Obnovitelné zdroje energie v malých aplikacích. ing. Zdeněk Zikán, ATREA s.r.o.

Transkript

1 Obnovitelné zdroje energie v malých aplikacích ing. Zdeněk Zikán, ATREA s.r.o.

2 Zdroje tepla pro energeticky pasivní objekty Solární panely SV Hydrobox Venkovní jednotka DUPLEX R_3 Topný žebřík Podlahové topení IZT Pračka myčka Krbová nebo peletková kamna s teplovodním výměníkem Tepelné čerpadlo vzduch / voda vč. chlazení

3 Integrované zásobníky tepla

4 Zásobníky IZT univerzální řada

5 Zásobníky IZT univerzální řada Základní vlastnosti IZT - průtočný ohřev TV v nerezových výměnících (hygiena + velmi vysoká životnost) - v objemu akumulační topná voda ( kotlová ) - vhodné jako zdroj tepla pro zapojení do všech typů otopných soustav - napojení krbových kamen a kotlů na biomasu, solárních systémů a tepelných čerpadel - kombinace vybavení umožní výběr zásobníku dle požadavků investora - možnost osazení digitální/silové regulace řady RG20/RGS - tloušťka tepelné izolace 100 mm (volitelně, univerzální pro všechny varianty daného objemu)

6 Zásobníky IZT univerzální řada Instalace min. výška stropu: - vysoké provedení strop 2500 mm - nízké provedení strop 2000 mm Nízké provedení umožňuje montáž např. pod schodištěm nebo v nízkém sklepě Objemy: vysoké: 350, 650, 950, 1450 l nízké: 400, 500, 1000 l

7 Zásobníky IZT-U připojení -maximální vybavení NÍZKÉ PROVEDENÍ (400,500, 1000 litrů) výstup TV pouze u T a TS přívod od kotle výstup ÚT přívod ze soláru pouze u TS vstup od TČ vstup studené vody pouze u T a TS zpáteč ka k solár u pouze u TS zpáteč ka ÚT zpáteč ka ke kotli zpáteč ka k TČ vypou štění

8 Zásobníky IZT-U připojení -maximální vybavení VYSOKÉ PROVEDENÍ (350, 650, 950, 1450 litrů) výstup TV pouze u T, TS a TTS přívod od kotle výstup ÚT vstup studené vody pouze u T, TS a TTS vstup od TČ vstup TV do horního výměníku pouze u TTS přívod ze soláru pouze u TS a TTS vstup studené vody do spodního výměníku pouze u TTS zpáteč ka k soláru pouze u TS a TTS zpáteč ka ÚT zpáteč ka ke kotli zpáteč ka k TČ vypou štění

9 Zásobníky IZT regulace

10 Základní funkce řízení systému základní funkcí, kterou je třeba zajistit, je ekonomické využití všech zdrojů tepla ideálně by měla regulace zajistit požadované množství energie bez ohledu na požadavek na straně odběru (+ predikce odběru tepla) dále je nutné zajistit ochranné funkce hlídání nízkého tlaku a vysoké teploty v zásobníku IZT

11 Řízení energetického systému RD TCV 4.8 RG21-2 vzduch-voda (součást TČ) digitální regulace systémy s TČ TCA 3.1 země-voda + TČ ostatní RG22-2 regulátory řady RG pro IZT systémy bez TČ RG20-A silová regulace pouze řízení el. spirál RGS-2

12 Zapojení pro ohřev TV Ohřev TUV

13 Zapojení pro ohřev TV - jednoduchý x zdvojený výměník - nízké zásobníky (400, 500, 1000 l) - provedení T ohřev TV průtočně po celé výšce IZT - vysoké zásobníky (350, 650, 950,1450 l) - provedení T ohřev TV průtočně v horní části IZT - provedení TTS předehřev TV průtočně v dolní části IZT a dohřevv horní části - provedení TS pokud není instalován solár, mohou se oba výměníky zapojit do série jako předehřev + dohřev (provedení TT )

14 Zapojení pro ohřev TV hydraulika - vysoký zásobník TT, bez cirkulace

15 Zapojení pro ohřev TV -výkony ohřevu TV

16 Zapojení pro ohřev TV - jednoduchý x zdvojený výměník 50 Porovnání množství ohřáté TV při použití zásobníku s jednoduchým a zdvojeným výměníkem TV (zásobník IZT-U 650, počáteční teplota akumulační vody 50 C, průtok TV 12 l/min 45 výstupní teplota TV ( C) IZT-U 650 "T" IZT-U 650 "TT" odebrané množství TV (litry)

17 Krby Krbová kamna

18 Zapojení krbu/krbových kamen do IZT

19 Zapojení krbu/krbových kamen do IZT - volit vhodný objem vzhledem k předpokládanému provozu (doba topení a požadovaná doba akumulace) a vzhledem k výkonu vložky do vody - vyšší výkon = vyšší objem IZT = vyšší akumulace - čím vyšší objem IZT, tím větší průtok vody = větší dimenze připojení (vstupy K1 a K2 na IZT) - nutno zajistit minimální teplotu zpátečky (zabránění kondenzaci) - nutno zajistit bezpečnost celého okruhu

20 Zapojení krbu/krbových kamen do IZT -s plnící sadou ESBE LTC (položka ATREA) plnicí jednotka ESBE LTC C krbová kamna s teplovodním výměníkem nebo kotel na biomasu při výkonu do vody nad 4,5 kw nutno instalovat vychlazovací smyčku!!

21 Zapojení krbu/krbových kamen do IZT - akumulovaná energie v IZT dle objemu Akumulovaná energie v zásobníku řady IZT kwh = 5 kw x 8 h 40 kwh = 8 kw x 5 h energie [kwh] rozdíl v energii (v teple) v IZT kwh výkon nabíjení/vybíjení čas nabíjení/vybíjení 950 l 40 Δ T = 35 C teplota [ C] běžný provozní rozsah teplot v IZT

22 Zapojení krbu/krbových kamen do IZT - bezpečnostní prvky - vždy musí být instalován pojistný přetlakový ventil (tlak dle kamen, max. 2,5 bar!) a/nebo otevřená expanzní nádoba, dále teploměr a tlakoměr - jistící prvky musí být umístěny do 20 DN od krbu, bez kohoutů! - krbové vložky a kamna s výkonem do vody nad 4,5 kw musí být vybaveny vychlazovací smyčkou - vychlazovací smyčka musí fungovat i bez elektřiny např. s pomocí termostatického ventilu, který automaticky otevře vstup studené vody do smyčky (pozor na domácí vodárny řešením je v tomto případě samotížný systém a otevřená expanzní nádoba) - více v NV 182/1999, ČSN :2006, ČSN EN 12828:2005 a ČSN EN 303-5:2000

23 Zapojení krbu/krbových kamen do IZT - bezpečnostní prvky - dbát na správné umístění čidla T4 nejlépe do jímky v krbovém výměníku nebo na trubku co nejblíže výstupu teplé vody z krbu + zaizolovat - záložní zdroj UPS není považován za dostatečnou ochranu systému před vysokou teplotou!

24 Solární systémy

25 Zapojení solárního systému do IZT

26 Zapojení solárního systému do IZT - hydraulika - IZT se solárním výměníkem - plocha kolektorů: cca 1/3 z plochy výměníku - vazba na regulaci el. spirál

27 Zapojení solárního systému do IZT - Solární panely

28 Zapojení tepelného čerpadla do IZT

29 Tepelná čerpadla - princip TČ Primární okruh tepelné čerpadlo sekundární okruh

30 Hydraulika - zapojení TČ do IZT - nabíjení celého IZT

31 Hydraulika - zapojení TČ do IZT - nabíjení dolní části IZT

32 Hydraulika - zapojení TČ do IZT - nabíjení horní části IZT

33 Hydraulika - zapojení TČ do IZT - nabíjení IZT/bazén

34 Hydraulika - zapojení TČ do IZT - při volbě způsobu zapojení TČ do IZT je třeba zvážit: - jaká bude asi teplota nabíjení IZT? - jaká je max. teplota topné vody z TČ? - jaký je výkon TČ vzhledem k odběru tepla (topení, TV)? Pokud je výkon/teplota topné vody z TČ menší než požadavek, je lepší volit zapojení na dolní část IZT nebo použít přepínací ventily HOR/DOL. Pokud je TČ slabé, je výhodnější ho použít pouze pro ohřev dolní části IZT zde pracuje s nejvyšší účinností. Největší chyba je chtít nabíjet celý objem IZT na vyšší teplotu než TČ dokáže dát! V tomto případě se TČ ani nesepne a nabíjí se elektrospirálami! Platí pro jakékoliv TČ, nejen TČ ATREA.

35 Tepelné čerpadlo země-voda TCA 3.1

36 Tepelné čerpadlo země-voda TCA 3.1 Technické parametry při B0/W35: - topný výkon 3,1 kw - topný faktor (COP) 4,4 - příkon 0,73 kw Zemní plošný kolektor: - pro vhodný typ zeminy postačuje 150 m trubky v hloubce 1,5 m (výkop do 30 m 2 ) - nové potrubí Gerotoplze zasypat vykopanou zeminou (bez pískového lože)

37 Tepelné čerpadlo země-voda TCA 3.1 Zemní plošný kolektor standardní slinky

38 Tepelné čerpadlo země-voda TCA 3.1 Zemní vrty např. vrty Gerotop

39 Tepelné čerpadlo země-voda TCA 3.1 Zemní vrty např. vrty Gerotop

40 Tepelné čerpadlo země-voda TCA 3.1 Zemní vrty např. Rehau

41 Tepelné čerpadlo země-voda TCA 3.1 Zemní vrty

42 Tepelné čerpadlo země-voda TCA režimy provozu topení (nabíjení IZT, odběr energie ze zemního kolektoru)

43 Tepelné čerpadlo země-voda TCA režimy provozu pasivní chlazení (bez chodu TČ, IZT je nahřáto, regenerace zemního kolektoru)

44 Tepelné čerpadlo země-voda TCA režimy provozu kombinované natápění zásobníku a cirkulační chlazení objektu, při současném požadavku na chlazení a natápění IZT

45 Tepelné čerpadlo země-voda TCA 3.1 Aplikace - pro energeticky pasivní domy s tepelnou ztrátou do 2,5kW - vhodná kombinace se zásobníkem IZT 350 až 650 l - při použití s jednotkou Duplex RB4 nebo RA4 možnost chlazení Hlavní výhody - malá plocha primárního kolektoru - vazba na VZT systém (ale i jiný chladicí systém) - příznivá cena - malé rozměry

46 Tepelné čerpadlo vzduch-vzduch (CHF)

47 Tepelné čerpadlo vzduch-vzduch (CHF) - primární funkce je chlazení - při topení musí být TČ vždy doplněno záložním zdrojem nejběžněji elektrokotel zapojený do teplovodního registru v jednotce - možnost instalace výparníku CHF je možná u všech jednotek DUPLEX R4 - standardně se používají kondenzační jednotky Fujitsu + řídící modul ATW - je možné osadit i jinou kondenzační jednotku ale regulace Duplex R4 dává pouze signál TOP/CHLAĎ

48 Tepelné čerpadlo vzduch-vzduch (CHF) - volba kondenzační jednotky - pro novou řadu jednotek s Fujitsu s komunikací G je nutný speciální modul pro každý typ venkovní jednotky (FG09, FG14, FG18) Typ jednotky Duplex Duplex RB4 Duplex RA4 Duplex RK4 Průtok vzduchu při cirkulaci (topení MAX) Vhodná jednotka Fujitsu m3/h < 550 < 500 < 700 >700 FG09 FG14 FG14 FG18 Připojovací průměr na výparníku CHF = průměr propojovacího potrubí kapalina plyn mm Ø 9.52 (Ø3/8in.) Ø 6.35 (Ø 1/4 in.) Ø 12.7 (Ø 1/2 in.) Max. výkon přenesený VZT jednotkou ** topení kw 3,3 3,0 7,3 chlazení 1,8 1,7 4,0 ** dáno průtokem vzduchu a teplotami vzduchu 40 C při topení a 16 C při chlazení

49 Tepelné čerpadlo vzduch-vzduch (CHF) - příklad výkonových parametrů 6 5 Topný výkon, topný faktor, el. příkon jednotky Fujitsu FG14 topný výkon AOYG14 [kw] el. příkon AOYG14 [kw] topný faktor [-] výkon/příkon [kw] venkovní teplota[ C]

50 Tepelné čerpadlo vzduch-vzduch (CHF) - výpočet bivalentní teploty - jednotka Duplex RK3, tepelná ztráta objektu 7kW při -18 C topný výkon AOYG14 [kw] topný výkon AOYG18 [kw] tepelná ztráta objektu [kw] Max. přenesený výkon jednotkou RK3 výkon [kw] Výkonové parametry platí pro venkovní jednotku bez námrazy! 3 Při provozu při teplotách kolem 0 C a nižších dochází k namrzání výparníku 2 a snižování výkonu. ZÁLOŽNÍ ZDROJ TEPELNÉ ČERPADLO Vzhledem ke snížení výkonu a odmrazovacím cyklům je třeba počítat s 1 poklesem výkonu oproti -9 Ctabulkovým -3 C hodnotám až o 30%! 0 Počítejte -20 vždy -15 s rezervou, -10 ale -5nepředimenzujte 0 5 regulační 10 rozsah venkovní teplota[ C] jednotek Fujitsu je cca %

51 Tepelné čerpadlo vzduch-vzduch (CHF) - umístění venkovní jednotky - konzolové sety dodáváme jako volitelné příslušenství (varianta na zeď i na betonový základ) včetně všeho potřebného konzole, šrouby, silentbloky, hmoždinky

52 Tepelné čerpadlo vzduch-vzduch (CHF) - umístění venkovní jednotky - konzolové sety dodáváme jako volitelné příslušenství (varianta na zeď i na betonový základ) včetně všeho potřebného konzole, šrouby, silentbloky, hmoždinky

53 Tepelné čerpadlo vzduch-voda TCV 4.8

54 Tepelné čerpadlo vzduch-voda TCV 4.8 Technické parametry při A2/W35: - topný výkon 4,8 kw - topný faktor (COP) 3,69 - příkon 1,3 kw Varianty dle typu vnitřní jednotky: - T pouze topení - T2 topení dva výstupy topné vody - TC topení, chlazení - TCI topení, chlazení, topenářské sestavy

55 Tepelné čerpadlo vzduch-voda TCV režimy provozu topení (nabíjení IZT)

56 Tepelné čerpadlo vzduch-voda TCV režimy provozu chlazení pomocí jednotky Duplex R_

57 Tepelné čerpadlo vzduch-voda TCV varianty FZ14 T, T2 TC TCI A B A B

58 Tepelné čerpadlo vzduch-voda TCV varianty Vlastnost T T2 TC TCI Topení 2 výstupy topné vody chlazení integrovaná směšovací sada druhá topenářská sada (solár, MIX) EC oběhové čerpadlo * standardní vybavení volitelně za příplatek * - jedna z větví je opatřena vestavěným uzavíracím ventilem EUV

59 Tepelné čerpadlo vzduch-voda TCV 4.8 Aplikace: - systémy pro nízkoenergetické a pasivní domy - kombinace se zásobníkem IZT slouží jako bivalentní zdroj - při použití s jednotkou Duplex R_ možnost chlazení - regulace RG21 slouží jako řízení celého energetického systému (TČ, zásobník IZT, solární systém, krbová kamna, nabíjení dle ročního období a týdenního programu, režimy Komfort a Ekonomy, ) - systém vzduch-voda je vhodný pro objekty, kde není možná instalace zemního plošného kolektoru Hlavní výhody: - vazba na VZT systém (ale i jiný chladicí) - dodávka jako systém vč. IZT + regulace vazba na další zdroje - příznivá cena

60 Kompaktní teplovzdušné jednotky s vestavěným TČ vzduch-voda

61 Kompaktní teplovzdušné jednotky Duplex Alfa 4V a Kappa 4V Energetická centrála, která obsahuje - teplovzdušnou vytápěcí a chladicí jednotku - kompletní regulaci VZT s webovým připojením - ventilátory s EC technologií - tepelné čerpadlo vzduch-voda s chlazením - regulaci TČ a IZT RG21 (pro umístění na IZT) - směšovací sadu pro řízení teploty topné vody s ventilem 0-10 V - elektrický uzavírací ventil VZT jednotky - výstup topné vody pro 2. okruh (žebříky) - možnost osazení druhé směšovací sady nebo solární čerpadlové sady - oběhová čerpadla standardně s EC motorem - pojišťovací ventily a odvod kondenzátu - venkovní kondenzační jednotku - lze za příplatek osadit silnější TČ

62 Kompaktní teplovzdušné jednotky Duplex Alfa 4V a Kappa 4V Solární panely SV Hydrobox Venkovní jednotka DUPLEX R_3 Topný žebřík Podlahové topení IZT Pračka myčka Krbová nebo peletková kamna s teplovodním výměníkem Tepelné čerpadlo vzduch / voda vč. chlazení

63 Kompaktní teplovzdušné jednotky Duplex Alfa 4V a Kappa 4V Venkovní jednotka SV Topný žebřík DUPLEX ALFA 3 V IZT-U Pračka myčka

64 Tepelná čerpadla TCV SET - zapojení do systému vždy v kombinaci s IZT a dalšími zdroji

65 Tepelná čerpadla EKO a SET nová řada - výhody TCV EKO - v základu EKOnomická varianta, ale s možností rozšíření (sada TV, webové připojení, dotykový displej apod.) - jednoduché napojení na topný systém (podlahové topení, stávající systém s radiátory u rekonstrukcí, ) - jednoduché ovládání (běžně pouze tlačítko VYP/ZAP) - velmi vhodné pro rekonstrukce (zejména vysokoteplotní HP) - minimální nároky na prostor v objektu

66 Tepelná čerpadla TCV EKO -zapojení do systému bez ohřevu TV, vč. záložního zdroje

67 Tepelná čerpadla TCV EKO - zapojení do systému ohřev TV v nepřímotopném bojleru

68 Tepelná čerpadla TCV EKO -zapojení do systému taktovací nádrž s předehřevem TV + bojler

69 Tepelná čerpadla EKO a SET dimenzování -dům s TZ 14 kw při -18 C, topná voda 55 C Parametry TČ vzduch-voda TCV 14 EKO/SET HP 16,00 7,00 COP [-] 14,00 výkon 6,00 12,00 5,00 55 C Příkon [kw] VÝKON/PŘÍKON [kw] 10,00 8,00 6,00 COP tepelná ztráta 4,00 3,00 55 C Výkon [kw] 55 C COP [-] 4,00 příkon 2,00 2,00 0,00 TEPELNÉ ČERPADLO -10 C 35 C 33 C 31 C 29 C 27 C 25 C 23 C 21 C 19 C 17 C 15 C 13 C 11 C 9 C 7 C 5 C 3 C 1 C -1 C -3 C -5 C -7 C -9 C -11 C -13 C -15 C -17 C -19 C venkovní teplota [ C] 1,00 ZÁLOŽNÍ ZDROJ 0,00

70 IZT + FV + kamna ATREA JUWI HAAS+SOHN Ing. Zdeněk Zikán, ATREA s.r.o.

71 Systém IZT + FV + kamna - klíčové komponenty pro variantu systému se střídačem: zásobník IZT + RG20 FV panely + střídač krbová kamna s výměníkem

72 Společný projekt ATREA + juwi + Haas+Sohn Zásobník + FV elektrárna + Krbová kamna - cílem je nabídnout ucelený systém, který nahradí (doplní) systém vytápění a ohřevu TV plynem/elektřinou Výhody: - snížení provozních nákladů objektu (spotřebiče, TV, vytápění) - investice s dobrou návratností vložených prostředků - systém doplněný o krbová kamna s výměníkem omezí spotřebu elektřiny pro vytápění a ohřev TV v zimním období bez slunce - jednotná regulace celého systému (RG20) + optimalizace využití vyrobené energie s rozvaděčem juwi GreenBonO - instalace fotovoltaiky s IZT výrazně zvyšuje využitelnost FVE a tím i dobu návratnosti oproti instalaci bez IZT - vhodné pro novostavby i rekonstruované objekty

73 Systém IZT + FV + kamna Využití vyrobené elektřiny: Nejlépe maximum v místě výroby (Zelený bonus): - na provoz spotřebičů (svícení, vaření, počítače ) - na ohřev teplé vody - na podporu vytápění Přebytky lze prodat do sítě, ale je vhodné omezit je na minimum (výkupní cena je nízká)

74 Systém IZT + FV + kamna Optimální využití vyrobené elektřiny zajistí: Regulátor GreenBonO - sleduje velikost a směr toku elektřiny z/do objektu (instalován na hlavním přívodu do objektu) - v případě přebytků (tj. výkon elektrárny > spotřeba domu) spíná pulsně elektropatronu v IZT a dokáže tak využít přebytky již od 200 W (až do max. příkonu el. patrony) - v případě sepnutí dalšího domácího spotřebiče snižuje plynule výkon el. patrony nebo jí vypne - nahřívá IZT až na max. teplotu 85 C a další přebytky směřuje do sítě - výrazně zvyšuje využití elektrárny oproti instalaci bez zásobníku

75 Systém IZT + FV + kamna Vliv IZT + GreenBonO na provoz (využití FVE): - FVE 4,9 kwp - spotřeba TV 3500 kwh/rok - spotřeba domácnosti 3500 kwh/rok - vytápění 5500 kwh/rok (nízkoenergetický dům, ztráta cca 5 kw) Pokrytí FVE BEZ IZT S IZT S IZT + GreenBonO spotřebiče 59 % 50 % 46 % bez IZT s IZT s IZT + GreenBonO teplá voda 0 % 57 % 75 % Vytápění 0 % 2 % 1 %

76 Systém IZT + FV + kamna Vazba kvality domu na pokrytí FVE (7,82 kwp): Pokrytí FVE Vytápění 20 MWh/rok 9 MWh/rok 5,5 MWh/rok kwh/rok (ztráta 16 kw) 9000 kwh /rok (ztráta 8 kw) 5500 kwh/rok (ztráta 5 kw) spotřebiče 53 % 53 % 53 % teplá voda 87 % 87 % 87 % Vytápění 3 % 6 % 7 %

77 Systém IZT + FV + kamna Zbytek energie musí pokrýt náhradní zdroj - krbová kamna s výměníkem (nejlevnější) - jiný zdroj (původní plynový kotel apod.) - elektropatrony v IZT (nejdražší) Množství dřeva na pokrytí zbytku energie Vytápění 20 MWh/rok 9 MWh/rok 5,5 MWh/rok 10,4 rm 4,7 rm 2,9 rm rm = rovnaný metr

78 Zapojení krbu/krbových kamen do IZT

79 Zapojení krbu/krbových kamen do IZT -s plnící sadou ESBE LTC (položka ATREA) plnicí jednotka ESBE LTC C krbová kamna s teplovodním výměníkem nebo kotel na biomasu při výkonu do vody nad 4,5 kw nutno instalovat vychlazovací smyčku!!

80 Systém IZT + FV + kamna regulace

81 Systém IZT + FV + kamna regulace Rozdíly regulace RG20 ve variantě pro systémy s FVE - výstup signalizace pro GreenBonoO při natopení FV na max. teplotu 80 C - přepojení ovládání el. spirály možnost spínání pulsně z GrennBonO při přebytcích z FVE nebo stykačem ON/OFF na plný výkon ze sítě v případě vychlazení IZT a nedostatku slunečního záření + standardní možnost signalizace natopení od krbu (resp. ke krbu) Správnou verzi FW pro systémy s FVE zajišťuje přeprogramováním servisní technik při zprovozňování systému (tj. objednává se standardní RG20)

82 Systém IZT + FV + kamna Možnost rozšíření systému - zvýšení počtu panelů a tím výkonu elektrárny - bateriové systémy juwi home power Další připravovaná varianta - přímé napojení FV panelů na el. spirálu v IZT výkon FV 2 kwp - jedna ze spirál v IZT napojena pouze na FV panely - odpadá nutnost řešit připojení do sítě - jednoduchý systém bez střídače a dalších komponent - náhrada termálního solárního systému

83 Děkuji za pozornost Ing. Zdeněk Zikán ATREA s.r.o.