PŘÍPRAVA TEPLÉ VODY (TV) PŘEDNÁŠKA Č. 7
PŘÍPRAVA TEPLÉ UŽITKOVÉ VODY (TV) 1 TV – určená k mytí, koupání, praní, umývání, k úklidu OHŘÍVÁNÍ: - ze studené nejčastěji pitné vody s teplotou 8-12°C - v ohřívači na teplotu TV 55°C (60°C) - el.zásobníky, technologie až do 80°C - občasně periodicky u zásobníků na 70°C (LEGIONELLA) TEPLOTA U ODBĚRATELE: - 50-55°C, krátkodobě, ve špičce nad 45°C TEPLOTA NA VÝTOKU: - 40°C umyvadlo, vana, sprcha - 55°C dřez PRŮTOK NA VÝTOKU (55°C): - U 0,05; D 0,08; S 0,065; V 0,13
1
PŘÍPRAVA TEPLÉ UŽITKOVÉ VODY (PTV) 2 TERMINOLOGIE PTV: - OHŘÍVAČ - ZÁSOBNÍKOVÝ - nerovnoměrnost dodávky a odběru - PRŮTOKOVÝ - ohřev při odběru - ZÁSOBNÍK TV - vyrovnávací nádoba s TV - ZÁSOBNÍK TEPLA - s otopnou vodou v níž je nejčastěji průtokový ohřívač TV - CIRKULAČNÍ POTRUBÍ – pro proudění TV v distribuční síti
PŘÍPRAVA TEPLÉ UŽITKOVÉ VODY (PTV) 3 DĚLENÍ OHŘEVU PODLE: ZPŮSOBU PŘEDÁNÍ TEPLA JE OHŘÍVÁNÍ: - PŘÍMÉ - NEPŘÍME MÍSTEM OHŘEVU JE OHŘÍVÁNÍ: - MÍSTNÍ (U ODBĚRU) - ÚSTŘEDNÍ (V KOTELNĚ) KONSTRUKCE ZAŘÍZENÍ: - ZÁSOBNÍKOVÉ – (DO ZÁSOBY) - PRŮTOČNÉ – (PŘI ODBĚRU) - SMÍŠENÉ – (PRŮTOČNÉ SE ZÁSOBNÍKEM) PŘIPOJENÝCH ZDROJŮ: - JEDNODUCHÉ (JEDEN ZDROJ) - KOMBINOVANÉ (VÍCE ZDROJŮ – KOTEL + SOLÁRNÍ) PŘEMĚNY ENERGIE: - PŘÍMÉ (ELEKTRO, PLYN) - NEPŘÍMÉ (VODA)
2
ZÁSOBNÍKOVÝ OHŘEV 1 55°C 55°C
H
T 75°C
A
60°C
10°C
S
10°C
PRINCIP KONVEKCE A - teplosměnná plocha λ - velké (50W/mK) s - malá tloušťka stěny výměníku α - proudění →rychlost max ∆t → (67,5-10) S – proudění chladnější dolů T – proudění teplejší – nahoru
ZÁSOBNÍKOVÝ OHŘEV 2 VÝKON: KOTLE (DODÁVKA) Q S = m.c.( ∆t) (75-60) TOPNÉ VLOŽKY (ODBĚR)
Q VL = k.µ.A.(∆t) (tm1-tm2) (67,5-32,5) k=400-800 W/m2K OBSAH TEPLA V ZÁSOBNÍKU E t = VZ .(t TUV − t S ).c (Wh) DOBA OHŘEVU: E (0,5-2h) τ= t τ=
Q WL
tTUV=55°C tS=10°C OBJEM ZÁSOBNÍKU: Q S .τ (l) Vt =
c.( t TUV − t S )
3
Schéma nepřímého zásobníkového ohřevu TV z teplovodního kotle
ZÁSOBNÍKOVÝ OHŘEV 3/1 KONSTRUKCE PRO JEDNODUCHÝ OHŘEV TUV TUV
C C
TV
TV
S S
TOPNÁ VLOŽKA: UMÍSTĚNÍ – ve spodní části zásobníku TVAR - trubky tvaru U – starší konstrukce, používaná při přirozeném oběhu vody - spirálový svazek trubek – lepší přestup tepla
4
ZÁSOBNÍKOVÝ OHŘEV 3/2 KONSTRUKCE PRO JEDNODUCHÝ OHŘEV
ZÁSOBNÍKOVÝ OHŘEV 4 KONSTRUKCE PRO KOMBINOVANÝ OHŘEV SOLÁR+EL
EL+TV
MULTIVALENTNÍ TUV
TUV
EL
TV C
TV
SOLÁR. C
TV
SOLÁR.
TUV
EL
S
S
PŘEDH. S ŘAZENÍ VÝMĚNÍKŮ SOL+TV-ZIMA,EL-LÉTO
ŘAZENÍ VÝMĚNÍKU: SMĚR S→TUV - od nižšího teplotního potenciálu k vyššímu - od občasné k trvalé dodávce tepla
5
ZÁSOBNÍKOVÝ OHŘEV 5 KONSTRUKCE PRO PŘÍMÝ OHŘEV
PLYNOVÝ
ELEKTRICKÝ TUV
SP SP TUV
V
PŘERUŠENÍ TAHU PLAMENE S EL TUV
S
P S
P HOŘÁK V
PROVEDENÍ: B
HOŘÁK
PROVEDENÍ: C
PRŮBĚH ODBĚRU TV 1 OHŘEV BEZ ZÁSOBNÍKU ROVNOMĚRNÁ DODÁVKA = ROVN. ODBĚR
6
PRŮBĚH ODBĚRU TV 2 ZJEDNODUŠENÝ ODBĚR V BYTOVÉM DOMĚ 03
E(kWh)
03
02
02
01
0
0
2
4
6
8
10 12 14 16 18 20 22 24 24 17
17h ČASOVÝ ÚSEK 1
2
3
NÁVRH ZÁSOBNÍKU 1 PLYNULÁ ROVNOMĚRNÁ DODÁVKA TEPLA
7
NÁVRH ZÁSOBNÍKU 2 PŘERUŠOVANÁ DODÁVKA TEPLA
NÁVRH ZÁSOBNÍKU 3 PŘERUŠOVANÁ DODÁVKA TEPLA
8
PŘIPOJENÍ NA ZDROJ A. S MALÝM VÝKONEM – VELKÝ ZÁSOBNÍK B. S VELKÝM VÝKONEM – MALÝ ZÁSOBNÍK A
B
768 l 2436 l 30kW
10kW
30kW
10kW
1,2h(5,33h)
17h
REGULACE OHŘEVU VODY V ZÁSOBNÍKU 1/1 A.ROVNOMĚRNÝ ODBĚR - MALÝ ZÁSOBNÍ - ČASTÝ PROVOZ DOBÍJENÍ B.ŠPIČKOVÝ ODBĚR A
B
55°C
55°C
E Z VZ
55° E t Vt
E t Vt 55° 90° tm=80°
70° 10°C
10°C
AZ E t= Vt .1,163.(55-10)
9
REGULACE OHŘEVU VODY V ZÁSOBNÍKU 1/2 C.REGULACE VYPÍNÁNÍM – RYCHLÝ OHŘEV C
55°
E Z VZ
E t Vt .1,163.(55-10) 55°
tm=80°
ZAPOJENÍ ZÁSOBNÍKŮ 1 PARALELNĚ – SOUČASNÝ PROVOZ
10
ZAPOJENÍ ZÁSOBNÍKŮ 2/1 PARALELNĚ – STŘÍDAVÝ PROVOZ
ZAPOJENÍ ZÁSOBNÍKŮ 2/2 PARALELNĚ – STŘÍDAVÝ PROVOZ
11
ZAPOJENÍ ZÁSOBNÍKŮ 3 SÉRIOVĚ
ZAPOJENÍ ZÁSOBNÍKŮ 4/1 SÉRIOVO – PARALELNĚ SÉRIOVÝ PROVOZ
12
ZAPOJENÍ ZÁSOBNÍKŮ 4/2 SÉRIOVO – PARALELNĚ PARALELNÍ PROVOZ
ZÁSOBNÍKOVÝ OHŘEV TLAKOVÉ PODMÍNKY VLIV ZMĚNY PRŮTOKU NA VÝKON OHŘEVU A – malý odběr B – velký odběr TLAKOVÁ ZTRÁTA: pG0 – dynamická pH – hydrostatický tlak pZV – místní u výtoku (dispoziční přetlak) pE1, pE2 – třením a místní pz0=0 místní v ohřívači A
B
Z0 2
V1
2
V1 2
=0
2
ZV P
G0
P
P
ZV
P
H
P
E2
E1
=0
P
G0
P
ZV
P
E1
P P E2 H
13
PRŮBĚH ODBĚRU TV 1 PRŮBĚH DENNÍHO ODBĚRU TV U BYTOVÉHO DOMU (l/s) PRŮBĚH DENNÍHO ODBĚRU TEPLA U BYTOVÉHO DOMU (Wh/s) (UMAX) qMAX – maximální průtok → EMAX (Wh/s) (UM) qM – průměrný průtok → EM (UMIN) qMIN – maximální průtok → EMIN (Wh/s)
PRŮTOČNÝ OHŘEV 1/1 ZÁSADY NÁVRHU PŘÍMÝ OHŘEV: - ohřívání při průtoku vody průtokovým ohřívačem V - ohřev pouze při odběru TV - návrh výkonu ohřívače je na špičkový vteřinový odběr TV OHŘEV S VYROVNÁVACÍ NÁDOBOU (VN) - ohřívání cirkulující TV z vyrovnávací nádoby VN do výměníku V - malý odběr TV (qMIN) je pouze z VN (Průtočný ohřev 5) - při maximálním odběru (qMAX) je ohřev z výměníku V (Průtočný ohřev 4) - návrh výkonu ohřívače V je na vteřinový výkon UMAX (Průtočný ohřev 4)
14
PRŮTOČNÝ OHŘEV 1/2 ZÁSADY NÁVRHU VÝKON PRŮTOKOVÉHO OHŘÍVAČE (z maximálního vteřinového průtoku qMAX [l/s] – jako by vteřinovým průtokem byla ohřívána TV po dobu 1 h = 3 600 s) QP = qMAX . 1,163 . 3 600 . (tt – ts) (W) qMAX – největší vteřinový odběr TV během dne (např. 3,2 l/s) tt – teplota TV (např. 55 °C) ts – teplota SV (např. 10 °C) 1,163 – měrná tepelná kapacita vody (Wh/l/K) PŘÍKLAD: QP = 3,2 . 1,163 . 3 600 . (55 - 10) = 602 900 W = 603 kW
PRŮTOČNÝ OHŘEV 2 KONSTRUKCE OHŘÍVAČŮ PROTIPROUDÉ OHŘÍVAČE TV
TV TUV
TUV
TV TUV
SV TV
S TV
STOJATÝ TRUBKA V TRUBCE
S
DESKOVÝ
TV
SPIRÁLOVÝ
15
PRŮTOČNÝ OHŘEV 3 OHŘEV Z KOTLE BEZ VYROVNÁVACÍ NÁDOBY
PRŮTOČNÝ OHŘEV 4 OHŘEV Z KOMBINOVANÉHO PLYNOVÉHO KOTLE BEZ VYROVNÁVACÍ NÁDOBY
16
PRŮTOČNÝ OHŘEV 5/1 OHŘEV S VYROVNÁVACÍ NÁDOBOU (VN) A. OHŘEV PŘI MAXIMÁLNÍM ODBĚRU TV (UMAX) OKRUH: OHŘÍVAČ (V) a VYROVNÁVACÍ NÁDOBA (VN) s OBĚHOVÝM ČERPADLEM V PROVOZU
UMAX
A T
UMAX T
UMAX
K
V
VN
PRŮTOČNÝ OHŘEV 5/2 OHŘEV S VYROVNÁVACÍ NÁDOBOU (VN) B. MINIMÁLNÍ ODBĚR TV (UMIN) OKRUH: OHŘÍVAČ (V) a VYROVNÁVACÍ NÁDOBA (VN) s OBĚHOVÝM ČERPADLEM MIMO PROVOZ
UMIN
B T
T
UMIN
K
V
VN
17
PRŮTOČNÝ OHŘEV 5/3 OHŘEV S VYROVNÁVACÍ NÁDOBOU (VN) C. OHŘEV PŘI SOUČASNÉM ODBĚRU TV (UOPT) OKRUH: OHŘÍVAČ (V) a VYROVNÁVACÍ NÁDOBA (VN) s OBĚHOVÝM ČERPADLEM V PROVOZU
při současném odběru (UOPT) UOPT
C
T
UMAX
UMAX - UOPT T
UOPT
K
V
VN
PRŮTOČNÝ OHŘEV 6 TLAKOVÉ PODMÍNKY VLIV ZMĚNY PRŮTOKU NA VÝKON OHŘÍVAČE A – malý průtok B – velký průtok TLAKOVÁ ZTRÁTA: pG0 – dynamická pH – hydrostatický tlak pZV – místní u výtoku (dispoziční přetlak) pE1, pE2 – tření v potrubí pz0 – místní v ohřívači A
B
2
V1 2
2
V1 2
Z0
Z0
Z0 ZV
ZV
ZV P
P
P
Z0
ZV
G0
P
H
0
+
P
P
P
P
E1
ZV
G0
P PE2
E2
P
Z0
P
E1
H
0
+
18
