Využití energie z odpadních vod

5 nejnovějších poptávek

Demolice objektů
Tabule
Nákup osobních počítačů
Nábytek
Rekonstrukce sportovního hřiště

Další poptávky

5 nejnovějších nabídek

Servis, montáže, výroba, náhradní díly
Soustruh S50 CNC (ZPS Zlín) GO mechanické části ukončena 9/22
ForMIG 220
PICOMIG 180 multifunkční invertor
Nabídka filamentů pro 3D tiskárny - www.tiskve3d.cz

Další nabídky

Využití energie z odpadních vod

19/07/2012

Odpadní voda je zdrojem tepelné energie, jejíž potenciál je dnes téměř nevyužíván.

Piňos S., Bartoník A., Plotěný K., ASIO, spol. s r.o. Tuřanka 1, 627 00 Brno-Slatina, pinos@asio.cz, bartonik@asio.cz

Odpadní voda je zdrojem tepelné energie, jejíž potenciál je dnes téměř nevyužíván. Přitom využití se přímo nabízí, a to jak v liniových objektech, jako jsou kanalizační potrubí, tak i v objektech na kanalizační síti. Samostatnou kapitolou je pak využití tepla přímo v objektech.

V současné době se při stavbě nových budov začínají stále více prosazovat ekologická i ekonomická hlediska, ke kterým patří také úspory pitné vody a energie. Snížení spotřeby pitné vody je možné docílit např. využitím šedé vody. Šedou vodou nazýváme odpadní vody neobsahující fekálie a moč. Šedá voda, hlavně ze sprch, umyvadel a praček v sobě nese značný tepelný potenciál. Spotřeba energie na ohřev teplé užitkové vody (TUV), která tvoří velkou část šedých vod, tvoří dnes 25 až 75 % celkových nákladů na energie domácností podle tepelných parametrů objektu (např. pasivní dům). Nyní využíváme pouze 10 % energie, kterou vložíme do ohřátí TUV.

Příspěvek diskutuje možné úspory a návrhy řešení znovuvyužití tepelné energie přímo v budovách využitím poloprovozního zařízení na odebírání nízkopotenciální energie ze splaškových vod na čistírně odpadních vod (ČOV).

Příspěvek vzniknul na základě výzkumu v projektu TAČR TA01020311 "Využití šedé a dešťové vody v budovách".

Místa odběru tepelné energie z odpadních vod

Teplo lze odbírat na odtoku z budovy, v kanalizační síti nebo na (za) ČOV. Každé z míst má své specifické podmínky a omezení. Odběr na odtoku z objektu či přímo v budově je u většiny staveb omezen nerovnoměrným a přerušovaným průtokem. Vhodné využití je tudíž omezeno na objekty s vyšším množstvím odpadní vody, jejíž odtok je v době provozu nepřerušovaný. Jedná se například o potravinářské nebo jiné průmyslové provozy, aquaparky, léčebná zařízení. V mnoha případech realizovaných v posledních letech se již tepla z odpadní nebo technologické vody využívá (v jednodušších případech jen předáním energie přes stěny výměníků).

Oproti tomu se získáváním tepla z odpadní vody ve vhodných místech trasy kanalizační sítě nebo na (za) ČOV zatím moc zkušeností v ČR není.

a) odtok z budovy b) kanalizační stoka c) odtok z ČOV

Obr.1 Lokalizace míst pro možnost odběru tepelné energie z odpadní vody a možný způsob využití tepla pomocí tepelného čerpadla (vytápění, předehřev teplé vody)

Odběrné místo v kanalizační stoce nebo na ČOV

Odběrové místo může na kanalizační stoce být přímo v trase hlavního průtoku odpadní vody nebo na vedlejším proudu (bypass). Umístění výměníku determinuje jeho tvar. Výměník nesmí zbytečně zmenšovat průřez cesty či způsobit místní ukládání nerozpuštěných látek. Řešit je nutno přístup pro kontrolu a údržbu. Vestavbou nesmíme omezit vlastní běžné udržovací práce na kanalizační síti. Další dopravou odpadní vody v kanalizačním řadu a napojením následujících odběratelů dojde k teplotní úpravě odpadní vody a naprosté minimalizaci vlivu na ČOV. Mezi výhody umístění odběru na síti je relativní blízkost možného místa pro odběr tepla, otázkou jsou ale právní a finanční vztahy týkající se stokové sítě.

Odběr energie z odpadní vody na/za ČOV může být u velikostně odpovídajících čistíren relativně bezproblémový ve vztahu k průtoku. Při odběru na přítoku a vysokém průtoku odpadní vody se ochlazení vody pohybuje pouze v řádu 1K a nemá tak výraznější vliv na technologii čistění. Ochlazení vody za ČOV je pozitivní ve vztahu k tokům, do kterých je voda po procesu čištění odváděna. I na ČOV lze umístit místo odběru tepla do hlavní trasy nebo bypassu. Vzhledem k umístění ČOV ve vztahu k zástavbě jsou potencionální odběratelé tepla obvykle ve větší vzdálenosti. Areál ČOV mívá stavební objekt, jež je v zimním období vytápěn. První nejjednodušší aplikací by mohlo být nasazení technologie právě za tímto účelem v kombinaci s přípravou TV.

Příklad realizace poloprovozního zařízení

Firma ASIO, spol. s r.o. spolu s VUT Brno realizovaly poloprovozní zařízení na odebírání tepla z odpadní vody na ČOV Letonice. Výměník tepla byl umístěn do rozdělovacího objektu, kde natéká odpadní znečištěná voda (1) a do odtokového potrubí (2) DN 300, kde je již voda vyčištěná. Na primární stranu tepelného čerpadla byl umístěn kalorimetr. Sekundární okruh byl chlazen pomocí chladiče. Byly měřeny veličiny, které jsou uvedeny v obr. 2 červeně.

Obr. 2 - Schéma zapojení poloprovozního zařízení

Výměníky byly přes měřící okruh zapojeny do tepelného čerpadla. Na okruhu bylo zaznamenáváno:

Zkratka	Popis	Jednotka
Q1	Průtok na primárním okruhu TČ	L.h^-1
Q2	Průtok na sekundárním okruhu TČ	L.h^-1
c2	Rychlost v potrubí sekundárního okruhu	m.s^-1
t1	Teplota vstupu do výměníku	°C
t2	Teplota výstupu z výměníku	°C
t3	Teplota výstupu TČ sekundárního okruhu	°C
t4	Teplota vratu do TČ sekundárního okruhu	°C
tov 1	Teplota odpadní vody přítok	°C
tov 2	Teplota odvodu odpadní vody	°C
Pi	Příkon	kW
Pij	Příkon jalový	kW
P	Výkon	kW
COP	Topný faktor	-
Dt	Rozdíl teplot na výměníku	°C

Tab. 1 - Popis měření v okruhu

Závěry z poloprovozního ověření

Odpadní voda má v průběhu roku teplotu málo ovlivněnou teplotou venkovního vzduchu. I v zimním období jsou obvyklé teploty mezi 10 až 15 ^oC. Je tedy poměrně stabilním zdrojem pro aplikaci s tepelným čerpadlem. Ochladíme-li 1 m³ o 1 K, získáme 1,16 kWh a například při provozu TČ s topným faktorem 3 vyrobíme 1,74 kWh, přičemž odebereme elektrickou energii 0,58 kWh. Vzhledem k teplotám primárního zdroje (odpadní vody) lze předpokládat, že při spojení s nízkoteplotními soustavami či předehřevem teplé vody můžeme při provozu dosahovat i vyšších topných faktorů a to okolo hodnoty 4.

Více informací k článku najdete zde

www.enviweb.cz