ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra technických zařízení budov TZ1 Vytápění Zdroje tepla - elektrické vytápění, obnovitelné zdroje 1 Elektrická energie - výroba Situace v ČR 55% uhelné 42% jádro 3% vodní 0,1 % ostatní (vítr, fotovoltaická) 2 1
Elektrická energie - dodávka 3 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 (24. 12. 1818-11. 10. 1889) 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 4 2
Fyzikáln lní principy elektrického vytápění 2 Peltieruv efekt ( (Jean Charles Athanase Peltier (1785 1845 1845) 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. 5 přímotopn motopné Elektrické vytápění infrazářiče radiátory konvektory, teplovzdušné jednotky sálavé plochy panely závěsy folie topné kabely teplovodní (elektrokotel) Spotřebiče akumulační kamna statická dynamická hybridní teplovodní (elektrokotelna) 6 3
Akumulační elektrokotelna 7 Obnovitelné zdroje energie Zákon 406/2000 Sb o hospodařen ení energií nefosilní přírodní zdroje energie, jimiž jsou energie vody, půdy, vzduchu, větru, slunečního záření, geotermální, biomasy skládkov dkového plynu kalového plynu a bioplynu 8 4
Využit ití energie vody, půdy dy, vzduchu Nízkopotenciální zdroj - teplota v rozmezí cca -20 až a +30 C Nutno zvýšit teplotní úroveň -> tepelné čerpadlo 9 Tepeln epelné čerpadl erpadlo 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!!! 10 5
Zdroje nízkopotenci zkopotenciáln lního tepla pro tepelné čerpadlo Vzduch Venkovní vzduch -18 +30 C Proměnn nná teplota ovlivňuje topný faktor Instalace venkovní jednotky s ventilátorem torem 11 Zdroje nízkopotenci zkopotenciáln lního tepla pro tepelné čerpadlo Voda Studniční Dvě studny Další čerpadlo Povrchová výměník k nebo čerpání? 12 6
Zdroje nízkopotenci zkopotenciáln lního tepla pro tepelné čerpadlo Země Zemní kolektor 1,0-1,8 1,8 m hluboko, 15-35 W/m 2, rozteč 0,6-1 m, délka d 100 m rty (20-100 W/m), W čtyři i trubky DN 25-32 hloubka 75-150 m Vrty 13 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 14 7
Zapojení - příklady řešen ení 1 Č3 Č2 2xTRV PV Č1 EN RS Příklad 1: Tepelné čerpadlo s akumulační nádrží pouze vytápění 15 Zdroje - příklady řešen ení 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). 16 8
Zdroje - příklady řešen ení 3 Č4 PV Č1 EN TRB Č3 Č2 2xTRV Č5 RS 3xZV PV Příklad 3: : Bivalentní zdroj tepelnéčerpadlo erpadlo 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. 17 Použit ití TČ Příprava teplé vody Optimáln lní pracovní podmínky Systémy vzduch-voda, voda, chlazení sklepa Samostatné zařízen zení nebo kombinace s TČT pro vytápění? 18 9
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 územíčr [MJ. m -2.rok] 19 Pasivní systémy Solárn rní energie solárn rní okno skleník (zimní zahrada) akumulační stěna TROMBE 20 10
Využití solární energie Aktivní solární systémy vodní vodní, vzduš vzdušné kolektory fotovoltaické fotovoltaické články 21 Zapojení solárního kolektoru pro přípravu teplé vody TV C TRB Č Č PV 3xZV SV 22 11
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 23 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. Palivovéčlánky se používaj vají v elektromobilech. 24 12
Palivový článek ve vytápění 25 Biomasa Kusové dřevo dřevní odpad Sláma (obilí..?) Záměrné pěstování Odpadní hmota Výhřevnost Polena Brikety, peletky 16 MJ/kg 19 MJ/kg 26 13
Přednosti x nevýhody biomasy + Obnovitelná energie. Lokáln lní zdroj Do ovzduší se dostane jen CO 2, které rostliny spotřebovaly při p fotosyntéze pro svůj j růst. r proces nepřisp ispívá,, na rozdíl l od fosilních paliv, ke skleníkov kovému efektu. - Obsah vody mám velký vliv na výhřevnost. Větší nároky na prostor. Nutná likvidace popela. Menší komfort provozu. 27 Kotle na spalování biomasy zplynovací kotel 28 14
Kotel na peletky = kotel na zplynování dřeva + zásobnz sobník paliva + dopravník 29 Doprava peletek - pneumatická 30 15
Doprava peletek 31 Doprava peletek 32 16
Náklady na vytápění RD 100GJ www.tzb-info. info.cz 2007 2008 33 Zkouška ka Zkouška ka probíhá písemnou a ústní formou s přihlédnutím k výsledku práce na cvičen ení. Před zahájen jením písemné části zkoušky ky musí mít student zapsán zápočet v indexu. Písemná část zkoušky ky má 20 otázek zek; z toho 10 ze zdravotní techniky (vodovod,kanalizace,plynovod)) a 10 z vytápění. Délka písemné zkoušky ky je 2x50 minut. Minimáln lní počet úspěšně zodpovězených zených otázek je 7 z každé části. Výsledná klasifikace je na základě výsledku z písemné části, hodnocení ze cvičen ení a případné doplňuj ující otázky při ústní části zkoušky ky. 35 17
ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra technických zařízení budov Děkuji za pozornost 36 18