Superniskotemperaturowa sieć ciepłownicza z indywidualnym źródłem szczytowym w kontekście zaopatrzenia w ciepło budynku wykonanego w technologii tradycyjnej

• Autorzy: Ciapała B. , Janowski M. , Jurasz J.

Warianty tytułu

EN

Ultra-low-temperature district heating with individual peak heat source in context of covering typical detached house heat demand

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Sieci ciepłownicze są postrzegane jako istotne rozwiązanie mające na celu przeciwdziałanie zmianom klimatu, poprawienie jakości życia oraz przede wszystkim ograniczenie zanieczyszczenia powietrza na skutek tzw. niskiej emisji. W większości zasilane są na podstawie źródeł konwencjonalnych, a ich parametry techniczne zakładają wysoką temperaturę medium. Trendy światowe wskazują na coraz powszechniejszą tendencję projektowania sieci niskotemperaturowych. Rozwiązania te pozwalają na obniżenie strat przesyłowych oraz wykorzystanie powszechnie występujących źródeł o niskiej entalpii. W artykule przedstawiono model matematyczny oraz założenia dotyczące parametrów superniskotemperaturowej sieci ciepłowniczej. Na podstawie godzinowych wartości temperatury dla typowego roku meteorologicznego (warunki polskie) wyznaczono minimalną temperaturę medium sieci ciepłowniczej dla budynku jednorodzinnego o projektowanej stracie ciepła na poziomie 100 W/m² przy ograniczeniu, że źródło szczytowe zużyje mniej energii niż pompa ciepła o wskaźniku sezonowej efektywności na poziomie 5. W wyniku przeprowadzonych obliczeń wskazano, że najniższa akceptowalna temperatura to 42,5°C i pozwala ona na uzyskanie współczynnika obciążenia na poziomie 60% przy równoczesnym zaspokojeniu 80% zapotrzebowania na ciepło w budynku.

EN

District heating networks are seen as an important solution to combat climate change, improve the quality of life and, above all, reduce air pollution due to so-called low emission. Most of them are powered by conventional sources and their technical parameters assume high medium temperature. However, global trends indicate an increasingly common tendency to design and utilize low-temperature networks. These solutions seem to reduce transmission losses and make it possible to use commonly available low-enthalpy sources. The article presents a mathematical model and assumptions regarding the parameters of a ultra-low-temperature district heating. Based on the hourly temperature values for a typical meteorological year (Polish conditions), the minimum temperature of the heating network medium for a single-family building with designed heat loss of 100 W/m² was determined with the restriction that the peak source should consume less energy than a heat pump with a seasonal performance factor at level 5. As a result of the carried out calculations, it was indicated that the lowest acceptable temperature is 42.5°C and it allows to obtain a capacity factor of 60% while providing 80% of energy required in the building.

Słowa kluczowe

PL

sieć ciepłownicza; ogrzewanie niskotemperaturowe; straty w sieci ciepłowniczej

EN

district heating system; low-temperature heating; district heating heat losses

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Technika Poszukiwań Geologicznych
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 57, nr 2
• Strony: 79--91
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab., wykr., wzory

Twórcy

autor

Ciapała B.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska, Katedra Surowców Energetycznych, Kraków

autor

Janowski M.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska, Katedra Surowców Energetycznych, Kraków

autor

Jurasz J.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Zarządzania, Katedra Inżynierii Zarządzania, Kraków

Bibliografia

• 1. Brand, M. i Svendsen, S. 2013. Renewable-based low-temperature district heating for existing buildings in various stages of refurbishment. Energy nr 62, s. 311–319.
• 2. Bronk i in. 2015 – Bronk, L., Korpikiewicz, J., Tarnawski, D., Marjański, S. i Szuca, M. 2015. Kalkulator energetyczny dla jednostek samorządu terytorialnego. Gdańsk: Instytut Energetyki Instytut Badawczy, oddział Gdańsk, Zakład Strategii i Rozwoju Systemu.
• 3. Dalla Rosa, A. i Christensen, J.E. 2011. Low-energy district heating in energy-efficient building areas. Energy 12, s. 6890–6899.
• 4. Gudmundsson i in. 2014 – Gudmundsson, O., Brand, M. i Thorsen, J.E. 2014. Ultra-low temperature district heating and micro heat pump application – economic analysis. The 14th International Symposium on District Heating and Cooling, Stockholm.
• 5. Jaworski, J. 2016. Niskotemperaturowe sieci ciepłownicze i analiza polskich systemów ciepłowniczych zasilanych z elektrociepłowni. Materiały XXX Konferencji z cyklu Zagadnienie surowców energetycznych i energii w gospodarce krajowej. Zakopane.
• 6. Kaczmarczyk, M. red. 2015. Niska emisja: od przyczyn występowania do sposobów eliminacji. Kraków: Geosystem Burek, Kotyza S.C.
• 7. Kaczmarczyk, M. red. i in. 2017. Niska emisja. Efektywność energetyczna w gminach i samorządach. Kraków: Globenergia Sp. z o.o.
• 8. Li, H. i Svendsen, S. 2012. Energy and exergy analysis of low temperature district heating network. Energy nr 45, s. 237–246.
• 9. Li, H. i Wang, S.J. 2014. Challenges in Smart Low-Temperature District heating Development. Energy Procedia nr 61, s. 1472–1475.
• 10. Lygnerud, K. i Peltola-Ojala, P. 2009. Factors impacting district heating companies’ decision to provide small house customers with heat. Applied Energy nr 87, s. 185–190.
• 11. Ministerstwo Infrastruktury i Budownictwa. Typowe lata meteorologiczne i statystyczne dane klimatyczne do obliczeń energetycznych budynków. 2015.
• 12. Østergaarda, D. i Svendsen, S. 2017. Space heating with ultra-low-temperature district heating – a case study of four single-family houses from the 1980s. The 15th International Symposium on District Heating and Cooling.
• 13. Prezes Urzędu Regulacji Energetyki. Energetyka Cieplna w Liczbach – 2015. Warszawa: Urząd Regulacji Energetyki, 2016.
• 14. Prezes Urzędu Regulacji Energetyki. Energetyka Cieplna w Liczbach – 2016. Warszawa: Urząd Regulacji Energetyki, 2017.
• 15. Persson, U. i Werner, S. 2010. Heat distribution and the future competitiveness of district heating. Applied Energy nr 88, s. 568–576.
• 16. Shimoda i in. 2008 – Shimoda, Y., Nagota, T., Isayama, N. i Mizuno, M. 2008. Verification of energy efficiency of district heating and cooling system by simulation considering design and operation parameters. Building and Environment 4, nr 43, s. 569–577.
• 17. Turski, M. i Sekret R. 2015. Konieczność reorganizacji systemów ciepłowniczych w świetle zmian zachodzących w sektorze budowlano-instalacyjnym. Rynek Energii 4, nr 119, s. 27–34.
• 18. Yang i in. 2016a – Yang, X., Li, H. i Svendsen, S. 2016a. Energy, economy and exergy evaluations of the solutions for supplying domestic hot water from low-temperature district heating in Denmark. Energy Conversion and Management nr 122, s. 142–152.
• 19. Yang i in. 2016b – Yang, X., Li, H. i Svendsen, S. 2016b. Evaluations of different domestic hot water preparing methods with ultra-low-temperature district heating. Energy nr 109, s. 248–259.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).