W artykule przedstawiono zasadność magazynowania nadwyżek ciepła w systemach ciepłowniczych poprzez wskazanie możliwych do uzyskania efektów zastosowania rożnych technologii magazynowania. Do efektywnych rozwiązań należało wykorzystanie pojemności cieplnej wody, ciepła przemian fazowych, jak również magazynowanie w układzie centralnym i rozproszonym.
Bazując na idei miast przyszłości określa się, że zagadnienia dotyczące kapitału ludzkiego, zagadnienia społeczne oraz infrastruktura informacyjno-komunikacyjna mają wpływać na poprawę wydajności infrastruktury miejskiej. Niezależnie jednak od przyjmowanych koncepcji, integralną częścią infrastruktury miejskiej zawsze będą systemy budowlano-instalacyjne.
Dlatego należy rozwijać te systemy zgodnie z zasadami zrównoważonego rozwoju, wysokiej jakości życia i poszanowania zasobów naturalnych. Rozwój systemów budowlano-instalacyjnych podlega wyzwaniom dostosowania ich funkcjonalności do idei miast przyszłości.
Konieczne będzie m.in. ograniczenie zużycia energii końcowej i pierwotnej o 32,5 proc., według pakietu legislacyjnego FF 55 planowane zmniejszenie emisji CO2 wyniesie 55 proc., a udział OZE 40 proc. oraz konieczne będzie osiągnięcie standardu efektywnego energetycznie systemu ciepłowniczego i chłodniczego, co wiąże się z wykorzystaniem do wytwarzania ciepła lub chłodu 50 proc. OZE, lub 50 proc. ciepła odpadowego, lub 75 proc. kogeneracji, lub 50 proc. połączenia powyższych.
Magazynowanie ciepła w systemach ciepłowniczych wpisuje się w stosowanie zasad zrównoważonego rozwoju oraz w ideę miast przyszłości.
Badania dotyczące magazynowania ciepła w systemie ciepłowniczym można skategoryzować pod względem: czasu magazynowania ciepła (krótko- i długoterminowe), metody magazynowania ciepła (ciepło jawne, ciepło utajone przemiany fazowej, ciepło przemian chemicznych), miejsca magazynowania ciepła (centralne, rozproszone) oraz sposobu magazynowania (aktywny – dodatkowe akumulatory, pasywny – istniejąca infrastruktura).
Obecnie magazynowanie ciepła w systemach ciepłowniczych dotyczy magazynowania krótkoterminowego, które można określić jako cykl dobowy.
Podobnie jest z metodami magazynowania ciepła w systemach ciepłowniczych, obecne zastosowania dotyczą wykorzystania ciepła jawnego wody, zdecydowanie rzadziej innych cieczy i ciał stałych. Wadą tych rozwiązań jest znaczna objętość magazynów ciepła. W porównaniu do zasobników wodnych objętość powinna być o 50 proc. większa dla magazynów żwirowo-wodnych i od 3 do 5 razy większa dla magazynów gruntowych. Jednak zasobniki wodne również ograniczone są przez dobowy bilans energii oraz temperaturę magazynowania.
Metoda wykorzystania ciepła utajonego pozwala, w porównaniu do magazynów wodnych, na zmniejszenie objętości zasobników o 40 proc. dla takiej samej ilości zmagazynowanego ciepła.
Pełna treść artykułu
dr hab. inż. Michał Turski – Politechnika Częstochowska
Źródło: Instal Nr 10/2023, www.cire.pl
