účinnost zdroje tepla

Transkript

1 Ztráty tepelných rozvodů při rozvodu tepelné energie Ing. Roman Vavřička, Ph.D. ČVUT v Praze, Fakulta strojní Ústav techniky prostředí Roman.Vavricka@fs.cvut.cz

2 Účinnost přeměny energie Palivo Ideálně Skutečně η k Produkce 99% 75% Ztráty x x Kotel η r Distribuce 99% 95% ηk účinnost zdroje tepla x x Teplo η s Uživatel 99% 90% η Celkově 97,0% 64,1% Distribuce Ztráty Teplo Energie na vstupu ηr účinnost rozvodů tepla Energie na výstupu 1000 MWh Spotřebitelé Ztráty η účinnost využití tepla s

3 Legislativa Zákon č. 177/2006 Sb. O hospodaření energií mění zákon č. 406/2000 Sb. - stanovuje opatření pro zvyšování hospodárnosti užití energie a povinnosti fyzických a právnických osob při nakládání s energií, pravidla pro tvorbu Státní energetické koncepce, Územní energetické koncepce a Národního programu hospodárného nakládání s energií a využívání jejích obnovitelných a druhotných zdrojů. Vyhláška č. 193/2007 Sb., kterou se stanovují podrobnosti účinnosti užití energie při rozvodu tepelné energie avnitřním rozvodu tepelné energie a chladu.

4 Vyhláška č. 193/2007 Sb. Stanovuje požadavky na účinnost užití energie v nově zřizovaných zařízeních pro rozvod tepelné energieana na vybavení tepelnou izolací,regulací l ía řízením í pro: a) parní, horkovodní a teplovodní sítě (včetně přípojek) b) předávacíř nebo výměníkové ě stanice c) zařízení pro vnitřní rozvod tepelné energie, chladu a teplé vody v budovách!!! Vhlášk Vyhláška stanoví způsob ů zjišťování tepelných ztrát zařízení í pro rozvod tepelné energie avnitřní rozvodů tepelné energie, chladu ateplé vody!!!

5 Vyhláška č. 193/2007 Sb. Vnitřní rozvod tepelné energie 4: 1) každý spotřebič tepelné energie se opatřuje armaturou s uzavírací schopností, pokud to jeho technické řešení a použití připouští, otopná tělesa TRV+RŠ 2) pro vytápění s nuceným oběhem teplonosné látky nevýrobních objektů se volí teplota teplonosné látky na vstupu do otopného tělesa do 75 C (s přirozeným oběhem vody maximálně do 90 C) 3) tepelná energie předávaná do vytápěného prostoru z neizolovaného potrubí je považována za trvalý zisk, jestliže teplota teplonosné látky v potrubí je rovna nebo vyšší než 60 C a délka potrubí je větší než 2 m.

6 Tepelné zisky od neizolovaného potrubí Teplo z teplonosné látky protékající potrubím se sdílí z povrchu neizolované trubky do vytápěného prostoru konvekcí (prouděním) a radiací (sáláním). Q& = S ( t t ) + c Ttr Ti α k tr tr i + ε 0 ϕ tr,i

7 Tepelné zisky od neizolovaného potrubí - konvekce Svislé potrubí Vodorovné potrubí α = 145, t t k w i ( ) 025, 22 α k tw ti = 1, d 0,25

8 Vyhláška č. 193/2007 Sb. Směrné hodnoty tepelného výkonu neizolovaného potrubí vztažené na 1mdélky

9 Vyhláška č. 193/2007 Sb. Tepelná izolace zařízení pro rozvod tepelné energie avnitřní rozvody 5: 1) část tepelné sítě, která prochází netemperovanými prostory s teplonosnou látkou o teplotě vyšší než 40 C musí být vybavena tepelnou izolací (kromě kondenzátního potrubí) 2) u vnitřních rozvodů s teplotou teplonosné látky do 115 C musí být návrh izolace proveden tak, aby povrchová teplota izolace byla maximálně o20k vyšší než teplota okolí 3) u vnitřních rozvodů s teplotou teplonosné látky nad 115 C musí být povrchová teplota izolace maximálně o 25 K vyšší než teplota okolí 4)!!! na všech vnitřních rozvodech musí být instalována tepelná izolace!!! (armatury a příruby mají odnímatelnou tepelnou izolaci)

10 Vyhláška č. 193/2007 Sb. Tepelná izolace zařízení pro rozvod tepelné energie avnitřní rozvody 5: 5) tepelná izolace rozvodů musí být provedena z materiálů, které mají součinitel tepelné vodivosti λ 0,045 W/m.K a u vnitřních rozvodů λ 0,04 W/m.K 6) tloušťka tepelné izolace se stanoví tak, aby výsledný součinitel prostupu tepla U odpovídal požadavkům viz. tabulka pro vnitřní rozvody DN 10 až15 20 až až až až 200 U [W/m 2.K] 0,15 0,18 0,27 0,34 0,4 7) Pro vnitřní rozvody tepla a chladu se u malých průměrů menších než DN 10 přihlíží k izolačnímu logicky neřešitelnému rozporu, tj. cena izolace versus dosažená úspora

11 Vyhláška č. 193/2007 Sb. Tepelná izolace zařízení pro rozvod tepelné energie avnitřní rozvody 5: Příklad: DN 25, λ iz = 0,04 W/mK, τ = 232 dní, C tepla = 560 Kč/GJ, C iz = 4500 Kč/m 3, životnost izolace 20 lt let Návrh splňující vyhlášku č. 193/2007 Sb., kde U 0,18 W/m 2 K Výsledná tloušťka izolace h=67mm(výpočet dle č.193/2007 Sb. viz ) Výsledná tloušťka izolace h = 63 mm (výpočet č dle č.193/2007 Sb. Výpočetníč tí program) 11

12 Vyhláška č. 193/2007 Sb.!!! 2 odst. 3, říká: Při navrhování nových a při rekonstrukci stávajících tepelných sítí se použije řešení, pro které má minimální hodnotu energetická náročnost zhlediska dopravy tepelné energie η c a maximální hodnotu účinnost z hlediska tepelných ztrát tátηη z. Minimální hodnoty resp. maximální nemusí být dodrženy, pokud je navrženo výhodnější řešení na základě optimalizačního výpočtu, respektujícího ekonomicky efektivní úspory energie. 12

13 Vyhláška č. 193/2007 Sb. Měrná tepelná ztráta potrubí [W/m] Náklady na tepelné ztráty Náklady na izolaci 13

14 Vyhláška č. 193/2007 Sb. h tloušťka 5 mm 10 mm 15 mm 20 mm 25 mm 30 mm 35 mm 40 mm 45 mm izolace q 101,80 80,84 61,90 45,63 37,71 32,95 30,28 26,52 22,27 N q 1142,67 907,38 694,80 512,18 423,25 369,82 339,86 297,69 249,98 N iz 21,09 50,04 86,85 131,49 183,96 231,21 279,77 328,32 376,88 Suma 1163,76 957,42 781,65 643,67 607,21 601,03 619,63 626,01 626,86 Nz Niz Suma Kč č/m.rok Tloušťka izolace 14

15 Vyhláška č. 193/2007 Sb. Tepelná izolace zásobníků teplé vody a expanzních nádob 8: 1) minimální tloušťka tepelné izolace zásobníků teplé vody a otevřených expanzních nádob je 100 mm při λ iz 0,045 W/m.K 2) minimální tloušťka tepelné izolace pasivních zásobníků (akumulačních nádob) je 100 mm při λ iz 0,04 W/m.K, nebo musí být dosaženo součinitele prostupu tepla U 0,30 W/m 2.K 3) u sezónních zásobníků se tloušťka izolace stanovuje na základě optimalizačního výpočtu

16 Vyhláška č. 193/2007 Sb. Tepelná izolace rozvodů chladicích látek 9: 1) pro teplotu teplonosné látky od + 18 C do + 5 C platí to samé co pro rovody tepla ( 5), pro teplotu nižší než + 5 C se tloušťka izolace násobí 1,5 násobkem tloušťky podle ( 5) 2) pro tepelnou izolaci rozvodů a vnitřních rozvodů chladu se použije materiál mající součinitel tepelné vodivosti λ iz 0,038 W/m.K 3) povrchy, spoje a čela tepelných izolací musí být opatřeny nepřerušovanou parotěsnou vrstvou k zamezení pronikání vlhkosti difuzí vodních par + pro rozvody s provozní teplotou nižší než + 15 C se vláknité izolace nepoužívají 4) tepelná izolace musí být provedena tak, že mezi izolací a povrchem potrubí nedocházelo ke kondenzaci vlhkosti ze vzduchu

17 Vyhláška č. 193/2007 Sb. Regulace a řízení dodávky tepelné energie nebo chladu 7 a 9: 1) u rozvodu tepelné energie a vnitřních rozvodů vytápění a teplé vody se seřizují průtoky tak, aby odpovídaly projektovaným jmenovitým průtokům s maximální odchylkou ± 15 % 2) u rozvodu chladu a vnitřních rozvodů chladu se seřizují průtoky tak, aby odpovídaly projektovaným jmenovitým průtokům s maximální odchylkou ± 12 % 3) oběhová čerpadla v předávacích stanicích a v otopných soustavách s jmenovitým tepelným výkonem nad 50 kw se vybavují automatickou plynulou nebo alespoň třístupňovou regulací otáček

18 Vyhláška č. 193/2007 Sb. Metody zjišťování tepelných ztrát azisků pro rozvod tepelné energie, chladu a teplé vody 10 10: 1) Schmidtova metoda měření na speciálním gumovém pasu, kde na základě rozdílného tepelného toku je vyvolána změna odporu termočlánku, která spolu s odečteným napětím udává hodnotu měrného tepelného toku 2) termovizní metoda na základě snímaní povrchu tepelné izolace můžeme zaznamenat rozložení povrchových teplot, případné vady nebo špatné instalace izolace, nevýhodou je neověření součinitele tepelné vodivost tepelné izolace 3) kalorimetrická metoda na základě měření rozdílů teplot na začátku a konci úseku spolu s měřením hmotnostního průtoku vody, stanovíme tepelnou ztrátu úseku nevýhodou může být v případě použití fakturačních měřidel velká chyba způsobená nepřesností měřidel

19 Děkuji za pozornost fs.cvut.cz cz