ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra technických zařízení budov Situace v ČR 55% uhelné 42% jádro 3% vodní 0,1 % ostatní (vítr, fotovoltaická)

Transkript

1 ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra technických zařízení budov TZ1 Vytápění Elektrická energie - výroba Situace v ČR 55% uhelné 42% jádro 3% vodní 0,1 % ostatní (vítr, fotovoltaická) Zdroje tepla - elektrické vytápění, obnovitelné zdroje 1 2 Elektrická energie - dodávka Fyzikální principy elektrického vytápění 1 Jouleův - Lenzův zákon vyjadřuje práci W ve stacionárním elektrickém poli: W= UIt = RI 2 t = (U 2 /R).t [J] U - napětí I - proud t - čas R odpor James Prescott Zákon experimentálně objevil pomocí kalorimetru v roce 1844 James Prescott Joule ( ) a profesor petrohradské univerzity Lenz. Vyvinuté teplo se nazývá Joulovo teplo (Joulova ztráta). Tímto teplem se zahřívá vodič až na teplotu, při které se přiváděný výkon vyrovná se ztrátami tepla do okolí. Při vhodných podmínkách se může vodič roztavit. 3 4 Fyzikální principy elektrického vytápění 2 Peltieruv efekt (Jean Charles Athanase Peltier ( ) zavedením el. proudu do okruhu složeného ze dvou polovodičů (vizmut-telluridy) dojde v místě spojů ke zvýšení a snížení teploty v závislosti áil na polaritě. Využití - chlazení, topení Pro tepelný výkon Pp tudíž platí: Pp = p I kde p je tzv. Peltierův koeficient. přímotopné infrazářiče radiátory konvektory, teplovzdušné jednotky sálavé plochy panely závěsy folie topné kabely teplovodní (elektrokotel) Elektrické vytápění akumulační kamna statická dynamická hybridní teplovodní (elektrokotelna) 5 6 1

2 Akumulační elektrokotelna Obnovitelné zdroje energie Zákon 406/2000 Sb o hospodaření energií OZE=nefosilní přírodní zdroje energie, jimiž jsou energie vody, půdy, vzduchu, větru, slunečního záření, geotermální, biomasy skládkového plynu kalového plynu a bioplynu 7 8 Využití energie vody, půdy, vzduchu Nízkopotenciální zdroj - teplota v rozmezí cca -20 až +30 C Nutno zvýšit teplotní úroveň ň -> tepelné čerpadlo Tepelné čerpadlo Tepelný stroj, umožňující využití nízkopotenciálního tepla okolí pro energetické systémy budov. Výparník-kompresor-kondenzátor- redukční ventil Kompresorové x absorpční Topný faktor Podíl výkonu a příkonu >1,opt 3 Závislý na pracovních podmínkách Chladivo Freony!!! 9 10 Zdroje nízkopotenciálního tepla pro tepelné čerpadlo Vzduch Venkovní vzduch C Proměnná teplota ovlivňuje ň topný faktor Instalace venkovní jednotky s ventilátorem Zdroje nízkopotenciálního tepla pro tepelné čerpadlo Voda Studniční Dvě studny Další čerpadlo Povrchová výměník nebo čerpání?

3 Zdroje nízkopotenciálního tepla pro tepelné čerpadlo Země Zemní kolektor 1,0-1,81,8 m hluboko, W/m 2, rozteč 061 0,6-1 m, délka 100 m Vrty ( W/m), čtyři trubky DN hloubka m 13 Použití TČ Teplovodní vytápění Nízkoteplotní zdroj nízkoteplotní soustava, podlahové vytápění, desková tělesa, konvektory? Bivalentní nebo monovaletní zdroj? (elektrokotel, pevná paliva, solární kolektory) Konstantní pracovní podmínky X požadavky na proměnný výkon otopné soustavy akumulace tepla, hydraulické řešení 14 Zapojení - příklady řešení 1 Zdroje -příklady řešení 2 Č3 Č2 2xTRV TRB Č3 Č2 2xTRV Č1 EN RS Č1 EN Č5 RS 3xZV Příklad 1: Tepelné čerpadlo s akumulační nádrží pouze vytápění Zapojení umožňuje práci zdroje v optimálních podmínkách a přerušovaný chod zdroje s přestávkami v řádu dnů.průtočný ohřev TUV je ve srovnání se zásobníkovým příznivý z hlediska stagnace TUV (legionella) Použití TČ Solární energie Příprava teplé vody Optimální pracovní podmínky Systémy vzduch-voda, voda, chlazení sklepa Samostatné zařízení nebo kombinace s TČ pro vytápění? Slunce - pohyb po obloze difúzní a přímé záření solární konstanta 1360 W/m 2 zaclonění mraky skutečně dopadající energie max 1000 W/m 2 Globální sluneční záření dopadající na území ČR [MJ. m -2.rok]

4 Solární energie Využití solární energie Pasivní systémy solární okno skleník (zimní zahrada) akumulační stěna TROMBE Aktivní solární systémy vodní, vzdušné kolektory fotovoltaické články Zapojení solárního kolektoru pro přípravu teplé vody Kogenerace plynový motor s elektrickým generátorem Č TV C TRB Č topným zdrojem je chlazení motoru výkon např 42 kw tepla + 25 kw elektřiny X hluk X nesoučasnost odběru tepla a elektřiny problém s prodejem el.energie 3xZV SV Biomasa Biomasa je definována jako hmota organického původu. V souvislosti s energetikou jde nejčastěji o dřevo a dřevní odpad, slámu a jiné zemědělské zbytky včetně exkrementů užitkových zvířat. Suchý proces Mokrý proces Přednosti a nevýhody biomasy + Obnovitelná energie. Lokální zdroj Do ovzduší se dostane jen CO 2, které rostliny spotřebovaly při fotosyntéze pro svůj růst. proces nepřispívá, na rozdíl od fosilních paliv, ke skleníkovému efektu. - Obsah vody má velký vliv na výhřevnost. Větší nároky na prostor. Nutná likvidace id popela. Menší komfort provozu. Výhřevnost Polena 16 MJ/kg Brikety, peletky 19 MJ/kg

5 Mokrý proces výroba bioplynu Kotle na spalování biomasy zplynovací kotel Kotel na peletky Doprava peletek = kotel na zplynování dřeva + zásobník paliva + dopravník Náklady na vytápění RD 100GJ Zkouška Zkouška probíhá písemnou a ústní formou s přihlédnutím k výsledku práce na cvičení. Před zahájením písemné části zkoušky musí mít student zapsán zápočet v indexu. Písemná část zkoušky má 20 otázek; z toho 10 ze zdravotní techniky (vodovod,kanalizace,plynovod) a 10 z vytápění. ě Délka písemné zkoušky je 2x50 minut. Minimální počet úspěšně zodpovězených otázek je 7 z každé části. Výsledná klasifikace je na základě výsledku z písemné části, hodnocení ze cvičení a případné doplňující otázky při ústní části zkoušky

6 ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra technických zařízení budov Děkuji za pozornost 35 6