, bez konieczności użycia paliw kopalnych. Układ złożony z pompy ciepła i zasobnika lodu sterowany jest przez WAGO-I/O-SYSTEM 750. System imponuje przede wszystkim różnorodnością interfejsów. Jak podkreśla Benedikt Künzel, kierownik projektu w firme leitec®, w rozwiązaniach dla budynku trzeba było łączyć pojedyncze systemy, np. instalację ścienną z komunikacją EIB/KNX, inteligentne zarządzanie oświetleniem na bazie DALI czy system bezpieczeństwa. WAGO-I/O-SYSTEM 750 pozwolił na swobodę montażu. Dzięki temu kontaktrony na drzwiach i oknach można teraz instalować bez problemu. Przy standardowych urządzeniach pomieszczenie rozdzielni pękłoby w szwach. Nie jest zbyt duże, a stoją tam dodatkowo serwery.
Oprócz dostępności różnych interfejsów eksperci leitec® doceniają także możliwość swobodnego programowania, oferowaną przez WAGO-I/O-SYSTEM. System WAGO jest pod względem programowania wielofunkcyjny. Możliwość programowania w standardowych językach zgodnych z normą IEC 61131-3 ułatwiło realizację zadań przewidzianych w projekcie. W tym dostosowanie interfejsów do podsystemów, które leitec® musiał zintegrowanych w projektach budynkowych. Każdy projektant włączał do swojego projektu to, co lubi – a to wszystko trzeba było ostatecznie połączyć w jedną całość.
Szybka i pewna automatyzacja
Także w przypadku zasobnika lodu udało się szybko zintegrować różne funkcje w jednym systemie automatyki. Sterownik WAGO realizuje różne scenariusze, w tym tryb grzania poprzez zasobnik lodu, grzania przez kolektory solarne, zainstalowane na dachu obok modułów fotowoltaicznych, chłodzenie poprzez zasobnik lodu, regeneracja przez kolektory słoneczne i chłodzenie przy pomocy pompy ciepła.
Znalezienie optymalnego rozwiązania wymaga danych, które weryfikowane są bezpośrednio przez WAGO-I/O-SYSTEM i służą jako baza dla systemu, samodzielnie ustawiającego regulację. System jest na przykład w stanie zdecydować, czy podczas fazy grzania ciepło dla pompy ma być dostarczane z zasobnika lodu lub czy to układ solarny ma dostarczyć więcej energii. Dane te mogą być również wykorzystywane do wyliczania wskaźników efektywności. Można je potem włączyć do dokumentacji.
foto: Viessmann
Zespół złożony z pompy ciepła i zasobnika lodu działa najbardziej efektywnie, jeśli wykorzystywane są obie funkcje – grzania i chłodzenia. Zimą pompa ciepła pobiera energię i sprawia, że zbiornik wody zamarza od wewnątrz na zewnątrz. Latem można wykorzystać tę bryłę lodu do zasilania kolektorów biurowych w zimną wodę, a tym samym do obniżania temperatury. Powolne topnienie lodu powoduje osiągnięcie wyższego poziomu energii, a ciepło zostaje zmagazynowane na zimę.
Zasobnik lodu można wykorzystać jeszcze bardziej efektywnie, jeśli prąd potrzebny do pracy pompy ciepła zostanie wygenerowany na miejscu. W przypadku rozwiązania leitec® większość energii dostarczana jest przez moduły solarne, zamontowane na dachu. Pompa ciepła marki Viessmann zużywa 1 kilowat prądu do wytworzenia 4,3 kilowatogodzin – to ponadprzeciętny wynik.
Mobilność elektryczna coraz bardziej w centrum uwagi
Bernd Apitz jest przekonany, że zasobnik lodu może idealnie sprawdzić się w domach wielorodzinnych, hotelach, budynkach biurowych i firmach z branży spożywczej. Będzie on opłacalny tam, gdzie istnieje potrzeba grzania i chłodzenia. Viessmann zamieścił już pierwsze zasobniki w swoim katalogu. Firma leitec® pracuje z WAGO nad uproszczeniem i standaryzacją techniki sterowania wraz z wizualizacją.
Równocześnie leitec® myśli już o kolejnych projektach, gdyż budynek firmy osiągnął w skali roku 50-procentowy nadmiar energii. Specjaliści zadają sobie pytanie, jak można sensownie zmagazynować ten nadmiar. Wykorzystanie go na własne potrzeby wydaje się coraz bardziej interesujące – przede wszystkim w połączeniu z elektromobilnością.
Heiko Tautor, WAGO Niemcy