VYSOKÉ UENÍ TECHNICKÉ V BRN BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STAVEBNÍ ÚSTAV TECHNICKÝCH ZA"ÍZENÍ BUDOV FACULTY OF CIVIL ENGINEERING INSTITUTE OF BUILDING SERVICES VYTÁP NÍ OBJEKTU PRO MLÁDEŽ A VOLNÝ AS HEATING THE BUILDING FOR YOUTH AND FREE TIME BAKLÁ"SKÁ PRÁCE BACHELOR THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR JI"Í HORÁK Ing. PETR HORÁK, Ph.D. BRNO 2014
VYSOKÉ UENÍ TECHNICKÉ V BRN FAKULTA STAVEBNÍ Studijní program Typ studijního programu Studijní obor Pracovišt B3607 Stavební inženýrství Bakaláøský studijní program s prezenèní formou studia 3608R001 Pozemní stavby Ústav technických zaøízení budov ZADÁNÍ BAKALÁSKÉ PRÁCE Student Jií Horák Název Vedoucí bakalá!ské práce Datum zadání bakalá!ské práce Datum odevzdání bakalá!ské práce V Brnì dne 30. 11. 2013 Vytáp!ní objektu pro mládež a volný "as Ing. Petr Horák, Ph.D. 30. 11. 2013 30. 5. 2014...... doc. Ing. Jiøí Hirš, CSc. Vedoucí ústavu prof. Ing. Rostislav Drochytka, CSc., MBA Dìkan Fakulty stavební VUT
Podklady a literatura 1. Stavební dokumentace zadané budovy 2. Aktuální legislativa ÈR 3. Èeské i zahranièní technické normy 4. Odborná literatura 5. Zdroje na internetu Zásady pro vypracování - práce bude zpracována v souladu s platnými pøedpisy (zákony, vyhláškami, normami) pro navrhování zaøízení techniky staveb - obsah a uspoøádání práce dle smìrnice FAST: a) titulní list, b) zadání VŠKP, c) abstrakt v èeském a anglickém jazyce, klíèová slova v èeském a anglickém jazyce, d) bibliografická citace VŠKP dle ÈSN ISO 690, e) prohlášení autora o pùvodnosti práce, podpis autora, f) podìkování (nepovinné), g) obsah, h) úvod, i) vlastní text práce s touto osnovou: A. Teoretická èást literární rešerše ze zadaného tématu, rozsah 15 až 20 stran B. Výpoètová èást analýza objektu koncepèní øešení vytápìní objektu, volba zdroje tepla, výpoèet tepelného výkonu, energetický štítek obálky budovy, návrh otopných ploch, návrh zdroje tepla, návrh pøípravy teplé vody, event. dalších spotøebièù tepla, dimenzování a hydraulické posouzení potrubí, návrh obìhových èerpadel návrh zabezpeèovacího zaøízení, návrh výše nespecifikovaných zaøízení, jsou li souèástí soustavy roèní potøeba tepla a paliva C. Projekt úroveò provádìcího projektu: pùdorysy + legenda, 1:50 (1:100), schéma zapojení otopných tìles - / 1:50 (1:100), pùdorys (1:25, 1: 20) a schéma zapojení zdroje tepla, technická zpráva. j) závìr, k) seznam použitých zdrojù, l) seznam použitých zkratek a symbolù, m) seznam pøíloh, n) pøílohy výkresy... Ing. Petr Horák, Ph.D. Vedoucí bakaláøské práce
ABSTRAKT Obsahem této bakaláøské práce je zpracování vytápìní víceúèelového objektu pro mládež a volný èas ve mìstì Letovice, okres Blansko. Objekt má tøi nadzemní podlaží o celkové zastavìné ploše 1003 m 2. Bakaláøská práce øeší návrh otopné soustavy prvního nadzemního podlaží, vèetnì øešení kotelny pro úèely vytápìní celého objektu. Kotelna je umístìna v pøízemí. Pro vytápìní jsou navrženy kotle na pelety. Pro pøedehøev teplé vody je navržena soustava solárního systému. Vìtrání místností objektu je navrženo jako pøirozené. PREFACE The content of this thesis is the treatment of heating of a multipurpose building for youth and leisure time in Letovice, Blansko district. The building has three floors with a total built-up area of 1003 m 2. Thesis solves a design of the heating system of the first floor including solution to the boiler room for heating the whole building. The boiler room is located on the ground floor. Pellet boilers are designed for heating purpose. Solar system is designed for preheating drinking water. Room ventilation in building is designed as a natural. KLÍÈOVÁ SLOVA Vytápìní, otopná soustava, kotle na pelety, solární kolektory KEY WORDS Heating, heating systems, pellet boilers, solar collectors
BIBLIOGRAFICKÁ CITACE Jiøí Horák Vytápní objektu pro mládež a volný as. Brno, 2014. 142 s., 7 s. pøíl. Bakaláøská práce. Vysoké uèení technické v Brnì, Fakulta stavební, Ústav technických zaøízení budov. Vedoucí práce Ing. Petr Horák, Ph.D.
PROHLÁŠENÍ: Prohlašuji, že jsem bakaláøskou práci zpracoval samostatnì a že jsem uvedl všechny použité informaèní zdroje. V Brnì dne 19. 5. 2014... podpis autora
Tímto bych chtìl podìkovat vedoucímu práce Ing. Petru Horákovi, Ph.D. za odborné vedení a rady v prùbìhu zpracování mé bakaláøské práce. Dále dìkuji celé své rodinì za jejich podporu bìhem celého mého studia.
OBSAH ÚVOD... 12 A. TEORETICKÁ ÈÁST... 14 A.1 A.2 BIOMASA... 14 BIOPALIVA... 15 A.2.1 PELETY... 15 A.2.1.1 POUŽITÍ PELET... 15 A.2.1.2 VÝROBA PELET... 15 A.2.1.3 KVALITA PELET... 16 A.2.1.4 TECHNICKÉ PARAMETRY PELET... 17 A.2.1.5 VÝHODY POUŽÍVÁNÍ PELET... 17 A.2.1.6 NEVÝHODY POUŽÍVÁNÍ PELET... 17 A.2.1.7 SKLADOVÁNÍ PELET... 18 A.2.1.8 ZPÙSOBY DOPRAVY PELET ZE SKLADU KE KOTLI... 19 A.2.1.9 SPOTØEBA A CENA PELET... 21 A.2.1.10 VÝHØEVNOST PELET... 24 A.2.1.11 PRÙBÌH SPALOVÁNÍ PELET... 25 A.2.2 KOTLE NA PELETY... 25 A.2.2.1 UMÍSTÌNÍ KOTLE... 26 A.2.2.2 NÁKLADY NA POØÍZENÍ KOTLE... 27 A.2.2.3 TYPY HOØÁKÙ... 27 A.2.2.4 ZABEZPEÈENÍ KOTLE... 29 A.2.2.5 ODPOPELNÌNÍ KOTLE... 29 B. VÝPOÈTOVÁ ÈÁST... 32 B.1 ANALÝZA OBJEKTU... 32 B.2 VÝPOÈET TEPELNÝCH ZTRÁT OBJEKTU... 33 B.2.1 VÝPOÈET SOUÈINITELE PROSTUPU TEPLA KONSTRUKCÍ... 33 B.2.2 VÝPOÈET TEPELNÝCH ZTRÁT JEDNOTLIVÝCH MÍSTNOSTÍ... 37 B.3 ENERGETICKÝ ŠTÍTEK OBÁLKY BUDOVY... 72 B.3.1 PROTOKOL K ENERGETICKÉMU ŠTÍTKU OBÁLKY BUDOVY... 72 B.3.2 ENERGETICKÝ ŠTÍTEK OBÁLKY BUDOVY... 75 B.3.3 PØEDBÌŽNÁ TEPELNÁ ZTRÁTA BUDOVY - OBÁLKOVÁ METODA... 76 B.4 B.5 NÁVRH OTOPNÝCH TÌLES... 77 B.4.1 NÁVRH OTOPNÝCH TÌLES A JEJICH VÝKON... 77 NÁVRH OHØÍVAÈE TEPLÉ VODY... 83 B.5.1 BILANCE TEPLA A NÁVRH POTØEBY TV... 83 B.6 NÁVRH ZDROJE TEPLA... 86 B.6.1 NÁVRH KOTLÙ... 86 B.6.2 NÁVRH AKUMULAÈNÍ NÁDRŽE... 88 B.7 DIMENZOVÁNÍ POTRUBÍ, NÁVRH ÈERPADEL, NÁVRH IZOLACÍ... 89 B.7.1 DIMENZOVÁNÍ POTRUBÍ A PØEDNASTAVENÍ... 89 B.7.2 NÁVRH OBÌHOVÝCH ÈERPADEL... 94 9
B.7.3 NÁVRH TLOUŠ KY IZOLACÍ... 97 B.7.4 POSOUZENÍ DILATACE POTRUBÍ... 98 B.8 NÁVRH ZABEZPEÈOVACÍCH ZAØÍZENÍ... 99 B.8.1 NÁVRH EXPANZNÍ NÁDOBY... 99 B.8.2 NÁVRH POJIŠ OVACÍCH VENTILÙ... 100 B.9 NÁVRH OSTATNÍCH ZAØÍZENÍ KOTELNY... 101 B.9.1 NÁVRH TØÍCESTNÉHO SMÌŠOVACÍHO VENTILU... 101 B.9.2 FILTRY... 103 B.9.3 NÁVRH ROZMÌRÙ ROZDÌLOVAÈE A SBÌRAÈE... 104 B.9.4 DOPOUŠTÌCÍ SESTAVA PRO AUTOMATICKÉ DOPLÒOVÁNÍ VODY... 105 B.9.5 AUTOMATICKÁ ODPLYÒOVACÍ SOUSTAVA... 105 B.9.6 ZMÌKÈOVAÈ VODY... 106 B.9.7 MÌØIÈ TEPLA... 106 B.9.8 TØÍCESTNÝ SMÌŠOVACÍ VENTIL PRO TV... 107 B.9.9 NÁVRH EXPANZNÍ NÁDOBY PRO TV... 107 B.10 NÁVRH VÌTRÁNÍ KOTELNY A TEPELNÁ BILANCE... 108 B.10.1 VÌTRÁNÍ KOTELNY... 108 B.10.1.1 NÁVRH VÌTRACÍHO OTVOR PØIROZENÉ VÌTRÁNÍ... 108 B.10.2 TEPELNÁ BILANCE KOTELNY V ZIMÌ... 108 B.10.3 TEPELNÁ BILANCE KOTELNY V LÉTÌ... 109 B.11 NÁVRH KOMÍNOVÉHO PRÙDUCHU... 111 B.12 POTØEBA TEPLA A PALIVA... 112 B.12.1 ROÈNÍ POTØEBA TEPLA... 112 B.12.1.1 PØÍPRAVA TEPLÉ VODY... 112 B.12.1.2 KRYTÍ TEPELNÉ ZTRÁTY PROSTUPEM A PØIROZENÝM VÌTRÁNÍM... 112 B.12.2 ROÈNÍ SPOTØEBA PALIVA... 113 B.12.3 ROÈNÍ PRODUKCE POPELA... 113 B.13 NÁVRH SOLÁRNÍ SOUSTAVY... 114 B.13.1 DIMENZOVÁNÍ SOLÁRNÍ SOUSTAVY... 115 B.13.2 DIMENZOVÁNÍ SOLÁRNÍHO POTRUBÍ... 117 B.13.3 NÁVRH ÈERPADEL A ZABEZPEÈOVACÍCH ZAØÍZENÍ... 118 B.13.3.1 NÁVRH SOLÁRNÍ ÈERPADLOVÉ SKUPINY... 118 B.13.3.2 NÁVRH EXPANZNÍ NÁDOBY... 119 B.13.3.3 NÁVRH POJIŠ OVACÍHO VENTILU (ÈERPADLOVÁ STANICE)... 119 B.13.3.4 NÁVRH POJIŠ OVACÍHO VENTILU (KOLEKTORY)... 119 B.13.3.5 TEPELNÁ IZOLACE... 120 C. PROJEKT... 122 C.1 ZÁKLADNÍ INFORMACE O STAVBÌ... 123 C.1.1 KLIMATICKÉ PODMÍNKY MÍSTA STAVBY A PROVOZNÍ PODMÍNKY... 123 C.1.2 PØEHLED TEPELNÌ TECHNICKÝCH VLASTNOSTÍ STAVEBNÍCH KONSTRUKCÍ... 123 C.1.3 PØEHLED TEPELNÝCH ZTRÁT BUDOVY... 123 C.1.4 CELKOVÝ NÁVRHOVÝ VÝKON... 124 C.2 C.3 KONCEPCE VYTÁPÌNÉHO OBJEKTU... 124 ZDROJE TEPLA... 125 C.3.1 KOTEL NA TUHÁ PALIVA... 125 C.3.1.1 ODVOD SPALIN... 125 10
C.3.1.2 PALIVO... 125 C.3.2 SOLÁRNÍ KOLEKTORY... 126 C.4 NÁVRH KOTELNY... 126 C.4.1 ØÍZENÍ KOTELNY... 126 C.4.2 MÌØENÍ SPOTØEBY TEPLA... 127 C.4.3 POJISTNÁ, ZABEZPEÈOVACÍ A DALŠÍ ZAØÍZENÍ SOUSTAVY... 127 C.4.3.1 KOTLE NA TUHÁ PALIVA (PELETY)... 127 C.5 C.6 C.7 C.4.3.2 SOLÁRNÍ KOLEKTORY... 127 C.4.3.3 PØÍPRAVA TEPLÉ VODY... 128 C.4.4 PØÍPRAVA TEPLÉ VODY (TV)... 128 C.4.5 VÌTRÁNÍ KOTELNY... 128 ROZVOD POTRUBÍ, TEPELNÁ IZOLACE... 128 POPIS NAVRHOVANÉHO ØEŠENÍ... 128 C.6.1 VYTÁPÌNÍ OTOPNÝMI TÌLESY... 128 NÁTÌRY... 129 C.8 POŽADAVKY NA PROFESE... 129 C.8.1 STAVBA... 129 C.8.2 ELEKTROINSTALACE... 129 C.8.3 ZDRAVOTECHNIKA... 129 C.8.4 DOPRAVA PALIVA... 129 C.8.5 MÌØENÍ A REGULACE... 129 C.9 ZKOUŠKY ZAØÍZENÍ... 129 C.10 TECHNICKO HOSPODÁØSKÉ UKAZATELE... 130 C.11 BEZPEÈNOST A OCHRANA ZDRAVÍ PØI PRÁCI... 130 C.12 ZPRACOVÁNO DLE NOREM A PØEDPISÙ... 130 D. POUŽITÉ ZDROJE... 133 E. SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK OBRÁZKÙ A PØÍLOH... 138 11
ÚVOD Obsahem této bakaláøské práce je zpracování vytápìní víceúèelového objektu pro mládež a volný èas v obci Letovice, okres Blansko. V rámci teoretické èásti se bakaláøská práce zabývá biomasou a biopalivy, zejména peletami. Objekt má tøi nadzemní podlaží o celkové zastavìné ploše 1003 m 2. Øešením bakaláøské práce je návrh otopné soustavy prvního nadzemního podlaží, vèetnì øešení kotelny pro úèely vytápìní celého objektu. Kotelna je umístìna v pøízemí. Pro vytápìní jsou navrženy kotle na pelety. Pro pøedehøev teplé vody je navržena soustava solárního systému. Vìtrání místností objektu je navrženo jako pøirozené. Objekt má pøibližnì obdélníkový tvar. Jeho delší strany jsou orientovány na sever a jih. Pøízemí je rozdìleno na tøi èásti. V západní èásti je umístìn spoleèenský víceúèelový sál, èajovna, sociální zaøízení a vedlejší vchod. Støední èást slouží pøevážnì pro ubytování mládeže. Ke každému pokoji náleží vlastní koupelna a WC. Dále je tu hlavní vchod do budovy, kuchyòka, úklidové místnosti, sklad pro údržbu objektu a kotelna. Ve východní èásti je situována ordinace pro lékaøe, sesterna, pokoj s jedním lùžkem sociální zaøízení a malá lékárna. Dále se zde nacházejí sklady pro ordinaci. Další dvì nadzemní podlaží jsou urèena pøevážnì pro bydlení. Øešení tìchto podlaží není pøedmìtem této práce. 12
A. TEORETICKÁ ÈÁST PELETY 13
A. TEORETICKÁ ÈÁST A.1 Biomasa Oznaèení biomasa se používá pro souhrn látek, které tvoøí tìla všech živých organismù, jako jsou napøíklad rostliny a živoèichové. Z energetického hlediska pojem biomasa oznaèuje pøedevším rostlinnou biomasu. Energie z biomasy rostlin je vlastnì pouze pøemìnou sluneèní energie, za pomocí fotosyntézy. Z hlediska procesu využívání energie biomasy mùžeme tyto procesy dìlit do tìchto skupin: 1) Chemické pøemìny Spalování Zplyòování Rychlá pyrolýza 2) Chemické pøemìny ve vodním prostøedí Zkapalòování Esterifikace 3) Biologické procesy Anaerobní digesce Alkoholové kvašení Kompostování. Biomasu mùžeme také rozdìlit podle vzniku na: odpadní biomasu, která vzniká napøíklad z odpadù pøi døevaøském prùmyslu (štìpky) a odpadù po chovných zvíøatech. cílenì pìstovanou biomasu. Tato biomasa, se pìstuje za úèelem energetického využití, patøí sem rychle rostoucí døeviny a energetické rostliny (obilí, øepka, š o- vík). 14
A.2 Biopaliva Cílenì upravovaná biomasa za úèelem energetického využití se nazývá biopalivo. Pøevážná èást biopaliv se spaluje a energii uvolòuje v podobì tepla. Biopaliva mùžeme rozdìlit na tuhá, kapalná a plynná. Dále mùžeme biopaliva dìlit dle generací: 1. generace: z polysacharidù a olejnin - mohou konkurovat výrobì potravin 2. generace: z lignocelulozových zbytkù (dendromasa a zbytková biomasa) 3. generace: z øas a mikroorganismù - prùbìžná sklizeò [8] A.2.1 Pelety Pelety jsou výrobky z biomasy vytváøené lisováním nejèastìji døeva, pilin, hoblin nebo jiných biologických materiálù, napøíklad rostlin, kùry a jejich smìsí (smìsné pelety). Pelety mají válcovitý tvar nejèastìji prùmìru 6 mm a délky 5 40 mm. Pøi výrobním procesu, tedy lisování, dochází ke snížení obsahu vody a nárùstu výhøevnosti. Obsah vody v peletách se bìžnì pohybuje kolem 8 %. Výhøevnost pelet se pohybuje mezi výhøevností èerného a hnìdého uhlí. Obsah popele u kvalitních pelet z èistého døeva se pohybuje od 0,5 1 %. U pelet z ménì kvalitních surovin, napø. s pøímìsí kùry, se popelnatost zvyšuje. A.2.1.1 Použití pelet Pelety se používají pro vytápìní rodinných domù i vìtších objektù. Pro spalování pelet jsou vyvinuty speciální kotle a krbová kamna, urèené k vytápìní tímto druhem paliva. Složení pelet a jejich kvalita se øídí pøevážnì podle nìmeckých a rakouských norem. Pøi spalování pelet se, na rozdíl od spalování døeva, nevytváøí témìø žádný kouø. Pøi dokonalém spalování pelet vzniká oxid uhlièitý (CO 2 ), vodní pára (H 2 O) a malé množství škodlivin. Po spálení pelet vzniká malé množství popela (0,5 1 %). Tento popel lze použít jako hnojivo. A.2.1.2 Výroba pelet Pelety se vyrábìjí peletováním stlaèováním za vysokého tlaku. Toto stlaèování se provádí bez lepidel a jiných pojivých smìsí. Výrobky jsou díky výrobnímu postupu soudržné. Na soudržnosti se kromì tlaku také podílí množství ligninu a pryskyøic obsaženého v pùvodním materiálu. Do pelet se mohou pøidávat i pomocné látky jako melasa a škrob. Podle použitých surovin na výrobu pelet se liší jejich výhøevnost. Zásobování peletami se provádí v pytlích na paletách. Obsah jednoho pytle se pohybuje v rozmezí 10 25 kg. Dále se pelety dopravují ve velkých textilních vacích s hmotností kolem 1000 kg. Jiným zpùsobem dopravy je využití cisteren o velkých objemech. Toto se používá pro zásobování vìtších objektù s vìtší spotøebou pelet. Pøesunutí pelet z cisterny do skladu se provádí pomocí pneumatické pøepravy. 15
A.2.1.3 Kvalita pelet Kromì pelet z èisté døevní hmoty se na trhu vyskytují i pelety z ménì kvalitních surovin, jako jsou smìsi døeva s kùrou, pelety ze sena, sluneènic, š ovíku, øepky aj. Nìkteré ménì kvalitní pelety mohou pøi spalování vytváøet strusku a tím ohrozit funkènost a životnost kotlù, které jsou urèeny pouze pro spalování kvalitních surovin. Kvalita pelet lze urèit podle jejich barvy. Obecnì platí, že èím svìtlejší barva, tím vyšší je kvalita. S rostoucím obsahem pøímìsí, nejèastìji kùry, barva pelet tmavne. Na trhu lze najít kotle, které jsou výrobcem urèeny i pro spalování ménì kvalitních pelet. Typ používaného paliva je nutné zohlednit již pøi výbìru kotle. Složení èistých døevních pelet je pøibližnì následující: Organické složení: Chemické složení: Celulóza 40 55 % Uhlík 51 % Lignin 20 35 % Kyslík 42 % Glycidy 18 25 % Vodík 6 % Popel 0,3 0,8 % Dusík 1 % Obrázek 1: Døevìné pelety bez kùry [12] Obrázek 2: Døevìné pelety s kùrou [12] 16
A.2.1.4 Technické parametry pelet Výhøevnost: 16 18 MJ/kg (nìkteøí výrobci udávají až 19,5) Objemová hmotnost èistých pelet: nad 1000 kg/m 3 Sypná hmotnost pelet: 650 850 kg/m 3 Vlhkost: 8 %, maximálnì 10 % A.2.1.5 Výhody používání pelet Jednou z hlavních výhod spalování pelet je jejich CO 2 neutralita. To znamená, že pøi spalování pelet se uvolní pouze tolik CO 2, kolik ho bylo v pùvodním materiálu stromu navázáno bìhem jeho rùstu. V Èeské republice máme dostatek surovin na výrobu pelet a nejsme odkázáni na import ze zahranièí. Hlavní výhodou jejich používání tedy tkví v nezávislosti na dovážených fosilních palivech, pøedevším plynu a ropì. Pelety mùžeme vyrábìt i z odpadních materiálù, které bychom jinak tìžko využili nebo nevyužili v takové míøe. Lisováním døevních pilin se vytváøí nejen kvalitní palivo, ale vznikají také nová pracovní místa z dùvodu zpracování tìchto odpadù. Pelety lze dopravovat jak v malých objemech, tak ve velkých. Pøeprava pelet cisternami o hmotnostech 26t a jejich dostupnost bìhem celého roku je naprosto bezproblémová na rozdíl od jiných paliv, napøíklad LTO. V porovnání s LTO a zemním plynem pelety také nepøedstavují riziko pro budovu skladu a jeho okolí. Díky procesu peletování získáváme malý objem pelet s vysokou výhøevností. To v porovnání s jinými biopalivy vede ke zmenšení nárokù na skladování. Skladování pelet do objemu 50 m 3 nevyžaduje žádná speciální bezpeènostní opatøení, pro vyšší objem je nutné zajistit požární bezpeènost. Skladování pelet není nijak èasovì omezeno v závislosti na snižování kvality, pokud zajistíme ve skladu nízkou vlhkost. Díky svému výhodnému tvaru se pelety snadno používají v automatických kotlích. Dále tento tvar zajiš uje snadnou regulaci výkonu kotle. Pelety jsou schopny zapálit se automaticky horkým vzduchem (o teplotì 400 C) vhánìným do hoøáku. A.2.1.6 Nevýhody používání pelet Hlavní nevýhodou pelet jsou náklady na poøízení kotle a skladu. Kotle se vyrábìjí jako automatické, a tudíž výrobní náklady jsou daleko vyšší než u klasického kotle na tuhá paliva nebo kotle 17
na plyn èi elektøinu. Oproti topení na zemní plyn a elektøinu je také nutné øešit místo pro uskladnìní pelet. Ve skladu musí být zajištìna nízká vlhkost, aby nedocházelo k degradaci pelet. Tak jako u všech kotlù na tuhá paliva je nutná údržba èištìním. U automatických odpopelòovacích systémù problém s vymetáním popelníku odpadá. Staèí pouze jednou za 2 mìsíce vyvézt popelnici. A.2.1.7 Skladování pelet Pelety mohou být skladovány pøímo v budovì v místnosti oddìlené od kotelny, která s ní sousedí. Dále lze pelety skladovat ve speciálních podzemních zásobnících, ve venkovním skladu èi zásobníku, který je dostateènì odolný a chránìný proti povìtrnostním vlivùm. Pelety se skladují jako volnì sypané, v pytlích na paletách nebo v textilních zásobnících. Sklady se dimenzují nejèastìji na celou otopnou sezónu. Z dùvodu malé sypné objemové hmotnosti je tedy potøeba velký objem zásobníkù (pro rodinný dùm až 10 m 3 ). Pøepravování pelet ze zásobníku do kotle je øešeno pomocí šnekových dopravníkù, pneumaticky nebo kombinací obou zpùsobù. Kotle jsou vybaveny buï svým vlastním kotlovým zásobníkem o velikost 100 200 l, který je souèástí kotle, nebo samostatnì stojícím zásobníkem s pøepravou zajištìnou krátkým šnekovým dopravníkem. Podzemní zásobníky jsou nejvíce rozšíøené pøedevším v Nìmecku. V minulosti se v Nìmecku pro topení používal LTO, ale s rùstem jeho ceny se od tohoto zpùsobu vytápìní upouští. Proto se jednoduchou úpravou stávající podzemní zásobníky na LTO pøedìlávají tak, aby je bylo možné využít pro skladování pelet. Pokud upravujeme sklepní místnost na sklad pelet, musíme zazdít všechny stávající otvory oken a dveøí. Dveøe se ponechají pouze jedny jako revizní. Tyto dveøe musí být protipožární a tìsné, aby nedocházelo k proudìní prachu ze skladu do ostatních místností. Výhodné je použití dveøí rozdìlených vodorovnì na dvì èásti pak je možné z dùvodu revize otevøít jen vrchní èást dveøí. Rozmìry zásobníkù se doporuèují volit takové, aby vydržely po jednom naplnìní celou otopnou sezónu. Šíøka se však nedoporuèuje vìtší než 2,5 m z toho dùvodu, že pøi vìtší šíøce nedochází k efektivnímu využití prostoru a rozmìry skladu zbyteènì narùstají. Výška skladu se doporuèuje volit mezi 2,5 3 m z dùvodu zamezení nadmìrným tlakùm na boèní stìny. Pokud chceme skladovat vìtší množství pelet o objemu nad 50 m 3, je nutné sklad vybavit samoèinným hasicím zaøízením a odvìtráním. 18
A.2.1.8 Zpùsoby dopravy pelet ze skladu ke kotli Ruèní doprava Nejjednodušší zpùsob pøepravy pelet ke kotli je ruèní doprava. Tato varianta je nejlevnìjší, protože nepotøebujeme žádnou mechanizaci. Na druhou stranu je snížen komfort dopravy. Pracovník nebo majitel musí pravidelnì kontrolovat stav kotlového zásobníku a ruènì ho doplòovat. Tento druh dopravy se volí pøi vytápìní malých objektù (RD), kdy je sklad umístìn v blízkosti kotelny. Pelety jsou vìtšinou skladovány v patnáctikilogramových pytlích na paletách. Šneková doprava Asi nejèastìjší doprava pelet ke kotli je pomocí šnekového dopravníku. Toto øešení je sice nejjednodušší, ale má jistá omezení z hlediska vzdáleností skladu a dopravní výšky. Pøi využívání èistì šnekové dopravy je sklad pelet nejèastìji umístìn v místnosti sousedící s kotelnou. Délka dopravníku ze skladu do kotle se pohybuje nejèastìji do 2 3 m. Hlavní nevýhoda šnekového dopravníku spoèívá v nemožnosti pøekonat vìtší výškové rozdíly. Dále musí být dopravník po celé své délce pøímý. Existují i varianty obloukových šnekových dopravníkù, ty jsou ale omezeny velkým polomìrem zakøivení. Pneumatická doprava Tato doprava pelet spoèívá v proudìní vzduchu ve flexibilní hadici. Pneumatický dopravník se skládá ze dvou flexibilních hadic a vzduchové turbíny. Hadice jsou plastové, o prùmìru 50 mm a jsou omotány drátem ve tvaru spirály. Tento drát je uzemnìn, aby nedocházelo k nalepování pelet a odrolu na stìny hadice a její zanášení. Jedna hadice slouží pro dopravu pelet, druhá potom pro odvod vzduchu s jemným prachem zpìt do celoroèního skladu. Tento jemný prach se ze skladu èistí jednou za cca 3 roky. Vzduchová turbína je umístìna v kotlovém zásobníku. Délka denního provozu pøepravy je asi 8 minut u kotle o výkonu 20 kw. Hluènost této pøepravy je mnohem vyšší než u èistì šnekové, ale délka denního provozu je znaènì kratší. Pneumatická doprava se využívá pøedevším pro svou flexibilitu a dopravní možnosti. Délka každé hadice mùže být až 20 m a pøevýšení až 6 m (podle výrobce). To umožòuje využít sklady mimo objekt, podzemní zásobníky, sklady v jiných patrech, nebo pokud chceme vést potrubí pøes jinou místnost skrytì, tøeba v podhledu, viz obrázek 3. 19
Obrázek 3: Pneumatická doprava [16] Sklady pro èistì pneumatickou dopravu jsou ve tvaru ètverce, kde se všechny stìny spádují do jednoho odbìrného místa, odkud se odvádìjí pneumatickou hadicí. Další zpùsobem je odebírání pelet z vrchu, kdy je sací hadice opatøena krtkem - zaøízením pro udržování hadice na hladinì pelet a jejich rovnomìrné odebírání. Pneumatická doprava se nehodí v pøípadì, kdy je sklad vyspárován do jedné linie. Pøi takovémto provedení mùže nastat klenbování (kapsování). Pelety vytvoøí kolem sacího hrdla kapsu a nemohou být nasávány další pelety. Jediným øešením je potom vlézt do skladu a ruènì kapsy rozbít. Tento problém øeší kombinovaná doprava. Kombinovaná doprava Pøi této dopravì se kombinují pøednosti šnekové a pneumatické dopravy, viz obrázek 4. Ve skladu pelet je umístìn šnekový podavaè, na který se napojují pneumatické hadice. Ty dále pokraèují do kotlového zásobníku. Výhoda použití šnekového podavaèe je zamezení vzniku kapes ve skladu pelet a spotøebování pelet až do konce. Délka podavaèe se pohybuje od 1 do 5 m na celou délku skladu. Kombinovaná doprava probíhá postupnì. Jako první je zapojen šnekový dopravník, následné jsou pelety odsávány a dopravovány do zásobníku. Tìsnì pøed celkovým naplnìním kotlového zásobníku je šnekový dopravník odstaven. Pelety jsou však stále pneumaticky odsávány, dokud nezùstane flexibilní hadice prázdná. To zamezí tomu, aby se hadice zanášela a ucpávala. 20
Obrázek 4: Kombinovaná doprava [16] Pneumatická doprava pøi zásobování skladu Pokud chceme zásobovat peletami vìtší objekty, volíme dopravu vìtšinou pomocí velkoobjemových cisteren. Cisterny se vyprazdòují pneumaticky, podobnì jako zásobování kotlového zásobníku. Délky flexibilních hadic mohou být až 30 m, doporuèují se ale délky co nejkratší. Pøi vìtších délkách vzniká více odrolu, který se nedá bez problémù zužitkovat. Každý sklad, který umožòuje pneumatické plnìní, musí být opatøen dvìma hadicovými pøípojkami pro pøipojení plnících hadic. Jedna slouží pro plnìní a druhá pro vysávání pøebyteèného vzduchu a jemného prachu. Prùmìr pøípojek je 100 mm. Na stìnì proti plnícím otvorùm musí být umístìna tvrdá chránící deska, aby se zabránilo poškozování stìny tlakem letících pelet. A.2.1.9 Spotøeba a cena pelet Pro kotel se jmenovitým výkonem 10 kw (s pøihlédnutím ke støední úèinnosti kotle 87,5 %) je zapotøebí cca 2,5 kg pelet za hodinu (s výhøevností 18 MJ/t, resp. 5 kwh/kg). Za celé otopné období, které prùmìrnì odpovídá asi 1500 hodinám provozu kotle na plný výkon, budou zapotøebí pøibližnì 4,5 tuny døevìných pelet za rok. Tento výpoèet je pouze orientaèní a v praxi záleží na mnoha faktorech (typ kotle, velikost a zateplení vytápìného objektu, ztráty v systému, typ paliva a další). Pøi cenì 5 000 Kè/t pøedstavuje orientaèní roèní náklad na palivo 23 tis. Kè. [13] Pokud použijeme jiné než èistì døevní pelety, zvýší se díky nižší výhøevnosti potøeba pelet na 5 tun za rok. To odpovídá cenì 20 tis. Kè pøi cenì 4 000 Kè/t u ménì kvalitních pelet. Pøi tìchto výpoètech musíme ovšem poèítat s vyšší poøizovací cenou kotlù urèení pro spalování tìchto paliv. Cena pelet se mìní v prùbìhu roku, v létì je zpravidla nižší (až o 40 %). 21
V Èeské republice se vyrobí roènì pøes 160 tisíc tun pelet. Tuzemská spotøeba èiní pouze jednu tøetinu, viz obrázek 5. Obrázek 5: Vývoj výroby a spotøeby pelet ÈR. [14] Zbytek produkce jde na export do zahranièí (Rakousko, Nìmecko, aj.). Cena pelet se v ÈR pohybuje kolem 238 EUR za tunu. V zahranièí se cena za tunu pelet pohybuje kolem 390 EUR (Švýcarsko). Z cen paliv biomasy vychází nejlevnìji palivové døevo. Pelety jsou ovšem, co do výhøevnosti a komfortu, výraznì lepší. Pøi porovnání cen biomasy a jiných paliv (elektøiny, plynu, lehkého topného oleje) se cena za biomasu drží dlouhodobì na stejné hodnotì. V modelovém pøíkladu v následujícím grafu jsou vypoèteny ceny za energie pøi spotøebì 70 GJ. Obrázek 6: Náklady na vytápìní peletami [14] Jak vidíme, ceny pelet se oproti ostatním zdrojùm drží nízko, oproti cenám topného oleje až o polovinu. To je také dùvodem pøecházení z lehkého topného oleje na jiný druh paliv, nejèastìji právì pelet. U nich se totiž mùže využít starých nádrží na topný olej, které lze pøedìlat 22
na sklad pelet. Ceny pelet se navíc každý rok snižují o 10 až 20 %, a to z dùvodu fungování trhu a rytmu práce na døevaøských pilách. Dále uvádím porovnání vývoje cen døevìných briket a palivového døeva pro domácnosti, viz obrázek. Obrázek 7: Vývoj cen paliv z biomasy pro domácnosti [14] Z hlediska celosvìtového se v Evropì vyrobí asi 60 % pelet, ale spotøebuje se zde až 85 % všech pelet. Poptávka po peletách stále stoupá a to bez ohledu na ekonomickou krizi po roce 2008. Rozdíl mezi nabídkou a poptávkou v Evropì vyrovnávají Severní Amerika a Rusko. Nejvìtšími výrobci pelet v Evropì jsou Nìmecko a Švédsko, které vyrábí asi 50 % pelet. Naopak zemì s nejvìtším exportem jsou Portugalsko a Lotyšsko. Cena døevních pelet se pohybuje kolem 5 000 5 600 Kè za tunu. Za posledních deset let se cena pelet zvýšila o 11 %, ovšem cena plynu vzrostla za stejnou dobu o 79 %. 23
Obrázek 6: Pøehled nákladù na vytápìní (pøi spotøebì 65 GJ) [15] A.2.1.10 Výhøevnost pelet Výhøevnost Q i je množství tepla uvolnìného dokonalým spálením 1 kg paliva pøi ochlazení spalin na výchozí teplotu 20 C za vzniku vody ve formì páry. Výhøevnost mùžeme vypoèítat podle následujícího vzorce: Q r i =Q r s -2453 Wr Hdaf +9 100 100 1-Ar - Wr kj/kg, 100 kde index r oznaèuje procentuální zastoupení dané složky z reálného složení paliva, index d oznaèuje procentuální zastoupení dané složky z vysušeného paliva a index daf oznaèuje procentuální zastoupení dané složky z vysušeného paliva bez popele. W procentuální zastoupení vody A procentuální zastoupení popele H procentuální zastoupení vodíku Q s spalné teplo pùvodního stavu paliva Spalné teplo je teplo uvolnìné dokonalým spálením 1 kg paliva pøi ochlazení spalin na teplotu 20 C a dojde ke kondenzaci vodní páry. 24
Pokud neznáme spalné teplo, ale známe prvkové zastoupení paliva, mùžeme vypoèítat výhøevnost dle následujícího vzorce: Q i r =34,75 C r +95,3 H r 10,9 O r S r 2,5 W r MJ/kg C O S procentuální zastoupení uhlíku procentuální zastoupení kyslíku procentuální zastoupení síry A.2.1.11 Prùbìh spalování pelet Bìhem spalování procházejí pelety tøemi stupni, které jsou rozdìleny podle teplot. Prvním stupnìm je sušení, pøi kterém se odstraòuje zbytková voda z pelet. Tato voda se vlivem teplot mìní na páru a odchází z pelet. Tento stupeò probíhá do teplot 150 C. Druhým stupnìm je pyrolýza, kdy dochází k tepelnému rozkladu organické hmoty døeva za sníženého pøístupu kyslíku. Vzduch pøivádìný do této fáze je oznaèován jako primární. Døevo se asi z 80 % mìní na spalné plyny (CO, uhlovodíky). Pøi této pøemìnì se uvolòuje malé množství tepla (asi 20 %). Zbylých 20 % døeva zùstane na roštu ve formì žhnoucího døevìného uhlí. Tento stupeò probíhá mezi teplotami 150 600 C. Tøetím stupnìm je samotné hoøení. Do prostoru hoøáku nebo nad nìj je vhánìn sekundární vzduch, který okyslièuje vzniklé plyny. Dojde tedy k úplnému zahoøení paliva. Pøi této fázi se uvolòuje až 80 % veškerého tepla z paliva. K výdeji tepla pøispívá kromì hoølavých plynù také žhnoucí døevìné uhlí. Tento stupeò probíhá mezi teplotami 400 1300 C. Po dokonèení všech fází vzniká odpadní produkt popel. Množství popele závisí na pùvodním složení pelet. U kvalitních døevních pelet se pohybuje kolem 0,5 1 %. A.2.2 Kotle na pelety Kotle na pelety jsou vhodné pro vytápìní a pøípravu teplé vody u rodinných domù i vìtších objektù. Lze jimi lehce nahradit staré kotle na døevo nebo uhlí. Princip kotlù na pelety spoèívá ve spalování døevních pelet, které ohøívají teplonosné médium (vodu). Kotle se zpravidla vyrábìjí jako automatické s velkou schopností regulace výkonu cca 30 100 %. Úèinnosti kotlù se pohybují od 85 95 %. Výrobci udávají vysokou úèinnost od 90 % i pøi výkonu od 30 %. Pøi výbìru kotle je nutné uvažovat i s prostorem pro umístìní skladu pelet. 25
Obrázek 7: Kotel BIOCOM [16] Novodobé moderní kotle jsou plnì automatické, vykazují velmi dobré spalování a nízké emise. Vìtšina vyrábìných kotlù na pelety spadá do emisní tøídy 5. Kotle na pelety mùžeme rozdìlit podle typu hoøáku. Hoøáky jsou nejèastìji posuvný a hrncový. Pøísun paliva do kotle se provádí automaticky. Kotle jsou schopny se zapálit automaticky horkým vzduchem (400 C), což minimalizuje obsluhu kotle. Prùmìr komínového prùduchu se pohybuje v rozmezí od 150 do 200 mm, v závislosti na výkonu a úèinné výšce komínu. Pøi vytápìní objektu není nutné, aby v soustavì byla zapojena akumulaèní nádrž. Kotle na pelety dokáží potøebu tepla dostateènì dobøe regulovat. Pøi ohøevu teplé vody se ale zapojení akumulaèní nádrže doporuèuje zejména z dùvodu ohøívání teplé vody v letním období, kdy není potøeba vytápìní. Není žádoucí, aby kotle stále zapalovaly a zhasínaly, nebo se tím zvyšuje spotøeba paliva a zkracuje životnost kotlù. Podle zákona è. 201/2012 Sb. - o ochranì ovzduší, je od roku 2012 povinností domácností prokazovat, že jejich kotle splòují emisní tøídu 3. a vyšší. Pøi používání starých kotlù emisní tøídy 1. a 2. budou majitelé tìchto kotlù pokutováni. Kotle na pelety jsou 4. a 5. emisní tøídy, jeví se tudíž jako dobrá alternativa ke stávajícím kotlùm na tuhá paliva. A.2.2.1 Umístìní kotle Kotle na pelety se umis ují do sklepù èi pøízemí zejména z dùvodu snadného pøemístìní pelet ze skladu ke kotli. Pøi pøemis ování pelet v rámci podlaží a na krátkou vzdálenost (cca 10 m) bývá použit šnekový dopravník. Druhý zpùsob je doprava pomocí pneumatického potrubí, 26
kdy se pelety pøemis ují do kotle pomocí proudìní vzduchu v potrubí. Tuto doprava lze použít do vzdálenosti 25 m a pøevýšení 6 m. A.2.2.2 Náklady na poøízení kotle Ceny kotlù na pelety se pohybují od 50 tis. do 500 tis. a více v závislosti na výkonu kotlù. Za tuto cenu dostaneme komfortní plnì automatický kotel. Nìkteøí výrobci také dodávají v cenì kotle i krátký šnekový dopravník jako bonus. Kromì ceny samotného kotle musíme poèítat i s náklady na skladování. Ve vìtšinì pøípadù je nutné upravit stávající místnost tak, aby vyhovovala parametrùm skladu. Pokud se rozhodneme pro podzemní zásobník, musíme poèítat s prudkým nárùstem ceny. Toto je zpùsobeno velkým objemem zemních prací, protože podzemní zásobníky bývají o velikosti 8 11 t. A.2.2.3 Typy hoøákù Hrncovýho ák Tento typ hoøáku se používá u kamen a kotlù menších výkonù, které se pohybují od 10 do 30 kw. Hoøák má tvar hrnce. Stìny jsou dvojité a z vnitøní strany opatøeny dírami. Tìmito otvory je do hoøáku pøivádìn sekundární vzduch. Spodní èást hrnce tvoøí otáèivý rošt. Na tomto roštu leží pelety, které po shoøení na popel propadávají otvory ve dnì do popelníku. Primární i zapalovací vzduch jsou pøivádìny zespodu otvorem v roštu. K samozapálení pelet dochází pøi teplotì zapalovacího vzduchu 400 C. Pelety se do hoøáku dopravují samospádem trubkou nebo korýtkem. Výhody: stálé udržování žhavého jádra pelet, které se snadno reguluje. Nevýhody: cena roštu, který je díky pohyblivému ústrojí dražší než rošt pevný, maximální výkony tohoto hoøáku jsou 30 kw, obvykle je však do 10 kw, pøi spalování nekvalitních pelet vznikají speèené kusy strusky, které mohou rošt ucpávat. Proto se na spalování u tohoto druhu hoøáku používají jen nejkvalitnìjší druhy pelet. Ho áksespodnímp ívodempaliva(talí ový) Na rozdíl od hrncového hoøáku lze tento používat i v kotlích o výkonu do 100 kw. Jednotlivé èásti hoøáku jsou kruhová deska (talíø), která je opatøena dírkami, a šnekový podavaè s pøívodem zdola. Tìmito dírkami se vhání primární vzduch. Pelety se do hoøáku dopravují kontinuálnì zespodu tlakem od šnekového dopravníku. Sekundární vzduch se pøivádí pøímo do plamene pelet otvory umístìnými nad roštem. Vzniklý popel propadá otvory v talíøi nebo je postupnì odtlaèen až na okraj, kdy pøepadá do popelníku. 27
Výhody: rovnomìrné odhoøívání, samoèinný pøepad popele bez další mechanizace. Nevýhody: riziko zpìtného zahoøení paliva pøi dopravì pelet ze zásobníku do hoøáku. Proto je nutná protipožární ochrana. pomalejší zmìna regulace výkonu než u hrncového hoøáku, a to z dùvodu velkých hmotností pelet na hoøáku. Posuvnýho áksretortou Obrázek 8: Talíøový hoøák. [31] Tento hoøák je vhodný do kotlù s vyššími výkony. Je podobný jako talíøový, ale odlišuje se zpùsobem dodávání pelet a vznikem hoøícího jádra. Pelety se do hoøáku dopravují zboku do retorty. Do ní je také pøivádìn primární vzduch a horký vzduch pro zapalování. V retortì dochází také k zplyòovacímu procesu. Uvolnìné hoøící plyny se zásobují sekundárním vzduchem a tím se zajiš uje úplné prohoøení paliva. Stejnì jako u talíøového hoøáku je dohoøelý popel odtlaèován nový palivem na okraj, odkud pøepadá do popelníku. Vzhledem k podobnosti posuvného hoøáku s retortou a talíøovým hoøákem jsou výhody a nevýhody obou typù obdobné. 28
Obrázek 9: Schéma retortového hoøáku. [32] A.2.2.4 Zabezpeèení kotle Kromì klasických zabezpeèovacích armatur kotle, jako je pojistný ventil, uzavírací kohouty nebo expanzní nádoba v soustavì, musí být kotel vybaven i chladicí smyèkou. Tato smyèka je napojena na pøívod studené vody, prochází kotlem a ústí v odpadu. Chladicí smyèka je opatøena termostatickým ventilem a zpìtnou klapkou. V pøípadì pøehøátí kotle (cca 95 C) se termostatický ventil otevøe a studená voda zchladí kotel. Tento okruh se používá pouze v pøípadì nouze a není doporuèeno ho používat v jiných pøípadech. Prùtok studené vody rozehøátým kotlem zkracuje životnost kotle a hrozí jeho poškození. Chladicí smyèka se nesmí používat na jinou èinnost, než k jaké je urèena, napøíklad je zákaz ji používat na ohøev teplé vody. Zpìtná klapka ve smyèce brání zpìtnému nasátí vody do rozvodné sítì. A.2.2.5 Odpopelnìní kotle Pøi každém spalování tuhých paliv vzniká kromì tepelné energie také odpadní popel. Pokud jsou pelety vyrobeny z nejkvalitnìjšího døeva bez pøímìsí kùry, je množství popele asi 0,5 %. To odpovídá množství 5 kg na 1 tunu pelet. Intervaly vyvážení popelnic bývají v závislosti na výkonu kotelny, kvality pelet a velikosti popelnice, asi jednou za jeden až dva mìsíce. Popel není potøeba likvidovat, lze jej použít jako velmi kvalitní hnojivo v zemìdìlství. Odpopelnìní mùže probíhat ruènì nebo automaticky. Pøi automatickém odpopelnìní máme možnosti podobné jako u dopravy pelet. První zpùsob je umístìní šnekového vybíraèe popela, který popel pøesouvá z popelníku kotle do externí popelnice. Tyto popelnice bývají vìtšinou menších rozmìrù o velikosti 30 60 l. Dále mùžeme použít pneumatickou dopravu. Na šnekový vybíraè kotle se napojí pneumatické hadice, které odvádìjí popel do vzdálené popelnice. Tato popelnice se tedy nemusí nacházet v blízkosti kotle ani ve stejné místnosti. 29
30
B. VÝPOÈTOVÁ ÈÁST 31
B. VÝPOÈTOVÁ ÈÁST B.1 Analýza objektu Objekt má pøibližnì obdélníkový tvar. Jeho delší strany jsou orientovány na sever a jih. Pøízemí je rozdìleno na tøi èásti. V západní èásti je umístìn spoleèenský víceúèelový sál, èajovna, sociální zaøízení a vedlejší vchod. Støední èást slouží pøevážnì pro ubytování mládeže. Ke každému pokoji náleží vlastní koupelna a WC. Dále se zde nachází hlavní vchod do budovy, kuchyòka, úklidové místnosti, sklad pro údržbu objektu a kotelna. Ve východní èásti je situována ordinace pro lékaøe, sesterna, pokoj s jedním lùžkem sociální zaøízení, malá lékárna a sklady pro ordinaci. Další dvì nadzemní podlaží jsou urèena pøevážnì pro bydlení. Øešení tìchto podlaží není pøedmìtem této práce. Budova se nachází v obci Letovice, okr. Blansko. Konstrukèní systém objektu je zdìný s železobetonovými stropy. Veškeré nosné i nenosné zdivo je provedeno z cihelných blokù Porotherm. Obvodové stìny jsou jednovrstvé s kontaktním zateplovacím systémem z pìnového polystyrenu. Okna jsou plastová od firmy Vekra a vstupní dveøe od firmy Jansen. Krov je øešen jako stojatá stolice. Místnosti jsou vìtrány pøirozeným vìtráním okny nebo pøes vedlejší místnost. V kotelnì je vyvedena vìtev pro vzduchotechniku, ale koncepce vzduchotechniky není v této práci øešena. Otopná soustava v objektu je øešena jako dvoutrubková uzavøená s nuceným obìhem a rozvody vedenými v podlaze a otopnými tìlesy Korado. Rozvody v prvním podlaží jsou tvoøeny ètyømi vìtvemi, které jsou vyvedeny ze spoleèného rozdìlovaèe, umístìného v kotelnì. Rozdìlovaè má osm vìtví, ètyøi vìtve na vytápìní, vìtev na ohøev TV a vìtev pro VZT, která není zapojená a je ponechána jako záložní nebo pro zmìnu koncepce vytápìní. Další dvì vìtve pokraèují do druhého a tøetího podlaží. V druhém a tøetím podlaží jsou umístìny rozdìlovaèe s vìtvemi pro vytápìní a ohøevu TV. Rozvody v druhém a tøetím podlaží nejsou pøedmìtem této práce. V kotelnì jsou umístìny dva kotle na pelety znaèky Guntamatic. Zásobník na pelety je øešen jako externí. V kotelnì je umístìn zásobník pro ohøev TV. Zásobník obsahuje dva spirálové výmìníky. Horní je pøipojen k otopné vìtvi a spodní k solárnímu systému. Zásobník je urèen pro pøípravu vody pro jedno patro, další zásobníky jsou umístìny v druhém a tøetím podlaží. Tyto další zásobníky nejsou pøedmìtem této práce. Na støeše je umístìn solární systém, urèený pouze pro pøedehøev ohøev TV. 32
B.2 Výpoèet tepelných ztrát objektu B.2.1 Výpoèet souèinitele prostupu tepla konstrukcí Ozn. Èíslo vrstvy Materiál Tlouš ka d [m]! [W/mK] R [m 2 K/W] SO 01 1 Baumit vnìjší štuková omítka 0,002 0,47 0,004 2 Ekolak Ekofix - Z 0,001 0,7 0,001 3 Rigips EPS 70 F 0,08 0,039 2,051 4 Porotherm 36.5 P+D na maltu obyèejnou 0,365 0,174 2,098 5 Baumit jádrová omítka 0,008 0,83 0,010 6 Baumit jemná štuková omítka 0,002 0,8 0,003 R = 4,167 R [m 2 K/W] R SI [m 2 K/W] R SE [m 2 K/W] R T [m 2 K/W] U U N!R = 4,167 0,13 0,04 4,337 0,23 0,30 Konstrukce VYHOVUJE. Ozn. Èíslo vrstvy Materiál Tlouš ka d [m]! [W/mK] R [m 2 K/W] S440 1 Baumit jemná štuková omítka 0,002 0,8 0,003 2 Baumit jádrová omítka 0,008 0,83 0,010 3 Porotherm 44 P+D na maltu obyèejnou 0,44 0,174 2,529 4 Baumit jádrová omítka 0,008 0,83 0,010 5 Baumit jemná štuková omítka 0,002 0,8 0,003 R = 2,553 R [m 2 K/W] R SI [m 2 K/W] R SE [m 2 K/W] R T [m 2 K/W] U U N!R = 2,553 0,13 0,13 2,813 0,36 2,70 Konstrukce VYHOVUJE. 33
Ozn. Èíslo vrstvy Materiál Tlouš ka d [m]! [W/mK] R [m 2 K/W] S880 1 Baumit jemná štuková omítka 0,002 0,8 0,003 2 Baumit jádrová omítka 0,008 0,83 0,010 3 Porotherm 44 P+D na maltu obyèejnou 0,44 0,174 2,529 4 Porotherm 44 P+D na maltu obyèejnou 0,44 0,174 2,529 5 Baumit jádrová omítka 0,008 0,83 0,010 6 Baumit jemná štuková omítka 0,002 0,8 0,003 R = 5,082 R [m 2 K/W] R SI [m 2 K/W] R SE [m 2 K/W] R T [m 2 K/W] U U N!R = 5,082 0,13 0,13 5,342 0,19 2,70 Konstrukce VYHOVUJE. Ozn. Èíslo vrstvy Materiál Tlouš ka d [m]! [W/mK] R [m 2 K/W] S300 1 Baumit jemná štuková omítka 0,002 0,8 0,003 2 Baumit jádrová omítka 0,008 0,83 0,010 3 Porotherm 30 P+D tø. 900 0,299 0,25 1,196 4 Baumit jádrová omítka 0,008 0,83 0,010 5 Baumit jemná štuková omítka 0,002 0,8 0,003 R = 1,220 R [m 2 K/W] R SI [m 2 K/W] R SE [m 2 K/W] R T [m 2 K/W] U U N!R = 1,220 0,13 0,13 1,480 0,68 2,70 Konstrukce VYHOVUJE. 34
Ozn. Èíslo vrstvy Materiál Tlouš ka d [m]! [W/mK] R [m 2 K/W] S740 1 Baumit jemná štuková omítka 0,002 0,8 0,003 2 Baumit jádrová omítka 0,008 0,83 0,010 3 Porotherm 30 P+D tø. 900 0,3 0,25 1,200 4 Porotherm 44 P+D na maltu obyèejnou 0,44 0,174 2,529 5 Baumit jádrová omítka 0,008 0,83 0,010 6 Baumit jemná štuková omítka 0,002 0,8 0,003 R = 3,753 R [m 2 K/W] R SI [m 2 K/W] R SE [m 2 K/W] R T [m 2 K/W] U U N!R = 3,753 0,13 0,13 4,013 0,25 2,70 Konstrukce VYHOVUJE. Ozn. Èíslo vrstvy Materiál Tlouš ka d [m]! [W/mK] R [m 2 K/W] Spø 1 Baumit jemná štuková omítka 0,002 0,8 0,003 2 Baumit jádrová omítka 0,008 0,83 0,010 3 Porotherm 11.5 P+D 0,14 0,28 0,500 4 Baumit jádrová omítka 0,008 0,83 0,010 5 Baumit jemná štuková omítka 0,002 0,8 0,003 R = 0,524 R [m 2 K/W] R SI [m 2 K/W] R SE [m 2 K/W] R T [m 2 K/W] U U N!R = 0,524 0,13 0,13 0,784 1,28 2,70 Konstrukce VYHOVUJE. 35
Ozn. Èíslo vrstvy Materiál Tlouš ka d [m]! [W/mK] R [m 2 K/W] PDL 01 1 lino 0,003 0,14 0,021 2 beton 0,05 1,23 0,041 3 PE fólie 0,001 0,43 0,002 4 EPS T4 Styrofloor 0,100 0,042 2,452 5 Asfaltová izolace 0,008 0,21 0,038 R = 2,555 R [m 2 K/W] R SI [m 2 K/W] R SE [m 2 K/W] R T [m 2 K/W] U U N!R = 2,555 0,17 0 2,725 0,37 0,45 Konstrukce VYHOVUJE. Výplnì otvorù U U N Okno 1,1 1,2 VYHOVUJE Dveøe vnìjší 1,2 1,5 VYHOVUJE Dveøe vnitøní 2 3,5 VYHOVUJE Technickýlistokna: Obrázek 10: Technický list okna VEKRA. [52] 36
B.2.2 Výpoèet tepelných ztrát jednotlivých místností Návrhová venkovní teplota t e : -15 C Èíslo místnosti Úèel místnosti Teplota místnosti t i [ C] Plocha místnosti A [m 2 ] Objem vzduchu V [m 3 ] Celková ztráta [W] 101 Vstupní zádveøí 15 11.5 34.5 739 102 Vstupní hala 15 64.9 194.6 1076 103 Chodba 15 17.2 51.6 24 104 Kotelna 15 30.3 90.8 848 105 Sklad 15 11.6 34.9 482 106 Úklid 15 4.4 13.2 20 107 WC 20 5.3 15.3 441 108 Chodba 15 4.7 14.1-61 109 WC 20 1.4 4.1 93 110 Koupelna 24 3.1 9.2 327 111 Pokoj 20 23.1 69.2 957 112 Chodba 15 4.7 14.1-71 113 WC 20 1.4 4.1 93 114 Koupelna 24 3.1 9.2 327 115 Pokoj 20 23.1 69.2 938 116 Chodba 15 37.9 113.7 233 117 Klubovna 20 53.8 161.4 4920 118 Chodba 15 4.7 14.1-77 119 WC 20 1.4 4.1 93 120 Koupelna 24 3.1 9.2 327 121 Pokoj 20 23.1 69.2 938 122 Chodba 15 4.7 14.1-77 123 WC 20 1.4 4.1 93 124 Koupelna 24 3.1 9.2 327 125 Pokoj 20 23.1 69.2 963 126 Kuchyòka 20 12.0 36.1 1005 127 Chodba 15 4.3 12.9-68 128 Pokoj 20 21.9 65.6 1035 129 Koupelna 24 4.3 12.9 607 130 Úklid 15 2.7 8.0 46 131 Úklid 15 3.3 9.9 33 132 Chodba 15 4.7 14.1-61 133 WC 20 1.4 4.1 93 134 Koupelna 24 3.1 9.2 327 135 Pokoj 20 23.1 69.2 973 136 Chodba 15 4.7 14.1-61 137 WC 20 1.4 4.1 93 138 Koupelna 24 3.1 9.2 327 139 Pokoj 20 23.1 69.2 953 37
Èíslo místnosti Úèel místnosti Teplota místnosti t i [ C] Plocha místnosti A [m 2 ] Objem vzduchu V [m 3 ] Celková ztráta [W] 140 Chodba 15 4.7 14.1-61 141 WC 20 1.4 4.1 93 142 Koupelna 24 3.1 9.2 327 143 Pokoj 20 23.1 69.2 960 144 Chodba 15 4.7 14.1-61 145 WC 20 1.4 4.1 93 146 Koupelna 24 3.1 9.2 327 147 Pokoj 20 23.1 69.2 930 148 Chodba 15 13.6 40.9 581 149 Lékárna 20 28.1 84.4 868 150 Ordinace 24 13.1 39.2 700 151 Zdravotní sestra 20 17.2 51.6 795 152 Zázemí ordinace 20 6.0 18.1 230 153 Umývárna 24 2.8 8.3 569 154 WC 20 1.4 4.3 140 155 Chodba 20 4.4 13.2 34 156 Pokoj 20 9.2 27.6 482 157 Umývárna 24 2.7 8.0 347 158 Kuchyòka 20 2.6 7.9 209 159 Chodba 20 1.5 4.6 59 160 WC 20 2.0 6.0 113 161 WC 20 2.0 6.0 178 162 Úklid 15 1.4 4.1-54 163 Sklad 15 3.0 8.9-31 164 Sklad 15 4.4 13.2-13 165 Vstup 15 1.6 4.7 268 166 Chodba 15 22.7 68.0 535 167 Èajovna se šatnou 20 19.0 57.0 2035 168 Spoleèenský sál 20 101.0 302.9 8889 169 Chodba 20 2.8 8.4 85 170 Pisoáry 20 1.4 4.2 165 171 WC 20 0.9 2.6 114 172 Chodba 20 2.2 6.6 90 173 WC 20 1.1 3.4 126 174 WC 20 1.0 2.9 103 Souèet: 812.9 2435.2 39496 38
Výpoèet po místnostech. Místnost 101, Vstupní zádveøí (15 C) Plocha A: 11.5 m 2 Exp. obvod P : 15.3 m Objem vzduchu V: 34.5 m 3 Výmìna n50 : 4.5 1/h Násobnost výmìny vzduchu n: 0.50 1/h Èinitelé e + epsilon: 0.03 + 1.00 Stìna obvodová 12.6 0.23 e = 1.00 0.05 ------- 3.53 Vchodové dveøe 10.4 1.20 e = 1.00 0.20 ------- 14.56 Podlaha 11.5 0.37 Gw= 1.00 ------- 0.19 0.67 563 W 176 W 739 W Místnost 102, Vstupní hala (15 C) Plocha A: 64.9 m 2 Exp. obvod P: 37.9 m Objem vzduchu V: 194.6 m 3 Výmìna n50: 4.5 1/h Násobnost výmìny vzduchu n: 0.50 1/h Èinitelé e + epsilon: 0.00 + 1.00 Stìna obvodová 6.0 0.23 e = 1.00 0.05 ------- 1.68 Podlaha 64.9 0.37 Gw= 1.00 ------- 0.19 3.77 Stìna 440 7.7 0.36 f,i =-0.17 0.10 ------- -0.59 Stìna 880 7.7 0.19 f,i =-0.17 0.10 ------- -0.37 Stìna 300 13.2 0.68 f,i =-0.17 0.10 ------- -1.72 83 W 992 W 1076 W Místnost 103, Chodba (15 C) Plocha A: 17.2 m 2 Exp. obvod P : 21.2m Objem vzduchu V: 51.6m 3 Výmìna n50 : 4.5 1/h Násobnost výmìny vzduchu n: 0.50 1/h Èinitelé e + epsilon: 0.00 + 1.00 Stìna obvodová 17.2 0.37 Gw= 1.00 ------- 0.19 1.00 Vchodové dveøe 16.0 2.00 f,i =-0.17 0.50 ------- -6.67 Podlaha 17.6 0.68 f,i =-0.17 0.10 ------- -2.29 239 W 263 W 24 W 39
Místnost 104, Kotelna (15 C) Plocha A: 30.3 m 2 Exp. obvod P: 22.3 m Objem vzduchu V: 90.8 m 3 Výmìna n50: 4.5 1/h Násobnost výmìny vzduchu n: 0.50 1/h Èinitelé e + epsilon: 0.03 + 1.00 Stìna obvodová 11.1 0.23 e = 1.00 0.05 ------- 3.11 Okno 5.4 1.10 e = 1.00 0.50 ------- 8.59 Podlaha 30.3 0.37 Gw= 1.00 ------- 0.19 1.76 Stìna 440 8.1 0.36 f,i =-0.17 0.10 ------- -0.62 385 W 463 W 848 W Místnost 105, Sklad (15 C) Plocha A: 11.6 m 2 Exp. obvod P: 13.9 m Objem vzduchu V: 34.9 m 3 Výmìna n50: 4.5 1/h Násobnost výmìny vzduchu n: 0.50 1/h Èinitelé e + epsilon: 0.00 + 1.00 Stìna obvodová 8.0 0.23 e = 1.00 0.05 ------- 2.24 Okno 5.4 1.10 e = 1.00 0.50 ------- 8.59 Podlaha 11.6 0.37 Gw= 1.00 ------- 0.19 0.68 Pøíèka 6.0 1.28 f,i =-0.17 0.10 ------- -1.38 304 W 178 W 482 W Místnost 106, Úklid (15 C) Plocha A: 4.4 m 2 Exp. obvod P: 8.6 m Objem vzduchu V: 13.2 m 3 Výmìna n50: 4.5 1/h Násobnost výmìny vzduchu n: 0.50 1/h Èinitelé e + epsilon: 0.00 + 1.00 Podlaha 4.4 0.37 Gw= 1.00 ------- 0.19 0.26 Pøíèka 7.9 1.28 f,i =-0.17 0.10 ------- -1.83-47 W 67 W 20 W 40
Místnost 107, WC (20 C) Plocha A: 5.3 m 2 Exp. obvod P: 9.3 m Objem vzduchu V: 15.3 m 3 Výmìna n50: 4.5 1/h Násobnost výmìny vzduchu n: 1.50 1/h Èinitelé e + epsilon: 0.00 + 1.00 Podlaha 5.3 0.37 Gw= 1.00 ------- 0.19 0.47 Pøíèka 13.9 1.28 f,i = 0.14 0.10 ------- 2.75 Stìna 880 8.0 0.19 f,i = 0.14 0.10 ------- 0.33 Stìna 300 6.0 0.68 f,i = 0.14 0.10 ------- 0.67 Dveøe 1.6 2.00 f,i = 0.14 0.50 ------- 0.57 168 W 273 W 441 W Místnost 108, Chodba (15 C) Plocha A: 4.7 m 2 Exp. obvod P: 8.7 m Objem vzduchu V: 14.1 m 3 Výmìna n50: 4.5 1/h Násobnost výmìny vzduchu n: 0.50 1/h Èinitelé e + epsilon: 0.00 + 1.00 Podlaha 4.7 0.37 Gw= 1.00 ------- 0.19 0.27 Dveøe 2.8 2.00 f,i =-0.17 0.50 ------- -1.17 Pøíèka 5.8 1.28 f,i =-0.17 0.10 ------- -1.33 Dveøe 1.4 2.00 f,i =-0.30 0.50 ------- -1.05 Pøíèka 2.8 1.28 f,i =-0.30 0.10 ------- -1.16-347 W 580 W 233 W 41
Místnost 109, WC (20 C) Plocha A: 1.4m 2 Exp. obvod P: 5.0 m Objem vzduchu V: 4.1 m 3 Výmìna n50: 4.5 1/h Násobnost výmìny vzduchu n: 1.50 1/h Èinitelé e + epsilon: 0.00 + 1.00 Podlaha 1.4 0.37 Gw= 1.00 ------- 0.19 0.13 Stìna 300 5.1 0.68 f,i = 0.14 0.10 ------- 0.57 Pøíèka 1.2 1.28 f,i = 0.14 0.10 ------- 0.24 Dveøe 1.2 2.00 f,i = 0.14 0.50 ------- 0.43 Pøíèka 5.1 1.28 f,i =-0.11 0.10 ------- -0.80 19 W 73 W 93 W Místnost 110, Koupelna (24 C) Plocha A: 3.1 m 2 Exp. obvod P: 7.2 m Objem vzduchu V: 9.2 m 3 Výmìna n50: 4.5 1/h Násobnost výmìny vzduchu n: 1.50 1/h Èinitelé e + epsilon: 0.00 + 1.00 Podlaha 3.1 0.37 Gw= 1.00 ------- 0.19 0.34 Pøíèka 5.1 1.28 f,i = 0.10 0.10 ------- 0.72 Pøíèka 2.8 1.28 f,i = 0.23 0.10 ------- 0.89 Dveøe 1.4 2.00 f,i = 0.23 0.50 ------- 0.81 Pøíèka 6.6 1.28 f,i = 0.10 0.10 ------- 0.93 144 W 183 W 327 W 42
Místnost 111, Pokoj (20 C) Plocha A: 23.1 m 2 Exp. obvod P: 18.9 m Objem vzduchu V: 69.2 m 3 Výmìna n50: 4.5 1/h Násobnost výmìny vzduchu n: 0.50 1/h Èinitelé e + epsilon: 0.03 + 1.00 Stìna obvodová 10.8 0.23 e = 1.00 0.05 ------- 3.02 Okno 6.8 1.10 e = 1.00 0.30 ------- 9.52 Podlaha 23.1 0.37 Gw= 1.00 ------- 0.19 2.06 Stìna 440 8.1 0.36 f,i = 0.14 0.10 ------- 0.53 Pøíèka 4.6 1.28 f,i = 0.14 0.10 ------- 0.91 Dveøe 1.6 2.00 f,i = 0.14 0.50 ------- 0.57 Pøíèka 6.6 1.28 f,i =-0.11 0.10 ------- -1.04 545 W 412 W 957 W Místnost 112, Chodba (15 C) Plocha A: 4.7 m 2 Exp. obvod P: 8.7 m Objem vzduchu V: 14.1 m 3 Výmìna n50: 4.5 1/h Násobnost výmìny vzduchu n: 0.50 1/h Èinitelé e + epsilon: 0.00 + 1.00 Podlaha 4.7 0.37 Gw= 1.00 ------- 0.19 0.27 Dveøe 2.8 2.00 f,i =-0.17 0.50 ------- -1.17 Pøíèka 5.8 1.28 f,i =-0.17 0.10 ------- -1.33 Dveøe 1.4 2.00 f,i =-0.30 0.50 ------- -1.05 Pøíèka 2.8 1.28 f,i =-0.30 0.10 ------- -1.16 Stìna 880 6.9 0.19 f,i =-0.17 0.10 ------- -0.33-143 W 72 W -71 W 43
Místnost 113, WC (20 C) Plocha A: 1.4 m 2 Exp. obvod P: 5.0 m Objem vzduchu V: 4.1 m 3 Výmìna n50: 4.5 1/h Násobnost výmìny vzduchu n: 1.50 1/h Èinitelé e + epsilon: 0.00 + 1.00 Podlaha 1.4 0.37 Gw= 1.00 ------- 0.19 0.13 Stìna 300 5.1 0.68 f,i = 0.14 0.10 ------- 0.57 Pøíèka 1.2 1.28 f,i = 0.14 0.10 ------- 0.24 Dveøe 1.2 2.00 f,i = 0.14 0.50 ------- 0.43 Pøíèka 5.1 1.28 f,i =-0.11 0.10 ------- -0.80 19 W 73 W 93 W Místnost 114, Koupelna (24 C) Plocha A: 3.1 m 2 Exp. obvod P: 7.2 m Objem vzduchu V: 9.2 m 3 Výmìna n50: 4.5 1/h Násobnost výmìny vzduchu n: 1.50 1/h Èinitelé e + epsilon: 0.00 + 1.00 Podlaha 3.1 0.37 Gw= 1.00 ------- 0.19 0.34 Pøíèka 5.1 1.28 f,i = 0.10 0.10 ------- 0.72 Pøíèka 2.8 1.28 f,i = 0.23 0.10 ------- 0.89 Dveøe 1.4 2.00 f,i = 0.23 0.50 ------- 0.81 Pøíèka 6.6 1.28 f,i = 0.10 0.10 ------- 0.93 144 W 183 W 327 W 44
Místnost 115, Pokoj (20 C) Plocha A: 23.1 m 2 Exp. obvod P: 18.9 m Objem vzduchu V: 69.2 m 3 Výmìna n50: 4.5 1/h Násobnost výmìny vzduchu n: 0.50 1/h Èinitelé e + epsilon: 0.03 + 1.00 Stìna obvodová 10.8 0.23 e = 1.00 0.05 ------- 3.02 Okno 6.8 1.10 e = 1.00 0.30 ------- 9.52 Podlaha 23.1 0.37 Gw= 1.00 ------- 0.19 2.06 Pøíèka 4.6 1.28 f,i = 0.14 0.10 ------- 0.91 Dveøe 1.6 2.00 f,i = 0.14 0.50 ------- 0.57 Pøíèka 6.6 1.28 f,i =-0.11 0.10 ------- -1.04 527 W 412 W 938 W Místnost 116, Chodba (15 C) Plocha A: 37.9 m 2 Exp. obvod P: 41.8 m Objem vzduchu V: 113.7 m 3 Výmìna n50: 4.5 1/h Násobnost výmìny vzduchu n: 0.50 1/h Èinitelé e + epsilon: 0.00 + 1.00 Podlaha 37.9 0.37 Gw= 1.00 ------- 0.19 2.20 Pøíèka 1.7 1.28 f,i =-0.17 0.10 ------- -0.39 Stìna 300 54.2 0.68 f,i =-0.17 0.10 ------- -7.05 Dveøe 15.2 2.00 f,i =-0.17 0.50 ------- -6.33-347 W 580 W 233 W 45