Nowoczesne systemy podtrzymania życia w Orientarium ZOO Łódź

Orientarium to pawilon hodowlano-wystawienniczy z wnętrzami zainspirowanymi wyspami Południowo-Wschodniej Azji. Odwiedzający zobaczą m.in. słonie indyjskie, rekiny, krokodyle gawialowe, anoa oraz niedźwiedzie malajskie. Pod wieloma względami to obecnie najnowocześniejszy tego rodzaju obiekt w Europie.

„Na efekty hodowlane musimy jeszcze chwilę poczekać, bo zwierzęta ciągle aklimatyzują się do przestrzeni oraz w dalszym ciągu z ogrodów europejskich przyjeżdżają nowi mieszkańcy. Systemy oraz instalacje działają i realizują założenia optymalnego gospodarowania energią elektryczną i wodą. Przy tak złożonym obiekcie jest to kluczowe. W pierwsze dwa miesiące od otwarcia Orientarium odwiedziło nas 320 tysięcy gości zarówno z Polski, jak i z zagranicy. Potencjał edukacyjny jest ogromny” – mówi Łukasz Jędraszek, kierownik działu inwestycji Miejskiego Ogrodu Zoologicznego w Łodzi.

Historia łódzkiego ogrodu zoologicznego sięga 1938 roku, natomiast pomysł utworzenia Orientarium pojawił się w 2016 roku. W pierwszym etapie prac nad nowym kompleksem architekci, specjaliści w dziedzinie instalacji sanitarnych i biolodzy przygotowywali program funkcjonalno-użytkowy. Opisali w nim m.in. elementy poszczególnych obiektów, procedury i technologie.

Bazując na wcześniejszych doświadczeniach autorzy dokumentacji oszacowali liczbę urządzeń filtrujących wodę, służących poprawie jakości i przejrzystości. Uwzględnili również zbiorniki poprawiające stabilność gazową wody w akwariach, które w razie nadmiaru np. dwutlenku węgla czy tlenu odgazowują ciecz, a gdy jest ich jest za mało, uzupełniają niedobory. To szczególnie istotne dla ryb, bo zachwiany bilans gazowy im szkodzi.

Kolejny krok to realizacja obiektu uwzględniająca potrzeby różnych gatunków zwierząt. Dla słoni przewidziano trzy baseny – po jednym na zewnętrznym i wewnętrznym wybiegu oraz osobny dla samca. Słonie indyjskie zamieszkujące Orientarium do basenów wchodzą, żeby się wykąpać – często pod czujnym okiem gości ZOO, którzy obserwują ssaki zza szyby.

Utrzymanie odpowiedniej jakości wody w basenach zaczyna się od filtracji mechanicznej, podczas której separatory wychwytują największe zanieczyszczenia. Kolejno ciecz przepływa przez filtry mechaniczne z tzw. szkłem aktywowanym, które hamuje rozwój bakterii na samym złożu filtracyjnym. Oddzielne instalacje służą do filtrowania biologicznego i dezynfekcji wody z pomocą ozonu i lamp UV. 

„Całość wymaga dużej liczby pomp transportujących wodę pomiędzy poszczególnymi instalacjami. Każda z pomp ma falownik, który monitoruje jej pracę i – przede wszystkim – pozwala zużywać jak najmniej energii. Na przykład, kiedy w czasie filtracji mechanicznej filtry są zanieczyszczone, to ciśnienie wzrasta, opór się zwiększa i potrzeba większej mocy. Gdyby nie falowniki, pompy musiałyby nieustannie działać z pełną mocą, a ich wydajność zmieniałaby się zależnie od stopnia zanieczyszczenia filtrów. Tymczasem przepływomierze razem z falownikami pozwalają utrzymywać ten sam poziom przepływu przy zmiennej mocy pomp. W ten sposób zmniejszyliśmy energochłonność instalacji” – podkreśla Tomasz Szczyrba, dyrektor projektu, Transcom.

Łącznie w całym obiekcie działa 50 przetwornic częstotliwości VLT® AQUA Drive FC 202 firmy Danfoss, których łączna moc zainstalowana wynosi 373 kW.  Zakres mocy dostarczonych urządzeń wynosi od 0,75 kW do 18,5 kW. Przetwornice częstotliwości regulują wydajnością pomp do poziomu 60-80%, co oznacza co najmniej 50% oszczędności energii w porównaniu z układami bez napędów.

„Dzięki wcześniejszym doświadczeniom z Afrykarium we Wrocławiu, łatwiej nam było dobrać przetwornice częstotliwości. Biorąc pod uwagę trudne środowisko pracy, specyficzne potrzeby zwierząt i wymagania gwarancyjne, wybraliśmy urządzenia o wysokiej odporności i niezawodności, niwelujące szumy akustyczne. Działanie urządzeń w środowisku agresywnym, w pobliżu wody słonej i słodkiej, zabrudzonej produktami pochodzenia organicznego, umożliwiają: wysoki stopień ochrony IP obudowy oraz dodatkowe pokrycie antykorozyjne kart elektroniki. Dodatkowo w razie zaniku napięcia przetwornice wchodzą w tzw. wybieg, a następnie autoreset i samodzielne ponowne uruchomienie. Przetwornice mają wbudowane funkcje pompowe, filtry i dławiki DC, co zapewnia optymalną i niezawodną pracę pomp, zmniejszenie emisji zakłóceń elektromagnetycznych i odkształceń prądu, minimalizując ich wpływ na inne urządzenia” – mówi Andrzej Sokołowski, kierownik sprzedaży, Danfoss Drives.

Największym wyzwaniem okazał się zbiornik o pojemności 2,5 miliona litrów wody słonej, która wymaga osobnych procesów dotyczących przygotowania, produkcji i filtrowania. 

Przygotowanie wody do akwariów słonych zaczyna się od zmiękczenia wody, a następnie oczyszczenia jej na membranach odwróconej osmozy – tak powstaje woda zdemineralizowana, przechowywana w specjalnym zbiorniku, która później – dzięki pompom z falownikami – trafia do zbiornika produkcji wody morskiej. 

Najtrudniejsze w utrzymaniu okazały się parametry wody dla żywej rafy koralowej, ponieważ obostrzenia dotyczące parametrów wody są dużo bardziej rygorystyczne niż w przypadku akwarium z rybami. Z tego powodu do układu LSS trafiły dodatkowe instalacje, kontrolujące m.in. ilość wapna czy fosforanów.

Woda z płukania filtrów jest ponownie wykorzystywana. Gdyby nie to, codzienne zużycie sięgałoby 150-200 m3. W tym obszarze niełatwym przedsięwzięciem okazał się projekt instalacji odzyskującej popłuczyny z wody słonej, który zminimalizowałby ilość cieczy odprowadzanej do kanalizacji.

Dzięki systemowi przepompowni słona woda popłuczna z filtrów trafia do zbiorników, gdzie następuje sedymentacja, zaś ciecz odpompowana znad warstwy osadu jest poddawana 2-stopniowej filtracji. W pierwszej kolejności następuje filtracja mechaniczna, a w drugiej – ultrafiltracja. Taki zabieg pozwala odzyskać 80% wody, która w przeciwnym razie trafiłaby do kanalizacji. Resztkowa ilość ścieków słonych odprowadzana jest do kanalizacji po ich rozcieńczeniu za pomocą zgromadzonej wody deszczowej w podziemnych zbiornikach retencyjnych. 

Systemy podtrzymania życia z przetwornicami częstotliwości muszą być niezawodne i trwałe, bo od tego zależy życie, komfort i bezpieczeństwo zwierząt w Orientarium. Dlatego firma Transcom, zajmująca się projektem i wykonaniem technologii LSS, wybrała urządzenia VLT® AQUA Drive FC 202, kładąc równocześnie nacisk na jak najdłuższą gwarancję. W połowie 9-letniego okresu urządzenia zostaną skontrolowane przez serwis partnerów firmy Danfoss.

Łódzkie Orientarium działa od 29 kwietnia 2022 roku. W kompleksie jest 9 basenów, 6 akwariów o łącznej objętości przekraczającej 5800 m3. Do automatycznego przepływu wody pomiędzy instalacjami wykorzystuje się pompy. Urządzenia działają z różną, optymalną mocą dzięki 50 przetwornicom częstotliwości Danfoss VLT® AQUA Drive FC 202. Łączna moc zainstalowana urządzeń to 373 kW. Maksymalna moc pojedynczej przetwornicy wynosi 18,5 kW, minimalna – 0,75 kW.  Oszczędności zużycia energii przez pompy dzięki przetwornicom wynoszą co najmniej 50%. Urządzenia są przystosowane to trudnych warunków Miejskiego Ogrodu Zoologicznego – karty elektroniki mają dodatkową powłokę antykorozyjną, a klasa szczelności obudowy to IP55. Przetwornice mają funkcję autorestartu na wypadek zaników napięcia w zasilaniu, a także specyficzne nastawy redukujące szumy akustyczne. Zastosowane rozwiązania zwiększają niezawodność systemów podtrzymania życia zaprojektowanych dla zwierząt z łódzkiego ZOO.