ANALÝZA POTENCIÁLU ÚSPORA MOŽNOSTI TECHNICKÉHO ŘEŠENÍ V bjektu Markušva 1632-8v Praze Předmětem analýzy je zjištění mžnéh ptenciálu úspr tepla v zatepleném dmě, které byl prveden p etapách výměna ken klem rku 2006 a ddatkvá tepelná izlace v rce 2010. Dům byl klaudván údajně v rce 1980, t znamená, že byl prjekt stavby a tpné sustavy zřejmě prveden pdle tepelně-technických nrem před tímt rkem. Hdnty pdle nrem se tedy řadí d tzv. II. generace s nrmvými keficienty prstupu tepla střecha U=0,93 W/m2K; kna U=(2,7 3,7) W/m2K; plášť U=1,45 W/m2K. PODKLADY A STRUČNÝ POPIS STÁVAJÍCÍHO STAVU Výchzími pdklady jsu: 1/ Přehled sptřeb tepla v letech 2009-2012 2/ Výkny a pčty tpných těles 4/ Prhlídka na místě a prjednání se zástupci bjektu Celý bjekt je rzdělen na tři sekce, tj. pdle čísel. Sekce A - Č. vchdy); sekce B Č. 1632-1633 (dva 1634-1635 (dva vchdy)a sekce C Č. 1636-1639 (tři vchdy). Nepdařil se získat půvdní prjekt stávající tpné sustavy či prjekt na sazení regulačními prvky termstatické ventily. Celý bjekt je napjen na CZT (Pražská teplárenská) z jednh místa, kde jsu řešeny dvě tpné větve. Jedna zásbuje sekce A a B a druhá sekci C. Každá má tedy samstatný rzvd. Pdle sdělení pana Tmánka je sekce A zateplena tlušťku ddatkvé izlace 120 mm, sekce B a C tlušťku 100 mm. Tat skutečnst pněkud kmplikuje způsb seřízení tpné sustavy. U sekce C nevznikají prblémy, jelikž je celá zateplena stejnměrně stejná kvalita zateplení pr stavbu napjenu na jednu splečnu větev. Kmplikace nastává u sekcí A a B, kde je sekce A zateplena 120mm a sekce B jen 100 mm ddatkvé izlace na jednu splečnu tpnu větev. Půvdní knstrukce před zateplením byla jedntná (kna, plášť, střecha, atd.), cž umžňval prvzvat tpnu sustavu celéh bjektu na stejných tepltních parametrech tpné vdy (90/70/20 ÖC Či 92,5/67,5/20 C). Na stejné parametry byly také navrženy veliksti a výkny tpných plch těles. 1
Přidaná tepelná izlace také zvýší tepelný dpr půvdní stavební chlazvané knstrukce v pměru tlušťky. Předpkládá se, že byl pužit materiál stejné tepelné vdivsti. T znamená zvýšení dpru pr 120mm 20% prti materiálu 100 mm. Pkud měl půvdně plášť U=1,45 W/m2K, přidáním 100 mm se snížil prstup tepla na hdntu U103=0,32 W/m2K. Pr 120 mm se prstup tepla snížil na hdntu U123=0,28 W/m2K, tedy asi 12,5%. Jelikž zateplený plášť 120mm představuje klem 30% celéh pláště, pak je dpad zateplení z celkvé bilance pr plášť asi (0,3*0,125) = 0,0375, tj. 3,75 %. Samzřejmě má větší význam tt zateplení pr sekci A. Spjení sekcí A a Bv jednu tpvu větev znamená, že bude nutné v rámci přepčtu tpných větví zhlednit různé zatékání těles, jelikž vstupní teplta tpné vdy bude stejná pr všechna tělesa větve. T znamená částečnu kmplikaci při výpčtech, cž je samzřejmě řešitelné. Celý bjekt je vybaven cca 562 kusy těles (TRy) na zhruba 37 stupačkách. Dimenze a umístění nebyl przatím mapván. Bude prveden až p dhdě se zadavatelem, pkud nebude k dispzici prjekt tpné sustavy vč. mntážních schémat stupaček. Půvdní výkny instalvaných těles dle mapvání pr indikátry isu následuiící: Sekce A 245,6 kw sekce má chlazvanu štítvu stěnu Sekce B 218,8 kw sekce nemá chlazvané štítvé stěny Sekce C 347,9 kw sekce má chlazvanu štítvu stěnu a ieden vchd navíc Celkem 812,3 kw Tent výkn těles byl navržen na krytí tepelných ztrát prstupem tepla a větráním místnstí (bvykle s intenzitu výměny vzduchu i=0,5/h bjemu místnsti). P rientačním přepčtu tepelných ztrát metdu pláště byl zjištěn, že tepelné ztráty prstupem tepla činí 435kw a větráním 210 kw, tedy celkem 645 kw. Při tepltním spádu 20 K byl průtk tpné vdy 7,7 kg/s 27,7 m3/h. P výměně ken klesly tepelné ztráty cca na 550 kw. Při zachvání tepltníh spádu 20 I< měl být průtk snížen na cca 6,6 kg/s. Tím se snížily hydraulické ztráty na cca 83% z půvdních 100 %. Tím dšl k tzv. hydraulickému rzladění~ tpné sustavy, tedy vypčítané seřízení již nedpvídá skutečným ptřebám. Prvnáme-li skutečné sptřeby tepla vletech se p výměně ken, ukazuje se, že jsu nižší cca 40%, cž nedpvídá vypčítaným sptřebám v těcht letech pdle tepelných ztrát. Značný vliv a skutečnst mají jednak nezahrnuté a neměřitelné tepelné zisky a snížené větrání místnstí. Tent vliv má za následek ještě větší hydraulické rzladění a 2
půvdní seřízení ještě méně dpvídá skutečné ptřebě hspdárné funkce tpné sustavy. T neumžňuje technicky dsáhnut na nejnižší mžnu sptřebu tepla. P kmplexním zateplení bjektu (vč. fasád) jsu tepelné ztráty ještě menší a metdu pláště byly vypčítány na hdntu za všechny tři sekce ve výši (170 350) kw. Menší hdnta je pr sučasný stav větrání (minimální) a vyšší hdnta je pr plnhdntné větrání intenzitu =0,5/h. Při takvém pklesu a dynamickém chvání tpné sustavy již nelze pnechat stávající seřízení tpné sustavy, která de fact funguje Jak chce, cž nemůže zaručit a udržet takvé parametry, které by přinesly další významné úspry. Stávající seřizvací techniku již prakticky není c regulvat. První důvd prč prvést úpravu stávajícíh technickéh řešení tpné sustavy tzv. pmcí technlgie Ss (Sfistikvaná Optimalizace Otpné Sustavy) Při pklesu tepelných ztrát na cca 200kw nelze prvzvat tělesa s výknem 812 kw dpvídajícím způsbem, pkud nebudu adekvátně upraveny tepltní a hydraulické pdmínky v bjektu (v bu větvích stávajících rzvdů tepla). Skutečné zatížení těles má být puze na hdntě cca 25 % půvdníh prjektu. Kdybychm prvedli puze mezení průtku (tj. na cca 2,23 kg/s), klesly by hydraulické dpry až pd 10 % půvdních. Za těcht klnstíjiž není mžné stá vající armatury seřizvat. Aby byl mžné zachvat stávající armatury, musí být prveden nastavení parametrů tak, aby ddávka tepla dpvídala ptřebě tpné sustavě se sníženými tepelnými ztrátami. Tat část zajišťuje puze základní nastavení aje předpkladem pr správnu funkci tpné sustavy, druhu pdmínku efektivníh hspdaření teplem je schpnst dynamicky reagvat na změny pdmínek v tpné sustavě. Druhým důvdem je fakt, že stávající vybavení pat stupaček a těles neumžňuje dynamické přizpůsbvání všech parametrů tpné vdy zejména tepltu. Řešením je sazení technlgie SOOS na patu dmu, která umí reagvat na dynamické změny v tpné sustavě a přizpůsbvat trvale parametry tpné vdy pdle fyzikálních ptřeb dynamických změn v dmě. 3
ANALÝZA SPOTŘEB TEPLA A POTENCIÁL ÚSPOR Z přilžené tabulky je patrný pstupný pkles sptřeby tepla. Vzhledem k tmu, že nejsu k dispzici sptřeby tepla v dřívějších letech před výměnu ken a úpravu fasád, nelze určit celkvý pkles vůči půvdnímu stavu. Patrný je však pkles sptřeby v letech 2010 cca 24%, v rce 2011 puze cca 12% a v rce 2012 cca 21 %. Jedná se celý bjekt, jelikž rzlžení sptřeb jedntlivých subjektů (sekce A, Ba C) byl prváděn zřejmě slidárně prprcinálně. Sekce A I B měly vykazvanu stejnu sptřebu tepla rčně, prtže zahrnují p dvu vchdech a sekce C zahrnuje tři vchdy. BILANCE SPOTŘEB A POTŘEB TEPLA- PROGNÓZY Markušva 1632-38 TABI SUMAŘ výchzí stav UT dle EA a skuteč sptř tepla Okna 30 % A+B+C Objekt dle prjektu Délka 129 Siřka 14 Pp0 434,74 Pv04 210,06 Pc0 644,80 kw Výkn těles Pt a ztráty prstupem a větráním hpdl 2,8 Pinst_1ě1 812,300 &W Otpná vda Apdl n pdlaží m3 ta~ te= tp tz= 1806 8 40464 19-12 90 70 Celkem 14448 m2 Sptřeba Sptřeba r Přepčet Pčet Měr sptř pměr Rk GJ/rk GJ/r D GJ/D kwh/db GJIm2 k 2009 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 Okna 2006-7 2008 2009 2392,30 T 2459,71 3352 0,733716 203,810 0,170246 2010 2576,90 T 2230,02 3982 0,660281 155,634 0,154403 2011 1873,60 T 2040,83 3164 0,644933 179,148 0,141254 2012 1971,60 T 1986,60 3421 0,580781 161,328 0,137506 2013 2014 2016 2016 2017 2016 2019 2020 Průměr 2203,60 7 2179,5 3479,8 0,629928 174,960 0,1508519 Dluhdbý průměr D 3446,9 při tepltě vnitřníh vzduchu ia= 19,0 Minimum 0,560281 155,634 0,137505 Maximum 0,733716 203,810 0,170246 1,00 0,76 0,88 0,79 4
I P zatepleni - die přepčtu metdu pláště Pp1 Pvl= Pc1 145,01 21,01 166,0 kw kw kw Intenzita větráni i 0,500 0,050 0,500 0,050 Denní ptřeba Qdvl Qdvl Qc1 Qc1 Qdpi= 3480,197 5041,427 504,143 9521,624 3984,340 kwh/den gpl= 112,264 162,627 16,263 274,391 128,527 kwh/d gpl= 0,404 0,585 0,059 0,990 0,463 GJ/D Ptřeba prúměrněh rku Qdvl Qdvl 0c1 0c1 Qrpl= 1393,055 2017,984 201,798 3411,039 1594,853 GJ/rk Přepčitaná průměrná sptřeba v letech 2010 a 2012 2086,109 GJlrk Ptenciál úspry tepla přepčítaný vůči průměru rků 2010 a 2012 491,256 GJlrk Ptenciál úspry v % k průměru let 2010 a 2012-23,56% Ptenciál úspr v % k rku 2009-35,46% Úspra nákladů při ceně tepla (2012) 500,00 KČ/GJ 245 628 KČ/rk NÁVRH TECHNICKÉHO ŘEŠENÍ SOOS (Sfistikvaná Optimalizace Otpné Sustavy) Obecně Základem správné a kvalitní funkce Ss je předchzí analýza sptřeb tepla, dále pak přepčet tpné sustavy a stanvení nvých tepltních parametrů, seřízení a teprve při vypracvání prjektu bude také určen, zda bude třeba dplnit nějaké prvky tpné sustavy nvými pdle jejich technickéh stavu (termstatické ventily a paty stupaček). stěžejním zařízením je však technlgie SOOS, tj. směšvací neb výměníkvá stanice, která pmcí speciálních algritmů a technických prvků umí dynamicky reagvat na změny v tpné sustavě a v ddavatelské síti. Technické řešení technlgie SOOS musí respektvat fyzikální princip distribuce tepla a nikliv tpné vdy a přizpůsbvat ddavatelské parametry individuálním ptřebám řešenéh bjektu. Způsb řešení a nastavení parametrů je individuální prt, že jsu v každém bdě ddavatelské sítě dlišné dispziční tlaky a teplty tpné vdy a i naprst stejně vybavené dmy s půvdně zcela stejnými tepelnými ztrátami se vlivem různéh stupně zateplení začnu dlišvat (různá tlušťka izlace, různá kna, různé zateplení dílčích částí bjektu balkny, mezikenní plchy, atd.). Technlgie SOOS z uvedených důvdů musí umět přizpůsbit parametry tpné vdy tedy c nejvíce se přiblížit fyzikální skutečnsti vdaném čase a krajvých pdmínkách. Reálný průtk půsbením hlavic je značně prměnlivý. T znamená, že udržvání stabilních diferenčních tlaků na patě dmu nemůže vyhvvat prměnlivým hydraulickým ztrátám, stabilizace diferenčníh tlaku na patě dmu znamená při pklesu průtku přenesení přebytku diferenčníh tlaku na termstatické ventily těles (hluk, apd.). Ve S
splečných trasách ležatých rzvdů je tedy pkles pžadvanéh dispzičníh tlaku i pd 10% půvdní ptřeby Z výše uvedených důvdů je nutný přepčet tpné sustavy, který má přinést nvé, fyzikálně správné parametry v průběhu tpné sezny, aby Ss technlgie mhla zajišťvat pkud mžn ptimální dynamicky se měnící parametry v tpné sustavě. T zajišťuje krmě klasické regulace pdle ekvitermní teplty i řada nvých algritmů v prgramvatelném regulátru SOOS, cž je nepřensné knw-hw autra. T neznamená, že nelze nikdy d systému ulžit prgramy a algritmy jiných autrů regulátr (český výrbek) v technlgii SOOS je vlně prgramvatelný. SOOS technlgie bsahuje také řadu snímačů teplt, průtků a tlaků, které umžňují plně autmatický prvz, tzv. bezbslužně. Výjimku tvří puze mechanická závada, či vypadlý jistič Jinak se zařízení samvlně spustí například p výpadku elektrické energie. GSM brána umžňuje zasílat alarmy k rychlému servisnímu zákrku. Napjení na internet pskytuje rzhraní pr přímé řízení systému (všechny vladatelné funkce a kvalitativní parametry například servphnů, apd.) z kteréhkliv místa na Zemi, kde je přístup k internetu. Krmě th jsu tut cestu sbírána veškerá četná data tepltách, tlacích a všech funkcí systému, tedy nejen snímaných veličin v krátkých intervalech, ale i tzv. žádaných hdnt. Prvnáním naměřených a žádaných hdnt se věřuje kvalita funkce m±r. Data jsu průběžně ukládána v měsíčních blcích (dle ptřeby ijakýchkliv kratších intervalech) a služí k vyhdncvání stavu zařízení a sptřeb tepla. Ulžená data a jejich přens je kódván a lze je d správné pdby převést puze právněnu sbu. Výstupy jsu v tabulce excel, tedy snadn pužitelná pr práci s PC a přensitelná na běžných nsičích dat. Záruční servis je prváděn na základě smluvy díl na ddání, mntáž a uvedení d prvzu a pzáruční servis na základě samstatné smluvy a službách a servisu. Uspřádání v knkrétních pdmínkách Aby byl pužit c nejméně reknstrukčních prací, předpkládá se zalžení kncepce na jedné hlavní stanici se dvěma směšvacími uzly, ve kterých budu připravvány technické parametry tpné vdy pr bě (A + B) a větev C. Dva uzly s jednu řídící jedntku mají výhdu vtm, že je celkvě zařízení levnější namíst dvu řídících jedntek se pužije jedna s rzšířeným hardwarem, jehž cena je jen něc vyšší, než pužití dvu samstatných jedntek. Strjní i m+r část by byla umístěna ve vyhrazeném místě pdle dhdy. Regulační armatury pr jedntlivé větve by byly umístěny 6
v prstrách stávajících přípjných bdů jedntlivých větví (MB) a C. Pkud by byly navrženy zcela nvé přívdy k jedntlivým uzlům, musel by se demntvat více ptrubí a nahradit je nvým, cž by vedl ke zvýšení nákladů. Za tím účelem bude nutné prvést elektrické prpjení hlavní stanice m+r a míst s regulačními klapkami. Dále bude nutné určit míst pr samstatně jištěný přívd el. energie pr m±r a také přípjka internetu s veřejně dstupnu zásuvku, která zajistí dálkvé služby (kntrlu, seřizvání, psílání alarmů, sledvání a sběr dat). Ukázka dřívější realizace. Vprav řídící jedntka. Pznámka: Dále je nutné rzhdnut a uzavřít dhdu, zda bude pnechán jedn splečné fakturační měření. Prblematika spčívá vtm, že by byl pměrně snadné instalvat samstatné fakturační měřidl pr splečnu větev A+B a také pr větev C. Kmplikace by nastala, kdyby měla být řešena dvě měření pr sekci A a B samstatně. V takvém případě by se musela splečná větev (A + B) rzdělit na dvě, cž by znamenal pměrně rzsáhlý zásah d rzdělení ležatéh rzvdu tepla na dvě samstatnu část A a samstatnu B. V bu větvích bude umístěn kalrimetr pr účely m+r, který pskytuje údaje sptřebách tepla aje stejný, jaký pužívá i PTa.s. (ddavatel). Bhužel jej nelze pužít jak fakturační, ale lze je pužít pr rzdělvání nákladů, pkud by byl pnechán puze jedn splečné fakturační měření. Vypracval: Ing. Vladimír Galád v Praze 12.4.2013 7
ZÁVĚR: Správné vyregulvání tpné sustavy technlgií SOOS přinese tyt hlavní výhdy: výrazná úspra v hspdaření s tepelnu energií nižší náklad na bydlení pr jedntlivé uživatele dstranění nežáducích prjevů tpné sustavy, např. hlučnst systému, mžnst přetápění jedntlivých bytů atd. nezávislstĺ na mnžství ddanéh tepla d PT a.s. mžnst nastavení správných hdnt na patě bjektu dle ptřeby bjektu, nikliv dle tabulkvých hdnt PT a.s. bnvení plné funkčnsti regulačních prvků vjedntlivých bytech (termstatické ventily a hlavice) reknstrukce tpné sustavy bude financvána z výrazných úspr tepla, nikliv z peněz jedntlivých uživatelů 8