Unikalny na skalę światową system grzewczo-chłodzący w Otwocku pod Warszawą

Obalamy mity, że gazowe pompy ciepła stosuje się jedynie w obiektach przemysłowych (hale magazynowe i produkcyjne). Prezentujemy ich zastosowanie w najwyższej klasy klinice medycznej o międzynarodowej renomie. Poznaj pełną historię, wyzwania, jakie stanęły przed inwestorem i projektantem oraz korzyści z zastosowanych rozwiązań oraz tempo zwrotu takiej inwestycji.

Zdjęcie autora: Redakcja GLOBEnergia

Redakcja GLOBEnergia

Pensjonat Gurewicza – jeden z największych drewnianych budynków w Europie, miejsce wyjątkowe pod wieloma względami. Odwiedzamy je, rozmawiamy z właścicielami i pytamy instalatorów o tajemnicę zasilania tego niezwykłego obiektu. 

Historia – jak z filmu?

Budowę obiektu rozpoczęto w 1905 roku. Budowany był etapami ze względu na rozłożystość i konstrukcję – drewnianą w stylu świdermajer. Jego pierwsi właściciele otworzyli tu pensjonat, a’la uzdrowisko dla kuracjuszy z Warszawy. Od początku więc obiekt miał charakter leczniczy, prozdrowotny. Pomysł pierwszych właścicieli okazał się dużym sukcesem, bo rozbudowywany przez kilkanaście lat budynek już w czasach międzywojennych cieszył się dużym powodzeniem. Dobrą passę przerwała II wojna światowa. Właściciele wyemigrowali, ale przed wyjazdem zdążyli sprzedać nieruchomość. Obiekt przekształcono w szpital lotniczy, później w szkołę pielęgniarską, która funkcjonowała w zasadzie najdłużej, patrząc na dość skomplikowaną historię tego pałacu. Były też nieudane inwestycje, ale w ostateczności, obiekt – wówczas będący w katastrofalnym stanie – odzyskało Starostwo Powiatowe, które kilkakrotnie próbowało znaleźć dla tego miejsca nowych właścicieli. 

Szukaliśmy obiektu na stworzenie kliniki. Dowiedzieliśmy się o przetargu, postanowiliśmy podjechać i obejrzeć nieruchomość. Spodobało nam się, chociaż wcale nie powinno. Kupiliśmy budynek w katastrofalnym stanie. I tak właśnie zaczęły się nasze otwockie przygody opowiada Piotr Sójka – współwłaściciel. 

Oglądając dzisiaj jego nowoczesne wnętrza, przechadzając się jego korytarzami i podziwiając nowoczesne zaplecze medyczne, można zauważyć, jak wiele pracy włożono w to, by przywrócić go do życia. Nie da się też nie zauważyć oryginalnych elementów zachowanych dzięki konserwatorowi zabytków. Drewniane werandy zostały odrestaurowane w 100%. Podobnie niektóre detale we wnętrzu obiektu – balustrady czy też piece kaflowe.

Zrobiliśmy, co mogliśmy, ale i tak 90% wewnętrznej tkanki niestety nie udało się uratować. Zostało nam odtworzenie projektu, co było bardzo trudne, bo zakupiliśmy tę nieruchomość z myślą o otworzeniu tutaj działalności medycznej – dodaje Piotr Sójka.

Działalność medyczna stawia bardzo wysokie wymagania zarówno pod kątem zaplecza sanitarnego czy spełnianych wymagań przeciwpożarowych. Mimo wszystkich przeciwności losu, od wiosny 2021 roku działa w obiekcie renomowana klinika ortopedyczna Mirai Clinic z dwoma salami operacyjnymi, strefą rehabilitacji, gabinetami lekarskimi, dobrze wyposażoną diagnostyką oraz zapleczem hotelowym na dłuższe pobyty rehabilitacyjne.

Obiekt odrestaurowany i co dalej? Jak zapewnić mu stabilne funkcjonowanie?

Taki obiekt jest wymagający pod wieloma względami, ale dla właścicieli, poza specjalistami, sprzętem medycznym i wygodą klientów, duże znaczenie ma bezpieczeństwo i zapewnienie funkcjonowania obiektu 24 godziny na dobę 7 dni w tygodniu. Dotyczy to zarówno zasilania obiektu, jak i ogrzewania go, przygotowywania c.w.u., jak i chłodzenia nie tylko pomieszczeń, ale też aparatury medycznej. 

Pierwszym pomysłem na system zasilania instalacji ogrzewania i chłodzenia była inwestycja w rozwiązanie dość oczywiste i wydawać by się mogło najprostsze – zwykła klimatyzacja i kotły gazowe. Staramy się być jednak firmą innowacyjną, dlatego zaczęliśmy się zastanawiać nad systemem, który pozwoliłby nam pójść w stronę eko. Ważna była jakość dostarczanej energii, ale też jej wartość, czyli oszczędności – opowiada nam współwłaściciel obiektu. 

Szukając technologii, właściciele Mirai Clinic natrafili na firmę Art-Klima, z którą udało się wypracować unikalny na skalę światową system chłodzenia, ogrzewania i produkcji prądu. Firma wykonawcza, która odpowiada za system w otwockiej klinice rehabilitacyjnej, otworzyła w zasadzie polski rynek na gazowe, sprężarkowe pompy ciepła, bo na takich urządzeniach opiera się system grzewczo-chłodzący w tym obiekcie. 

Mamy na koncie wiele ciekawych referencji, ale to, w którym jesteśmy jest najciekawszą w naszym dorobku instalacyjnym – komentuje Paweł Sroczyński – Art- Klima. 

Obiekt zasilany jest układem mikrotrigeneracyjnym opartym na gazowych pompach ciepła Panasonic. Jak przyznaje współwłaściciel firmy wykonawczej, przygoda związana z wdrażaniem technologii mikrotrigeneracji w tym obiekcie rozpoczęła się od telefonu właściciela budynku. Poproszono właściciela o bilans ciepła i chłodu, by móc zaproponować odpowiednie rozwiązanie, adekwatne do potrzeb obiektu. Specyfiką tego obiektu okazało się to, że w zasadzie w całym roku występuje w nim zapotrzebowanie na grzanie i na chłodzenie. Zaproponowano więc ogrzewanie niestandardowe. Pomysł na system opiera się na pompach ciepła, które będą produkować chłód i ciepło z gazu. Dodatkowo w trakcie pracy gazowych pomp ciepła powstaje ciepło odpadowe z układu chłodzenia silnika. Standardowo ciepło odpadowe wykorzystuje się wyłącznie na potrzeby budynku, ale w tej sytuacji pomysł był inny. 

Pomyśleliśmy, że zastosujemy układ mikrokogeneracyjny, który będzie dostarczał energię elektryczną, chłód oraz ciepło. Wieńczącym elementem tego unikalnego systemu są systemy adsorpcji. Są to rozwiązania, które są napędzane ciepłem, a to ciepło wprowadzone do układu adsorpcyjnego odpowiada za produkcję dodatkowej ilości chłodu – wyjaśnia Paweł Sroczyński. 

Mechanizmem napędzającym jest tutaj ciepło odpadowe z gazowych pomp ciepła oraz mikrokogeneracji. Ciepło odpadowe z układów mikrokogeneracyjnych i gazowych pomp ciepła jest oczywiście wykorzystywane na potrzeby obiektu (na przykład ciepłej wody użytkowej i ciepła technologicznego dla układu wentylacji czy też dla ogrzewania w okresach przejściowych), ale nadwyżka tego ciepła jest wykorzystywana do zasilania układu adsorpcyjnego, do produkcji dodatkowego chłodu. 

To powoduje, że sprawność całego układu jest dużo większa. 

Nazwaliśmy to rozwiązanie mikrotrigeneracją, czyli skojarzoną produkcją ciepła, chłodu i energii elektrycznej. Dlaczego mikro? Ponieważ nie jest to skala wyrażona w megawatach, tylko kilkuset kilowatach mocy chłodniczej i grzewczej gazowych pomp ciepławyjaśnia współwłaściciel Art-Klima.

System zbudowany jest z 9 układów po 70 kW chłodu i 80 kW ciepła każdy. Pojedynczy układ gazowej pompy ciepła przy maksymalnym obciążeniu produkuje do 46 kW ciepła odpadowego o parametrze 65 stopni Celsjusza. W systemie pracują dwa układy kogeneracyjne. Każdy układ ma możliwość wyprodukowania do 20 kW energii elektrycznej i do 40 kW ciepła. Razem system mikrokogeneracji wytwarza do 40 kW energii elektrycznej oraz do 80 kW ciepła. Są to układy, które mogą być regulowane w zakresie wydajności od 50% do 100%. Układ kogeneracji może więc pracować w zakresie produkcji energii elektrycznej od mocy 10 kW do 40 kW. Proporcjonalnie do wyprodukowanej energii elektrycznej będzie produkowane ciepło. Ciepło odpadowe z tych układów jest przekazywane na przygotowanie ciepłej wody użytkowej i ciepła technologicznego ogrzewania oraz zasilania systemów adsorpcji. Układy adsorpcyjne pracują cały czas, kiedy jest dostępne ciepło odpadowe oraz występuje zapotrzebowanie na chłodzenie sprzętu medycznego. Gazowe pompy ciepła wspomagają układ chłodzenia aparatury medycznej dopiero w sytuacji, kiedy ilość chłodu wyprodukowana w systemach adsorpcji jest niewystarczająca do pokrycia bieżących potrzeb. Systemy adsorpcji do produkcji dodatkowej ilości chłodu – dobrane dla potrzeb obiektu – składają się z dwóch układów trójmodułowych, każdy o mocy chłodniczej od 20 do 30 kW. Razem 2 układy mogą wyprodukować do 60 kW. Takie układy są wykorzystywane do schładzania aparatury medycznej w okresach przejściowych i latem. W zimie na ten cel wykorzystywany jest układ free-coolingu, który odbiera energię z powietrza i przez układ adsorpcyjny wprowadza do obiektu zupełnie darmowy chłód. Free-cooling działa od temperatury zewnętrznej około 5 stopni Celsjusza do -30 stopni Celsjusza. Układ adsorpcyjny działa od 5 stopni Celsjusza wzwyż. 

Istotne w tym układzie jest to, że jego działanie zależy od pór roku. Latem pompy ciepła produkują chłód i ciepło odpadowe w skojarzeniu z układem chłodzenia silnika, a układy mikrokogeneracyjne produkują energię elektryczną i ciepło odpadowe. Nadwyżka ciepła jest wtedy spożytkowana na przygotowanie c.w.u.. W okresie przejściowym, który z punktu widzenia projektanta i wykonawcy systemu jest najistotniejszy, bo – po pierwsze trwa najdłużej, a po drugie w tym czasie urządzenia pracują z maksymalną sprawnością i praktycznie całe ciepło odpadowe i całość energii zarówno w trybie grzania jak i chłodzenia, która jest w tym systemie dostępna – jest wykorzystywana praktycznie w stu procentach, ponieważ obieg chłodzenia jest oddzielony od obiegu grzania. Dzięki temu energia z ciepła odpadowego dla potrzeb wykorzystania ciepła w budynku oraz ta potrzebna na przetworzenie ciepła w dodatkowy chłód nie jest wytracana. 

Kilka słów o zaletach takiego rozwiązania…

Największą zaletą układu grzewczo-chłodzącego jest fakt dopasowania rozwiązania do potrzeb obiektu. Klinika jest obiektem całorocznym, o wysokich wymaganiach grzewczych, jak i chłodzących. Cechuje ją bardzo wysokie zapotrzebowanie na energię elektryczną, chłód oraz ciepło, a dzięki zastosowanemu rozwiązaniu obiekt oszczędza energię i racjonalnie ją wykorzystuje, co ma bezpośrednie przełożenie na koszty eksploatacji, a więc na kieszeń inwestora. 

Nie zapominajmy o ekologii – emisja dwutlenku węgla do atmosfery jest mocno zredukowana w porównaniu z innymi, konwencjonalnymi i rozważanymi przez inwestora rozwiązaniami. Dzięki temu, że system jest zdecentralizowany, a więc pracuje na kilku jednostkach pomp ciepła, jest też cichy. Po pierwsze, te pompy ciepła cechuje niski poziom głośności, ale dodatkowo – dzięki mniejszym urządzeniom – system nie ingeruje w otoczenie i budynki sąsiadujące oraz dużo lepiej dopasowuje się do aktualnego mniejszego obciążenia zwłaszcza w okresach przejściowych

O jakości zastosowanego systemu świadczyć może też wydłużona gwarancja udzielona na system gazowych pomp ciepła Panasonic przez firmę wykonawczą. 

Udzieliliśmy inwestorowi wydłużonej, siedmioletniej, gwarancji na cały system, ponieważ jesteśmy przekonani do tego rozwiązania i do technologii Panasonic. Zdecydowaliśmy się wydłużyć gwarancję, mimo iż standardowa gwarancja na sprężarkę wynosi pięć lat, a trzy lata na pozostałe elementy – opowiada Paweł Sroczyński. 

Przedstawiciel firmy dzieli się również wyliczeniami dotyczącymi okresu zwrotu systemu. 

Koszty eksploatacji są zadowalające i według naszych analiz okres zwrotu nadwyżki inwestycyjnej w stosunku do rozwiązania standardowego (chiller + kocioł gazowy) szacujemy na około 6 lat. Natomiast biorąc pod uwagę prognozy podwyżek cen energii elektrycznej w Polsce, może się okazać że ten współczynnik zredukuje się do ok. 3,5–4 lat – wyjaśnia Sroczyński. 

Najlepszą referencją są zadowoleni właściciele. Chociaż w tym przypadku nie możemy jeszcze podsumowywać i analizować pełnego roku, pierwsze wnioski i obserwacje są zadowalające: 

Po niespełna roku użytkowania tego skomplikowanego systemu jesteśmy zadowoleni z efektów. Automatyka cały czas jest dostrajana, dzięki czemu system działa coraz bardziej efektywnie. Dla nas najważniejsze jest to, że daje nam poczucie bezpieczeństwa i że jest bezobsługowy – podsumowuje współwłaściciel Mirai Clinic – Piotr Sójka. 

Zobacz również