Optimisation of urban waste heat source integration into existing district heating systems

U diplomskom radu prikazan je jedan od načina spajanja urbanih izvora otpadne topline u centralizirane toplinske sustave (CTS). Prema literaturi postoji oko 1,2 EJ dostupne niskotemperaturne otpadne topline koja se ispušta u okoliš. Trenutne temperaturne razine CTS-a u Republici Hrvatskoj, ali i diljem Europe ne dozvoljavaju direktnu rekuperaciju otpadne topline. Zbog toga, ali i činjenice postojanja sve većeg udjela obnovljivih izvora energije u elektroenergetskom miksu, sve češće se za ovakvu integraciju otpadne topline upotrebljavaju dizalice topline. Integracija dizalica topline i izmjenjivača topline u smislu iskorištavanja otpadne topline, izrađena je pomoću modela pinch metode. Ona se zasniva na vrednovanju izmjene topline između dviju struja pomoću minimalne temperaturne razlike između njih. U radu je njen proračun potpomognut programskim jezikom Visual Basic for Applications (VBA) u sklopu računalnog paketa Microsoft Excela. Također, osim samog VBA, u radu je za potrebe mapiranja urbanih toplinskih izvora korišten i QGIS alat. Urbani toplinski izvori koji su mapirani jesu: rashladni uređaji supermarketa, sustavi hlađenja prostora trgovačkih centara i supermarketa te trafostanice. Pomoću pinch metode ispitani su uvjeti spajanja ovih izvora na tri različita temperaturna režima CTS-a. Njome je dobiven termodinamički uvid u mogućnosti spajanja: načini rekuperacije, vrijeme u godini kada ju je moguće rekuperirati ju te toplinski množitelj za svaki od objekata i scenarija. Pokazano je da su izvori topline rashladnih sustava supermarketa i trafostanica ekonomski i termodinamički izvedivi.In this master thesis, the concept of urban waste heat sources was presented. In Europe, there is a huge potential for waste heat. Some approximations are cited about 1,2 EJ of waste heat available. The challenge is to integrate these sources to the newest generations of district heating networks. After a literature review, the method is represented with the model of every chosen urban heat source – supermarkets, shopping malls, and power substations. Integration of all these sources to the network was implemented with the pinch method. The pinch method was supported in Visual Basic for Applications (VBA) as one part of MS Excel. By implementing a pinch method, two ways of utilizing were implemented. First is the direct use with heat exchanger and second by using heat pumps. The results are thermodynamic and economic quantification of urban heat sources in different DH networks. The most economically feasible heat sources are refrigeration systems of supermarkets and power substations