Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Ústav elektroenergetiky Energetické systémy pro nízkoenergetické stavby Systémy pro vytápění a přípravu TUV doc. Ing. Petr Mastný, Ph.D.
Obsah a cíle přednášky Definice požadavků na energetické zásobování staveb legislativní rámec energetické požadavky budov Moderní technologie pro zabezpečení energetických potřeb solární systémy tepelná čerpadla biomasa systémy nuceného větrání vnitřní prostředí budov www.globenergia.pl
Současné požadavky na energetické zásobování staveb Spotřeba energie v obytných domech tvoří téměř 40% celkové spotřeby energie v rámci EU [1] vysoký potenciál úspor energie Výzva EU ke snižování energetické náročnosti budov Navrhovaná opatření renovace budov a energetických systémů dodatečné zateplení budov výstavba nízkoenergetických a pasivních budov [1] Study on the Energy Saving Potentials in EU Member States, Candidate Countries and EEA Countries
Energetická náročnost budov min EN n = min IEN + n ( min PEN ) ( J ) r IEN = EN + EN + EN ( J ) VÝST Ú, R LIKV výstavba + údržba, rekonstrukce + likvidace PEN r = ErVV + ErTV + ErVAR + E rost (J )
Provozní energetická náročnost vytápění a větrání objektu (E rvv ) 65% příprava teplé vody (E rtv ) 17% vaření (E rvar ) 6% provoz běžných spotřebičů (E rost ) 12% normativní požadavky na energetickou náročnost bytových objektů vyhláška MPO č. 291/2001 Sb. Proces zachování energie
OZE využitelné ve výstavbě určení typu energetického zdroje definují následující požadavky: ekonomické environmentální bezpečnostní mění se požadavky na technologické a stavební řešení nových objektů nízkoenergetické a pasivní domy do popředí se dostávají solární systémy, tepelná čerpadla a systémy s rekuperací tepla
Solární systémy solární systémy využitelné u pozemních staveb: pasivní možnost akumulace na několik hodin hybridní možnost akumulace na několik dnů aktivní možnost akumulace na několik týdnů druh využití solární energie má vliv na celkovou koncepci řešení energetického systému
Řešení solárních systémů MONOVALENTNÍ především pro sezonní provoz BIVALENTNÍ využívají dva zdroje tepla solární systém je doplněn o další tepelný zdroj plynový kotel, tepelné čerpadlo, elektrický kotel TRIVALENTNÍ jsou využity tři energetické zdroje zdroj RD Rýmařov, s.r.o.
Řešení solárních systémů Bivalentní systém pro vytápění a přípravu TUV 1 kolektory 2 regulátor 3 cirkulační čerpadlo 4 odběrná místa 5 otopná soustava 6 kotel s regulátorem 7 zásobník ve slunečním okruhu 8 zásobník vokruhu kotle 9 kotel ústředního vytápění 10 expanzní tlaková nádoba 11 solární instalační jednotka Petráš, D. Nízkoteplotní vytápění a obnovitelné zdroje energie, 2008, ISBN: 80 05 00051 0
Tepelná čerpadla pracovní princip pracovním principem tepelného čerpadla je chladící okruh s parním oběhem, který se skládá ze čtyřčástí: výparník kompresor kondenzátor škrtící ventil po technické stránce jsou tepelná čerpadla téměř shodná s chladícími zařízeními http://heatpumpcost.com
Tepelná čerpadla pracovní princip
Tepelná čerpadla topný faktor poměr získaného tepla (topného výkonu) a energie potřebné pro přečerpání se nazývá topný faktor vyjadřuje kolikrát více energie získáme než ve formě poháněcí energie přivedeme ε = Q Q T E topný faktor celého systému TČ, zahrnující i nezbytné příkony strojů pro cirkulaci zdroje a ohřívané látky systémem je ( ) ε TČ = Q Q T, TČ E, TČ ( )
Typy tepelných čerpadel tepelná čerpadla jsou vyráběna ve čtyřech základních provedeních země voda voda voda vzduch voda vzduch vzduch (klimatizační jednotky) tepelná čerpadla mohou obecně pracovat ve dvojím zapojení: monovalentní systém bivalentní systém
Monovalentní systém tepelné čerpadlo je hlavním a jediným zdrojem tepla
Bivalentní systém tepelné čerpadlo pracuje spolu s doplňkovým zdrojem tepla tepelný výkon TČ je navržen tak, aby TČ krylo přibližně 60% tepelných ztrát objektu
Bivalentní systém bod bivalence bivalentní bod je určen pomocí tzv. teploty bivalence pro bivalentní bod musí platit dvě podmínky: výkon tepelného čerpadla odpovídá potřebě z hlediska otopné soustavy teplota média ohřívaného tepelným čerpadlem odpovídá potřebě otopné soustavy
Význam a problematika tepelných čerpadel TČ nemohou zásadněřešit energetickou situaci za předpokladu správného energetického a ekonomického návrhu mohou významně přispět ke snížení primární spotřeby energie a provozních nákladů realizace netradičních prostředků energetiky je svázána s řadou specifických otázek a problémů: oblast technického řešení oblast projektování oblast investiční oblast výrobní oblast centrálního řízení
Otopné soustavy ve spojení s TČ ve spojení s tepelnými čerpadly je nejvhodnější využívat nízkoteplotní otopné soustavy
Biomasa jako energetický zdroj
Biomasa jako energetický zdroj
Systémy nuceného větrání a vytápění zajištění vhodného mikroklimatu v energeticky úsporné výstavbě nedostatečné větrání ohrožuje stabilitu mikroklimatu zdravotní rizika nutnost systému u pasivního standardu zdroj Centrum pasivního domu
Systémy nuceného větrání a vytápění Rekuperace Rekuperace tepla proces zpětného získávání tepla významně snižuje spotřebu tepla na větrání nejčastěji se používají systémy vzduch/vzduch kombinovaná provozní účinnost u větracích jednotek s rekuperací je 70 80% účinnost závisí na rozdílu teplot a vlhkosti vzduchu zdroj Rekuperace Martínek, s.r.o.
Systémy nuceného větrání a vytápění Centrální ventilační jednotky Centrální ventilační jednotka větrání domu vytápění ohřev TUV napojení na solární systém pro objekty s tepelnou ztrátou do 10 kw popis sestavy tepelné čerpadlo vzduch/voda bivalentní zdroj (elektrokotel) výměník tepla s křížovým protiproudem zásobník na TUV ventilátory pylové a pachové filtry zdroj ATREA, s.r.o.
Vnitřní prostředí budov faktory ovlivňující vnitřní prostředí budov (mikroklima) konstrukce a situace objektu stavební materiál energetický systém vyhláška MZČR 6/2003 Sb. norma ČSN EN 15251 Vstupní parametry vnitřního prostředí pro návrh a posouzení energetické náročnosti budov s ohledem na kvalitu vnitřního vzduchu, teplotního prostředí, osvětlení a akustiky.
Děkuji za pozornost doc. Ing. Petr Mastný, Ph.D. Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Ústav elektroenergetiky Technická 10 616 00 Brno mastny@feec.vutbr.cz