Lbrc 010 Mlan ONDRKA 1
TECNICKÁ UNIERZITA LIBERCI FAKULTA STROJNÍ Katdra nrgtckých zařízní Mlan ONDRKA Tplné črpadlo pro rodnný dům (at pump for a famly hous) doucí bakalářské prác: Ing Ptr Novotný, CSc Rozsah prác: Počt stran: 50 Počt obrázků: 18 Počt tabulk: 11 Počt příloh: 34 Lbrc 010
Anotac Pro zadaný rodnný dům byla vypočítána roční potřba nrg pro vytápění a přípravu tplé vody Jako zdroj tpla j navržno tplné črpadlo ytápění tplným črpadlm j porovnáno s kotlm na tuhá palva a lktrckým vytápěním Klíčová slova: - vytápění - tplné ztráty - tplné črpadlo - otopný systém - ohřv tplé vody - pořzovací a provozní náklady 3
Annotaton Th yarly nrgy dmand for hatng and watr hatng was spcfd for th dsgnatd famly hous A hat pump s projctd as a sourc of nrgy atng by a hat pump s compard wth sold ful bolr and lctrc hatng Kywords: - hatng - hat losss - hat pump - hatng systm - watr hatng - acqustons and opraton costs 4
D Annotaton Für das vorggbn Famlnhaus war dr Jahrsvrbrauch dr Enrg für d zung und für das Brtn ds warmn Wassr brchnt Als d Wärmqull st d Wärmpump angbotn D Wärmpumphzung st mt dm Fstkraftstoffkssl und mt dr lktrschn zung vrglcht D Schlüsslwörtr: - d zung - dr Wärmvrlust - d Wärmpump - d zungsanlag - d Wärmwassrrwärmung - d Konstnaufwänd und d Btrbskostn 5
6
Čstné prohlášní Prohlašuj, ž jsm bakalářskou dplomovou prác na téma: Tplné črpadlo pro rodnný dům vypracoval samostatně pod vdním pana Ing Ptra Novotného, CSc K řšní prác jsm použl znalost, ktré jsm získal běhm studa na Fakultě strojní, dál z odborných smnářů a množství odborné ltratury uvdné na konc bakalářské dplomové prác, včtně vědomostí nabytých několkaltým zájmm o tuto problmatku Datum: Podps: 7
Poděkování: lm děkuj vdoucímu této dplomové prác panu Ing Ptrov Novotnému, CSc za vstřícné jdnání, nocntlné rady, věcný přístup a ochotu, s ktrou s m vždy věnoval njn v vdní mé bakalářské dplomové prác, al v průběhu mého studa na této tchncké unvrztě Rád bych dál poděkoval Spolčnost pro tchnku prostřdí organzující řadu odborných smnářů z oblast vytápění tplných črpadl, ktré upoutaly moj pozornost a proto jsm s účastnl několka jjch přdnášk Mlan ONDRKA 8
Prohlášní Byl jsm sznámn s tím, ž na mou dplomovou prác s plně vztahuj zákon č11/000 Sb O právu autorském, zjména 60 školní dílo Bru na vědomí, ž Tchncká unvrzta v Lbrc (TUL) nzasahuj do mých autorských práv užtím mé dplomové prác pro vntřní potřbu TUL Užj-l dplomovou prác nbo poskytnu-l lcnc k jjímu využtí, jsm s vědom povnnost nformovat o této skutčnost TUL; v tomto případě má TUL právo od mn požadovat úhradu nákladů, ktré vynaložla na vytvořní díla, až do jjch skutčné výš Datum: Podps: 9
OBSA: Sznam použtých zkratk, symbolů a jjch základní jdnotky 1 I ÚOD 13 II Charaktrstka objktu 14 III Tortcká část dplomové prác III1 Prncp tplného črpadla 15 III Součást tplného črpadla 17 III3 Typy tplných črpadl 18 III4 Postup výpočtu tplných ztrát řšného objktu 1 III5 Postup výpočtu součntl prostupu tpla stavbních konstrukcí 3 I Praktcká část dplomové prác I1 ýpočt součntl prostupu tpla stavbních konstrukcí 3 I11 Ukázkový výpočt na jdné stavbní konstrukc 3 I1 Tabulka použtých stavbních konstrukcí 4 I ýpočt tplných ztrát I1 Ukázkový výpočt tplných ztrát 5 I Tabulka tplných ztrát clého objktu 7 I3 Přhld jdnotlvých řšných místností 7 I3 ýpočt nrg pro ohřv tplé užtkové vody 8 Návrh tplného črpadla 9 1 TČ IT Grnln C 7 plus 3 TČ IT Grnln C 11 34 3 TČ Danfoss DP- Opt pro 8 36 I Návrh vlkost akumulační nádrž 38 II Potřbné tplo pro uvažovaný rodnný dům 39 II1 výpočt potřby tpla dnnostupňovou mtodou 39 II výpočt clkové roční potřby tpla pro TU 40 II3 roční potřba tpla pro vytápění a přípravu TU 40 III Další zdroj tpla pro vytápění 41 III1 Elktrcký kotl 41 III Kotl na tuhá palva + lktrcký bojlr na TU 4 III3 Přímotop 44 10
IX Jné způsoby snížní nrgtcké náročnost domu 45 X Ekonomcká blanc a fnanční návratnost 45 X1 Státní dotac - zlná úsporám 45 X Pořzovací cny tchnologí 46 X3 Provozní náklady tchnologí 46 XI Zhodnocní 47 XII Závěr 48 XIII Sznam použté ltratury a pramny 50 XI Přílohy 51 XI1 ýkrsová dokumntac 51 XI11 ýkrs přízmí 51 XI1 Pohld z svrní strany 5 XI Pohld z jžní strany 5 XI3 Pohld z západní strany 53 XI4 Pohld z východní strany 53 XI ýpočt tplných ztrát objktu LOŽNICI 54 ŠATNA 56 POKOJ 58 DĚTSKÝ POKOJ 60 GARÁŽ 6 KOUPELNA 64 KOMORA 66 PŘEDSÍŇ 68 SPÍŽ 70 PRACONA 7 OBÝACÍ POKOJ 74 KUCYŇ 76 ALA 78 PRÁDELNA 81 WC 73 11
Sznam použtých zkratk, symbolů a jjch základní jdnotky: Značka lčna Rozměr l délka [m] s tloušťka [m] c měrná tplná kapacta [J/kgK] ρ hustota [kg/m 3 ] t tplota vody [ C] d počt dnů v otopném období [-] θ nt, výpočtová vntřní tplota [ C] θ výpočtová vnkovní tplota [ C] Q d tplo vypočítané dnnostupňovou mtodou [J/rok] Q TU nrg pro ohřv tplé užtkové vody [W] clková návrhová tplná ztráta místnost [W] T, návrhová tplná ztráta prostupm [W], návrhová tplná ztráta větráním [W] R, zátopový tplný výkon [W] T, součntl tplné ztráty prostupm do prostřní [W] T, j součntl tplné ztráty prostupm do sousd míst [W] T, g Součntl tplné ztráty prostupm do půdy [W] α součntl přstupu tpla na vntřní straně [W/m K] α součntl přstupu tpla na vnější straně [W/m K] λ součntl tplné vodvost [W/mK] γ součntl vlvu nsoučasnost přrážk [-] ε výškový korkční čntl rychlost proudění vzduchu [-] stínící čntl [-] f g1 korkční součntl vlvu změn vnkovní tploty [-] f g tplotní rdukční součntl [-] f R korkční součntl poklsu vntřní tploty [W/ m ] U k součntl prostupu tpla stavbní konstrukcí [W/m K] U quv, k kvvalntní součntl prostupu tpla konstrukcí [W/m K] G w korkční součntl vlvu spodních vod [-] n mn mnmální ntnzta výměny vzduchu [1/h] objm místnost [m 3 ] nf, množství vzduchu nfltrací [m 3 /h] mn, hygncké množství vzduchu [m 3 /h] přrozném větrání [m 3 /h] A k plocha stavbní konstrukc [m ] 1
I ÚOD současné době, kdy s nustál zvyšují cny nrgí, a to njn v souvslost s pokračováním světové konomcké krz, j vlm důlžté pro každého nvstora modrního rodnného domu, zamyslt s nad způsobm ralzac vytápění, tak aby splňovalo požadavky přdvším konomcké, kologcké njn nyní, al v budoucnost včtně vysokého komfortu bydlní Trndy modrní doby s přklánějí v době ubývání foslních palv k využívání obnovtlných zdrojů nrg a to zvláště tpla z okolního prostřdí, ktré j zdarma Tuto obnovtlnou nrg, ktrá s vyskytuj všud kolm nás, tdy v zm, vodě a vzduchu, můžm využívat pomocí tplného črpadla, ktré přvd nízkopotncální tplnou nrg, jž by s ndala přímo využít na nrg, ktrou lz využívat pro vytápění č ohřv vody Přtom ndochází k takovému zatěžování přírody, jako u standardně využívaných zdrojů tpla, tdy spalováním foslních palv Tplná črpadla jjchž hlavní výhodou j kologčnost, splňují další důlžté aspkty njn fktvnost, al hlavně snžování nrgtcké náročnost výroby tpla, tdy konomčnost provozu To jsou důvody, proč s použtí tplných črpadl v posldní době nustál zvyšuj J nutné uvědomt s, ž v průběhu zmy j hodnota topného faktoru tplného črpadla snížná, njn u nízkopotncálního zdroj jako j vzduch, al po dlouhodobém využívání vrtu v změ můž dosahovat topného faktoru 3 méně S ohldm na účnnost výroby lktrcké nrg a násldným ztrátam dstrbucí s kologcká a konomcká fktvta tplného črpadla snžuj 13
II Charaktrstka objktu Rodnným domm, ktrý řším v své bakalářské prác j projkt jdnopodlažní novostavby ralzující s u Strakonc Strakonc s nacházjí v 390 m nm, t mn -15 C Zastavěná plocha RD: 43 m Zastavěná plocha zpvněným plocham: 80 m Stavba bud stuována rovnoběžně s západní hrancí pozmku, objkt má obdélníkový tvar o rozměrch 18,0 x 13,5, bud pouz přízmní s nvyužtým půdním prostorm Obvodové, nosné nnosné zdvo bud provdno z přsných tvárnc Ytong lpných systémovým lpdlm Po obvodě bud provdn zpvňující žlzobtonový věnc s výztuží Zvnčí bud clý objkt zatpln zatplovacím systémm s tloušťkou zolační vrstvy mnmálně 100 mm v skladbě přdpsané dodavatlm zatplovacího systému nější nosné trámy a sloupy budou provdny z hoblovaných dřvěných dílců tsařsky spojovaných a oclovým kotvam kotvných do věnc a soklových sloupků Nadpraží okn a dvří budou řšna typovým přklady Ytong, případné další nosné trámy budou osazny až po výběru dodavatl vazníků dl jho požadavků na podpěry a kotvní Na obvodové zdvo a dřvěné trámy bud ukotvn sdlový vazníkový krov Krov bud zakryt skládanou btonovou krytnou v přdpsané skladbě dodavatl krytny Bramac Stropní podhld bud zavěšn na spodní pásy vazníků, bud provdn jako sádrokartonový zatplný systémm Rgps chodové dvř a okna budou dřvěná uro s zolačním dvojsklm ntřní dvř budou dřvěné do obloukových zárubní Důlžtá poznámka: výkrsová dokumntac řšného objktu j umístěna na konc bakalářské prác v Příloz 14
III1 Prncp tplného črpadla Funkc tplného črpadla j dána první a druhou větou trmodynamky Podl první věty j množství nrg v uzavřné soustavě konstantní Enrg nmůž vznkat an zankat, můž být pouz přměněna v jnou formu nrg Podl druhé věty s tplo přnáší pouz v prostřdí s vyšší tplotou do prostřdí s nžší tplotou Právě tato druhá věta trmodynamky j důvodm, proč s pro přnos tplné nrg z chladnějšího do tpljšího prostřdí musí použít tplné črpadlo Tplné črpadlo nrg nvyrábí, jn j přčrpává na vyšší tplotní úrovň J tdy výhodné využívat zdroj s co njvyšší tplotou a tplo dodávat do topných systémů s co njnžší tplotou, například s využtím podlahového vytápění Samotný prncp tplného črpadla (dál TČ) j vclku jdnoduchý TČ z okolního prostřdí odbírá tplo o nízké tplotě, tdy nízkopotncální tplnou nrg a přčrpává j na tplotu, ktrou lz použít k ohřvu Př tomto procsu s spotřbovává nízká část lktrcké nrg př několkanásobně vyšším topném výkonu Průměrně můžm tdy získat z 1kWh,5 až 3,5 kwh To j dáno součtm lktrcké nrg a vypařovací nrg Tato vypařovací nrg j získávána z obnovtlného zdroj: z vzduchu, vody, změ a tdy zdarma Obr 1 Zjdnodušné schéma tplného črpadla Zdroj: vlastní tvorba 1 Na prmární (vstupní) straně TČ j výměník tpla (výparník) Zd s pomocí tplonosného méda přvádí nízkopotncální tplo z okolí Tryskou trmostatckého xpanzního vntlu s vstřkuj pod tlakm kapalné chladvo Kapalné chladvo s 15
rychl odpařuj, důsldkm toho s clý výparník podchlazuj na tplotu nžší nž j tplota prostřdí, z ktrého j odbíráno tplo Takto podchlazný plyn s ohřívá v výparníku a dál j nasáván komprsorm Plynné chladvo j stlačno v komprsoru a vzrůstm tlaku narost tplota vyšší, nž j v topném systému 3 Dál j vdn do skundárního výměníku tpla (kondnzátoru), kd přdá tuto tplnou nrg do vody v topné soustavě a horký plyn zkapalní 4 Poté j kapalna vdna do xpanzního vntlu a clý cyklus s nustál opakuj 16
III Součást tplného črpadla Základním součástm jsou: výměníky tpla: - Dskový výměník - Lamlový výměník - Trubkový výměník komprsor: - rmtcký pístový komprsor - rmtcký sprálový komprsor SCROLL - Rotační komprsor - Šroubový komprsor trmostatcký xpanzní vntl xpanzní vntl chladvo Dalším součástm jsou: spojovací hadc rozdělovač xpanzní nádrž ftnky prsostaty manomtry sběrač kapalného chladva fltrdhydrátor trojcstný vntl čtyřcstný vntl měděné trubky kapláry průhldítko lktromagntcký vntl v kapalnovém okruhu kulové uzavírací kohouty talířové vntly zpětný vntl 17
III3 Typy tplných črpadl Tplná črpadla rozdělujm podl zdroj tpla a méda, ktré využívám k vytápění č ohřvu vody: a) ODA-ODA případě dostatčného zdroj spodní vody j vlm výhodným zdrojm pro tplné črpadlo podzmní voda a to obzvláště pro svojí stálou a rlatvně vysokou tplotu, ktrá s pohybuj v rozmzí od +8 C až +11 C lavním přdpokladm jsou právě příznvé hydrogologcké podmínky s dostatčnou vydatností podzmní vody Pro využívání tohoto zdroj tpla s zřzují dvě studně, ktré jsou od sb vzdálny 10 m až 5 m Z jdné studně s voda črpadlm odčrpává a do druhé vsakovací studně s násldně ochlazná voda vypouští Důlžtým faktm j také, aby s voda jž ochlazná nvracla přs vsakovací studnu do odčrpávané studny většně případch s provádějí studny o hloubc 8 15 m odu jako zdroj lz využívat njn z podzmní vody, al povrchovou vodu z řky, potoka, jzra nbo odpadní vodu z průmyslu č z domácnost Důlžté však j provést několkadnní měřní črpání vody, ktrým zjstím, zda studna požadované množství dodá Spolu s tím j nutné analyzovat složní vody a jjí čstotu Pro možnost využívání povrchové č podzmní vody j nutné njprv požádat příslušný vodohospodářský úřad o udělní povolní b) ZEMĚ-ODA uvdné lokaltě (Strakoncko), tak jako ostatně v našch změpsných šířkách promrzá změ v změ do hloubky 80 cm výjmčně jdnoho mtru Z uvdného důvodu lz využít uložní kolktoru horzontálně nbo vrtkálně pod zmí, kd j ustálná tplota: 1 orzontální plošný kolktor s zpravdla umísťuj 1, až 1,5 m pod zmí na ploš o rozloz mnmálně dva a půl násobku vytápěné plochy domu, kd délka potrubí by nměla přsáhnout 00 m s mnmální roztčí trubk 0,6 až 1 m případě ndostatku lz použít další potrubí, ktré j stjně dlouhé J vhodné přd zasypáním přkrýt kolktory sgnální fól Rovněž s ndoporučuj umsťovat kolktory pod základy domu nbo v jjch těsné blízkost Tato varanta j njméně o polovnu fnančně nákladnější, vyžaduj však pozmk o dostatčné ploš u domu 18
rtkální kolktor s ralzuj tam, kd nní dostatčně vlký pozmk a nbo nní zájm jj pro tnto účl použít Tyto vrtkální kolktory nbol hloubkové vrty mají poměrně vysokou tplotu v vlm chladných dnch, když mám njvětší potřbu vytápět objkt Nvýhodou těchto kolktorů j jjch vysoká cna, ktrá rost s hloubkou vrtu, kd každý mtr stojí zhruba 1000,- Kč loubka vrtu j přblžně 60 až 150 m v závslost na gologckých podmínkách, kd s zhruba počítá na jdn 1 kw výkonu 10 až 1 m vrtu hloubkách do 60 mtrů s používají trubky o průměru 5 mm a u hlubších vrtů s používají trubky o průměru 3 mm, př odpovídajícím výkonu črpadla případě gologckých č tchnckých problémů lz ralzovat víc vrtů Pro obě tyto varanty, ať s jdná o horzontální kolktor nbo hloubkové vrty j vlc důlžté gologcké složní půdy Jílovtá a změ s vysokým obsahm vody a mnrálů má vysokou tplnou vodvost a njlpší akumulační schopnost Jakost půdy a z ní vyplývající schopnost přdávat tplo uvádějí násldující tabulky: Typ podloží orzontální plošný kolktor Topný výkon v W na 1 m plochy Plocha kolktoru v m na 1 kw topného výkonu Suchá zmna 10-15 66-100 lhká zmna 15-0 50 66 lm vlhká 40-50 0-5 zmna Mokrá zmna 5-30 33-40 S spodní vodou 30-40 5-33 Tab 1 Orntační délky zmního kolktoru v vztahu k výkonu TČ Zdroj: [11] str55 Typ podloží rtkální kolktor Topný výkon v W na 1 m hloubky vrtu Suchá zmna 30 loubka vrtu v m na 1 kw topného výkonu Normální pvná 18 55 hornna ornna s vlkou 13 tplnou vodvostí, 80 jíly ornna s výskytm 10 100 spodní vody Tab Informatvní hloubky zmního kolktoru v závslost na výkonu TČ Zdroj: [11] str61 33 19
Pokud nní provdn gologcký průzkum u hloubkových vrtů počítám s průměrným měrným výkonm 55 W/m c) ZDUC-ODA součastné době s njvíc rozšřuj tplné črpadlo vzduch-voda, ktré j tchncky nnáročné a má jdnoduchou nstalac, z čhož vyplývá nízká pořzovací cna Použtí tohoto TČ j njvýhodnější v jarních a podzmních měsících, kdy tplota vzduchu j dalko vyšší nž tplota změ nbo vody, naopak když j tplota vzduchu vlm nízká a j njvětší potřba vytápění,tnto zdroj j ndostačující Tyto rozdíly v kolísání tploty vzduchu jsou vlkou nvýhodou spolu s zamrzáním kondnzované vody v zmních měsících Jsou schopna pracovat až do tploty -15 C, kdy j však jjch fktvnost tak nízká, ž př poklsu tploty pod -5 C j nutno přpojt bvalntní zdroj Npříjmným faktm j hlučnost, ktrou lz lmnovat tím, ž TČ umístím dál od domu 0
III4 Postup výpočtu tplných ztrát řšného objktu Tplné ztráty objktu byly vypočtny v souladu s aktuálně platnou normou ČSN EN 1831, ktrá v roc 008 nahradla normu ČSN EN 06 010 využívanou dodns pro svou jdnoduchost a srozumtlnost Nová norma s odlšuj od staré přdvším tím, ž zohldňuj tplné mosty v stavbních konstrukcích Postup výpočtu tplných ztrát vychází z násldujících postupů: Clková návrhová tplná ztráta místnost: [W] T, +, návrhová tplná ztráta prostupm [W] návrhová tplná ztráta větráním T,, [W] Návrhová tplná ztráta prostupm: [W] T, T, + T, u + T, g + T, j Součntl tplné ztráty prostupm do vnkovního prostřní T, Ak U k k + ψ l ll l t [W] k l T, t ( θ nt, θ ) [ C] θ nt, [ C] výpočtová vntřní tplota θ A k U k k, l ψ l l l [ C] výpočtová vnkovní tplota [m ] plocha stavbní konstrukc K součntl prostupu tpla stavbní konstrukcí [-] korkční součntl vystavní povětrnostním vlvům K součntl prostupu tpla lnárního tplného mostu [m] délka lnárních tplných mostů l l l l našm případě vychází výraz ψ l 0 z důvodu lhké stavbní konstrukc, protož podl normy j ψ 0 l Součntl tplné ztráty prostupm do sousdní místnost Řší s obdobně jako přdchozím případě T, j 1
Součntl tplné ztráty prostupm do půdy T, g f g1 f g Ak U qv, k Gw t [W] k T, g f g1 [-] korkční součntl vlvu změn vnkovní tploty θnt, θ m, f g [-] tplotní rdukční součntl f g θ θ A k U quv, k G w [m ] plocha stavbní konstrukc nt, K kvvalntní součntl prostupu tpla konstrukcí [-] korkční součntl vlvu spodních vod Návrhová tplná ztráta větráním:,, t [W] t ( θ nt, θ ) [ C] θ nt, [ C] výpočtová vntřní tplota θ [ C] výpočtová vnkovní tplota W, 0,34 K součntl návrhové tplné ztráty větráním (konst ρ a c ) p m 3 max nf,, mn, přrozném větrání (v našm případě) h m 3 mn, nmn h nf, n50 ε hygncké množství vzduchu m 3 množství vzduchu nfltrací h [m 3 ] objm místnost n mn [1/h] mnmální ntnzta výměny vzduchu n [1/h] ntnzta výměny vzduchu př rozdílu tlaku 50 Pa ε 50 [-] výškový korkční čntl rychlost proudění vzduchu [-] stínící čntl Zátopový tplný výkon: A f [W] R, R A R [m ] plocha podlahy vytápěné místnost f [W/ m ] korkční součntl poklsu vntřní tploty Clkový návrhový tplný výkon: L, T, +, + R, [W]
I1 Postup výpočtu součntl prostupu tpla stavbních konstrukcí souladu s normou a přáním nvstora byly zvolny tyto vntřní tploty: Místnost ntřní tplota [ C] dětský pokoj 0 garáž 15 hala 15 komora 15 kouplna 4 kuchyň 0 ložnc 0 obývací pokoj 0 pokoj 0 pracovna 0 prádlna 15 přdsíň 15 spíž 15 šatna 0 WC 0 Součntl prostupu tpla s určí u každé stavbní konstrukc zvlášť: α α λ s U 1 α 1 s + + λ 1 α W K K součntl přstupu tpla na vnější straně K součntl přstupu tpla na vntřní straně K součntl tplné vodvost prvku [m] šířka stavbní konstrukc I11 Ukázkový výpočt na jdné stavbní konstrukc: Obvodová zď α 8 W/m K α 3 W/m K omítka: s 10 mm; λ 0,88 W/mK) tvárnc Ytong: s 375 mm; λ 0,11 W/mK Baumt lpící stěrka: s 3 mm; λ 0,8 W/mK vnější zatplní PPS 100: s 100 mm; λ 0,037 W/mK omítka střdně hrubá škrábaná: s mm; λ 0,7 W/mK 3
4 + + s U α λ α 1 1 1 3 1 0,88 0,01 0,11 0,375 0,8 0,003 0,037 0,1 0,7 0,00 8 1 1 + + + + + + 0,1587 K m W I1 Tabulka použtých stavbních konstrukcí Typ konstrukc Označní U Obvodová zď 0,1587 K m W Obvodová zď 0,1780 K m W ntřní stěna 0,4058 K m W ntřní stěna 0,4977 K m W ntřní stěna 0,643 K m W ntřní stěna 0,9088 K m W Podlaha plovoucí 0,3474 K m W Podlaha dlažba 0,3974 K m W Strop 0, K m W Okna 1,4 K m W Dvř 1,8 K m W
I ýpočt tplných ztrát pro jdnu vybranou místnost I1 Ukázkový výpočt tplných ztrát pro: LOŽNICI 1 Tplná ztráta prostupm obvodových zdí l k 1 1 a) Stěny svr: U 0,643 K zď: ([(1,,58) - (0,8 1,97)] 0,643 1 + 0) (0-15) 4,89 5 [W] T, j dvř: T, j ((0,8 1,97) 3 1 + 0) (0-15) 3,64 4 [W] východ: U 0,1587 K zď: ((3,,58) 0,1587 1 + 0) (0 + 15) 45,86 46 [W] T, jh: U 0,1587 K zď: ([(4,,58) - (0,8 )] 0,1587 1 + 0) (0 + 15) 51,3 51 [W] T, dvř: T, ((0,8 ) 1,8 1 + 0) (0 + 15) 100,8 101 [W] západ: U 0,4977 K zď: ((4,8,58) 0,4977 1 + 0) (0-0) 0 [W] T, j b) Strop U 0, K tplota v podkroví: - 3 C (15,36 m 0, 1 + 0) (0 + 3) 70,65 71 [W] T, j c) Podlaha plovoucí U 0,3474 K f g1 1,45 [-] θnt, θ m, 0 5, f g 0,4 θ θ 0 + 15 k nt, A 15,36 [m ] U, 0,5 quv k G w 1,00 [-] W K [-] 5
T, g f g1 f g Ak U qv, k Gw t (1,45 0,4 15,36 0,5 1) 35 8 [W] k Návrhová tplná ztráta prostupm: 356 [W] T, T, + T, u + T, g + T, j Korkc přrážkam p 1, p, p 3 : QP QO( 1+ p1 + p + p3) 356(1+0,0198+0+0)365 [W] Kd: QO p1 0,15 356 0,15 0, 0198 S tmax 76,9(0 + 15) p, p 3 0 S 76,9 m Tplná ztráta větráním n mn n 50 0,5 [1/h] 4 [1/h] ε 1 [-] 0,01 [-] A h 15,36,58 39,63 [m 3 ] m 3 mn, nmn 0,5 39,63 19,81 h m 3 nf, n50 ε 39,63 4 0,01 1 3,17 m 3 max nf,, mn, mn, 19,81 h W, 0,34 0,34 19,81 6,7 K Návrhová tplná ztráta větráním: kd: t θ θ ) 35 [ C] ( nt,,, h t 6,74 35 34,5 35 [W] Clková návrhová tplná ztráta místnost: T, +, 356 + 35 490 [W] Tplná ztráta větráním A 15,36 [m ] f [W/ m ] R Zátopový tplný výkon: A f 15,36 337 [W] R, R Návrhový tplný výkon: + + 365 + 35 + 337 937 [W] L, T,, R, 6
I Tabulka tplných ztrát clého objktu ýpočt tplných ztrát jdnotlvých místností j uvdn z důvodu vlkého rozsahu v Příloz na konc dplomové prác Číslo místnot Místnost Tplná ztráta Plocha místnost [m ] 1 dětský pokoj 736 [W] 13,0 0 garáž 1993 [W],0 15 3 hala 45 [W] 14,5 15 4 komora 19 [W],57 15 5 kouplna 961 [W] 8,99 4 6 kuchyň 1358 [W] 15,77 0 7 ložnc 937 [W] 15,36 0 8 obývací pokoj 1796 [W] 5,9 0 9 pokoj 544 [W] 8,7 0 10 pracovna 515 [W] 6,05 0 11 prádlna 111 [W] 3,36 15 1 přdsíň 445 [W] 5,89 15 13 spíž 17 [W],11 15 14 šatna 31 [W] 4,35 0 15 WC 184 [W] 1,75 0 1049 [W] 10,5 [kw] ntřní tplota [ C] I3 Přhld jdnotlvých řšných místností Obr Číslné označní místností a jjch rozmístění Zdroj: vlastní tvorba Z vypočtných tplných ztrát jdnotlvých místností jsm zjstl clkovou tplnou ztrátu pro daný objkt a tím jsm dospěl k potřbnému výkonu tplného črpadla 7
I3 ýpočt nrg pro ohřv TU (tplé užtkové vody) Dl žádost nvstora bud byt obydln čtyřm osobam, ohřv tplé užtkové vody bud prováděn v vstavěném 165 l ohřívač v tplném črpadl, protož s tím zvýší jho využtí a zkrátí s doba návratnost clkové nvstc Měrná tplná kapacta vody (c) j 4186 J/kg K Tplota přívodní vody (t 1 ) j 10 C a tplota ohřáté vody požadováno nvstorm (t ) j 55 C, tdy t t - t 1 45 C Požadovaný příkon tdy Q TU j vypočítán v násldujícím vzorc 7 Q TU c ρ t 0,1654186100045 3,10810 J dn Q 7 3,10810 43600 TU, d 359, 73 W 8
Návrh tplného črpadla Z hldska co njvětší fktvnost a pořzovacích nákladů j výhodné dmnzovat výkon tplného črpadla na 60 až 75 % pokrytí clkových tplných ztrát objktu, kd pro doplnění zbytku potřby použjm bvalntní zdroj Tím j zajštěn hospodárný provoz črpadla To j dáno ročním obdobím, kdy nám takto navržné pokrytí postačí na většnu roku, kromě njvětších mrazů, kdy použjm další zdroj tpla lm důlžté j také uvědomt s, ž črpadlo nmůž pracovat trval, tdy 4 hodn dnně, což by mělo za násldk snžovaní žvotnost a vlkou spotřbu nrg, kdy nízký tarf pro TČ (D55) j hodn dnně Právě k přkonání dvou hodn vysokého tarfu a k tomu, aby črpadlo nstartovalo přílš často, slouží akumulační nádrž Z hldska možností dané lokalty jsou pro řšní vytápěného objktu něktré zdroj nízkopotncálního tpla nvhodné: - u varanty voda-voda nní zajštěna dostatčná potřba vody - u varanty vzduch-voda nměl nvstor zájm pro toto řšní vzhldm k zmním měsícům, kdy mu jd o tplo njvíc a tnto zdroj nzajšťuj dostatčný stablní výkon - u varanty změ-voda s využtím horzontálního plošného kolktoru nmá nvstor dostatčně vlký pozmk na pokrytí clého vytápěného objktu Proto s nvstor rozhodl pro posldní varantu změ-voda s vrtkálním kolktorm př využtí vrtu o hloubc 95 mtrů o průměru 130 mm bz pažní, kam bud vsunuta smyčka LPDE Sondy s do vrtu zasunou bzprostřdně po odvrtání a vrt s pak zasyp pískm nbo vytěžným matrálm Umístění vrtu bud dáno projktovou dokumntací adc vrtu z LDPE o průměru 40 x 3,7 mm a bud naplněna nmrznoucí směsí líh-voda v poměru 1:3 Potrubí LDPE bud zolováno chladírnskou násuvnou zolací 13 mm a opatřna chránčkou do dvou mtrů od objktu rodnného domu Přd objktm jdnoho mtru od obvodové zd bud provdn přchod na měděné potrubí 35 x 1,5 mm Zabzpční prmárního okruhu bud řšno pomocí doplňovací xpanzní nádoby s objmm 4 l a pojstným vntlm Měřní a rgulac strojovny s TČ a ohřvm tplé užtkové vody bud zajšťovat rgulac Rgo 637 nkovní čdlo kvtrmní rgulac bud umístěno na svrní nosluněné část fasády domu Tplná ztráta objktu: Roční spotřba tpla: 10,5 kw 6,8 MWh/rok 94,6 GJ/rok 9
Přdběžně bylo zvolno tplné črpadlo IT Grnln C 7 plus, ktré na Strakoncku, kd j výpočtová vnkovní tplota -15 C nám dokáž zajstt dostatčnou tplnou pohodu, když př příkonu 1,6 kw nám zajšťuj topný faktor 4,6 dostatčný výkon 7,3 kw tdy 3/4 vškrých tplných ztrát objktu v souladu s njvyšší fktvtou Tchncká spcfkac tplného črpadla TČ IT Grnln C 7 plus Tab 3 Tchncké spcfkac tplných črpadl IT Grnln Zdroj:[13] 30
Tchncké schéma zapojní tplného črpadla TČ IT Grnln C 7 plus Obr 3 Tchncké schéma zapojní TČ s otopným systémm Zdroj:[13] 31
1 TČ IT Grnln C 7 plus Podl normy ČSN EN 1 831 pro výpočt tplných ztrát byly vypočtny tplné ztráty objktu pro výpočtovou tplotu -15 C na cca 10, 5 kw Jako zdroj tpla bud sloužt výš uvdné črpadlo TČ IT Grnln C 7 plus s výkonm 7, 3 kw př 0 C/35 C, kd topný faktor ční 4,6 Oběh vody v systému budou zajšťovat oběhová črpadla osazná dl montážního schématu strojovny na potrubí kotlně bud pro jštění systému přpojna tlaková xpanzní nádoba Expanzomat 5 l a pojstný vntl 400 kpa, ktrý bud zabudován na výstupu tplného črpadla Obr 4 IT Grnln C7 plus Zdroj:[16] Náklady na pořízní: Pořzovací cna TČ IT Grnln C 7 plus: Dotační program Zlná úsporám : Clková pořzovací cna: 330 000,- Kč 75 000,- Kč 55 000,- Kč Důlžtá poznámka: k clkové cně na pořízní j nutné přpočítat vyhloubní vrtu, kdy náklady na jdn mtr hloubky s pohybují v rozmzí od 1000,- do 100,- Kč našm případě uvažujm hloubku 95 m tdy cca 100 000,- Kč Náklady na provoz: Cna EON: - tarf D55 (D56d) hodn cna nízkého tarfu za 1 MWh 1444,- Kč - stálý plat za měsíc 48,- Kč 3
- daň za 1 MWh za měsíc 8,30 Kč - cna za jstč za měsíc do 3A 486,- Kč - DP 0 % roční provoz TČ((stálý plat za měsíc x 1)+(cna za jstč x 1)+(daň za 1 MWh x příkon TČ za rok)+(cna lktřny v nízkém tarfu x příkon TČ za rok)) x DP roční provoz TČ ((48 x 1) + (486 x 1) + (8,30 x 4,85) + (1444 x 4,85)) x 1,0 1560,- Kč 33
TČ IT Grnln C 11 Jako další zdroj tpla uvažuj výkonnější vrz nž přdchozí TČ IT Grnln C 7, tdy IT Grnln C11 s výkonm 10,9 kw př 0 C/35 C, kd topný faktor ční 5,0 Oběh vody v systému budou opět zajšťovat oběhová črpadla osazná dl montážního schématu strojovny na potrubí kotlně bud pro jštění systému přpojna stjná tlaková xpanzní nádoba jako v přdchozím případě Expanzomat 5 l a pojstný vntl 400 kpa, ktrý bud zabudován na výstupu tplného črpadla Obr 5 IT Grnln C11 Zdroj:[16] Náklady na pořízní: Pořzovací cna TČ IT Grnln C 11: Dotační program Zlná úsporám : Clková pořzovací cna: 380 000,- Kč 75 000,- Kč 305 000,- Kč Důlžtá poznámka: k clkové cně na pořízní j nutné přpočítat vyhloubní vrtu, kdy náklady na jdn mtr hloubky s pohybují v rozmzí od 1000,- do 100,- Kč Náklady na provoz: Cna EON: - tarf D55 (D56d) hodn cna nízkého tarfu za 1 MWh 1444,- Kč - stálý plat za měsíc 48,- Kč - daň za 1 MWh za měsíc 8,30 Kč 34
- cna za jstč za měsíc do 40A 595,0 Kč - DP 0 % roční provoz TČ((stálý plat za měsíc x 1)+(cna za jstč x 1)+(daň za 1 MWh x příkon TČ za rok)+(cna lktřny v nízkém tarfu x příkon TČ za rok)) x DP roční provoz TČ ((48 x 1) + (595, x 1) + (8,3 x 5,35) + (1444 x 5,35)) x 1,0 18511,- Kč 35
3 TČ Danfoss DP- Opt pro 8 Třtím zdrojm tpla pro vytápění objktu uvažuj tplné črpadlo Danfoss o výstupním výkonu 7,5 kw s topným faktorm 4,34 TČ Danfoss tdy zvládn pokrýt tplnou ztrátu z ¾ vypočítanou v souladu s normou ČSN EN 1 831, tak jak bylo uvažováno vzhldm k co njvyšší fktvtě TČ j standardně osazno komprsorm typu scroll a vybavno vstavěným nrzovým zásobníkm vody o objmu 180 ltrů Umožňuj proměnné otáčky oběhových črpadl pro úsporný chod a použtím frkvnčních měnčů na oběhových črpadlch j možno udržovat na výměnících chladícího okruhu tplného črpadla optmální paramtry Bvalntním zdrojm j ntgrovaný lktrokotl o výkonch pomocného ohřvu 3-6-9 kw Obr 6 Danfoss DP- Opt pro 8 Zdroj:[6] Náklady na pořízní: Pořzovací cna Danfoss DP- Opt Pro: Dotační program Zlná úsporám : Clková pořzovací cna: 305 000,- Kč 75 000,- Kč 30 000,- Kč Důlžtá poznámka: k clkové pořzovací cně j nutné přpočítat náklady na vyhloubní vrtu, kd s jdn mtr hloubky pohybuj okolo 1100,- Kč tomto případě j uvažována hloubka 95 mtrů odpovídající cca 100 000,- Kč 36
Náklady na provoz: Cna EON: - tarf D55 (D56d) hodn cna nízkého tarfu za 1 MWh 1444,- Kč - stálý plat za měsíc 48,- Kč - daň za 1 MWh za měsíc 8,30 Kč - cna za jstč za měsíc do 3A 486,- Kč - DP 0 % roční provoz TČ((stálý plat za měsíc x 1)+(cna za jstč x 1)+(daň za 1 MWh x příkon TČ za rok)+(cna lktřny v nízkém tarfu x příkon TČ za rok)) x DP roční provoz TČ ((48 x 1) + (486 x 1) + (8,30 x 4,541) + (1444 x 4,541)) x 1,0 1571,- Kč 37
I Návrh vlkost akumulační nádrž Snížní zatížní komprsoru črpadla, nbol njdůlžtější část clého zařízní tplného črpadla a tím prodloužní žvotnost, používám v topném systému akumulační nádrž Př každém poklsu nbo vzrůstu tploty otopné vody s nmusí črpadlo tak často rozbíhat nbo vypínat Tyto výchylky nám právě pokryj akumulační nádrž lkost závsí na jmnovtém výkonu tplného črpadla (Q Ztč ) na jho typu j vhodné s držt pokynu výrobc Odpovídající vlkost ( AN ) však můžm spočítat podl vzorc : AN Q Ztč 15 10,5 15 157,5 [l] Podl výpočtu a doporuční výrobc volím akumulační nádrž 165 ltrů 38
II Potřbné tplo pro uvažovaný rodnný dům K výpočtům použjm dnnostupňovou mtodu Pro výpočt použjm hodnoty z uvdné oblast za rok 009 U výpočtu otopného období, ktré začíná standardně poklsm průměrné dnní tploty pod 15 C Přípravu tplé užtkové vody řším pro clý rok bz ohldu na otopné období II1 výpočt potřby tpla dnnostupňovou mtodou Q d ts ts 4 3600 ε Qztr d [J] t t s počt dnů v otopného období: d88 dní tplná ztráta objktu : Q ztr 10,5 kw průměrná tplota za otopné období: průměrná tplota v objktu: výpočtová vnkovní tplota : součntl na dobu provozu: součntl nsoučasnost přrážk: t s 3,8 C t s 19 C t -15 C 0,9 ε0,9 19 3,8 9 Q r 4 3600 0,9 10500 88 0,9 94,6 10 J 19 + 15 Spotřba tpla za otopné období vychází na 94,6 GJ/ rok 6,8 MWh/rok ýpočt nzohldňoval započítání tplných zsků slunčního zářní, z lktrckých spotřbčů a obyvatl domu Skutčnou roční spotřbu tpla získám podílm potřby tpla dnnostupňovou mtodou a součnm účnností část otopného systému Q r, SK Qr η η η K R O účnnost kotl: η K 1 účnnost rozvodu: η R 0,97 účnnost rgulac: η O 0,95 94,6 r, 10,66 GJ 8, 51 10,970,95 Q SK MWh 39
II výpočt clkové roční potřby tpla pro TU Dl žádost nvstora bud byt obydln čtyřm osobam, ohřv tplé užtkové vody bud prováděn v vstavěném 165 l ohřívač v tplném črpadl, protož s tím zvýší jho využtí a zkrátí s doba návratnost clkové nvstc počt dnů ohřvu TU: d 365 dnů objm nádrž: 165 l tplota ohřáté vody: t 55 C tplota přívodní vody: t 1 10 C měrná tplná kapacta vody: c 4186 J/kg K c ρ t 0,1654186100045 Q TU, d 8,63 kwh 31, 068 7 7 3,610 3,610 MJ Q, r QTU, d365 31,068365 11,339 GJ 3, TU 149 MWh II3 roční potřba tpla pro vytápění a přípravu TU j dána součtm potřby tpla na vytápění za otopné období 88 dnů a potřby tpla na TU za 365 dní Q, r Qr + QTU, r 94,6 GJ + 11,339 GJ 105,939 GJ 9, CELKOE 48 MWh 40
III Další zdroj tpla pro vytápění Dalším zdrojm tpla na vytápění a přípravu TU pro porovnání pořzovacích nákladů a návratnost nvstc s srovnáním s uváděným tplným črpadlm j: a) lktrcký kotl b) kotl na tuhá palva, kd s bud příprava tplé užtkové vody provádět lktrckým bojlrm c) lktrcké přímotopy Jdnou z dalších altrnatv by byl plynový kotl, ktrý však nmůžm uvažovat, protož njblžší přípojka j od řšného objktu vlm vzdálna a znamnala by tudíž vlké fnanční náklady pro nvstora, ktré pro něj njsou přjatlné III1 Elktrcký kotl Př výběru lktrckého kotl vycházím z vypočtných tplných ztrát daného objktu v výš 10 49 W spolu s potřbou tpla na pokrytí tplé užtkové vody v výš 360 W tomto případě musím uvažovat, ž lktrokotl bud v provozu pouz 0 hodn dnně dl snížného tarfu Z tohoto důvodu navýším výkon kotl Potřba tpla pro l kotl za dn: Q Q YT Q 4 Q ε [kwh] ztr Q YT YT, SK [kwh] η K ηr ηo Q TU d QYT, SK + [kwh] ηk tplná ztráta objktu : Q ztr 10,49 kw potřba TU za dn: Q TU, d 8, 63 kw součntl na dobu provozu: součntl nsoučasnost přrážk: účnnost kotl: účnnost rozvodu: účnnost rgulac: 0,9 ε0,9 η K 0,99 η R 0,97 η O 0,95 Q 4 1049 0,9 0,9 03,96 [kwh] YT 03 Q YT, SK,5 [kwh] 0,990,970,95 8,63 Q d,5 + 31, [kwh] 0,99 41
Násldně zjstím potřbný výkon lktrckého kotl: Qd 31, QEK 11,56 [kwh] t 0 Potřbný výkon lktrckého kotl j 11,56 kw, proto jsm zvoll 1 kw lktrokotl Prothrm Rjnok 1K v cně 1634,- Kč (včtně DP) lktrokotl Rjnok 1K závěsné provdní, postupné spínání výkonu, možnost omzní max výkonu, vškré bzpčnostní prvky, nastavtlná max tplota otopné vody, zobrazní tploty a tlaku otopné vody, dagnostka, vstavěné črpadlo a xpanzní nádoba, systém spínání DO Ovládací panl lktrokotl : -Elktrokotl j vybavn provozním trmostatm a tlakoměrm - Kontrolka DO nformuj o provozu lktrokotl na nízký tarf lktrckého proudu - Obsahuj ovládací a sgnalzační prvky pro spnutí 1/3, /3 a plného výkonového stupně lktrokotl Obr 7 lktrokotl Rjnok Zdroj:[18] Tchncké paramtry: - Max výkon: 1 kw - Mn výkon: 6 kw - ýkonové stupně: 0+6+6+1 kw - Účnnost: až 99,5 % - Max tplota otopné vody: 85 C - Elktrcké napětí: 3x400 /30, 50 z - Typ kablu: CYKY 5x1,5 mm - Typ jstč: LSN 5B/3 - Mn provozní přtlak kotl: 80 kpa - Max provozní přtlak kotl: 300 kpa - Expanzní nádoba: 10 ltrů - Přpojní otopné soustavy: DN 0 (3/4) - El krytí: IP40 - Rozměry (vxšxh): 745x410x40 mm - motnost: 34 kg III Kotl na tuhá palva + lktrcký bojlr na TU Pro výkon kotl j opět určující tplná ztráta objktu cca 10,5 kw, ktrý navrhuj jako monovalntní zdroj Proto volím kotl na tuhá palva Dakon DOR 1 o topném výkonu 5 až 1 kw v cně 1999,- Kč (včtně DP) Současně s tímto zdrojm vytápění objktu budm provádět přípravu tplé užtkové vody pomocí lktrckého bojlru Zvoll jsm lktrcký bojlr Dražc OKCE 160 v cně 6400,- Kč (včtně DP) 4
kotl na tuhá palva Dakon DOR 1 unvrzální oclový tplovodní kotl DAKON DOR 1 na pvná palva Kotl j vybavn chladící smyčkou umožňujícím bzpčný odvod přbytčného tpla bz doplňujících zařízní a vnější nrg tak, aby nbyla přkročna tplota vody 110 C Obr8 Dakon DOR 1 Zdroj:[1] Tchncké údaj: Palvo: hnědé uhlí ořch I, hnědé uhlí ořch II, kostka, brkty, koks, črné uhlí, dřvo Topný výkon: 5 až 1 kw Třída kotl Účnnost př topní přdpsaným palvm 78-84 % ýška x Šířka x loubka: 90 x 600 x 691 mm Objm násypné šachty 6 l Rozměry plncího otvoru 60 x 135 mm motnost kotl bz vody 158 kg Maxmální hmotnost palva v násypné šachtě 19 kg odní objm kotl 46 l Rozsah rgulac tploty 65-95 C Tplota studné vody 10 C ýhřvná plocha kotl 1,1 m Stáložárnost kotl (palvo - hnědé uhlí) 1 hod lktrcký bojlr Dražc OKCE 160 Obr 9 Dražc OKCE 160 Zdroj:[3] závěsný, lžatý lktrcký akumulační ohřívač s vodorovnou pracovní polohou do prostor s ndostatkm místa o objmch 100-00 ltrů Ohřívač můž být upvněn na zd pomocí dodávaných konzolí nbo přpvněn v vodorovné poloz k vhodné konstrukc ždy j třba počítat s místm nad a pod ohřívačm pro montáž přívodního potrubí Ohřv zajšťuj kramcké topné tělso ovládané provozním trmostatm a jštěné bzpčnostním trmostatm Tplotní rozsah 0-80 C Přpojovací napětí 1-PE N/AC 30 /50 z lavní využtí Příprava TU v objktch s možností využtí nízkého tarfu lktrcké nrg Objm 160 [l] Maxmální provozní tlak nádoby 0,6 [MPa] Napětí 30 [] Příkon 000 [W] Elktrcké krytí IP 44 ýška ohřívač 135 [mm] Průměr ohřívač 54 [mm] Maxmální hmotnost ohřívač bz vody 66 [kg] Doba ohřvu l nrgí z 10 C na 60 C 5 [hod] Tplné ztráty/třída nrgtcké účnnost 1,39/C [kwh/4 hod] Roční spotřba l nrg pro ohřívač TU: QTU, d 8,63 PTU, r d 365 3, 181 GWh η 0,99 BOJ 43
III3 Přímotop ýhodou lktrckých přímotopů j hlavně nízká pořzovací cn, téměř nulové náklady na nstalac zařízní a okamžtá funkčnost Uvažované přímotopy s vyrábějí v sdm katgorích (500 W, 750 W, 1000 W, 150 W, 1500 W, 1750 W, 000 W) Pracují na prncpu klasckého konvnčního vytápění Topné tělso ohřívá vzduch, ktrý proudí a prohřívá clou místnost šchny tyto přímotopy jsou vybavny lktronckým trmostaty nbo lktromchanckým trmostaty Obr 10 přímotop ECOFLEX EL Zdroj:[4] ýběr přímotopu jsm provdl dl vypočtných tplných ztrát jdnotlvých místností Typ přímotopu Umístění Počt (ks) Cna/kus (Kč s DP) Cna za typ (Kč s DP) ECOFLEX EL 500 přdsíň, hala, WC, 7 1 714,- 11 998,- W komora, prádlna, spíž, šatna ECOFLEX EL 750 pracovna, dětský 3 1 973,- 5 919,- W pokoj ECOFLEX EL 1000 kouplna, ložnc 111,- 4,- W ECOFLEX EL 1500 kuchyň 1 370,- 370,- W ECOFLEX EL 000 obývací pokoj, garáž 84,- 5 684,- W Clková pořzovací cna (vč DP) 30 193,- Tab 4 Přřazní uvažovaných přímotopů k jdnotlvým místnostm včtně cny Maxmální nstalovaný výkon j 13,5 kw s pořzovací cnou 30 193,- Kč vč DP 44
IX Jné způsoby snížní nrgtcké náročnost domu Dl zadání uvažujm snížním nrgtcké náročnost domu zatplním, nstalací solárního systému, výměnou stavbních prvků (okna, dvř) a) Zatplní domu j plánováno současně s výstavbou a to kontaktním zatplovacím systémm zolační dska o tloušťc 100 mm Pps b) Do budoucna uvažuj nvstor o nstalac solárního systému na střchu objktu, ktrým by pomáhal ohřívat tplou užtkovou vodu součastné době by nvstorov zvýšla výrazně zvýšla pořzovací náklady k součastně uvažovanému tplnému črpadlu Navíc by nstalac solárního systému spolu s tplným črpadlm znamnala prodloužní návratnost tplného črpadla c) chodové dvř a okna jsou jž př plánované výstavbě standardně vybrána jako vlm kvaltně zolovaná dvojskla typu uro X Ekonomcká blanc a fnanční návratnost X1 Státní dotac - zlná úsporám Dotační program Zlná úsporám j směřován na zatplování rodnných domů a to njn na zatplní fasády, střchy č výměnu okn, al na náhradu starých zdrojů tpla, jako jsou kotl na uhlí a lktrckých kotlů za kologčtější zdroj tpla Právě proto jsou součástí programu tplná črpadla, na ktré s v posldní době aplkují dotac Dotační program Zlná úsporám nní však žádnou novnkou, už dřív xstovaly dotační programy na podporu tplných črpadl, avšak bylo vlm těžké j získatlký rozdíl oprot mnulým rokům j tdy, ž dotac Zlná úsporám j nároková a získá j každý, kdo splní přdpsané podmínky programu Zlná úsporám 45
X Pořzovací cny tchnologí Přhld pořzovacích cn včtně DP na tchnolog přdnostně uvažované, tdy tplné črpadlo a dalších uvažovaných altrnatvních zdrojů z přdchozí kaptoly (Poznámka: končné cny jdnotlvých tchnologí jsou podtržny) - Tplná črpadla: (s dotací) Danfoss DP- Opt pro 8 IT Grnln C 7 plus: IT Grnln C 11: 30 000,- Kč 55 000,- Kč 305 000,- Kč - Elktrcký kotl: Prothrm Rjnok 1K: 1634,- Kč - Kotl na tuhá palva + lktrcký bojlr na TU: Dakon DOR 1: 1999,- Kč Dražc OKCE 160: Clkm: 6400,- Kč 19399,- Kč - Přímotopy: ECOFLEX EL xxxx W: 30 193,- Kč X3 Provozní náklady tchnologí Náklady na vytápění z uvažovaných zdrojů, ktrým jsm s zabýval v přdchozí kaptol spolu s dalším zdroj na trhu 1 Tplné črpadlo 18511,- Kč / rok Elktrcký kotl 58474,- Kč / rok 3 Elktrcký přímotop 6873,- Kč / rok 4 Dřvo 46,- Kč / rok 5 nědé uhlí 3889,- Kč / rok 6 Črné uhlí 9784,- Kč / rok 7 Koks 41613,- Kč / rok 8 Dřvěné brkty 8830,- Kč / rok 9 Dřvěné plty 5868,- Kč / rok 10 Štěpka 1890,- Kč / rok 11 Propan 48106,- Kč / rok 46
X Zhodnocní Dl uvdné tabulky pořzovacích a provozních nákladů vychází sc jako lvná altrnatva topní dřvm případně štěpkou, al nvstor dává přdnost právě tplnému črpadlu zvláště kvůl zachování komfortu bydlní a žvotního stylu a proto s vybral tplné črpadlo mnou navrhnuté Zhodnocní TČ: 1 TČ IT Grnln C 7 plus Tplné črpadlo IT Grnln C7 j pro potřbu nvstora vyhovující z hldska pořzovacích provozních nákladů Podl požadavků pokryj toto řšní ¾ požadovaného výkonu, jak j u tplných črpadl dální a zbývající potřbu pokryj lktrokotl nstalovaný v TČ Bvalntním zdrojm j tdy ntgrovaný lktrcký kotl umístěný v TČ s výkonm 3-6-9 kw ětšna frm dodávajících TČ prfruj v jžních Čchách právě toto tplné črpadlo pro mnmální poruchovost a dlouhou žvotnost, ktrá j przntována několkaltou zárukou (5 lt na clé TČ a 10 lt na komprsor) Pro nvstora bych doporučl právě toto tplné črpadlo Zhodnocní TČ: TČ IT Grnln C 11 Tplné črpadlo IT Grnln C 11 zvládn pokrýt clou tplnou ztrátu objktu, proto npotřbuj využívat funkc lktrokotl, což nám snžuj potřbu lktrcké nrg a tím fnanční náklady Př pořízní j však výrazně dražší, také potřba jstč j vyšší v měsíční platbě, al do budoucna nám bud trval snžovat náklady Zhodnocní TČ: 3 Danfoss DP- Opt pro 8 Pro porovnání jsm zvoll jako třtí tplné črpadlo Danfoss DP- Opt pro 8 vyráběné a oblíbné v svrských zmích s jmnovtým topným výkonm 7, kw Danfoss DP- Opt pro 8 j po tchncké stránc obdobné jako první uvažované TČ, tdy IT Grnln C 7 plus Toto tplné črpadlo j sc lvnější nž ostatní uvažovaná tplná črpadla, al má mírně vyšší provozní náklady oprot TČ IT Grnln C 7 plus Bvalntním zdrojm j ntgrovaný lktrokotl v TČ o výkonch pomocného ohřvu 3-6-9 kw 47
XI Závěr Cílm mé prác bylo navrhnout njfktvnější způsob vytápění rodnného domku s použtím tplného črpadla s přhlédnutím na další zdroj vytápění Př řšní návrhu vytápění jsm vycházl roční potřby nrg pro vytápění a přípravu tplé užtkové vody, kd vypočtná roční spotřba tpla ční 9,4 MWh/rok nbol 105,9 GJ/rok Roční spotřbu tpla pro vytápění jsm určl v souladu s platnou normou z vypočtných tplných ztrát objktu vycházjící na 10,5 kw Z hldska možností dané lokalty a dl mého doporuční byla zvolna zdrojm nízkopotncálního tpla varanta změ-voda s vrtkálním kolktorm s použtím vrtu o hloubc 95 m Jako zdroj tpla jsm zvoll tplné črpadlo IT Grnln C7 plus s výkonm 7,3 kw př příkonu 1,6 kw Toto TČ s topným faktorm 4,6 splňující zvolnou podmínku pokrytí tplných ztrát objktu z ¾, kd s o zbývající potřbu postará ntgrovaný lktrokotl TČ zcla vyhovuj potřbám nvstora jak po stránc pořzovací (55 000,- Kč s dotací), tak provozní (16 831,- Kč/rok), na rozdíl od druhého uvažovaného TČ IT Grnln C11, nbo třtího uvažovaného TČ Danfoss DP- Opt pro 8 Do nákladů v nposldní řadě j důlžté započítat cnu nstalac tchnolog a vyhloubní vrtu Řšní vytápění jsm porovnal s dalším zdroj tpla pro vytápění a přípravu TU: lktrckým kotlm, kotlm na tuhá palva s lktrckým bojlrm a lktrckým přímotopy Plynový kotl, ktrý s kvůl vlm vzdálné přípojc nmohl uvažovat z důvodu vlkých fnančních nákladů Z těchto zdrojů tpla j př pořízní fnančně njvýhodnější lktrcký kotl a o 7 tsíc dražší kombnac kotl na tuhá palva+lktrcký bojlr Lvnou varantou j pořízní přímotopů v pořzovací hodnotě 30 tsíc, al nutno s uvědomt, ž s nmusí pořzovat otopná tělsa jako v standardním případě Njnákladnější tchnologí tdy zůstává tplné črpadlo, ktré s svou vysokou pořzovací cnu kompnzuj nízkou spotřbou nrg a tdy njnžším provozním náklady z uvažovaných tchnologí Z hldska provozních nákladů vychází vlm přjatlně také jako palvo štěpka a dřvo určné pro kotl na tuhá palva Několkanásobně nákladnější j provoz lktrckého kotl a přímotopu nposldní řadě j nutno podotknout, ž v srovnání tplného črpadla s kotlm na tuhá palva j tplné črpadlo plně automatzované a npotřbuj tdy obsluhu, navíc v případě kotl na tuhá palva j důlžté uvažovat skladovací prostor, ktrý u TČ odpadá 48
Z dalších způsobů snížní nrgtcké náročnost domu jsm došl k závěru, ž jsou dostačující a nní potřba j měnt Zatplní domu s uvažovaným zatplovacím systémm 100 mm Pps spolu s vlm kvaltě zolovaným dvřm a okny TČ vychází jak v současnost, tak do budoucna vlm výhodně přdvším pro nustálý vzrůst cn nrgí, palv a právě TČ tuto lktrckou nrg snžuj díky svému topnému faktoru J to vytápění jak kologcké, tak konomcké spolu s zvýšním komfortu bydlní 49
XII Sznam použté ltratury a pramny Ltratura: [1] Branovský J, Truxa J: Altrnatvní nrg pro váš dům, 003 [] Brož K: ytápění, 006 [3] ČSN EN 1831: Tplné soustavy v budovách - výpočt tplného výkonu, 005 [4] Dvořák Z, Klazar L, Ptrák J: Tplná črpadla, 1987 [5] Karlík R: Tplné črpadlo pro váš dům, 009 [6] Mčárk K, avlský, Für B: Tplné črpadlá, 1989 [7] Navrátl J: Domácí kutl a tplné črpadlo, 1997 [8] Nový R, kol: Tchnka prostřdí, 006 [9] Ptrák J, Dvořák Z: Tplná črpadla, 1991 [10] Srdčný K, Truxa J: Tplná črpadla, 007 [11] Žravík A: Stavím tplné črpadlo - návratnost za jdn rok, 003 Wbové portály: [1] http://vytapntzb-nfocz [13] http://wwwcrpadla-vtcz/cz/typy-tplnych-crpadl [14] http://wwwcrpadloorg [15] http://wwwccbcz [16] http://wwwnrfnpluscz [17] http://wwwtplnacrpadlacz [18] http://wwwplynov-kotlaquamarktcz [19] http://wwwrguluscz [0] http://wwwtrms-czcom/tplna-crpadlaphp [1] http://wwwvtpshopcz/kotl-dakon-dor-1_86 [] http://wwwzlnausporamcz [3] http://wwwaquamarktcz [4] http://wwwlktrck-topnu [5] http://wwwczdanfosscom 50
XIII Přílohy XI1 ýkrsová dokumntac XI11 ýkrs přízmí: 51
XI1 Pohld z svrní strany XI Pohld z jžní strany 5
XI3 Pohld z západní strany XI4 Pohld z východní strany 53
XI ýpočt tplných ztrát objktu ýpočt tplných ztrát pro: LOŽNICI 1 Tplná ztráta prostupm obvodových zdí l k 1 1 d) Stěny západ: U 0,4977 K zď: ((4,8,58) 0,4977 1 + 0) (0-0) 0 [W] T, j východ: U 0,1587 K zď: ((3,,58) 0,1587 1 + 0) (0 + 15) 45,86 46 [W] T, jh: U 0,1587 K zď: ([(4,,58) - (0,8 )] 0,1587 1 + 0) (0 + 15) 51,3 51 [W] T, dvř: T, ((0,8 ) 1,8 1 + 0) (0 + 15) 100,8 101 [W] svr: U 0,643 K zď: ([(1,,58) - (0,8 1,97)] 0,643 1 + 0) (0-15) 4,89 5 [W] T, j dvř: T, j ((0,8 1,97) 3 1 + 0) (0-15) 3,64 4 [W] ) Strop U 0, K tplota v podkroví: - 3 C (15,36 m 0, 1 + 0) (0 + 3) 70,65 71 [W] T, j f) Podlaha plovoucí U 0,3474 K f g1 1,45 [-] θnt, θ m, 0 5, f g 0,4 θ θ 0 + 15 k nt, A 15,36 [m ] U, 0,5 quv k G w 1,00 [-] W K [-] 54
T, g f g1 f g Ak U qv, k Gw t (1,45 0,4 15,36 0,5 1) 35 8 [W] k Návrhová tplná ztráta prostupm: 356 [W] T, T, + T, u + T, g + T, j Korkc přrážkam p 1, p, p 3 : QP QO( 1+ p1 + p + p3) 356(1+0,0198+0+0)365 [W] Kd: QO p1 0,15 356 0,15 0, 0198 S tmax 76,9(0 + 15) p, p 3 0 S 76,9 m Tplná ztráta větráním n mn n 50 0,5 [1/h] 4 [1/h] ε 1 [-] 0,01 [-] A h 15,36,58 39,63 [m 3 ] m 3 mn, nmn 0,5 39,63 19,81 h m 3 nf, n50 ε 39,63 4 0,01 1 3,17 m 3 max nf,, mn, mn, 19,81 h W, 0,34 0,34 19,81 6,7 K Návrhová tplná ztráta větráním: kd: t θ θ ) 35 [ C] ( nt,,, h t 6,74 35 34,5 35 [W] Clková návrhová tplná ztráta místnost: T, +, 356 + 35 490 [W] Tplná ztráta větráním A 15,36 [m ] f [W/ m ] R Zátopový tplný výkon: R, A f R 15,36 337 [W] Návrhový tplný výkon: + + 365 + 35 + 337 937 [W] L, T,, R, 55
ýpočt tplných ztrát pro: ŠATNA 1 Tplná ztráta prostupm obvodových zdí l k 1 1 a)stěny západ: U 0,9088 K, 0 [W] nboť t 0 T j východ: U 0,1587 K zď: ((3,,58) 0,1587 1 + 0) (0 + 15) 1,5 [W] T, jh: U 0,9088 K, 0 [W] nboť t 0 T j svr: U 0,643 K, 0 [W] nboť t 0 T j b)strop U 0, K tplota v podkroví: - 3 C (4,35 m 0, 1 + 0) (0 + 3) 0,1 [W] T, j c)podlaha plovoucí U 0,3474 K f g1 1,45 [-] θnt, θ m, 0 5, f g θ θ 0 + 15 nt, A k 4,35 [m ] U, 0,5 quv k G w 1,00 [-] W K 0,4 [-] T, g f g1 f g Ak U qv, k Gw t (1,45 0,4 4,35 0,5 1) 35 3,18 [W] k 56
Návrhová tplná ztráta prostupm: 65 [W] T, T, + T, u + T, g + T, j Korkc přrážkam p 1, p, p 3 : QP QO( 1+ p1 + p + p3) 65(1+0,0087+0+0,05) 68,81 69 [W] Kd: QO p1 0,15 65 0,15 0, 0087 S tmax 31,9(0 + 15) p 0 p 3 0,05 S 31,9 m Tplná ztráta větráním n mn n 50 0,5 [1/h] 4 [1/h] ε 1 [-] 0,01 [-] A h 4,35,58 11, [m 3 ] m 3 mn, nmn 0,5 11, 5,61 h m 3 nf, n50 ε 11, 4 0,01 1 0,9 h m 3 max nf,, mn, mn, 5,61 h W, 0,34 0,34 5,61 1,9 K Návrhová tplná ztráta větráním: kd: t θ θ ) 35 [ C] ( nt,,, t 1,9 35 67 [W] Clková návrhová tplná ztráta místnost: T, +, 69 + 67 136 [W] Tplná ztráta větráním A 4,35 [m ] f [W/ m ] R Zátopový tplný výkon: R, A f R 4,35 95 [W] Návrhový tplný výkon: + + 69 + 67 + 95 31 [W] L, T,, R, 57
ýpočt tplných ztrát pro: POKOJ 1 Tplná ztráta prostupm obvodových zdí l k 1 1 a)stěny západ: U 0,9088 K zď: ([(,85,58) - (0,8 1,97)] 0,9088 1 + 0) (0-15) 6,5 [W] T, j dvř: T, j ((0,8 1,97) 1,8 1 + 0) (0-15) 3,64 [W] východ: U 0,1587 K zď: ([(,85,58) - (0,88 1,5)] 0,1587 1 + 0) 35 34,73 [W] T, okno: T, ((0,88 1,5) 1,4 1 + 0) (0 + 15) 53,9 [W] jh: U 0,643 K, 0 [W] nboť t 0 T j svr: U 0,643 K, 0 [W] nboť t 0 T j b)strop U 0, K tplota v podkroví: - 3 C (8,7 m 0, 1 + 0) (0 + 3) 38,04 [W] T, j c)podlaha plovoucí U 0,3474 K f g1 1,45 [-] θnt, θ m, 0 5, f g θ θ 0 + 15 nt, A k 8,7 [m ] U, 0,5 quv k G w 1,00 [-] W K 0,4 [-] 58
T, g f g1 f g Ak U qv, k Gw t (1,45 0,4 8,7 0,5 1) 35 44 [W] k Návrhová tplná ztráta prostupm: + + 0 [W] T, T, T, u T, g + T, j Korkc přrážkam p 1, p, p 3 : QP QO( 1+ p1 + p + p3) 0(1+0,0+0+0,05)35 [W] Kd: QO p1 0,15 0 0,15 0, 004 S tmax 46,1(0 + 15) p 0; p 3 0,05; S 46,1 m Tplná ztráta větráním n mn n 50 0,5 [1/h] 4 [1/h] ε 1 [-] 0,01 [-] A h 8,7,58 1,33 [m 3 ] m 3 mn, nmn 0,5 1,33 10,66 h m 3 nf, n50 ε 1,33 4 0,01 1 1,71 m 3 max nf,, mn, mn, 10,66 h W, 0,34 0,34 10,66 3,6 K Návrhová tplná ztráta větráním: kd: t θ θ ) 35 [ C] ( nt,,, h t 3,6 35 16,85 17 [W] Clková návrhová tplná ztráta místnost: T, +, 35 + 17 36 [W] Tplná ztráta větráním A 8,7 [m ] f [W/ m ] R Zátopový tplný výkon: R, A f R 8,7 181,9 18 [W] Návrhový tplný výkon: + + 35 + 17 + 18 544 [W] L, T,, R, 59
ýpočt tplných ztrát pro: DĚTSKÝ POKOJ 1 Tplná ztráta prostupm obvodových zdí l k 1 1 a)stěny západ: U 0,4977 K zď: ((3,1,58) 0,4977 1 + 0) 4 15,9 16 [W] T, j TEPELNÝ ZISK východ: U 0,1587 K zď: ([(3,1,58) - (0,88 1,5)] 0,1587 1 + 0) 35 38,31 38 [W] T, okno: T, ((0,88 1,5) 1,4 1 + 0) (0 + 15) 53,9 54 [W] jh: U 0,643 K zď: ([(1,5,58) - (0,8 1,97)] 0,643 1 + 0) (0-15) 5,3 5 [W] T, j dvř: T, j ((0,8 1,97) 1,8 1 + 0) (0-15) 14,18 14 [W] svr: U 0,1587 K zď: ((4,,58) 0,1587 1 + 0) (0-15) 8,59 9 [W] T, j b)strop U 0, K tplota v podkroví: - 3 C (13, m 0, 1 + 0) (0 + 3) 60,7 61 [W] T, j c)podlaha plovoucí U 0,3474 K f g1 1,45 [-] θnt, θ m, 0 5, f g θ θ 0 + 15 k nt, A 13, [m ] U, 0,5 quv k G w 1,00 [-] W K 0,4 [-] 60
T, g f g1 f g Ak U qv, k Gw t (1,45 0,4 13, 0,5 1) 35 70 [W] k Návrhová tplná ztráta prostupm: + + - TEPELNÝ ZISK 35 [W] T, T, T, u T, g + T, j Korkc přrážkam p 1, p, p 3 : QP QO( 1+ p1 + p + p3) 35(1+0,0157+0,05)50 [W] Kd: QO p1 0,15 35 0,15 0, 0157 S tmax 64(0 + 15) p 0; p 3 0,05; S 64 m Tplná ztráta větráním n mn n 50 0,5 [1/h] 4 [1/h] ε 1 [-] 0,01 [-] A h 13,0,58 33,59 [m 3 ] m 3 mn, nmn 0,5 33,59 16,8 h m 3 nf, n50 ε 33,59 4 0,01 1,69 m 3 max nf,, mn, mn, 16,8 h W, 0,34 0,34 16,8 5,7 K Návrhová tplná ztráta větráním: kd: t θ θ ) 35 [ C] ( nt,,, h t 5,7 35 00 [W] Clková návrhová tplná ztráta místnost: T, +, 50 + 00 450 [W] Tplná ztráta větráním A 13,0 [m ] f [W/ m ] R Zátopový tplný výkon: R, A f R 13,0 86,44 86 [W] Návrhový tplný výkon: + + 50 + 00 + 86 736 [W] L, T,, R, 61
ýpočt tplných ztrát pro: GARÁŽ 1 Tplná ztráta prostupm obvodových zdí l k 1 1 a)stěny západ: U 0,1780 K zď: ([(3,7,58) - (,9,)] 0,178 1 + 0) (15 + 15) 16,6 17 [W] T, dvř: T, ((,9,) 3,5 1 + 0) (15 + 15) 676 [W] východ: U 0,1780 K zď: ((3,7,58) 0,178 1 + 0) (15 + 15) 51 [W] T, jh: U 0,1587 K zď 1/: ((1,65,58) 0,1587 1 + 0) 9 6 [W] T, j zď /: T, j ((4,376,58) 0,1587 1 + 0) 5 9 [W] svr: U 0,1780 K zď: ([(6,58) (1,4 0,75)] 0,178 1 + 0) (15+15) 71,45 71 [W] T, okna: T, ((1,4 0,75) 1,4 1 + 0) (15+15) 88, 88 [W] b)strop U 0, K tplota v podkroví: - 3 C (, m 0, 1 + 0) (15 + 3) 79,9 80 [W] T, j c)podlaha dlažba U 0,3988 K f g1 1,45 [-] θnt, θ m, 15 5, f g θ θ 15 + 15 nt, A, [m ] k U, 0,398 quv k G w 1,00 [-] W K 0,33 [-] 6