TZB - Vytápění Daniel Macek Katedra ekonomiky a řízení ve stavebnictví, Fakulta stavební, ČVUT v Praze
Volba paliva pro vytápění Zemní plyn nejrozšířenější palivo v ČR relativně čistý zdroj tepelné energie kotle na zemní plyn vyžadují odkouření nutným náklad na třísložkový komín z důvodu působení kyseliny na vnitřní stranu komínu Zkapalněný plyn (propan nebo propan-butan) kde není dostupný zemní plyn vyšší cena než zemní plyn (pořízení i provoz) ekologické palivo potřeba zásobníku plynu
Volba paliva pro vytápění Extralehký topný olej ekologické palivo s nízkým obsahem síry nízký bod tuhnutí (výhoda v zimě) zařízení není pod tlakem, proto je bezpečnější než zkapalněný plyn Tuhá paliva z cenového hlediska jsou nejlevnější používají se nejdéle a dlouho se používat budou
Volba paliva pro vytápění Biomasa moderní tuhé ekologické palivo obnovitelný druh paliva organická hmota rostlinného nebo živočišného původu odpad ze zemědělské, průmyslové činnosti nebo z komunálního odpadu výroba tepla přímým spalováním v topeništích (dřevo, dřevní odpad, sláma, atd.). zpracování na kvalitnější paliva tzv. fytopaliva (pelety, brikety, bioplyn, etanol, bionafta).
Volba paliva pro vytápění Dřevní hmota ekologické palivo nejstarší způsob získávání tepla nízká emisní zátěž obnovitelnost dřevní hmoty cenová přijatelnost náročnost na přípravu paliva velký skladovací prostor nestálá vlhkost v palivu nutnost přikládat palivo omezená možnost regulace výkonu zdroje
Volba paliva pro vytápění Dřevěná štěpka drcené části větví, kmenů, kůry a obdobného materiálu o různém rozměru kvádry o rozměrech 5x5x5 až 50x30x15 mm Pelety suché granule průřezu o Ø 6-14 mm a o délce 2-5 cm vyráběny z organického materiálu pod vysokým tlakem a za teploty kolem 900 C pojivem jsou pryskyřice, obsažené ve dřevu minimální množství popela lze užít jako minerální hnojivo cena srovnatelná se zemním plynem
Volba paliva pro vytápění Koks byl oblíben především pro svoji stáložárnost se zdokonalováním kotlů na uhlí se tato výhoda postupně vytrácí cena je vyšší než u ostatních pevných paliv Uhlí hnědé, černé použitím dokonalejších kotlů dosahovat vyšší účinnost využití tepla z paliva při menší produkci emisí
Volba paliva pro vytápění Uhlí hnědé, černé nevýhoda prostory na skladování nejnovější automatické kotle jsou ekologické kotle se zásobníky vydrží až týden nevýhodou je zatápění a vybírání popele při vlhkém uhlí spálíme více paliva, ale méně hřeje
Volba paliva pro vytápění Elektrická energie rozšířené počátkem 90-tých let Podle pružnosti vytápění se dělí na: přímotopné (konvektory, ventilátory) akumulační (elektrická akumulační kamna, podlahové vytápění) Podle možnosti přemístění zdrojů tepla se dělí na: stabilní (konvektory, kamna, podlahové vytápění, kotle) mobilní (konvektory, radiátory, zářiče, ventilátory, koberce) Podle umístění zdroje tepla se dělí na: lokální (topidla, elektrické rohože) centrální (kotle)
Zdroje tepla - Kotle nejrozšířenějším zdrojem tepla různá paliva kupují se dle tepelné ztráty objektu např. tepelná je ztráta objektu 12kW, pak pořizujeme kotle o výkonu 12kW moderní kotle regulace výkonu od 30 do 100% nejběžnějšími kotle jsou kotle na zemní plyn s odtahem spalin do komína
Zdroje tepla - Kotle nejdokonalejšími kotli jsou kondenzační využívají teplo spalin a mají největší účinnost ochlazení spalin na teplotu tak nízkou, až obsažená vlhkost kondenzuje, získáme část výparného tepla vody, obsaženého ve spalinách elektrické kotle nemají odvod spalin účinnost je 99% jen se souhlasem elektrorozvodného závodu mají velkou okamžitou spotřebu elektrické energie samostatný elektrický okruh a musí mít své elektrické jištění zapojují se na třífázovou elektrickou síť
Zdroje tepla - Kotle turbokotle (zákaz výroby 9/2015) odvod spalin přes stěnu opatřeny ventilátorem, který zajišťuje odvod spalin kombinované kotle vodu nejen pro vytápění, ale také pro užitkové účely musejí mít vyšší výkon než klasické kotle dělení kotlů dle umístění: nástěnné - jsou lehké a zavěšují se na zeď stacionární jsou umístěny na zemi litinové, větší životnost než nástěnné
Zdroje tepla Topidla Topidla slouží pro vytápění jedné nebo dvou místností neohřívá se v nich voda, ale teplo se z nich dostává do místnosti přímo na všechny běžné druhy paliv většinou se však umisťují pod okno topidla na tuhá paliva a plynové topidla musí být umístěny buď u komínu nebo u venkovní stěny, aby mohl být zajištěn odvod spalin při odvodu spalin přes stěnu je nutno mít i připojení k elektrické energii, aby mohl fungovat ventilátor
Zdroje tepla Krby Krby palivem mohou být peletky, dřevo, plyn i elektrická energie srdcem krbu je krbová vložka zde dochází k hoření paliva a ke vzniku tepla, vyrábí se z tlustostěnného ocelového plechu nebo šedé litiny Krb s teplovodním výměníkem centrální zdroj tepla pro vytápění nad prostorem topeniště je zabudován výměník tepla do topného obvodu umisťuje čerpadlo, expanzní nádoba a pojišťovací ventil
Zdroje tepla Kamna Kamna lokální zdroj tepla, jedna dvě místnosti všechny běžné druhy paliv připojují se na jednofázové až třífázové vedení dle výkonu Krbová kamna s teplovodním výměníkem podobná krbům, ale větších rozměrů Kachlová kamna výhoda vzhledu
Zdroje tepla Kamna Elektrická akumulační kamna statická přímotop dynamická akumulační jádro je izolováno od okolí teplo odvádí pouze proudící vzduch ventilátor teplo lze regulovat hybridní kamna částečně přímotop částečně jako dynamická kamna
Zdroje tepla Infračervené panely Infračervené topné panely prostor je prostupován infračervenými vlnami vlny procházejí do všech předmětů, stěn místnosti, a následně se od těchto předmětů ohřívá vzduch lidé, pobývající v takovémto prostoru, cítí příjemné teplo teplo je téměř identické se slunečním teplem vhodné pro alergiky, protože nedochází k velké cirkulaci vzduchu infračervené vlny zabraňují tvorbě různých plísní ve zdivu a v nábytku
Zdroje tepla Solární kolektory Solární kolektory ekologický způsob jak získávat teplo je pomocí slunečních kolektorů v ČR je celková doba slunečního svitu (bez oblačnosti) je od 1 400 do 1 700 hod/rok jižní Morava efektivnější záření energie dopadající kolmo na 1m 2 plochy představuje 800 až 1 250 kwh ročně solární zařízení se rozdělují dle oběhu teplonosné látky: nucený oběh - zajištěn čerpadlem s přirozeným oběhem - zásobníková nádrž musí být nad kolektory
Zdroje tepla Solární kolektory Solární kolektory slunce je nevyčerpatelným zdrojem energie výhodou využití sluneční energie jsou nulové palivové náklad (sluneční energie je zdarma). vysoká životnost zařízení 15 20 let a jeho nenáročná obsluha vyrobená energie ze slunečního záření může nahradit 20-50 % potřeby tepla k vytápění a 50 70 % potřeby tepla k ohřevu vody v domácnosti úspora fosilních paliv, jejichž spalováním znečišťujeme přírodu emisemi SO2, CO2, NOx a prachových částic
Zdroje tepla Solární kolektory Solární kolektory nelze využívat jako samostatný zdroj tepla teplonosné látky pro kapalinové solární soustavy nízký bod tuhnutí (nejlépe kolem -25 až -30 C) dobré tepelně-fyzikální vlastnosti (tepelná kapacita, viskozita), co nejvíce podobné vodě nehořlavost ochrana proti korozi kompatibilita s těsnícími materiály ekologické aspekty (netoxická, biologicky rozložitelná) dlouhodobá stálost vlastností- teplotní odolnost rozumná cena glykolové nemrznoucí směsi, alkoholy, silikonové oleje
Zdroje tepla Tepelná čerpadla Tepelná čerpadla významný ekologický zdroj tepla odebírá teplo z vnějšího prostředí (z nízkoteplotního zdroje) skládá se z: odpařovače výměník tepla, teplo do teplonosné látky kompresoru vysoký tlak, zvýší teplotu tep. látky kondenzátoru předání tepla expanzního ventilu roztažení a ochlazení tep. látky
Tepelné čerpadlo
Tepelná čerpadla Tepelné čerpadlo půda/voda nejrozšířenějším zdrojem nízkopotenciálního tepla pro tepelná čerpadla je teplo obsažené v zemi teplo se získává ve výměníku zhotoveném z plastových trubek, založeném v hlubinném vrtu nebo výkopovém kolektoru kolektory odebírají teplo půdě v nezámrzné hloubce 1,5 2 m
Tepelné čerpadlo půda/voda zemní kolektory
Tepelné čerpadlo půda/voda hlubinné vrty
Tepelná čerpadla Tepelné čerpadlo voda/voda teplo se odebírá stojaté nebo tekoucí vodě využívá se princip dvou studní
Tepelná čerpadla Tepelné čerpadlo vzduch/voda odebírá teplo venkovnímu vzduchu funguje podobně jako mraznička
Tepelná čerpadla vysoko pořizovací náklady nejnižší provozní náklady pracují velice efektivně a úsporně. využívají nejčistší a nejlacinější zdroj energie, protože odebírají teplo ze země, z vody nebo ze vzduchu. mají plně automatický, mikroprocesorem řízený provoz. nepotřebují žádné palivo, pouze elektrickou energii pro pohon kompresoru. účinnost tepelného čerpadla (topný faktor) dosahuje 2,7 až 4,5 násobek vloženého příkonu
Topný systém Šíření tepla vedením (kondukce) prouděním (konvekce) nejdříve se ohřeje vzduch potom stěny sáláním (radiace) nejdříve se ohřejí plochy (stěny, podlaha, strop) potom vzduch výškové rozložení tepla je výhodnější u podlahového vytápění než konvekcí
Rozložení teploty při použití radiátoru
Rozložení teploty při podlahovém vytápění
Konvekční vytápění otopná tělesa konvektory, fan-coily (podlahové konvektory), radiátory trubková otopná tělesa (koupelnový žebřík) teplotní spád 90/70 C dříve teplotní spád 60/40 C trend
Sálavé vytápění Teplovodní sálavé vytápění ohřátá voda se vede potrubím, kde se ohřeje stěna podlaha teplota vody 35-45 C říká se mu nízkoteplotní, velkoplošné trubkový had max. 120 m, je zabetonovaný
Sálavé vytápění Elektrické sálavé vytápění odporový topný drát součást textilní rohože pod vrstvou betonové mazaniny nášlapnou vrstvu musí tvořit materiál, který dobře propouští teplo (nejlépe dlaždice) akumulační výška betonu 8-10 cm delší doba na prohřátí, ale déle teplo vydrží přímotopové beton do výšky 5 cm rychlejší nástup tepla
Sálavé vytápění Elektrické sálavé vytápění doplňkové vytápění v extrémně nízké vrstvě samolepící elektrické topné rohože přímo na beton, PVC, dlažbu či parkety na ni se rozvine prodyšný koberec nebo položí laminátová plovoucí podlaha či nová dlažba neporývá tepelnou ztrátu místnosti Teplotní čidlo je zabetonováno v podlaze, a při překročení teploty dá signál k vypnutí
Otopná tělesa poslední článek rozvodu tepla rozdělení dle tvaru článková desková trubková hospodárnost malý vodní objem velká předávací plocha vhodný materiál měď, hliník
Otopná tělesa článková otopná tělesa (radiátory) z ocelového plechu, šedé litiny, hliníku nejlepší hliníkové vyšší cena ve výškových budovách, vysoký tlak voda dobře teče hliník litina
Otopná tělesa desková otopná tělesa z ocelového plechu obvykle jsou to konvektory jedno, dvou a třířadé více řad větší tepelný výkon hladká profilovaná hladká na přání
Otopná tělesa trubková otopná tělesa ocelové nebo měděné trubky v koupelnách tzv. koupelnové žebříky elektrická nebo teplovodní klasický komfortní zákaznické
Otopná tělesa podlahové konvektory (fan-coily) ocelové nebo měděné trubky o Ø 16-25 mm podobné soklovým teplotním radiátorům ve žlabu pod podlahou, pod okno možno umístit i pod nízký parapet
Potrubí trubky, tvarové kusy, armatury správný průměr, tloušťku stěny nepoužívat teplejší vodu než na kterou jsou určeny, zkracuje to životnost ocel, měď, plasty lze kombinovat materiály ocel za kotel, kde je velmi teplá voda za směšovačem už je voda chladnější
Potrubí podlahové vytápění propylen, síťovaný polyetylen, polybutylen nebo měď při kombinaci může docházet k chemické reakci např. mezi měděné a pozinkovanou ocel se musí vkládat nejméně 50 cm dlouhý kus z plastu voda v potrubí z mědi nesmí téct do potrubí z oceli opačně je to možné orientační poměr nákladů na rozvod ocel: měď : plast cca 100:150:80
Potrubí izolovat v nevytápěných místnostech rohož z minerální plsti plastové pěnové hadice spoje ocel se svařuje plast se svařuje nebo mechanicky spojuje síťovaný polyetylen speciální spojky nebo lisování měď se spojuje mechanicky nebo pájením lisování je levné a rychlé
Regulace Regulační zařízení sladění vyrobeného tepla s místem vytápění vyšší vstupní náklady, ale úspory při provozu umístění regulace v kotli rozvaděči na otopných tělesech soudobé kotle na pevná paliva mají regulovatelný přívod spalovacího vzduchu
Regulační zařízení ovládání prostorovým termostatem v kombinaci s časovým spínačem možnost nastavit program vytápění na den či týden dopředu ekvitermní regulátor kotlový regulátor umožňuje nastavit topný program reguluje teplotu topné vody v závislosti na venkovní teplotě ekvitermní křivka kde není možnost osazení prostorového čidla teploty
Regulační zařízení zvýšení tepla o 1 C zvýší náklady na energie +6% termostatické ventily reagují působení tepelných zisků (slunce, kde se vaří apod.) sníží průtok do otopného tělesa elektronické termostaty na stěně vytápěné místnosti denní nebo týdenní program
Pořizovací náklady na zdroj vytápění
Provozní náklady na zdroj vytápění
Faktory ovlivňující růst cen paliv kurz koruny ceny surovin na světových trzích vývoj inflace ekonomický vývoj v ČR i vyspělých států výše zdanění dotace
Výše ceny paliv v kontextu EU zemní plyn, elektřina pod cenami EU, snaha vyrovnat hnědé a černé uhlí, LTO na úrovni EU, vliv ekologické daně tepelná čerpadla dotace od státu
Trend vývoje cen paliv průměrná hodnota meziročního růstu za posledních 10 let Elektrická energie 11,5 % Plyn ze sítě 14,8 % Tuhá paliva 7,5 % Tepelná energie 9,9 % Propan 1,6 %
Ekologická daň dle zákona 261/2007 Sb. o stabilizaci veřejných rozpočtů Daň z plynu pro výrobu tepla 30,60 Kč/MWh spalného tepla (netýká se domácností) Daň z pevných paliv 8,50 Kč/GJ spalného tepla Daň z elektřiny 28,30 Kč/MWh
Nárůst cen paliv vlivem eko. daně Palivo Procentuální nárůst cen Hnědé uhlí 14,70% Černé uhlí 7,20% Koks 7,60% Dřevo 14,30% Brikety 9,00% Propan 4,60% Pelety 13,40% LTO 4,90% Elektřina 1,70%
Náklady Kumulované náklady Kumulované náklady s ekologickou daní 1 800 000 Kč 1 600 000 Kč 1 400 000 Kč 1 200 000 Kč 1 000 000 Kč 800 000 Kč 600 000 Kč 400 000 Kč 200 000 Kč 0 Kč Zemní plyn (závěsný 90%) Zemní plyn (stacionární 92%) Zemní plyn (kondenzační 106%) Propan Elektřina (přímotop) Lehký topný olej Tepelné čerpadlo Dřevěné pelety Hnědé uhlí Černé uhlí Koks Dřevo Brikety Roky
Děkuji za pozornost! Daniel Macek, email: daniel.macek@fsv.cvut.cz