Zdroje tepla pro vytápění

Transkript

1 UNIVERZITNÍ CENTRUM ENERGETICKY EFEKTIVNÍCH BUDOV Zdroje tepla pro vytápění Tomáš Matuška RP2 Energetické systémy budov, UCEEB Ústav techniky prostředí, FS ČVUT v Praze Stavíme rodinný pasivní dům, , ForPasiv, Letňany

2 Pasivní dům - vytápění snížení potřeby tepla na vytápění na minimum vysoká kvalita konstrukcí, minimalizace prostupu tepla mechanické větrání se zpětným získáváním tepla pasivní využití sluneční energie potřeba vytápět především v období bez slunečního záření nízká tepelná ztráta domu = nízkoteplotní otopné soustavy = nízká tepelná ztráta domu = nízkoteplotní otopné soustavy = výhodné pro provoz obnovitelných zdrojů tepla

3 Pasivní dům příprava TV snížení potřeby tepla na přípravu teplé vody omezení spotřeby teplé vody: úsporné armatury, ZZT omezení tepelných ztrát: tepelná izolace rozvodů, řízený provoz cirkulace, pokud vůbec... na jakou teplotu ohřívat vodu? vyšší teplota = menší efektivita obnovitelných zdrojů nižší teplota = větší akumulace

4 Pasivní dům technické systémy teplovodní vytápění + větrání se ZZT pomocná el. energie 120 až 200 kwh/rok(úsporné pohony) uplatnění nízkoteplotního vytápění (30-35 C při -12 C) vysoká úroveň tepelného komfortu teplovzdušné vytápění a větrání se ZZT pomocná el. energie 240 až 450 kwh/rok(úsporné pohony) snaha o nízké teploty otopné vody = zvýšení potřebného průtoku = zvýšení pomocné energie

5 Pasivní dům bilance potřeba tepla [kwh/měs] vytápění 3000 kwh teplá voda 3000 kwh období bez vytápění 0 I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII měsíc

6 Obnovitelné zdroje tepla sluneční energie - základ v podstatě veškerého přírodního tepla přímé využití solární kolektory, solární tepelné soustavy ohřev zemského povrchu, ohřev vzduchu tepelná čerpadla vázaná fotosyntézou jako chemická energie organické hmoty kotle na biopaliva zdroj: Buderus

7 Solární tepelné soustavy úsporné opatření nelze vypnout a zapnout není klasickým zdrojem tepla nenahrazuje 100% zdroj 100% bezemisní 100% ekologický

8 Jak poznat kvalitní kolektor?

9 Solární kolektory - požadavky protokol o zkoušce v souladu s ČSN EN splnění požadavků normy, žádný jiný certifikát není potřeba výkonová zkouška jak je kolektor výkonný, poklady pro projektanty pro navrhování spolehlivostní zkoušky kolik toho kolektor vydrží legislativa zkoušky nenařizuje norma není harmonizovaná, není možné použít CE Solar Keymark značka CEN o splnění požadavků, inspekce výroby, řízení kvality výroby (ISO 9001)

10 Solární kolektory - požadavky minimální účinnost vyhláška 441/2012 Sb. požaduje pro nové instalace s investiční podporou tepla z OZE (podle zákona o podporovaných zdrojích energie) η > 0.60 pro 30 K plochý dvojstěnný trubkový 0.6 η [-] η > 0.55 pro 50 K 0.0 G = 1000 W/m t m - t e [K] 10/26

11 Solární tepelné soustavy energetické přínosy ohřev bazénů 400 až 600 kwh/m 2.rok příprava teplé vody 350 až 400 kwh/m 2.rok kombinace s vytápěním 250 až 350 kwh/m 2.rok

12 Jak navrhnout solární soustavu? 3500 Q TV, Q k [kwh] % 60 % 40 % měsíc

13 Jak navrhnout solární soustavu? q ss,u = 400 kwh/m 2 f = 60 %

14 Jak navrhnout solární soustavu? q ss,u = 600 kwh/m 2 f = 40 %

15 Jak navrhnout solární soustavu? q ss,u = 300 kwh/m 2 f = 65 % s rostoucím solárním pokrytím klesají měrné zisky soustavy

16 Jak navrhnout solární soustavu? 2000 potřeba tepla [kwh/měs] m 2 solárních kolektorů = 380 kwh/m 2 = 31 % 8 m 2 solárních kolektorů = 240 kwh/m 2 = 39 % nelze využít v domě 0 I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII měsíc

17 Jak navrhnout solární soustavu? ekonomické řešení maximalizace měrných zisků solární soustavy q ss,u [kwh/m 2 rok] = minimalizace plochy kolektorů ekologické řešení maximalizace solárního pokrytí f [%] = maximální nahrazení primárních paliv = maximalizace plochy kolektorů omezené řešení podmínky struktury budovy, omezující parametry (velikost střechy, možný sklon a orientace kolektorů, architektonické souvislosti) správně navržená soustava splňuje očekávání investora

18 ... reálná očekávání investora vysoká teplota v kolektorech špatně pracující solární soustava! zaručení teploty v zásobníku např. 60 C kdy během roku? kdy během dne? závislé na odběru! funkční solární soustava běží oběhové čerpadlo, předává se energie do zásobníku, kolektor v dosahuje teploty 70 C solární soustava dodává slíbený tepelný zisk během roku měření energetických zisků při definovaných podmínkách u rodinných domů smluvně obtížně podchytitelné

19 Tepelná čerpadla: vzduch-voda využití tepla venkovního vzduchu nejčastěji venkovní provedení umístění na terénu hlukové emise, vibrace odvedení kondenzátu odtávání námrazy zdroj: Stiebel-Eltron otopné období nejméně energie ve venkovním vzduchu výrazná změna výkonu a efektivity během roku

20 Tepelná čerpadla: země-voda zemský masív stabilní zdroj tepla při správném návrhu zemní vrty- vhodné geologické poměry plošné kolektory dostatečná volná plocha instalaci výměníku zdroj: Stiebel-Eltron

21 Tepelná čerpadla: voda-voda omezené možnosti lokalit spodní voda vydatnost studny vhodné chemické složení stálá teplota povrchová voda přístup k řece, rybníku kotvení výměníku právní souvislosti Herbertov, FS ČVUT

22 Značka kvality EHPA minimální COP při zkoušce podle EN v uznané laboratoři vzduch-voda A2/W35 COP > 3.1 země-voda B0/W35 COP > 4.3 voda-voda W10/W35 COP > 5.1 deklarace hladiny akustického výkonu dokumentace: projekční, servisní a provozní manuály v místním jazyce servisní síť, reakce na stížnost do 24 h 2 roky záruka, náhradní díly 10 let na skladě

23 Sezónní topný faktor příprava teplé vody vytápění SPF Q vyt,tv COP COP = Q TČ Q el,tč SPF = Q Q vyt,tv el,celk Q el,celk SPF> 2.9

24 Tepelné čerpadlo v pasivním domě vytápění tepelná ztráta 2,7 kw (-12 C), 160 m 2 potřeba tepla na vytápění kwh/rok (20 kwh/m 2.rok), TMY Praha otopná soustava 35/25 C(sálavé vytápění), ekvitermní regulace teplá voda 4 osoby, 40 l/os.den teplota teplé vody 55 C, teplota studené vody 15 C potřeba tepla na ohřev vody kwh/rok, včetně ztrát

25 Tepelné čerpadlo vzduch-voda výkon 6,7 kw COP 3,2 při A2/ W35 zdroj: Stiebel-Eltron

26 Tepelné čerpadlo vzduch-voda 500 3,5 SPF SPF vytápění doplňkový = zdroj 2,94 pomocná energie SPFteplá příprava voda TV = 2,40 vytápění SPFcelkový = 2,63 SPF 3,0 2,5 2,0 1,5 bilance elektrické energie [kwh] 0 1,0 leden únor březen duben květen červen červenec srpen září říjen listopad prosinec

27 Tepelné čerpadlo země-voda výkon 5,8kW COP 4,3 při B0 / W35 zdroj: Stiebel-Eltron

28 Tepelné čerpadlo země-voda 500 3, ,0 2,5 2,0 1,5 bilance elektrické energie [kwh] SPF doplňkový zdroj SPF vytápění = 4,15 pomocná energie příprava TV SPFteplá voda = 2,12 vytápění SPFcelkový = 2,76 0 1,0 leden únor březen duben květen červen červenec srpen září říjen listopad prosinec

29 Je tepelné čerpadlo vhodné? varianty tepelného čerpadla vzduch-voda EE = 2540 kwh/rok PE = 7620 kwh/rok země-voda EE = 2430 kwh/rok PE = 7290 kwh/rok požadavek na <60 kwh/m 2.rok je splněn, ale... kondenzační plynový kotel a solární soustava 5 m 2 x 350 kwh/(m 2.rok) = 1750 kwh/rok PE = 88 kwh/rok zemní plyn 4966 kwh/rok PE = 5750 kwh/rok celkem PE = 5838 kwh/rok rozdíl PE -25 až -30 %, rozdíl investice cca -100 tis. Kč

30 Efektivní instalace TČ jak dosáhnout nízké spotřeby elektrické energie? kvalitní a trvanlivé tepelné čerpadlo nízkoteplotní otopná soustava (velkoplošné sálavé) příprava teplé vody na max. 45 C(větší zásobníky), SPF= 3.0 správný návrh a provedení zdroje tepla (délka vrtů, plocha zemních výměníků, průtok vzduchu, vydatnost studny) úsporná oběhová čerpadla minimalizovat dodatkový ohřev - monovalentní řešení ekonomika instalace TČ v pasivním domě je problematická

31 Porovnání tepelné čerpadlo potřeba el. energie VYT+TV 2200 kwh/rok(spf = 3.0) potřeba uživatelské el. energie 3000 kwh/rok tarif D56d, 424 Kč/měs, NT 2.3 Kč/kWh, VT 2.6Kč/kWh roční náklady Kč + paušály 5088 Kč Kč/rok plynový kondenzační kotel + solární soustava potřeba plynu VYT + TV 5000 kwh/rok potřeba uživatelské el. energie 3000 kwh/rok zemní plyn tarif PPas 151 Kč/měs, 1.33 Kč/kWh 8462 Kč/rok tarif PRE D02d, 126 Kč/měs, VT 4.16 Kč/kWh Kč/rok roční náklady Kč/rok

32 Jak vybrat firmu? tradice firmy více než 5 let na trhu reference realizované a funkční instalace certifikované výrobky zkušební protokoly z akreditované laboratoře nabízí projektovou dokumentaci včetně energetického výpočtu nikoli pouze specifikaci materiálu SOD (seznam odborných dodavatelů) ze Zelené úsporám: SOD (seznam odborných dodavatelů) ze Zelené úsporám: neříká nic o kvalitě firem!!!

33 Co vyžadovat? energetická analýza bilance potřeby tepla, návrh úsporných opatření, analýza přínosu soustavy s OZE na základě konkrétních prvků = co uspořím a za jakých podmínek? projektová dokumentace návrh a popis způsobu integrace do vytápění a ohřevu vody, výpis nezbytných komponent, statické požadavky, vyvolané stavební a jiné úpravy splnění podmínek investiční podpory (Nová zelená úsporám výzva pro rodinné domy) odhad reálné výše příspěvku, přizpůsobení návrhu

34 Špatná realita... dám vám tam tři lepší trubicové vakuové kolektory a nebudete muset v zimě topit... výsledek 5% pokrytí potřeby tepla tytokolektory fungují i když prší a sněží... (vyjádření dodavatele kolektorů pro soud)... kolektory nesplňují ani požadavek vyhlášky 441/2012 Sb. s tímhle tepelným čerpadlem ušetříte 90 % nákladů... experimentálně ověřený topný faktor v provozu COP = 1.5 (výrobcem deklarovaný při stejných podmínkách 3.15) my jsme dodali, co si žalující strana objednala...

35

36 UNIVERZITNÍ CENTRUM ENERGETICKY EFEKTIVNÍCH BUDOV Děkuji za pozornost.