Chladicí zařízení jsou nedílnou součástí prodejen potravin. Při jejich návrhu zejména ve velkých prodejnách se bere v úvahu především bezpečnost a bezporuchovost provozu, cena skladovaného zboží totiž často i mnohonásobně převyšuje cenu zařízení. Přesto se někteří provozovatelé snaží (především z ekologických důvodů) snižovat provozní náklady na chlazení. Jednou z možností je využití odpadního tepla.
Výtah z článku, který vyšel v časopisu Energie 21 č. 2/2019.
V článku je na příkladu celoroční simulace modelového supermarketu s teplovzdušným vytápěním a prodejem masných výrobků ukázána možnost použití sezónní akumulace tepla pro vytápění a přípravu teplé vody.
U běžně velkého samostatně stojícího supermarketu (Lidl, Billa, Penny apod.) se chladicí výkon pohybuje okolo 50 kW pro chlazení a 10 kW pro mražení potravin. Vlastní potřeba chladu může významně ovlivnit použitý chladicí nábytek. Použití nábytku opatřeného dveřmi (kryty) může potřebu chladu významně snížit.
Potřeba chladu je celoročně poměrně stálá hodnota, protože hrazené tepelné zisky zůstávají při neměnné teplotě uvnitř konstantní. Instalovaná zařízení odvádí tepelné zisky včetně příkonu pro chlazení kompresorů bez užitku do venkovního prostředí. Nabízí se tak možnost využití tohoto odpadního tepla pro vytápění objektu a přípravu teplé vody (TV). Odpadní teplo je možné přímo využít pro předehřev TV. Jeho přímé využití pro vytápění by většinou vyžadovalo zvýšení kondenzační teploty, které by mělo za následek zvýšení spotřeby elektrické energie. Jednou z možností, jak hospodárně využít odpadní teplo z chladicího zařízení, je jeho akumulace ve vyrovnávacím zásobníku tepla a následné využití tepelným čerpadlem (TČ) pro vytápění a přípravu TV.
Chladicí zařízení musí obstarat dvě chladicí potřeby – pro chlazení a mražení – o rozdílném chladicím výkonu i požadované teplotní hladině. Existuje několik uspořádání chladicího zařízení – dvoustupňové zařízení, kaskádní, s chladivem CO2, atd. Celkem byly hodnoceny tři varianty energetického systému. Sledovány byly celkové potřeby tepla, případně elektrické energie.
- Varianta 1: Zdrojem tepla pro systém přípravy TV a vytápění je plynový kondenzační kotel (kaskáda). Pro systém chlazení byla použita kompresorová chladicí jednotka. Odpadní teplo z chlazení kondenzátoru bylo mařeno na střeše objektu.
- Varianta 2: Oproti předchozí variantě tvoří zdroj tepla TČ (kaskáda) vzduch - voda. Pro potřeby simulace bylo použito TČ běžně dostupných parametrů. TČ podle potřeby nabíjí pohotovostní zásobníky vytápění (PZV) o celkovém objemu 3 m3 a zásobník TV o objemu 2 m3.
- Varianta 3: Oproti předchozím variantám je umožněno využití odpadního tepla z chlazení. Kondenzační teplo je možné ukládat do teplovodního akumulačního zásobníku. V zásobníku dochází k průtočnému předehřevu TV. Dále je zásobník využit jako zdroj tepla pro TČ (voda-voda).
Po vyhodnocení simulace se prokázalo, že využití odpadního tepla z technologického chlazení prodejen potravin může významně snížit potřebu energie. Varianta 3, u které je využíváno odpadního tepla, vykazuje potřebu elektrické energie pro pohon TČ pouze 58,5 MWh/rok. Varianta 2, využívající TČ vzduch voda, má potřebu výrazně vyšší (118,3 MWh/rok). Hlavním důvodem nižší potřeby u varianty 3 jsou pro TČ příznivější teplotní podmínky v zásobníku tepla.
Odpadní teplo je tedy vhodné akumulovat ve vyrovnávacím teplovodním zásobníku, který slouží jako zdroj nízkopotenciálního tepla pro TČ. Systém s TČ může dosahovat vysokého sezónního topného faktoru SPF (zde asi 5,7). Akumulace tepla nezhoršuje chlazení objektu, chladicí faktor může za určitých podmínek naopak nepatrně vzrůst.
Martin Kny, Jan Sedlář, UCEEB ČVUT
Obrázky:
Při návrhu chlazení ve velkých prodejnách se nyní zohledňuje hlavně bezporuchovost. Stále větší význam však bude mít i energetická účinnost. Foto archiv/Kelvion
Zjednodušené schéma systému pro variantu 3. Zdroj: UCEEB ČVUT
