Вход за потребители   
RS   

Добри практики - Публичен сектор - Частен сектор

  • Хеерлен, Холандия Изтеглете тази практика

    Системи с ниска ексергия чрез повторно разработване на изоставени въглищни мини, Хеерлен

    Визия и цел на проекта:
    Демонстриране на употребата на местни възобновяеми енергийни източници с ниска стойност, и по-специално вода от изоставени мини за отопление и охлаждане на сгради.

    Основната идея на проекта е да се демонстрира употребата на отоплителна система с ниска температура. Системата се основава на нискоенергийните принципи и се улеснява от интегрираното проектиране на сградите и енергийните концепции. Системата взема топлинна енергия с ниска температура от изоставени от изоставени въглищни мини на 800 m дълбочина с температура 35°C. За охлаждане може да се използва вода с температура 16 - 18°C от кладенци на 250 m. Това качество топлина/студ може да се подобри допълнително с термопомпи или котли за постигането на подходящата температура в сградите. Съществуващите сгради са реконструирани, а новите сгради са конструирани като нискоенергийни системи. Водата от мините се връща с температура около 25°С в отделен кладенец на 400 m.

  • Хеерлен, Холандия Изтеглете тази практика
    Хеерлен (на нидерландски Heerlen) е град и община в Югоизточна Нидерландия, втори по големина в провинция Лимбург. Населението на града и общината е около 90 000 души
  • Хеерлен, Холандия Изтеглете тази практика

    Три района се снабдяват с различни системи за доставка на топлина/студ:

    Местоположение център на Хеерлерхейде: 33,000 m2 нова жилищна площ за 330 жилища и 20,000 m2 с друго (търговски, обществени) предназначение. Сградите използват подово отопление с максимална температура при подаване 45°C. Температурата за охлаждане е 16°C. Прилага се централизирано решение с енергийна станция, където водата от мините се сменя и обработва след това с помощта на електрически термопомпи; помощна мрежа я разпределя към сградите. За достигане на по-високи температури и производство на топла вода за домовете се използват кондензационни газови котли.

    Стадспарк Оранйе Насау: Системата обхваща 110 апартамента, 14 000 m2 търговски сгради, 4 000 m2 хотел, 19 000 m2 офиси). Освен това към системата за разпространение на водата от мините са свързани и реконструирана голяма офис сграда (43 500 m2) на холандската централна статистическа служба (СИБИЕС) и нова офис сграда за СИБИЕС(21,000 m2). Тук се прилага децентрализирани решения. В тази част има по-големи офис сгради с техни собствени енергийни станции, където водата от мините се където водата от мините се сменя и обработва след това според нуждите на сградата, които могат да бъдат много различни.

    Местоположение седалището на ЕЙБИПИ: Този проект се отнася за модернизиране седалището на ЕЙБИПИ с площ от 41 000 m2. То ще бъде свързано със системата с вода от мината. Обработването след това се осъществява в намираща се в сградата енергийна централа чрез термопомпи.
    Приложена бе и стратегия от три стъпки към общата предпоставка: Ограничаване температурните нива на доставките на топлина и студ (подчинява се на втория закон на термодинамиката).
    1: Ограничаване на енергийното потребление
    2: Увеличаване до най-голяма възможна степен дела на възобновяеми енергийни източници
    3: Увеличаване ефективността при използване на изкопаеми горива за останалото енергийно потребление

    За симулация на сградите и системите за доставка на енергия бе използвана TRNSYS, за да се намери правилния баланс между доставка и потребление. За установяване на окончателни енергийни концепции трябва да се отговори на следните въпроси:
    -    Общо потребление на топлинна енергия и енергия за охлаждане, как да се контролира и ограничи това потребление
    -    Целевите стойности на процента на възобновяеми енергийни източници от общото потребление на енергия
    -    Наличното количество възобновяема енергия от вода от мините (т.е. колко вода може да се добие) и от други възобновяеми енергийни източници
    -    Най-ефективната технология за преобразуване за (неустойчива) резервната система.

    Специално изследване се занимава с оценка на енергията, за да се намери по-усъвършенствувана оценка за стойността на икономията на енергия. Един от подходите е оценяване, което взема предвид ексергията. Това се постига, като се построи графика, в която ексергийната ефективност е функция на коефициента на първичната енергия (като мярка за икономия на енергия), а резултатът е индекс на потреблението на енергия с ниска стойност и икономията на изкопаеми горива.
    Изследванията сочат намаляване на енергийните разходи и емисиите на CO2 с 20 до 40% в сравнение с традиционните, използващи изкопаеми горива производства на топлинна енергия и студ. Разликата между референтните енергийни разходи и различните сценарии с водата от мините е в действителност наличното финансово пространство за разходите за производство на вода от мините и възможните допълнителни инвестиции в сгради с ниска ексергия.

    Проектът в Хеерлен е доказал, че е технически и икономически осъществим за извличане на енергия от водата в старите минни галерии. Бе инсталирана мрежа от тръбопроводи за доставката и оттичането на вода с дължина приблизително 8 километра, свързваща Хеерлен с пет кладенеца.
    Доставката на топлинна енергия и студ до центъра на Хеерлерхейде се наблюдават от месец май 2010 г., а тези към сградата на СИБИЕС от август 2009 г. и наблюденията показват, че производството на топлинна енергия и студ е дори по-голямо от очакваното.

  • Хеерлен, Холандия Изтеглете тази практика
    Политики Австрия Канада Дания Франция Германия Япония Холандия Швеция
    соларСити Пихлинг Обертрум Риджънт Парк Доксайд Грийн Сенльосе Сют Самсьо дьо Бон Тулуза Щутгард Хойярсверда Йокохама Нагоя де Зон Малмьо Хамарби
    местни или национални нац. мест. нац. мест. нац. мест. нац. мест. нац. мест. нац. мест. нац. мест. нац. мест. нац. мест. нац. мест. нац. мест. нац. мест. нац. мест. нац. мест. нац. мест.
    Целеви инструменти                                                            
    Енергийна ефективност   х     х   х   х   х х   х   х х х   х х   х   х х   х   х
    Енергия от ВЕИ   х   х         х   х х   х   х   х   х               х   х
    СО2 емисии               х х   х     х   х           х   х   х х   х  
    Регулаторни схеми                                                            
    Градско планиране               х   х   х   х   х   х       х       х   х   х
    Договорни споразумения   х   х       х           х   х   х               х   х   х
    Сградно регулиране   х   х х                       х х х   х   х   х   х   х  
    Стандарти                           х   х         х   х       х   х  
    Данъци                 х   х                                      
    Финансови схеми                                                            
    Намаляване на данъци, кредити, леки заеми               х       х                       х     х   х  
    Грантове и субсидии   х   х х       х   х   х       х х х   х х   х х   х   х  
    Преференциални цени                     х                                      
    Меки мерки                                                            
    Информиране   х   х х       х     х   х   х х х   х           х х х х х
    Промотиране   х                   х         х       х х         х х х х
    Обучение               х       х   х     х х   х           х        
    Състезания   х           х     х                     х           х   х
                                                                 
    Политически инструменти, приложени в съответните страни на местно или национално ниво                                
                                                                 
  • Хеерлен, Холандия Изтеглете тази практика

    Общата инвестиция в проекта е около 50 милиона евро, като от тях около 9 млн. евро е инвестицията в енергийни системи, а останалата сума е за саниране на сградния фонд.

  • Хеерлен, Холандия Изтеглете тази практика

    Енергийната концепция на водата от мините в Хеерлен е следната. Водата се вади от четири различни кладенеца с различна температура. При концесията на бившата мина ON III (местоположение 1  Хеерлерхейде) работата притичаше на дълбочина 800 m. Тук са кладенците с топла вода (~ 30°C). В бившата мина ON I (местоположение 2 Хеерлен СОН) дълбочината бе 400 m и тук са кладенците със студена вода. Добиваната от мините вода се транспортира от първична енергийна мрежа към местните енергийни станции. В тях се осъществява топлообмен между първичната мрежа (кладенци - енергийни станции) и вторичната мрежа (енергийни станции - сгради). Вторичната енергийна мрежа осигурява доставка нискотемпературно отопление (35°C - 45°C) и високотемпературно охлаждане (16 - 18°C) и комбинирано връщане (20 - 25°C) към междинен кладенец.

    Районите на петте кладенеца и енергийните станции ще бъдат свързани с три тръбопровода с дължина 7 km всеки. Топлата вода се транспортира от топлите кладенци на север, а студената вода се транспортира от плитките кладенци в южната част към енергийните станции. Водата се връща с температура 20 - 25 °C към междинен кладенец (450 m). Нивата на температура на топлинната енергия и охлаждането се "предпазват" в местните енергийни станции чрез полигенерационна концепция от електрически термопомпи в комбинация с високоефективни газови котли. Излишната топлинна енергия в сградите (например през лятото, охлаждане, топлинна енергия), която не може да се потреби директно в местните енергийни станции, може да се върне обратно в мините за съхранение. Топлата вода за домовете се произвежда в местните подстанции в сградите чрез термопомпи, малки КОИ или кондензационен газов котел в зависимост от типа сграда и специфичния енергиен профил. Цялата система ще се контролира от интелигентна система за управление на енергията, включваща телеметри на енергийното потребление/дебита при крайните потребители.

    Местоположението на кладенците е определено с помощта на геоложко проучване. Крайното местоположение бе определено в тясно сътрудничество с местни миньори, като се използва тяхното знание за подземните условия от времето, когато мините са били изоставени. Сондирането на топлите кладенци стана в периода от февруари до юни 2006 г. Двата топли кладенеца и първата първична мрежа (т.е. връзката между двата топли кладенеца) бяха завършени през юни 2006 г., последвани от успешно изпитване през юли. Сондажите за студените кладенци бяха извършени от август до октомври 2007 г.

    Подход на интегрирано проектиране срещу традиционния подход
    Настоящето разработване на енергийно ефективни сгради изисква подход на интегрирано проектиране. Преди няколко десетилетия енергийно ефективното проектиране на сгради основно насочваше вниманието си към подобряване на определена техника или апарат. Днес енергийно ефективното строителство, подпомагано от енергийно ефективен монтаж, трябва да се съчетае в една енергийно ефективна концепция с оптимално изпълнение от гледна точка на климат в помещенията, топлинен комфорт, удовлетворение на потребителя и др. Това изисква подход на интегрирано проектиране, в който се правят добре балансирани избори. Това означава, че при проекти за устойчиво строителство от огромно значение е да се обмисли проектирането и изграждането на източниците, производството на топлинна енергия (особено при нетрадиционни решения като топлинни помпи, когенерация, съхранение на топлина/студ), разпределение и емисия заедно, включително всички възможни взаимодействия със сградата, нейните свойства и ползвателите на сградата. Само този подход може да доведе до серия от добре формулирани критерии за изпълнение, отнасящи се до енергийни характеристики, устойчивост, качество на въздуха в помещенията, топлинен комфорт (365 дни в годината, при зимни и летни условия) и здраве. След това е необходимо да се наблегне специално на инвестициите и експлоатацията на енергията, както и комуникация с другите потребители. Традиционният подход често се основава са частична оптимизация на различните дисциплини. Интегрираният подход ще постигне пълна оптимизация, ще вземе под внимание всички дисциплини и тяхното взаимодействие.
    Като цяло, отоплението и охлаждането на сградите може да се осъществи с енергия с ниска стойност, със средни температури, близки до необходимите стайни температури. Колкото по-добри са свойствата на сградата (отлична топлинна изолация, отлична херметичност и подходящи лъчисти системи), толкова по-близки ще бъдат температурите на доставките на топлина и студ до стайните температури.  С цел използването на тези изключително умерени температури за отопление и охлаждане, сградите трябва да отговарят на голям брой пределни норми като:
    -    Ограничаване на топлинните загуби (Uобвивка < 0.25 W/m2K, прозорци < 1.5 W/m2K)
    -    Ограничаване на топлинните загуби от вентилацията и изтичане чрез херметична сграда (n50 < 1.0), механична вентилационна система с висока ефективност на регенериране на топлината или най-модерните хибридни вентилационни системи.
    -    Ограничаване на слънчевите и вътрешни ползи за ограничаване на охладителните товари, интегриране на транспаранти и щори в архитектурния дизайн.
    -    Употреба на комбинирани нискотемпературни ОИ и високотемпературни лъчисти охладителни системи (топлинно активиращи се строителни елементи, подово и стенно отопление).

    За някои функции ще са нужни по-високи температури като например за производството на топла вода. За определени функции може да са необходими по-ниски температури (големи охладителни товари за някои видове сгради, изсушаване на подавания въздух и др.).  Друг аспект, на който трябва да се обърне внимание, е че употребата на геотермална енергия и съхранението на топлина/студ като такава не покрива потреблението на електричество/устойчивото производство на електроенергия. Следователно трябва да вземат под внимание и други устойчиви решения. Устойчивото производство на електрическа енергия може да се осъществи чрез когенерация (като КОИ с биомаса). Тази комбинация може да доставя по-високи температури за топлата вода по домовете.

    Балансиране на доставката и потреблението
    За установяване на окончателни енергийни концепции трябва да се отговори на следните въпроси:
    -    Общо потребление на топлинна енергия и енергия за охлаждане, как да се контролира и ограничи това потребление
    -    Целевите стойности на процента на възобновяеми енергийни източници от общото потребление на енергия
    -    Какво е наличното количество възобновяема енергия от вода от мините (т.е. колко вода може да се добие) и от други възобновяеми енергийни източници
    -    Каква е най-ефективната технология за преобразуване за (неустойчива) резервната система?

    Тази информация е необходима за процеса на интегрирано проектиране, включващ сгради, източници и енергийни системи, системи за разпределение и лъчисти системи.   Важен инструмент за оценката на този процес и балансирането на доставката и потреблението е така нареченият енергиен профил на сграда, изразен като крива "натоварване-продължителност" и базиращ се на динамични изчисления (използва се TRNSYS) на енергийното потребление на сградите. Тази крива е профил, представящ потреблението на енергия за цяла една година, включително отопление и охлаждане. Кривата ни дава и добра представа за максималния капацитет за отопление и охлаждане, както и за баланса между потреблението на топлинна енергия и охлаждане. Важно за балансирането на доставката и потреблението е хармонията и балансирането между източниците на топлина и студ, в този случай дълбоките (топли) и плитките (студени) кладенци. Кривите "натоварване продължителност" ни дават важна информация за:
    -    Баланса между потреблението на топлинна енергия и студ
    -    Ефекта от оптимизацията (например ограничаване загубите на топлинна енергия чрез топлинна изолация или регенериране на топлина и др.)
    -    Начина да се ограничи инсталираната мощност на термопомпите, КОИ и други производства на топлинна енергия, а от друга страна как да се увеличи броя на работните часове в комбинация със съхранението, за да се увеличи ефективността и да се намалят инвестиционните разходи.
    С цел постигане на баланс между рационалното използване на енергийните нужди в сградата и доставката на възобновяема енергия, бе изчислена обща крива "годишен топлинно натоварване - продължителност" на всички строителни планове в центъра на Хеерлерхейде и СОН чрез динамични симулации с TRNSYS.

    Максималната мощност на отопление е около 2.2 MW; това е с около 20% по-ниско от изчислената с традиционните изчисления на топлинни загуби и може да се обясни с вътрешните ползи и натрупване на топлина, които са отчетени само при изчисленията с TRNSYS.  Четирите термопомпи в енергийната станция на Хеерлерхейде ще имат общ максимален капацитет от 700 kWth и ще покриват до 80% от годишното потребление на топлинна енергия. Поради малката температурна стъпка средният коефициент на преобразуване на термопомпите е  ~ 5,6, но може и да се увеличи до 8 при подходящи условия. Ще бъдат инсталирани кондензационни газови котли с топлинна мощност от 2,7 MW като резерва и за максимално натоварване (20% годишно). Кривата на топлинното натоварване ни показва и период от ~ 2 000 часа /година без никакво потребление на топлинна енергия или охлаждане. Максималното потребление на охлаждане е ~ 1 MW и може да се покрие основно от водата от мината и инверторни термопомпи. Произведените топлинна в енергийната станция енергия и студ се доставят към отделните сгради чрез централната ОИ. Температурата на захранване за подовото отопление зависи от температурата навън и е максимум 45°C при -10°C навън. Изчислената сезонна средна температура на захранване ще бъде 35°C, което напълно отговаря на принципа на "нискотемпературно отопление".  Топлата вода за битови нужди се приготвя чрез подгряване на студената вода при захранване на централното отопление, а след това се загрява до 70°C с високоефективни кондензационни котли. По този начин термопомпите за вода от мините подгряват около 30% от годишното потребление на топла вода за битови нужди.

    Всички жилища в Хеерлерхейде ще имат подово отопление и охлаждане. Това изисква живущите да са добре информирани за типичното топлинно поведение на подовото отопление и охлаждане, включително ограниченията за стенни покрития. Вентилационната система на всички жилища е механична и е с висока ефективност на регенериране на топлината (h = 90%). Пускането в експлоатация на тези системи е важно, за да работят добре ВОКС при всички обстоятелства. Липсата на инфраструктура за природен газ принуждава всички живущи да използват електричество за готвене, едно нетрадиционно решение в Холандия.

    Системи на разпределение с ниска ексергия
    В Хеерлен са приложени няколко различни решения за разпределителни системи. В центъра на Хеерлерхейде е приложено централизирано решение с една централна енергийна станция, където водата от мините се сменя и обработва след това с помощна мрежа, която я разпределя към сградите. В сградите има третична мрежа до апартаментите. Отличителна черта на Хеерлерхейде е, че апартаментите (сегмента на социалните жилища) имат климатична инсталация. В центъра на Хеерлен са прибегнали до децентрализирани решения . В тази част има по-големи офис сгради с техни собствени енергийни станции, където водата от мините се сменя и обработва след това според нуждите на сградата (които могат да бъдат много различни).

    Концепции за проектиране на нискоексергийни сгради на практика да използват нискотемпературни геотермални ресурси
    Проектирането на сгради трябва да се адаптира към потреблението на умерени температури при подаването на топлоенергия и охлаждане. Това означава ограничаване загубите при пренос и вентилация и избягването на прекомерни максимални натоварвания. Последната изисква специално внимание за загубите при вентилация и инфилтрация. Това означава употребата на (модерни) контролирани вентилационни системи като балансирана механична вентилация с регенериране на топлина или активно контролирани естествени вентилационни системи. За да се избегнат загуби от инфилтрация, сградите трябва да имат много добра херметичност. Що се отнася до загубите при пренос, топлинната изолация трябва да бъде (в Холандия) по-добра от изискваната от строителните разпоредби (Холандска строителна наредба), но не и на ниво пасивна къща. В таблица 2.1.8.1 са обобщени мерките, които да направят една сграда "устойчива на вода от мините" (т.е. нискоексергийна) за умерен климат. От особено значение е сградите да се проектират колкото е възможно с по-ниска ексергия, за да може да използва директно отопление и охлаждане. В този случай теоретично е възможно да се отопляват и охлаждат сгради без намесата на термопомпи. Но все пак се предпочита резервна система. В повечето случаи обаче се прилага индиректно отопление и охлаждане, там където за крайните температури при подаване има последваща обработка с термопомпи. Кривите "топлинно натоварване - продължителност" дават информация за часовете в годината, когато тази последваща обработка с термопомпи е необходима.
    Винаги имаме индиректно отопление и охлаждане, ако се прилагат лъчисти системи, различни от подовото отопление/охлаждане или активиране на бетонното ядро, например нискотемпературни радиатори или нискотемпературна принудителна вентилация (като тази в новия офис на СИБИЕС).

  • Хеерлен, Холандия Изтеглете тази практика

    Един от основните изводи от проекта е необходимостта от интеграция на концепцията за ниска ексергия в първите проекти на конструкцията на сградите и в последствие непрекъснатото убеждаване на участващите в строителството в тази концепция, разбира се, относно действителната конструкция на сградите. При планиране дебита на водата от и към мините трябва да се направи строго разграничение между различните температурни нива за отопление, охлаждане и топла вода за домовете от една страна, и влиянието на сезоните от друга.

  • Хеерлен, Холандия Изтеглете тази практика