1/97 Úvod do zásobování teplem

Transkript

1 1/97 Úvod do zásobování teplem centralizované zásobování teplem základní pojmy zdroj rozvody hlavní výhody a nevýhody

2 Zásobování teplem 2/97 decentralizované individuální topidla - zdroj tepla pro 1 místnost etážové vytápění - zdroj tepla pro 1 byt domovní kotelny - zdroj tepla pro 1 dům kvalitní fosilní paliva (ZP) elektrická energie tepelná čerpadla biomasa (peletky, kusové dřevo)

3 Zásobování teplem 3/97 centralizované centrální zdroj tepla pro více objektů (základní, špičkový) rozvod tepla (tepelná síť, potrubní síť, distribuční síť) předávací stanice, odběrová zařízení, spotřebitelská zařízení primární síť sekundární síť

4 Centralizované zásobování teplem 4/97

5 Soustavy CZT podle určení 5/97 městské zásobují bytový a komunální sektor, případně místní průmysl závodní, podnikové zásobují objekty v rámci průmyslového závodu, případně několik průmyslových zařízení oblastní zásobují více lokalit, např. městských čtvrtí např. teplovod Mělník pro východní část Prahy

6 Soustavy CZT oblastní 6/97

7 Zdroje tepla pro soustavy CZT 7/97 základní zdroj tepla vysoké využití instalovaného výkonu zdroj s vysokou účinností, nízkými provozními náklady špičkový zdroj tepla pouze pro vykrývání krátkodobých špiček potřeby levný zdroj / nízké využití instalovaného výkonu bez vysokého požadavku na provozní účinnost

8 Zdroje tepla pro soustavy CZT 8/97 umístěné v zásobované oblasti krátký a levný rozvod tepla exhalace, hluk potlačení vyššími náklady na zdroj omezená velikost zdroje vyšší měrné náklady na zdroj vzdálené od zásobované oblasti levnější řešení zdroje nákladné rozvody

9 Zdroje tepla pro soustavy CZT 9/97 okrskové / blokové kotelny nízké tepelné výkony řádově do několika MW zdroj tepla pro více budov - může být umístěn v jedné z nich kotle i spotřebiče přímo napojené na tepelnou síť bez předávacích stanic teplovodní sítě, parní sítě paliva: dnes zemní plyn, dříve uhelné kotelny na sídlištích

10 Zdroje tepla pro soustavy CZT 10/97 výtopny výkony do 35 MW, vyšší parametry teplonosné látky, voda 130 až 180 C, tlaky až 2 MPa horkovodní, teplovodní kotle, parní kotle pouze v průmyslu samostatně umístěný zdroj tepla pro soubor budov rozsáhlejší tepelná síť, předávací stanice u odběratelů paliva: uhelné výtopny (plnění emisních limitů), zemní plyn vodní tepelná síť

11 Zdroje tepla pro soustavy CZT 11/97 teplárny kombinovaná výroba elektrické energie a tepla (KVET), combined heat & power (CHP), kogenerace zdroje tepla od výkonu 35 MW (ekonomické optimum), může ležet níže podle místních podmínek parní zdroje - parní kotle, parní turbíny teplárenské (protitlaké, kondenzační odběrové, doplňkové kondenzační, atd) plynové turbíny otevřený, uzavřený, spalinové kotle paroplynové parní kotle, parní a plynové turbíny, spalinové kotle jaderné malé rektory, téma let, dnes u ledu

12 Zdroje tepla pro soustavy CZT 12/97 elektrárny s dodávkou tepla výroba elektřiny, část odpadního tepla se přivádí do blízké lokality pro zásobování teplem parní zdroje - parní kotle, parní turbíny kondenzační, odběrové (např. teplovod Mělník pro východní Prahu) jaderné zdroje reaktory, parní turbíny kondenzační (např. zamýšlený teplovod z JE Temelín pro Č. Budějovice)

13 Zdroje tepla pro soustavy CZT 13/97 spalovny tuhého komunálního odpadu (TKO) spalování odpadů s využitím tepla parní zdroje - parní kotle, parní turbíny teplárenské horkovodní zdroje horkovodní kotle např. spalovna Malešice

14 Zdroje tepla pro soustavy CZT 14/97 zdroje s tepelnými čerpadly využití tepla prostředí: okolního vzduchu, zemského masivu, vody, geotermální vody (!) potřeba vysokopotenciální energie! elektrická energie elektrická kompresorová čerpadla vysokoteplotní energie absorpční tepelná čerpadla teplovodní zdroje tepelná čerpadla s nízkou provozní teplotou 60 až 65 C teplotní spád soustavy CZT, předávacích stanic a navazujících odběrů musí respektovat provoz tepelných čerpadel

15 Rozvod tepla v soustavách CZT 15/97 vodní soustavy převažují výhody, převážná většina soustav CZT teplovodní soustavy do 110 C horkovodní soustavy nad 110 C

16 Rozvod tepla v soustavách CZT 16/97 parní soustavy především v průmyslových soustavách, požadavek páry pro technologii, pro výrazná převýšení v rozvodech, u složitých sítí do 0,5 MPa: pro obytné celky nad 0,5 MPa: pro průmyslové soustavy nevýhody: tepelné ztráty, požadavek na kvalitu vody kondenzátní potrubí -menší dimenze -menší izolace

17 Rozvod tepla v soustavách CZT 17/97 uzavřené soustavy teplonosná látka obíhá ve stálém množství, odevzdává teplo pro nepřímé využití teplovodní (přívodní, vratná větev), parní (parní potrubí, kondenzátní potrubí) otevřené soustavy počítá se s odběrem teplonosné látky z tepelné sítě odběrateli pro přímé použití. Teplonosná látka se z předávacích stanic se: vrací částečně (teplá voda / cirkulace, pára s odběrem / kondenzát) nevrací (pára)

18 Rozvod tepla v soustavách CZT 18/97 paprskovitá síť ze zdroje tepla vychází jeden nebo více napáječů, větvovité dělení k předávacím stanicím, vhodná pro větší zásobovaná území okružní síť modifikace paprskovité se vzájemně propojenými napáječi, vhodná pro kompaktní zástavbu

19 Odběr tepla v soustavách CZT 19/97 tlakově závislé připojení (pára, voda) přímé beze změny parametrů teplonosné látky se změnou parametrů tlaku, teploty, tlaku & teploty tlakově nezávislé připojení (pára, voda) tlakové oddělení teplosměnnou plochou výměníkové stanice pára/pára, pára/voda, voda/voda,... pára/vzduch, voda/pára, apod. smíšené připojení část odběrů tepla je tlakově závislá, část tlakově nezávislá

20 Výhody (oproti individuálním zdrojům) 20/97 centrálně řízený zdroj vyšší tepelná účinnost díky většímu výkonu zdrojů kontrola a regulace spalovacího procesu možnost spalování i méně hodnotných paliv menší znečištění ovzduší, snazší zachycování znečišťujících látek

21 Výhody (oproti individuálním zdrojům) 21/97 vyšší tepelný komfort, čistota vnitřního prostředí, bezpečnost menší nároky (technické, personální) na rozvoz paliva a odvoz zbytků ze spalování (uhelné výtopny) menší počet pracovníků obsluhy a údržby / jednotku výkonu širší možnosti kombinované výroby elektřiny a tepla výrazně vyšší účinnost oproti soustavě elektrárna + výtopna

22 Nevýhody 22/97 vysoké investiční náklady, zejména na rozvod tepla dnes vysoká konkurence místních zdrojů (domovní kotelny na zemní plyn, tepelná čerpadla) neefektivní provoz při nízkém nebo nerovnoměrném vytížení soustavy problematika odpojování odběrných míst x teplárenský provoz stáří soustav CZT, nutné úpravy a rekonstrukce tepelné ztráty snižující se konkurenceschopnost oproti jiným zdrojům, úpravy se promítají do cen tepla

23 Uplatnění CZT 23/97 hustě osídlené území zvláště ve spojení s teplárenstvím energetické důvody úspora paliva ekologické důvody úspora emisí, úspora dopravy paliv vždy koncepční řešení: sídelních celků zdrojů tepla uplatnění méně hodnotných levných paliv, jaderné energie pro zásobování teplem, uplatnění OZE s vyšší účinností

24 Současnost - ČR 24/97 v současnosti % tepla dodáváno soustavami CZT pro domácnosti

25 Současnost - Evropa 25/97

26 Současnost - Evropa 26/97

27 Současnost otázky nad CZT 27/97 CZT v územním plánu preference stavebního úřadu ve schvalovacím procesu požadavek na připojení tam kde je k dispozici CZT musí být nepřipojení odůvodněno (MŽP) důvody: emise (vzdálený zdroj = lokální emise nulové), hluk,... cena tepla z CZT převyšuje cenu tepla z lokálního zdroje odpojování objektů napojených na CZT z důvodu neúměrně vysokých nákladů na teplo (> 700 Kč/GJ) a přechod na lokální zdroje tepla (plynové kotelny) cenová spirála, zvýšení ceny tepla pro ostatní neodpojené

28 28/97 Výpočet výkonu a potřeby tepla návrh výkonu připojených odběrů pro vytápění a přípravu teplé vody návrh výkonu zdrojů tepla potřeba tepla pro vytápění a přípravu teplé vody

29 Potřeba tepla (výkonu) 29/97 výkonové odběry vytápění tepelné ztráty příprava teplé vody tepelný příkon ohříváků technologické teplo tepelný příkon zařízení chlazení tepelný příkon zařízení ztráty v síti tepelné ztráty

30 Návrhový výkon zdroje 30/97 přípojný výkon odběrů pro návrh předávacích stanic pokrytí potřeby okamžitého výkonu v daném objektu tepelné ztráty v síti podle délky potrubí, uložení potrubí podle teplotní úrovně teplonosné látky návrhový výkon zdroje tepla využití nesoučasnosti odběrů znalost průběhu odběrových výkonů během dne, týdne, roku

31 Přípojný výkon odběrů 31/97 vytápění tepelný výkon pro krytí tepelné ztráty Q H příprava teplé vody tepelný výkon ohříváků Q W,max při prostém součtu příliš velký výkon a nároky na síť, předimenzování a investiční náročnost krátkodobá preference ohřevu vody před vytápěním Q P,8 QH QW, s kde 1. podmínka 2. podmínka 0 Q W, s střední hodnota tepelného výkonu pro ohřev vody Q Q P Q H P Q W,max obě podmínky musí být splněny Q max Q ; Q jinak P H W,max

32 Výkon přenášený sítí 32/97 při návrhu výkonu přenášeného sítí (přenosové kapacity) je nutné zohlednit: připojený výkon současných odběrů budoucí rozvoj sítě víceletá perspektiva, rezerva tepelné ztráty sítě stanovení průtoků, dimenzí potrubí úrovně tepelné izolace

33 Návrhový výkon zdroje tepla v CZT 33/97 soudobost připojených odběrů (špičkových výkonů) průběh odběrových výkonů během dne, týdne, roku diagramy zatížení pro jednotlivé (významné) odběratele, součtové diagramy Q ZT x n i1 k z Q P, i x součinitel soudobosti připojených odběrů pro obytné oblasti x = 0,65 až 0,75 k z součinitel ztrát v síti (do 1,1)

34 Předběžné stanovení výkonu CZT 34/97 v rozhodovací etapě o koncepci nebývají (avšak měly by!) údaje o potřebě výkonu k dispozici zjednodušené orientační ukazatele pro celé území jako ukazatel vhodnosti soustavy CZT výkonová hustota území vztažení na obyvatele měrná potřeba na obyvatele v kw/os pro uvažované budovy (vytápění) tepelná charakteristika budov v W/m 3 K podle uvažované energetické náročnosti budov

35 Výkonová hustota území [MW/km 2 ] 35/97 závisí na architektonických záměrech: hustota zastavění, výška budov, energetická náročnost objektů,... budovy mohou být velmi různorodé: zateplené / nezateplené, starší zástavba / novostavby veličina pro rozhodnutí o vhodnosti využití CZT tepelná hustota oblasti h h Q A [MW/km 2 ] A plocha oblasti bez velkých trvale nezastavěných ploch (parky, hřiště, stadióny, jezera, apod.)

36 Výkonová hustota území [MW/km 2 ] 36/97 výška zastavění, počet podlaží starší města nová sídliště nová sídliště se zahuštěnou zástavbou 2 37 až až až až až až až až až až až až až až 105

37 Výkonová hustota území [MW/km 2 ] 37/97 Typ zástavby h [MW/km 2 ] 1 hustá městská (střed města) běžná městská (mimo střed) řídká zástavba více podlažních domů řídká zástavba více rodinných domů do 40 typ 1 až 3 je obvykle vhodný pro CZT typ 4 může být problematický s ohledem na podíl tepelných ztrát tepelná hustota neukazuje nutnou délku sítí... náklady na sítě však rozhodují o výhodnosti = ukazatel má pouze orientační platnost

38 Měrná potřeba na obyvatele [kw/os] 38/97 závisí na velikosti města nezohledňuje průmysl velikost města počet obyvatel x měrná potřeba kw/os 2,90 3,20 2,85 3,15 orientační hodnoty platné v 80. letech pro dnešní novostavby výrazně níže 2,85 3,15 2,90 3,20 3,0 3,3 3,15 3,50

39 Tepelná charakteristika budov [W/m 3 K] 39/97 q H V t Q H i, v t e, v V celkový obestavěný prostor v m 3 směrné hodnoty (pouze orientační!!! velmi různorodé): obytné domy 0,65 až 1,00 W/m 3 K 0,50 až 0,80 W/m 3 K (nové) rodinné domy 1,40 W/m 3 K 0,65 až 1,00 W/m 3 K (nové)

40 Vytápění výpočet výkonu 40/97 ČSN Výpočet tepelných ztrát budov při ústředním vytápění neplatná, zrušená, zapomeňte... ČSN EN Stanovení tepelného výkonu pro vytápění prostup stavebními konstrukcemi větrání (čerstvým vzduchem) zátopový výkon

41 Normový výpočet vstupní podmínky 41/97 geometrické charakteristiky objektů výkresová dokumentace tepelně technické charakteristiky objektů součinitele prostupu tepla U, lineární tepelné mosty Ψ, těsnost budovy n 50 hygienické požadavky vnitřní výpočtová teplota v místnostech t i,v, intenzita větrání n klimatické údaje venkovní výpočtová teplota t e,v, součinitele expozice větru, atd.

42 42/97 Výkon pro vytápění (schématicky) v e v i V T H t t H H Q,, e v v i i i i v e v i T T t t L Ls U A t t H Q,,,, v e v i hyg v e v i V V t t c V V t t H Q,, inf,, ) ; max( měrný tepelný tok z budovy jako charakteristický parametr tepelný tok prostupem tepelný tok větráním

43 Průběh výkonu pro vytápění = f (t e ) 43/97 klimatické podmínky: venkovní teplota a její průběh ovlivňují: tepelnou ztrátu = návrhový výkon potřebný pro vytápění návrhové podmínky, výpočtová teplota průběh výkonu pro vytápění během otopného období reálné podmínky, aktuální podmínky délku otopného období okrajové podmínky, mezní teplota potřebu tepla na krytí tepelných ztrát průměrné podmínky, střední teploty v otopném období, měsíci

44 Střední denní teplota vzduchu 44/97 t e, s, den t 7 t t 21 t 7 t 14 t 21 teplota venkovního vzduchu ve C, měřená v 7.00 h teplota venkovního vzduchu ve C, měřená ve h teplota venkovního vzduchu ve C, měřená v h střední denní teplotu venkovního vzduchu sleduje a vyhodnocuje dodavatel tepla, resp. provozovatel domovní nebo blokové kotelny, provozovatel předávací stanice, případně může využívat průměrnou venkovní teplotu vyhodnocovanou pro příslušnou lokalitu místním hydrometeorologickým střediskem

45 Průběh denní teploty vzduchu 45/ venkvoní teplota t e [ C] kvazi-sinusový průběh 0

46 Sinový průběh denní teploty vzduchu 46/97 t e t e, s, den t den 3 sin 2 24 t den t e, sden K. Staněk, KPS, FSV, ČVUT

47 Údaje o teplotě 47/97 zdroj klimatických údajů Český hydrometeorologický úřad (ČHMÚ) normálové otopné období 50leté průměry teplot venkovního vzduchu za období nově jsou doplněny 30leté průměry teplot (1961 až 1990) stanovené pro určitá místa ČSN změna a 8/1991 publikace Podnebí Československé socialistické republiky Tabulky, vydané Hydrometeorologickým ústavem v roce 1963 v Praze

48 Výpočtová venkovní teplota 48/97 tři základní výpočtové teploty t e,v -12 C, -15 C, -18 C snížení výpočtové venkovní teploty s ohledem na nadmořskou výšku Nadmořská výška Výpočtová venkovní teplota Snížená venkovní teplota nad 400 m n.m nad 600 m n.m nad 800 m n.m ČSN změna a 8/1991 ČSN (zrušená) ČSN EN

49 Výpočtové venkovní teploty v ČR a SR 49/97 ČSN (zrušená)

50 Průměrné minimální teploty v ČR 50/97 Čtyřicetiletý průměr minimálních ročních teplot venkovního vzduchu , ČHMÚ

51 Otopné období / období vytápění 51/97 charakteristické údaje oblastní výpočtová teplota t e,v mezní teplota začátku a konce otopného období t e,m délka otopného období / období vytápění d průměrná teplota v otopném období t e,s hodnoty pro jednotlivé roky publikuje MPO Klimatologické údaje za jednotlivé roky podklad pro auditory

52 Hodnoty normálu pro různé oblasti 52/97 ČSN změna a 8/1991 podle období ČSN EN 12831, tab.na.1

53 Otopné období 53/97 otopné období začíná 1. září a končí 31. května následujícího roku (celkem 273 resp. 274 dní) otopným obdobím se rozumí období, ve kterém musí být zařízení pro dodávku tepla (kotelna, rozvody tepla a příp. předávací stanice) v pohotovém technickém stavu, aby bylo možno kdykoliv při splnění dalších podmínek (průměrná teplota venkovního vzduchu) zahájit a udržovat provoz vytápění doba otopného období nemusí být rovna době vytápění

54 Období vytápění mezní teplota 54/97 začátek a konec vytápění pro obytné a veřejné budovy je dán poklesem (zvýšením) střední denní teploty venkovního vzduchu na t e,m = +13 C ve dvou dnech po sobě následujících dnech a podle vývoje počasí nelze očekávat zvýšení (pokles) teploty nad +13 C pro následující den ČSN změna a 8/1991, vyhláška 194/2007 pokud se dodavatel tepla s odběratelem nedohodnou jinak!

55 Období vytápění mezní teplota 55/97 v případě jiné dohody lze použít stanovení t e,m podle diagramu v závislosti na akumulační schopnosti konstrukce do 1988 byla t e,m = 12 C hmotnější konstrukce budov minimální vnitřní průměrná teplota 18 C

56 Období vytápění mezní teplota 56/97 v případě souhlasu nejméně dvou třetin konečných spotřebitelů se vytápění uskutečňuje mimo otopné období, vyžaduje-li to průběh venkovních teplot a připouští-li to technické a zásobovací podmínky... vyhláška 194/2007 datum začátku a konce vytápění a doba omezení nebo přerušení vytápění mohou být v různých lokalitách téže obce nebo města odlišné v závislosti na místních průměrných venkovních teplotách v běžné praxi termíny období vytápění a otopné období nejsou striktně rozlišovány a hovoří se obecně o otopném období

57 Otopné období 57/97 pokud nejsou dostupné informace o: délce otopného období d průměrné venkovní teplotě v otopném období t e,s lze je přibližně stanovit z obecných vztahů s využitím teplotních konstant t e,v t a t b t c -12 3,0 26,0 9,0-15 4,5 26,5 10,5-18 6,0 27,0 12,0

58 Otopné období 58/97 poměrná doba otopného období (v roce) d 365 t e m, t t b a d t e,m počet dní otopného období mezní teplota začátku / konce otopného období průměrná teplota otopného období t e d tc, s 0,5 tb ta d

59 Denostupně 59/97 počet denostupňů - charakterizuje průměrné klimatické teplotní poměry v daném časovém úseku a je úměrný potřebě tepla na vytápění za tuto dobu DD ti, s te, s d [d.k] t i,s t e,s střední teplota vnitřního vzduchu v daném časovém úseku střední teplota venkovního vzduchu v daném časovém úseku DD 19 denostupně pro t i,s = 19 C

60 Denostupně 60/97 klimatické denostupně normál z dlouhodobých průměrů teplot, viz ČSN při návrhu zařízení pro výpočet potřeby tepla při porovnávacích výpočtech před a po nasazení úsporného opatření meteorologické denostupně z hodnot průměrů teplot pro konkrétní období, např. otopné období 2010 / 2011 při kontrole provozu již hotových zařízení v konkrétním roce kalibrace modelu budovy porovnání výpočtu a faktur

61 Křivka trvání teplot 61/97 rovnice křivky trvání teplot t e = f () 1 0,985 0,626 poměrný rozdíl teplot t t e, m e, m t t e e, v poměrná doba d

62 Kumulativní křivka trvání teplot 62/ t e,v = -12 C (-15 C; -18 C,...) Praha -6 venkovní teplota t e [ C] t e t e,m = +13 C d dny

63 Křivka četnosti trvání teplot 63/ Praha počet hodin venkovní teplota [ C]

64 Kumulativní křivka trvání teplot 64/ normál venkovní teplota t e [ C] Praha počet dní

65 Křivka četnosti trvání teplot 65/ Praha počet hodin venkovní teplota t e [ C]

66 66/97 Křivka hodinostupňů DH Praha počet hodinostupňů venkovní teplota [ C]

67 67/97 Počet denostupňů DD Praha počet denostupňů D [d.k] normál

68 Příprava teplé vody výpočet výkonu 68/97 ČSN průtokový ohřev zásobníkový ohřev

69 Příprava teplé vody návrhové hodnoty 69/97 výpočet návrhových výkonů podle ČSN potřeba teplé vody (viz tabulka v normě) bytový sektor 82 l/os.den teplota teplé vody 55 C teplota studené vody 10 C potřeba tepla 4,3 kwh/os.den

70 Příprava teplé vody průběh výkonu 70/97 kolísání odběru TV během dne, týdne, roku (ne)soudobost odběru čím více odběrů, osob,... tím více klesá měrný výkon pro více než 3000 osob není výrazný rozdíl mezi výkonem průtokového a akumulačního ohřevu

71 Denní profil potřeby teplé vody 71/97 denní profil (hodinové simulace, simulační softwary) 3 os os.

72 Denní profil potřeby teplé vody 72/ BD Stodůlky spotřeba [l]

73 Návrh výkonu ohříváku TV 73/97 pohotovostní výkon průtokových rychlohříváků (ČSN ) ohřev protékajícího množství SV na 55 C + cirkulace z 50 na 55 C Q W p, max 1,33 p 0,4 15 p počet osob 3 2 [kw] při instalaci pasivní akumulace 10 až 25 l/byt (3 osoby) pro snížení odběrového výkonu (FS ČVUT) Q W, max, 75 5 p 0,65 [kw]

74 Návrh výkonu ohříváku TV 74/97 25 průtokový ohřev ČSN ,50 měrný výkon ohříváku [kw/os] průtokový s pasivním zásobníkem FS ČVUT měrný výkon ohříváku [kw/os] 1,25 1,00 0,75 0,50 0,25 průtokový ohřev ČSN počet osob průtokový s pasivním zásobníkem FS ČVUT 0, počet osob

75 Trvalý výkon na přípravu TV 75/97 denní potřeba tepla na přípravu TV V c t t Q W, den TV, den TV 6 3,6 10 SV [kwh/den] trvalý (střední) výkon na přípravu TV Q W, s Q W, den 24 [kw]

76 Potřeba výkonu 76/97 výkonové odběry vytápění 60 % až 80 % příprava teplé vody 40 % až 20 % nízkoenergetické novostavby bytové domy ztráty v síti starší zástavba rodinné domy

77 Průběh potřeby výkonu 77/97 0,140 0,120 diagram zatížení, odběrový diagram Q [MW] 0,100 0,080 0,060 Q H ( ) 0,040 0,020 plocha pod křivkou = potřeba tepla Q W, s ( ) 0, [dny]

78 Potřeba tepla na vytápění 78/97 ČSN EN ISO Energetická náročnost budov Výpočet potřeby energie na vytápění a chlazení měsíční bilance, hodinová bilance, bilance za otopnou sezónu tepelná ztráta prostupem a větráním vnitřní tepelné zisky (osoby, spotřebiče) solární zisky s ohledem na světové strany průsvitných konstrukcí stupeň využití tepelných zisků na základě akumulační schopnosti objektu (výpočet tepelné kapacity, časové konstanty) zohlednění speciálních konstrukcí (stínění oken, Trombeho stěna, aj.) náročné na vstupní data výsledky v dobré shodě s poč. simulacemi

79 Tepelná bilance budovy 79/97 P. Kopecký, KPS, FSV, ČVUT

80 Potřeba tepla na vytápění 80/97 využitelnost zisků potřeba tepla na vytápění Q H Q l Q g g ztráty tepla tepelné zisky (vnitřní Q i, solární Q s,...) faktor využitelnosti tepelných zisků g = f (, Q g /Q l, C m, H) Q g /Q l C m H časová konstanta poměr mezi zisky a ztrátami tepelná kapacita J/K měrná ztráta W/K C m H

81 Potřeba tepla na vytápění 81/97 Zjednodušené výpočtové hodnocení a klasifikace obytných budov s velmi nízkou potřebou tepla na vytápění TNI (rodinné domy) TNI (bytové domy) definice okrajových podmínek výpočtu vnitřní zisky, přítomnost osob, max. uvažovaný počet osob výměna vzduchu (úroveň větrání), přítomnost osob klimatické údaje (venkovní teplota, sluneční záření) způsob výpočtu (měsíční) pro úřední hodnocení ENB: okrajové podmínky TNI

82 Potřeba tepla na vytápění 82/97 denostupňová metoda potřeba tepla za otopné období Q z [kw] výpočtová tepelná ztráta t i,v [ C] výpočtová vnitřní teplota t e,v [ C] výpočtová venkovní teplota t i,s [ C] střední vnitřní teplota během daného dne t e,s [ C] střední venkovní teplota během daného dne e [-] korekční součinitel d [dny] počet dnů otopného období (vytápění) Q H 24d e Q z t i, s t iv t t e, s ev

83 Potřeba tepla na vytápění 83/97 korekční součinitel denostupňové metody Energetická náročnost budovy (vytápění) běžný standard tepelné vlastnosti konstrukcí vyhláškou požadované nízkoenergetický standard, vyhláškou doporučené tepelné vlastnosti konstrukcí pasivní standard tepelné vlastnosti konstrukcí nad rámec vyhláškou doporučených hodnot e 0,75 0,60 0,50

84 Tepelné ztráty otopné soustavy 84/97 denní tepelná ztráta Q z,vyt vlastní ohřev otopné vody (kombinovaný zásobník) rozvod otopné vody (tepelné ztráty do nevytápěných místností) setrvačnost otopné soustavy (přetápění) podrobný výpočet (precizní, ale komplikovaný, náročný na vstupní údaje) ČSN EN : sdílení tepla ( účinnost otopných ploch) ČSN EN : rozvody tepla (otopné vody)

85 Potřeba tepla na vytápění 85/ domy staré domy 115 kwh/(m 2.rok) potřeba tepla I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII měsíc

86 Potřeba tepla na vytápění 86/ domy běžné domy 55 kwh/(m 2.rok) potřeba tepla I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII měsíc

87 Potřeba tepla na vytápění 87/ potřeba tepla domy pasivní domy 19 kwh/(m 2.rok) období bez vytápění! I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII měsíc

88 Denní potřeba tepla na ohřev TV 88/97 Q W V TV, den 365 c 3, t TV t SV [kwh/rok] V TV,den průměrná denní potřeba teplé vody [m 3 /den] hustota vody 998 kg/m 3 c měrná tepelná kapacita vody 4187 J/kg.K t SV teplota studené vody 15 C t TV teplota teplé vody 60 C

89 Potřeba teplé vody (ČSN ) 89/97 pro bilancování potřeby tepla zásadně nepoužívat údaje o potřebě TV z normy ČSN Ohřívání užitkové vody Navrhování a projektování 82 l/os.den (55 / 10 C); 4,3 kwh/os.den norma je určena pro návrh objemu a tepelného příkonu ohřívače (vyhovět i extrémním podmínkám) reálné hodnoty jsou zhruba poloviční!

90 Potřeba teplé vody 90/97 novostavby: nejsou k dispozici reálná data směrné hodnoty z literatury obytné domy (60 / 15 C) nízký standard střední standard vysoký standard 10 až 20 l/os.den 20 až 40 l/os.den 40 až 80 l/os.den ENERGO 2004: 49 l/os.den, vč. ztrát další údaje lze nalézt v ČSN EN , VDI , Sešit projektanta Solární tepelné soustavy

91 Profil potřeby tepla na přípravu TV 91/97 letní pokles (bytové domy) oproti zimnímu období: školní prázdniny, dovolená vyšší teplota studené vody chování uživatelů (letní sprcha, zimní vana) 25 %

92 Měření v BD Stodůlky 92/ odběr teplé vody teplota studené vody 40 V [l/týden] ,3 C 28 % t SV [ C] 5000 t = 13 K 6,4 C

93 Tepelné ztráty přípravy TV 93/97 denní tepelná ztráta Q z,tv vlastní přípravy TV (zásobníky, ohřívač) rozvod teplé vody (TV, CV) výpočet podle norem (precizní, ale komplikovaný, náročný na vstupní údaje, součinitele U, délky rozvodů) ČSN EN : rozvody TV a CV (využití denních profilů odběru, běhu CV) ČSN EN : příprava, zásobníky (využití denních profilů odběru, využití denních profilů nabíjení) simulační výpočet (náročný na vstupní údaje, součinitele U, délky rozvodů) pouze některé simulační programy, hydraulické schéma rozvodů teplé vody

94 Tepelné ztráty přípravy TV 94/97 Q Q Q 1 Q paušální přirážka p, W W z, W W z Typ přípravy TV z Lokální průtokový ohřev 0,00 Centrální zásobníkový ohřev bez cirkulace 0,15 Centrální zásobníkový ohřev s řízenou cirkulací 0,30 Centrální zásobníkový ohřev s neřízenou cirkulací 1,00 CZT, příprava TV s meziobjektovými přípojkami, TV, CV > 2,00 zdroj: TNI Energetické hodnocení solárních tepelných soustav Zjednodušený výpočtový postup

95 Celková potřeba tepla 95/ potřeba tepla staré domy podíl TV: 15 % I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII měsíc

96 Celková potřeba tepla 96/ potřeba tepla běžné domy podíl TV: 25 % I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII měsíc

97 Celková potřeba tepla 97/ potřeba tepla pasivní domy podíl TV: 50 % I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII měsíc