VYTÁPĚNÍ - cvičení č.2 Výpočet potřeby tepla a paliva Denostupňová metoda Ing. Roman Vavřička Vavřička,, Ph.D Ph.D.. ČVUT v Praze, Fakulta strojní Ústav techniky prostředí Roman.Vavricka@ Roman.Vavricka @fs.cvut.cz QVYT,teor 24 3600 Qc kde QVYT,teor Qc d tis tes tev ε et ed d tis tes et ed (tis tev ) teoretická potřeba tepla na vytápění [J] celková tepelná ztráta objektu [W] počet dnů otopného období [dny] průměrná vnitřní teplota objektu [ C] průměrná venkovní teplota za otopné období [ C] oblastní venkovní výpočtová teplota [ C] opravný součinitel vyjadřující vliv nesoučasnosti přirážek pro výpočet tepelných ztrát objektu [-] opravný součinitel na snížení vnitřní teploty při přerušení vytápění [-] opravný součinitel na zkrácení doby provozu otopné soustavy při přerušovaném vytápění [-] 1
Začátek otopného období je za předpokladu, že venkovní průměrná denní teplota klesne 2 dny po sobě pod +13 C a třetí následující den je předpoklad, že průměrná denní teplota bude opět nižší než +13 C. Konec otopného období je definován naopak (tj. 2 dny po sobě => nad +13 C a třetí den také). Vypočet dle váženého průměru objemů jednotlivých místností! n tis V t i 1 n i V i 1 kde tis Vi ti i i průměrná vnitřní teplota objektu [ C] objem i-té místnosti [m3] vnitřní teplota i-té místnosti [ C] 2
Opravný součinitel vyjadřující vliv nesoučasnosti přirážek pro výpočet tepelných ztrát objektu ε [-] QP Qc QP Qc základní tepelná ztráta prostupem [W] celková tepelná ztráta objektu [W] Obvykle je ε = od 0,6 (rodinné domy) do 0,85 (bytové domy, školy). Opravné součinitele při přerušení vytápění et a ed e et ed ti, snížená tes d tis tes d et - opravný součinitel na snížení vnitřní teploty nemocnice => et = 1,0 obytné budovy s nepřerušovaným vytápěním => et = 0,95 obytné budovy s nočním přerušením vytápění => et = 0,9 správní budovy => et = od 0,65 (využití budovy 6 h/den) až 0,90 (využití budovy 16 h/den) školy => et = od 0,80 (s polodenním vyučováním) do 0,85 (s celodenním vyučováním) ed - opravný součinitel na zkrácení doby provozu otopné soustavy školy et = 0,7 ; budovy s jednodenním klidem et = 0,8; budovy s dvoudenním klidem et = 0,9; trvale vytápěné budovy et = 1,0 3
QVYT kde: ηr Qteor,VYT R o k účinnost rozvodu tepelné energie [-] Zahrnuje kvalitu tepelné izolace rozvodů tepla a způsob rozvodu potrubní sítě (nevytápěné prostory, apod.), bývá v rozmezí od 0,95 do 0,98. ηo účinnost obsluhy (resp. regulace) [-] Zahrnuje způsob regulace objektu (zónová, ekvitermní, zátěžová, atd.), bývá v rozmezí od 0,9 (kotle na tuhá paliva) do 0,99 (plynový kotel + objekt rozdělen na zóny) ηk účinnost zdroje tepla (kotle) [-] ηk účinnost zdroje tepla (kotle) [-] Kotle na tuhá paliva ηk = od 0,68 do 0,77 (Dřevo zplyňující kotle ηk = cca 0,88) Kotle na kapalná a plynná paliva ηk = od 0,83 do 0,96 Elektrokotle ηk = od 0,95 do 0,98 4
Příklad 1: Vypočtěte potřebu tepla a paliva pro vytápění rodinného domu s celkovou tepelnou ztrátou 5,2 kw a školy s celkovou tepelnou ztrátou 68 kw. Zadání: Obě stavby se nacházejí v Českých Budějovicích (d = 244 dní, tes = 3,8 C, tev = 15 C), Rodinný dům: tis = 19,5 C ε = 0,6, et = 0,95, ed = 1, vytápění zajištěno plynovým kondenzačním kotlem ηk = 96 %, ηr = 98 %, ηo = 99 %, = 35,87 MJ/m3 (tranzitní zemní plyn) Škola: tis = 18,3 C ε = 0,85, et = 0,85, ed = 0,7, vytápění zajištěno plynovým kondenzačním kotlem ηk = 96 %, ηr = 95 %, ηo = 95 %, = 35,87 MJ/m3 (tranzitní zemní plyn) Příklad výpočtu roční potřeby tepla Řešení teoretická potřeba tepla: a) Rodinný dům Qc =5,2 kw Qd 24 3600 5200 244 19,5 3,8 19,5 15 0, 6 0,95 1 28 450 MJ Qd 24 3600 68000 244 18,3 3,8 18,3 15 0,85 0,85 0, 7 315 700 MJ 5
Příklad výpočtu roční potřeby tepla Řešení skutečná potřeba tepla: a) Rodinný dům Qc = 5,2 kw Qd skut Qd 28450 30 550 MJ R o k 0,98 0,99 0,96 Qd skut Qd 315700 364 400 MJ R o k 0,96 0,95 0,95 Řešení potřeba paliva: a) Rodinný dům Qc = 5,2 kw U d skut Qd skut 30550 855 m3 35,87 U d skut Qd skut 364400 10 160 m3 35,87 Řešení cena paliva: a) Rodinný dům Qc = 5,2 kw Cena 855 10,3 [Kč/m 3 ] 12 332 [Kč/měsíc] 12 800 Kč/rok Cena 10160 10,3 [Kč/m 3 ] 265760 [Kč/rok] 370 400 Kč/rok Denostupňová metoda potřeba tepla pro přípravu TV QTV,den 1 z c V2 p t 2 t1 V2P t1 t2 z potřeba teplé vody[m3/os den] (rodinný dům 40 až 50 l/os den, kancelářská budova 5 až 10 l/os den) teplota ohřáté vody [t1 = 55 C] průměrná roční teplota přiváděné studené vody [t2 = 10 C] poměrný koeficient (u průtočného ohřevu je z = 0, jinak je závislý na celkové délce rozvodů TV a stavu tepelné izolace, z = 0,3 až 1) Qteor,TV QTV,den d 0,8 QTV,den t1,léto t2,léto N teplota studené vody v létě teplota studené vody v zimě počet pracovních dní soustavy t2 t1,léto t2 t1, zima N d [t1,léto = 15 C] [t1,zima = 5 C] [např. rodinný dům N = 365 dní] 6
Denostupňová metoda množství paliva na vytápění a přípravu TV UVYT TV kde: QVYT (QTV ) výhřevnost paliva [MJ/m3 ; MJ/kg] Zemní plyn (tranzitní) Zemní plyn (norský) Bioplyn (CH4) Dřevní štěpka Palivové dřevo Hnědé uhlí (tříděné Most) Černé uhlí (energetické Ostrava) = 35,87 MJ/m3 = 39,65 MJ/m3 = 34,01 MJ/m3 = 12,18 MJ/kg = 14,62 MJ/kg = 17,18 MJ/kg = 29,32 MJ/kg 7