Zdroje tepla 2 - dálkové. obnovitelné zdroje

Transkript

1 ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra technických zařízení budov TZ1 Vytápění Zdroje tepla 2 - dálkové vytápění,elektrick,elektrické vytápění, obnovitelné zdroje 1 Zdroj tepla Distribuční soustava Předávací stanice Otopná soustava Dálkové vytápění Distribuční soustava Zdroj tepla Předávací stanice Otopná soustava 2 1

2 Distribuční soustava Uložen ení potrubí kanály bezkanálov lové Kolektory povrchové a) b) c) d) 3 4 2

3 Trubkové U -trubky Stavebnicové Deskové šroubované Pájené Vláse sečnicové Výměníky tepla 5 Předávací stanice Tlakově závislé,, voda-voda Otopná soustava Směšovací ejektor Rozdělovač Sběrač 6 3

4 Předávací stanice Tlakově nezávisl vislé voda-voda Rozdělovač sekundéru Sekundární síť Výměník tepla Pojistné a zabezpečovací zařízení 7 Předávací stanice Tlakově závislé pára-pára Rozdělovač sekundéru Odvaděč kondenzátu Nádrž na kondenzát Redukční ventil Měřič kondenzátu Přečerpání kondenzátu 8 4

5 Příklad zapojení předávací stanice 9 Příklad předávací stanice 10 5

6 Elektrická energie - výroba Situace v ČR 55% uhelné 42% jádro 3% vodní 0,1 % ostatní (vítr, fotovoltaická) 11 Elektrická energie - dodávka 12 6

7 Elektrická energie - využit ití přímotopné Spotřebiče infrazářiče radiátory konvektory, teplovzdušné jednotky sálavé plochy panely závěsy folie topné kabely teplovodní (elektrokotel) akumulační kamna statická dynamická hybridní teplovodní (elektrokotelna) topné kabely 13 Fyzikáln lní principy elektrického vytápění 1 Jouleův - Lenzův zákon vyjadřuje práci W ve stacionárn rním m elektrickém m poli: W = UIt = RI 2 t = (U 2 /R).t [J] U - napětí I - proud t - čas R odpor Zákon experimentáln lně objevil pomocí kalorimetru v roce 1844 James Prescott Joule ( ) a profesor petrohradské univerzity Lenz. Vyvinuté teplo se nazývá Joulovo teplo (Joulova ztráta ta). Tímto teplem se zahřívá vodič až na teplotu, při které se přiváděný výkon vyrovná se ztrátami tami tepla do okolí. Při vhodných podmínk nkách se může vodič roztavit. James Prescott 14 7

8 Fyzikáln lní principy elektrického vytápění 2 Peltieruv efekt ( (Jean Charles Athanase Peltier ( ) zavedením m el. proudu do okruhu složen eného ze dvou polovodičů (vizmut-telluridy) dojde v místm stě spojů ke zvýšen ení a snížen ení teploty v závislosti na polaritě. Využit ití - chlazení,, topení Pro tepelný výkon Pp tudíž platí: Pp p = p I kde p je tzv. Peltierův koeficient. 15 Fyzikáln lní principy elektrického vytápění 3 Tepelné čerpadlo Tepelný stroj, umožň žňující využit ití nízkopotenciálního tepla okolí pro energetické systémy budov. Výparník-kompresor kompresor-kondenzátor- redukční ventil Kompresorové x absorpční Topný faktor Podíl l výkonu a příkonu p >1,opt 3 Závislý na pracovních ch podmínk nkách Chladivo Freony!!! 16 8

9 Zdroje nízkopotenciálního tepla vzduch Venkovní vzduch C Proměnn nná teplota ovlivňuje topný faktor Instalace venkovní jednotky s ventilátorem torem 17 Zdroje nízkopotenciálního tepla Voda Studniční Dvě studny Další čerpadlo Povrchová výměník k nebo čerpání? 18 9

10 Zdroje nízkopotenciálního tepla země Zemní kolektor 1,0-1,8 1,8 m hluboko, W/m 2, rozteč 0,6-1 m, délka d 100 m Vrtyrty ( W/m), čtyři trubky DN 25-32, hloubka m 19 Použit ití TČ Teplovodní vytápění Nízkoteplotní zdroj nízkoteplotní soustava, podlahové vytápění,, desková tělesa, konvektory? Bivalentní nebo monovaletní zdroj? (elektrokotel, pevná paliva, solárn rní kolektory) Konstantní pracovní podmínky X požadavky na proměnný výkon otopné soustavy akumulace tepla, hydraulické řešení 20 10

11 Zapojení - příklady řešení 1 Č3 Č2 2xTRV PV Č1 EN RS Příklad 1: Tepelné čerpadlo s akumulační nádrží pouze vytápění 21 Zdroje - příklady řešení 2 TRB Č3 Č2 2xTRV PV Č1 EN Č5 RS 3xZV PV Zapojení umožň žňuje práci zdroje v optimáln lních podmínk nkách a přerušovaný chod zdroje s přestávkami v řádu dnů.pr.průtočný ohřev TUV je ve srovnání se zásobníkovým příznivý z hlediska stagnace TUV (legionella)

12 Zdroje - příklady řešení 3 Č4 PV Č1 EN TRB Č3 Č2 2xTRV Č5 RS 3xZV PV Příklad 3: : Bivalentní zdroj tepelné čerpadlo s nízkoteplotnn zkoteplotními kolektory.teplovodní vytápění,pr,průtočný ohřev TUV. Použit ití teplotně stratifikovaného zásobnz sobníku umožň žňuje využit ití nízkopotenciálního tepla kolektorů k předehřevuevu teplé vody. 23 Použit ití TČ Teplovzdušné vytápění/v /větrání Přímý ohřev vzduchu ve vzt jednotce ( vzduch-vzduch) vzduch) proměnn nné parametry? Nepřímý ohřev vzduchu pomocí vody Tč voda v zásobníku vzduch Zpětn tné získávání tepla z odpadního vzduchu Č4 PV Č1 E N TRB Č3 Č5 3xZV PV RS Č2 2xTRV 24 12

13 Příprava teplé vody Použit ití TČ Optimáln lní pracovní podmínky Systémy vzduch-voda, voda, chlazení sklepa Samostatné zařízen zení nebo kombinace s TČT pro vytápění? 25 Obnovitelné a netradiční a zdroje Solárn rní energie Kogenerace Palivové články Biomasa 26 13

14 Solárn rní energie Slunce - pohyb po obloze difúzn zní a přímé záření solárn rní 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] 27 Pasivní systémy Solárn rní energie solárn rní okno skleník (zimní zahrada) akumulační stěna TROMBE 28 14

15 Využit ití solárn rní energie Aktivní solárn rní systémy vodní, vzdušné kolektory fotovoltaické články 29 plynový motor s elektrickým generátorem Kogenerace 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 30 15

16 Palivové články Zdroj elektrické energie a tepla Oxidací (spalováním) chemických látek l se u nich chemická energie mění na energii elektrickou. Obdobně jako u galvanických článků i zde probíhaj hají chemické reakce, ale rozdíl l je v tom, že e se k jedné elektrodě přivádí palivo (např. vodík) ) a ke druhé okysličovadlo ovadlo (např. kyslík). ). Během provozu lze u palivových článků palivo doplňovat, ovat, takže e mohou pracovat trvale. Klasický palivový článek je kyslíko ko-vodíkový článek, který mám dvě pórovité platinové elektrody, mezi nimiž je elektrolyt. Palivové články se používaj vají v elektromobilech. 31 Palivový článek ve vytápění 32 16

17 Co je to biomasa? dřevo dřevní odpad sláma 33 Zdroje biomasy Záměrné pěstování Odpadní hmota 34 17

18 Biomasa upravená pro spalování Dřevní brikety Peletky 35 Výhřevnost biomasy Polena 16 MJ/kg Brikety, peletky 19 MJ/kg 36 18

19 Obnovitelná energie. Přednosti biomasy Cena energie není tolik závislz vislá na výkyvech globáln lní ekonomiky Do ovzduší se dostane jen CO 2, které rostliny spotřebovaly při i fotosyntéze pro svůj j růst. r proces nepřisp ispívá,, na rozdíl l od fosilních paliv, ke skleníkov kovému efektu. 37 Nevýhody biomasy Obsah vody mám velký vliv na výhřevnost. Větší nároky na prostor. Nutná likvidace popela. Menší komfort provozu

20 Kotle na spalování biomasy zplynovací kotel 39 Kotel na peletky = kotel na zplynování dřeva + zásobnz sobník paliva + dopravník 40 20

21 Doprava peletek - pneumatická 41 Doprava peletek 42 21

22 Doprava peletek 43 Náklady na vytápění RD 100GJ info.cz 44 22

23 Opravenka skript Vzorec na straně 170 Špatně Q = k S ( t t ) + k S ( t t ) k S ( t t ) = o 1 1 i e,1 2 2 i e,2 n n i e, n Správn vně Q = k S ( t t ) + k S ( t t ) k S ( t t ) = o 1 1 i e,1 2 2 i e,2 n n i e, n Chybějící vzorec na straně 172 Q = V c ρ ( t t ) v i e 45 ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra technických zařízení budov Děkuji za pozornost 46 23