3. Potřeba tepla a paliva - Denostupňová metoda

Transkript

1 Základy vytápění ( ) 3. Potřeba tepla a paliva - Denostupňová metoda Ing. Jindřich Boháč

2 Základy vytápění Ing. Jindřich Boháč Místnost: B1-807 (8. patro, Ústav 12116) Kontakt: Web: Konzultace: Pondělí 9:00 až 10:30 a až ale raději po dohodě mailem 2

3 Potřeba tepla na vytápění POTŘEBA SPOTŘEBA projekt skutečnost Výpočet teoretické potřeby tepla na vytápění podle denostupňové metody: Q d,vyt,teor = Q d,vyt,teor - teoretická potřeba tepla na vytápění [J/ot.obd] Q c - celková tepelná ztráta objektu [W] d - počet dnů v otopném období [den] Q c. d. t is t es t is t e. e i. e t. e d [J/ot. období] D - denostupeň: D = d. t is t es [den. C] t is - průměrná vnitřní teplota objektu [ C] t es - průměrná venkovní teplota za otopné období [ C] t e - venkovní oblastní výpočtová teplota [ C] e i - opravný součinitel na nesoučasnost přirážek (dle ČSN ) [-] - opravný součinitel na nesoučasnost tepelné ztráty větráním a prostupem (dle ČSN EN ) [-] e t - opravný součinitel na snížení vnitřní teploty (při přerušovaném vytápění) [-] e d - opravný součinitel na zkrácení doby provozu (ot. soustavy při přerušovaném vytápění) [-] ε - celkový součinitel: ε = e i. e t. e d 3

4 Potřeba tepla na vytápění Otopné období začíná ve chvíli, kdy průměrná venkovní denní teplota klesne ve dvou po sobě následujících dnech pod + 13 C a následující den je předpoklad, že tato teplota bude opět nižší než 13 C. Konec otopného období je definován opačně. 4

5 Potřeba tepla na vytápění Výpočet průměrné vnitřní teploty celého objektu t is je dle váženého průměru objemů jednotlivých místností: t is = i=1 n n i=1 V i. t i V i t is - průměrná vnitřní teplota objektu [ C] t i - vnitřní teplota i-té místnosti [ C] V i - objem i-té místnosti [m 3 ] V praxi se však většinou volí: cca 19 až 19,5 C pro RD cca 17 C pro školy a jiné větší budovy Opravný součinitel na nesoučasnost přirážek / nesoučasnost tepelné ztráty větráním a prostupem: e i volí se cca 0,6 (RD) až 0,9 (velké bytové domy, školy) 5

6 Potřeba tepla na vytápění Výpočet opravného součinitele na snížení vnitřní teploty (při přerušovaném vytápění, např. s nočním útlumem apod.): e t = t i,snížená t es t is t es Volíme: nemocnice = 1 obytné budovy s nepřeruš. vytáp. = 0,95 obytné budovy s nočním přeruš. vytáp. = 0,9 správní budovy = 0,65 až 0,9 dle denního využití školy = 0,8 (1/2 denní vyuč.) až 0,85 (s celodenním vyuč.) Výpočet opravného součinitele na zkrácení doby provozu (OS při přerušovaném vytápění): e d = d d Volíme: nemocnice a jiné trvale vytáp. budovy = 1 budovy s jednodenním klidem (6/7) = 0,9 budovy s dvoudenním klidem (5/7) = 0,8 školy = 0,7 6

7 Potřeba tepla na vytápění Výpočet skutečné potřeby tepla na vytápění: Q d,vyt,skut = Q d,vyt,teor η R. η O. η K J/ot. období η R - účinnost rozvodů tepla - zohledňuje kvalitu izolace a způsob provedení rozvodu tepla [-] (od 0,85 (dálkové výtopny) až po 0,95 či 0,98 u RD) η O - účinnost obsluhy zdroje tepla, resp. dnes regulace - zohledňuje typ regulace daného zdroje tepla (ekviterm, zóna ap.)[-] (od 0,9 (kotel tuhá paliva) až po 0,99 pro plynový kotel s rozdělením do zón) η K - účinnost zdroje tepla (kotle) - zohledňuje typ daného zdroje tepla [-] cca 0,68 až 0,8 - kotle na tuhá paliva cca 0,83 až 0,96 - kotle na kapalná a plynná paliva cca 0,95 až 0,98 - pro elektrokotle 7

8 Potřeba tepla na přípravu TV Výpočet roční potřeby tepla na přípravu teplé vody podle denostupňové metody: Nejprve je nutno spočítat denní potřebu tepla pro přípravu TV: Q d,tv,den = 1 + z. ρ. c. V 2p. t 2 t 1 [J/den] z - koeficient ztrát závislý na délce rozvodů TV a kvalitě jejich izolace [-] z = 0 pro průtočný ohřev z = cca 0,5 pro RD z = cca 1 až 4 pro velké budovy s cirkulací V 2p - potřeba teplé vody pro objekt [m 3 /den] RD cca 40 až 50 litrů na osobu a den (tzn. přenásobit počtem osob!) kancelářské budovy cca 10 l/os.den t 2 - teplota ohřáté vody - standardně 55 [ C] t 1 - průměrná roční teplota přiváděné studené vody - standardně 10 [ C] 8

9 Potřeba tepla na přípravu TV Výpočet roční potřeby tepla na přípravu TV podle denostupňové metody: Q d,tv = Q d,tv,den. d + 0,8. Q d,tv,den. t 2 t 1,léto t 2 t 1,zima. N d [J/rok] N - počet provozních dní soustavy [den] (N = 365 pro RD atp.) t 1,léto - teplota studené přiváděné vody v létě - standardně 15 [ C] t 1,zima - teplota studené přiváděné vody v zimě - standardně 5 [ C] 9

10 Celková potřeba tepla Výpočet celkové roční potřeby tepla (vytápění + příprava teplé vody): Q d,celk = Q d,vyt,skut + Q d,tv [J/rok] Výpočet celkové roční potřeby paliva: U d,celk = U d,vyt,skut + U d,tv = Q d,vyt,skut H u + Q d,tv H u [m 3 /rok nebo kg/rok] H u - výhřevnost použitého paliva [MJ/m 3 ; MJ/kg] např.: zemní plyn (tranzitní ruský) = 35,9 MJ/m 3 palivové dřevo = 14,6 MJ/kg hnědé uhlí (Mostecko) = 17,2 MJ/kg černé uhlí (Ostravsko) = 29,3 MJ/kg 10

11 Potřeba tepla Př.1) Vypočtěte potřebu tepla a paliva pro vytápění rodinného domu s celkovou tepelnou ztrátou 7,6 kw a dále budovy FS ČVUT s celkovou tepelnou ztrátou cca 750 kw. Obě stavby se nachází v Praze (d = 225 dní; t es = 4,3 C; t e = -12 C) a) Rodinný dům: t is = 19,5 C; e i = 0,6; e t = 0,95; e d = 1; vytápění plynovým kondenzačním kotlem: η K = 97 %; η R = 96 %; η O = 99 %; H u = 35,9 MJ/m 3 b) FS ČVUT: t is = 17 C; e i = 0,8; e t = 0,85; e d = 0,64 ( = 143 tzn. 31 víkendů a cca 20 dní svátků a volných dnů); vytápění plynovým kondenzačním kotlem: η K = 98 %; η R = 85 %; η O = 99 %; H u = 35,9 MJ/m 3 11

12 Potřeba tepla Řešení: Teoretická potřeba tepla na vytápění: a) Q d,vyt,teor = ,5 4,3 19,5 ( 12). 0,95.1.0,6 = MJ b) Q d,vyt,teor = ,3 17 ( 12). 0,85.0,64.0,8 = 2780 GJ Skutečná potřeba tepla na vytápění: a) Q d,vyt,skut = ,96.0,97.0,99 = MJ b) Q d,vyt,skut = ,98.0,85.0,99 = 3371 GJ 12

13 Potřeba paliva Potřeba paliva na vytápění a) U d,vyt,skut = ,9 = 1228 m3 b) U d,vyt,skut = ,9 = m 3 Cena paliva na vytápění a) C d,vyt = ,5 Kč/ m Kč/měsíc = Kč/rok b) C d,vyt = Kč/ GJ = 1,69 mil. Kč/rok 13

14 Potřeba tepla Př.2) Vypočtěte potřebu tepla a paliva pro celoroční přípravu teplé vody zadaného rodinného domu v Praze: Počet osob 6; spotřeba vody 40 l/os.den; voda je ohřívána na 55 C; z = 0,5 V 2p = 6.0,040 = 0,24 m 3 /den Q d,tv,den = 1 + 0, , = 68 MJ/den Q d,tv = , = MJ/rok 55 5 U d,tv = ,9 = 596 m3 /rok C d,tv = ,5 Kč/ m 3 (U d,vyt,skut = 1228 m3/rok) tj Kč / rok Kč/měsíc = Kč C d,celk = Kč/rok 14

15 Děkuji za pozornost