Přestože Kongresové centrum Praha (KCP) prošlo v roce 2000 rekonstrukcí a přístavbou, technologická zařízení ze 70. let 20. století se zásadně nezměnila. V roce 2015 náklady na elektrickou energii, plyn a vodu spolkly každoročně téměř 74 mil. korun. Proto se KCP rozhodlo modernizovat energetické hospodářství s využitím energetických služeb se zaručeným výsledkem (EPC). Výsledkem je snížení nákladů téměř o třetinu. Za projektem stojí firma Enesa, a. s., z ČEZ Esco.
V září 2015 byla podepsána smlouva na realizaci úsporných opatření ve vytápění, chlazení, vzduchotechnice, kogeneraci, zpětném získávání tepla a osvětlení v hodnotě 126 mil. korun, která Kongresovému centru Praha garantuje za 10 let celkovou úsporu 213 mil. Kč, což představuje průměrné snížení spotřeby elektrické energie, plynu a vody o 21,3 mil. korun ročně. Již po roce fungování je vidět, že projekt je úspěšný: skutečná roční úspora předčila garantovanou o více než 5 mil. korun.
Tento projekt energetických služeb s garantovanou úsporou je v Česku svým rozsahem a komplexností unikátní. Pro dokreslení jen několik čísel o KCP:
– zastavěná plocha: 34 849 m²,
– objem kongresové budovy: 952 000 m³,
– výstavní plocha v KCP: 13 000 m³,
– počet účastníků, které je schopno KCP pojmout během jedné akce: 9300,
– kapacita hlavního kongresového sálu: 2764 osob,
– počet sálů: 20,
– dočet multifunkčních prostor – salónků: 50.
V tomto kolosu bylo během 14 měsíců provedeno dvanáct zásadních energeticky úsporných opatření, navržených tak, aby se náklady na jejich realizaci vrátily formou úspor nejpozději do skončení projektu, tedy do 10 let. Jak funguje energetické hospodářství v KCP nyní?
Centrální kotelna
Centrální kotelna byla komplexně rekonstruována a je osazena vysoce účinnými kondenzačními kotly, které jsou schopny pokrýt v kondenzačním režimu většinu roční potřeby tepelné energie celého areálu. Toto opatření je přitom řešeno tak, aby byla z bezpečnostních důvodů zachována možnost výroby tepla i variantním palivem (extralehkým topným olejem). Veškeré původní kotlové jednotky jsou nahrazeny moderní vysoce účinnou technologií (kondenzační kotle Hoval + nízkoteplotní kotle Bosch včetně nekondenzační ECO s možností dvoupalivového provozu). Provoz kotelny, kotlů a kogenerační jednotky je kaskádově prediktivně řízen nadřízenou regulací Honeywell a zároveň je sledován, povelován a optimalizován vrstvou Scada – Opereta.
Kogenerační jednotka
V útrobách KCP pracuje kogenerační jednotka o elektrickém výkonu 500 kW. Její výkon je na základě výpočtů a měření optimalizovaně navržen pro využití veškerých vyrobených energií v rámci budovy (veškerá elektrická energie a teplo se využijí pro potřeby KCP). Kogenerační jednotka je nadstandardně vybavena spalinovým kondenzačním ekonomizérem pro maximální míru přeměny primární energie a minimalizaci tepelných ztrát. Provoz kogenerační jednotky je trvale monitorován a řízen tak, aby v kaskádě jako první zdroj pracovala 6000 hodin/rok.
Zdroj chladu
Zdroj chladu byl modernizován a zahrnuje novou kaskádovou regulaci chladicích strojů a věží včetně doplnění jednoho moderního vysoce účinného chladicího stroje Trane o chladicím výkonu 932 kW, který rozšiřuje a významně efektivizuje celý systém. Součástí opatření jsou úpravy v zapojení zdroje chladu jako takového, které umožní provoz systému chlazení v režimu volného chlazení (free coolingu) souvisejícího s dalším úsporným opatřením, kterým je rekonstrukce systému zpětného získání tepla a vyvedení odpadního kondenzátorového tepla do předehřevů nasávání čerstvého vzduchu. Zároveň jsou chladicí stroje provozovány v režimu tepelných čerpadel s technicko-ekonomickým výpočtem preferované žádané regulační teploty; maximalizace EER a zároveň COP. TOP Scada Opereta na základě on line technicko-ekonomických výpočtů rozhoduje o způsobu provozu a žádané hodnotě regulační veličiny.
Zpětné získání tepla
Komplexní rekonstrukce systému zpětného získání tepla (ZZT) je jedním z klíčových opatření zahrnutých do projektu. V rámci opatření je provedena kompletní výměna systému ZZT včetně dohřevu vzduchu nemrznoucí směsí ve strojovnách C1 a C2, přičemž nový systém ZZT je mnohem účinnější z hlediska zpětného získání tepla z odpadního vzduchu a navíc je navržen tak, aby umožnil volné chlazení (free cooling) v zimním a přechodném období. Díky tomuto řešení je možno pokrýt prakticky veškerou potřebu chladu až do venkovní teploty +4 °C výhradně volným chlazením, tj. bez nutnosti zapínání chladicích strojů a veškerou potřebu chladu pro indukční jednotky až do venkovní teploty cca +8 °C. Tím dochází k výrazným úsporám elektrické energie na výrobu chladu a navíc zcela odpadá nutnost provozu chladicích věží v zimním a zčásti i v přechodném období, s čímž souvisejí další úspory, a to jednak elektrické energie pro provoz chladicích věží včetně zajištění ochrany proti zamrznutí a jednak na vodu doplňovanou do chladicích věží. Celý systém je koncipován tak, aby umožňoval souběžný chod volného chlazení a zpětného získání tepla z odpadního vzduchu. Chlazená voda v režimu free coolingu navíc předehřívá přiváděný vzduch do strojoven C1 a C2 (dvě centrální nasávání). Kromě výše uvedeného je možno výměníky ZZT ve strojovně C1 a C2 (centrální nasávání) používat současně se systémem ZZT i jako suché chladiče (odpadní kondenzátorové teplo) pro chladicí stroje, a velmi efektivně tak využít tepelnou energii, která by byla v původním stavu mařena na chladicích věžích. Koncepce nového řešení systému ZZT s integrovaným free coolingem a s využitím dříve „odpadního“ tepla ze systému chlazení představuje unikátní efektivní technické řešení, kterým lze dosáhnout maximum úspor ve všech formách energií (plyn, elektrická energie, voda) při respektování dispozičních a provozních možností budovy KCP.
Oběhová čerpadla
Vybraná oběhová čerpadla na topném systému a na systému chlazení byla vyměněna za nová, energeticky úsporná čerpadla s plynulou regulací, část z nich je dovybavena frekvenčními regulátory otáček. V souvislosti s provedenými úpravami na topném a chladicím systému a jejich zaregulováním (nově přepočtená a nastavená hydraulika systému), jsou bezezbytku využity úsporné efekty plynulé regulace čerpadel frekvenčními měniči. Řízením průtoku a frekvenční regulací otáček čerpadel dochází k významným úsporám elektrické energie, ale zároveň i tepelné energie spojené s tepelnými ztrátami v rozvodech tepla a chladu (správné zatékání teplonosného média k jednotlivým spotřebičům znamená nižší požadovanou teplota do rozvodů tepla a tím i nižší ztráty).
Regulace dodávky tepla (chladu)
Cílem modernizace regulace dodávky tepla (chladu) do vybraných sekcí indukčních vzduchotechnických podokenních jednotek je omezit energetické ztráty při provozu indukčních jednotek vysokotlaké vzduchotechniky, které vznikají současným chodem topných a chladicích registrů v indukčních jednotkách. Systém ovládání sekčních uzávěrů je napojen na nový systém měření a regulace, který je periodicky vyhodnocován a vizualizován na centrálním dispečinku.
Vysokotlaká klimatizace
Jednotky vysokotlaké klimatizace (VTK) a rozvody vzduchu jsou nyní osazeny uzavíracími vzduchotechnickými klapkami pro vybrané prostory s přerušovaným provozem. Cílem tohoto opatření je omezit potřebný průtok vzduchu a tedy i spotřebu energií po jeho úpravu a distribuci.
Nízkotlaká klimatizace
Vybrané vzduchotechnické jednotky nízkotlaké klimatizace (NTK) jsou vybaveny regulací otáček ventilátorů na základě měření koncentrace CO2 umístěnou v příslušných napojených prostorách. Koncentrace CO2 představuje stupeň znečistění vnitřního vzduchu. Toto opatření umožňuje do větraných prostor efektivně dodávat pouze potřebné množství čerstvého vzduchu. Snížením průtoku vzduchu na hygienicky požadované množství dojde k významným úsporám prakticky všech forem energií nezbytných pro úpravu a distribuci vzduchu (tj. tepelné energie potřebné pro ohřev vzduchu, elektrické energie potřebné pro chlazení vzduchu a pro jeho distribuci).
Osvětlení
Opatřením, které se bezprostředně dotýká kaž-dého návštěvníka, je výměna světel s vysokým stupněm využití za energeticky úsporné světelné zdroje s výrazně nižším instalovaným příkonem při zachování požadované úrovně osvětlení dle platné legislativy a ČSN. S tím souviselo obrovské množství světelných výpočtů a měření intenzity osvětlení v budově KCP. Toto opatření představuje náhradu klasických CFL zářivkových svítidel za LED technologie s možností plynulé regulace intenzity osvětlení ve vazbě na detekci přítomnosti osob.
Úspory na vstupu elektrické energie
Na vstupu elektrické energie do významných energetických celků jsou instalovány energeticky úsporná regulační a monitorovací zařízení. Tato zařízení jsou kombinací inteligentního regulátoru a stabilizátoru výkonu. Regulátor kontinuálně aktivně sleduje a zlepšuje účinnost dodávané energie do kombinovaných okruhů spotřebičů. Zvyšuje neustále klesající účiník, aktivně filtruje harmonické zkreslení THD a chrání okruhy proti vzniklým přechodovým jevům – rázům při dodávce elektrické energie.
Úspory vody
V objektu jsou použity úsporné prvky na výtocích studené a teplé vody včetně patní regulace teploty cirkulační vody rozvodu TV. Toto opatření přináší významné úspory ve spotřebě vody a potažmo tepelné energie nezbytné pro ohřev teplé vody. Zároveň dochází ke stabilizaci tlakových poměrů v rozvodech teplé vody a jsou odstraněny nežádoucí přetoky mezi odběrnými místy.
Nový řídicí systém
Původní dožilý nadřazený řídicí systém Sauter byl nahrazen novým řídicím systémem Honeywell včetně nové vrstvy Scada – Operata s integrací všech provozních agend, predikcí počasí, akumulace energie v konstrukcích, rezervačních systémů, archivace dat a efektivizačních výpočtů online s následným přímým povelováním formou vstupního zadání pro klasický systém MaR Honeywell.
Posledně jmenované opatření představuje nejvyšší přidanou hodnotu vnesenou do projektu, protože každé opatření samo o sobě dosahuje pouze dílčích výsledků, které jsou limitovány okrajovými podmínkami. Nejvyšší úspory je tak možné dosáhnout tehdy, když energii nemusíme vyrobit nebo energii do systému již vnesenou využijeme bezezbytku v rámci synergických efektů, a to i v případě odpadní energie (například chladný vzduch je využit pro chlazení free cooling, ale zároveň je touto energii ohříván centrální nasávaný vzduch).
Synergických efektů v rámci objektu KCP vzniká celá řada. Na jedné straně budovy musíme topit a na druhé straně (například osluněné) musíme chladit a toto probíhá zároveň, dále v objektu na jedné straně chlad pro technologická zařízení vyrábíme, ale to produkuje nízkoteplotní odpadní tepelnou energii, kterou musíme využít např. pro předehřevy, nebo tuto povýšit tepelnými čerpadly.
Výše zmíněná opatření patří mezi tzv. technická. Další úspory umožní opatření organizační. Nejvýznamnější z nich je energetický management (EM), jehož přínosy jsou již ověřeny na několika obdobných objektech, jako jsou Národní divadlo, Rudolfinum, Stavovské divadlo a další.
Úkolem EM je kontrolovat, zda jsou jednotlivé systémy energetického hospodářství provozovány efektivně a na základě archivovaných dat provádět analýzy a technicko-ekonomické výpočty vedoucí k dalším optimalizacím nastavení systémů tak, aby došlo k co nejvyšším úsporám nákladů při zachování nezbytné kvality vnitřního prostředí.
Přínos
Jak již bylo řečeno v úvodu, klíčovým přínosem dvanácti opatření, které jsou základem energeticky úsporného projektu řešeného metodou energetických služeb se zárukou úspor (EPC) je úspora provozních nákladů na energie, ale jsou zde i další důvody, proč využívat EPC:
– klient (KCP) a poskytovatel služeb mají jeden cíl: maximalizaci úspor energie,
– i takto rozsáhlý projekt má jednoho dodavatele, který na sebe bere většinu finančních i technických rizik,
– díky modernizaci zastaralého technologického energetického zařízení jsou náklady na opravy a údržbu podstatně nižší,
– nezanedbatelný je i ekologický přínos:
– roční úspora vody: 112 451 m3,
– roční úspora energie: 94 974 207 kWh,
– roční snížení emisí CO2: 7258 tun.
Poskytovatelem energeticky úsporného projektu je společnost Enesa z ČEZ Esco. Na trhu působí 12 let, ušetřila svým zákazníkům energii za 800 mil. Podobné projekty realizovala v Národním a Stavovském divadle, v Rudolfinu, ve 34 školách např. v MČ Praha 13, v Klatovech, Písku a v řadě dalších míst.
VALENTÝN AVRAMOV
foto archiv firmy ENESA, a. s.
Ing. Valentýn Avramov (*1972)
absolvoval FSI ČVUT Praha. Je technickým ředitelem firmy ENESA, a. s.
