Odpadová voda ako zdroj tepla?

Ako zdroj tepla pre tepelné čerpadlá s vykurovacím výkonom 600 kW na vykurovanie a na prípravu teplej vody v novostavbe berlínskeho stavebného družstva EVN Berlin eG, ktorá sa realizovala v okrese Lichtenbergu Berlin-Karlshorst, slúži verejná odpadová voda.

Kaskáda zo šiestich veľkokapacitných tepelných čerpadiel, ktorá tvorí srdce vykurovacej sústavy, využíva teplo z odpadovej vody prúdiacej cez tlakové potrubie, vedúce v priľahlej cestnej komunikácii. Nainštaloval sa tu systém potrubia v potrubí v dĺžke takmer 80 m.

Odpadová voda s teplotou približne 12 až 20 °C je vedená cez vnútorné potrubie s priemerom 900 mm. Cez priestor so šírkou približne 40 mm medzi vnútornou a vonkajšou rúrou s priemerom necelých 1 000 mm sa pomocou vody privádza teplo do výmenníka tepla. Odpadová voda sa ochladzuje maximálne o 2 °C.

Za použitie odpadového tepla platí družstvo prevádzkovateľovi potrubnej siete, berlínskym vodárňam, symbolický poplatok, pričom sa ukazuje, že spolupráca s vodárňami je v tomto ohľade maximálne konštruktívna.

Spolupracovník firmy STIEBEL ELTRON, ktorý bol zodpovedný za návrh systému, poukazuje na jeho vysokú očakávanú účinnosť: „Vďaka vysokej efektivite tepelných čerpadiel, ktoré garantujú dobré vstupné teploty, očakávame vysoké ročné výkonové číslo – z 1 kWh energie získame vďaka tepelným čerpadlám viac ako 6 kWh tepla.

Celkovo tak vieme v porovnaní s konvenčným plynovým vykurovaním ušetriť 35 t CO₂ ročne.“ Príprava teplej vody sa realizuje v decentralizovanom systéme v bytoch pomocou elektronicky riadeného prietokového ohrievača.

Ideálne podmienky pre systém tepelných čerpadiel

V novostavbe sa nachádza 78 bytov, ktoré sa realizovali v súlade s nariadením o energetickej hospodárnosti EnEV 2014. Súčasťou vykurovacieho systému je okrem kaskády tepelných čerpadiel aj plynový kondenzačný kotol, ktorý slúži iba na núdzovú prevádzku. Takáto kombinácia vykurovacích zariadení má zmysel počas vykurovacej špičky.

Počas bežnej prevádzky postačuje na pokrytie 100-percentnej potreby vykurovacej energie budovy ekologicky získaná energia z tepelných čerpadiel. Z veľkej časti sú byty vykurované teplom z podlahového vykurovania, pre ktoré postačuje teplota na vstupe 35 °C, čo predstavuje ideálne podmienky na efektívnu prevádzku tepelných čerpadiel.

Ako to celé vzniklo

Už v roku 2011 prišli prvé návrhy na vybudovanie novostavby, na v tom čase čiastočne zastavanom pozemku s rozlohou približne 5 300 m². „Architektonická a projektová kancelária R. Lichtl vypracovala návrh, ktorý nás presvedčil,“ spomína si predseda družstva Torsten Knauer.

V júli 2014 sa odstránila existujúca stavba, v októbri 2014 sa realizoval prvý výkop, 22. novembra sa poklepal základný kameň novej výstavby. „S myšlienkou využiť teplo z odpadovej vody ako zdroj energie na vykurovanie sa pohrával Jürgen Lang z berlínskej projektovej kancelárie Lang hneď od začiatku,“ približuje Torsten Knauer.

„V princípe sa vždy pozeráme pri návrhu našich budov po dostupných inovatívnych riešeniach , ktoré musia byť v konečnom dôsledku aj energeticky hospodárne. O riešení, pre ktoré sme sa nakoniec rozhodli, nás presvedčil pán Lang počas jedného nezávislého rozhovoru o našom stavebnom zámere. Niekoľko dní na to sme už premýšľali, kto by bol schopný niečo také zrealizovať. Pôvodne sme síce dostali informácie, že v okolí novostavby sa nenachádza potrubie odpadovej vody, preto sme začali uvažovať o alternatívnom riešení v podobe klasického plynového vykurovania. Nakoniec, keď sa nám na stôl dostali plány súčasnej zástavby, sme boli milo prekvapení. Priamo v susediacej cestnej komunikácii bolo vyznačené potrubie odpadovej vody. Po pozitívnom rozhovore s vodárňami sme s rozhodnutím neváhali.“

Komplex bytových domov

V štyroch stavebných etapách sa realizovali tri stavby s tromi až štyrmi, čiastočne s piatimi poschodiami, pričom väčšinou sa posledné podlažie realizovalo ako ustúpené. Jednopodlažná budova odľahčuje celkový výraz komplexu. Nachádza sa tu klientske centrum a kancelária stavebného bytového družstva.

Celý komplex sa delí o jeden spoločný zelený vnútorný dvor. V suteréne sa nachádza podzemná garáž so 70 parkovacími miestami pre osobné automobily, s 5 parkovacími miestami pre motorky a so 160 stojanmi pre bicykle. Okrem parkovacích miest sa tu nachádza aj technická miestnosť s vykurovacou sústavou.

Byty majú rozlohu 60 až 155 m², jednu tretinu tvoria dvojizbové byty, zvyšok troj-, štvor- a päťizbové, všetky sú navrhnuté bezbariérovo. Každý byt disponuje vonkajším priestorom – terasou, lodžiou alebo balkónom. V siedmich z celkovo ôsmich vchodov sa nachádzajú výťahy, ktoré spájajú vrchné podlažia s prízemím a s podzemnou garážou.

Ocenený koncept

Celkový koncept, predovšetkým však energetické riešenie, presvedčil o svojej kvalite nielen predsedu a členov EVM Berlin eG, ale aj nezávislú porotu pozostávajúcu z odborníkov a zo zástupcov politických kruhov, priemyslu a masmédií.

Stavba získala Cenu stavebných bytových družstiev za bývanie 2015, ktorú udeľuje Spolkový zväz nemeckých bytových podnikov a podnikateľov s nehnuteľnosťami. V odôvodnení poroty zaznelo, že stavebné bytové družstvo vynikajúcim spôsobom zlúčilo udržateľnú výstavbu s ekologickým zásobovaním energiou.

V krátkom čase sa pripojili na ekologickú vykurovaciu sústavu aj ďalšie existujúce budovy družstva so 119 bytmi. Vykurovací výkon tepelných čerpadiel na to určite stačí, a to aj napriek tomu, že zásobovanie budovy, ktorá nie je energeticky optimalizovaná, si vyžaduje teplotu na vstupe 75 °C.Názov projektu: Bytový dom Karlshorst
Investor: stavebné bytové družstvo EVM Berlin eG
Miesto realizácie: Berlin-Karlshorst, Nemecko
Technické riešenie: šesť veľkokapacitných tepelných čerpadiel STIEBEL ELTRON WPF 66 zapojených do kaskády, elektricky riadené prietokové ohrievače STIEBEL ELTRON
Návrh technického riešenia: Architektonická a projektová kancelária R. Lichtl, BerlínTepelné čerpadlo zem-voda
• Integrovaný manažér tepelného čerpadla
• Počítač množstva tepla a prúdu
• Zvýšenie účinnosti vďaka zabudovaným vysokoefektívnym obehovým čerpadlám
• Veľmi tichá prevádzka
• Možné teploty toku vykurovania do +65 °CTechnické informácie
Dĺžka výmenníka tepla v cestnej komunikácii je celkovo 79,05 m. Vonkajšie potrubie: DN 1 000 (1 016 × 10 mm), vnútorné potrubie: DN 900 (914 × 12,5 mm). Medzikružie medzi existujúcim a novým potrubím má šírku 41 mm (1 016 mm – (2 × 10 mm) – 914)/2 = 41 mm).