97 Úvod do zásobování teplem

1/97

Úvod do zásobování teplem  centralizované zásobování teplem

 základní pojmy  zdroj  rozvody  hlavní výhody a nevýhody

2/97

Zásobování teplem 

decentralizované 

individuální topidla - zdroj tepla pro 1 místnost



etážové vytápění - zdroj tepla pro 1 byt



domovní kotelny - zdroj tepla pro 1 dům



kvalitní fosilní paliva (ZP)



elektrická energie



tepelná čerpadla



biomasa (peletky, kusové dřevo)

3/97

Zásobování teplem 

centralizované 

centrální zdroj tepla pro více objektů (základní, špičkový)



rozvod tepla (tepelná síť, potrubní síť, distribuční síť)



předávací stanice, odběrová zařízení, spotřebitelská zařízení

primární síť

sekundární síť

4/97

Centralizované zásobování teplem

5/97

Soustavy CZT – podle určení 

městské 



závodní, podnikové 



zásobují bytový a komunální sektor, případně místní průmysl

zásobují objekty v rámci průmyslového závodu, případně několik průmyslových zařízení

oblastní 

zásobují více lokalit, např. městských čtvrtí např. teplovod Mělník pro východní část Prahy

6/97

Soustavy CZT – oblastní

7/97

Zdroje tepla pro soustavy CZT 



základní zdroj tepla 

vysoké využití instalovaného výkonu



zdroj s vysokou účinností, nízkými provozními náklady

špičkový zdroj tepla 

pouze pro vykrývání krátkodobých špiček potřeby



levný zdroj / nízké využití instalovaného výkonu



bez vysokého požadavku na provozní účinnost

8/97




umístěné v zásobované oblasti 

krátký a levný rozvod tepla



exhalace, hluk – potlačení vyššími náklady na zdroj



omezená velikost zdroje – vyšší měrné náklady na zdroj

vzdálené od zásobované oblasti 

levnější řešení zdroje



nákladné rozvody

9/97


okrskové / blokové kotelny 

nízké tepelné výkony řádově do několika MW



zdroj tepla pro více budov - může být umístěn v jedné z nich



kotle i spotřebiče přímo napojené na tepelnou síť bez předávacích stanic



teplovodní sítě, parní sítě



paliva: dnes zemní plyn, dříve uhelné kotelny na sídlištích

10/97


výtopny 

výkony do 35 MW, vyšší parametry teplonosné látky, voda 130 až 180 °C, tlaky až 2 MPa



horkovodní, teplovodní kotle, parní kotle – pouze v průmyslu



samostatně umístěný zdroj tepla pro soubor budov



rozsáhlejší tepelná síť, předávací stanice u odběratelů



paliva: uhelné výtopny (plnění emisních limitů), zemní plyn

vodní tepelná síť

11/97


teplárny 



kombinovaná výroba elektrické energie a tepla (KVET), combined heat & power (CHP), kogenerace zdroje tepla od výkonu 35 MW (ekonomické optimum), může ležet níže podle místních podmínek 

parní zdroje - parní kotle, parní turbíny teplárenské (protitlaké, kondenzační odběrové, doplňkové kondenzační, atd)



plynové turbíny – otevřený, uzavřený, spalinové kotle



paroplynové – parní kotle, parní a plynové turbíny, spalinové kotle



jaderné – malé rektory, téma 80.-90. let, dnes „u ledu“

12/97


elektrárny s dodávkou tepla 



výroba elektřiny, část odpadního tepla se přivádí do blízké lokality pro zásobování teplem parní zdroje - parní kotle, parní turbíny kondenzační, odběrové (např. teplovod Mělník pro východní Prahu)



jaderné zdroje – reaktory, parní turbíny kondenzační (např. zamýšlený teplovod z JE Temelín pro Č. Budějovice)

13/97


spalovny tuhého komunálního odpadu (TKO) 

spalování odpadů s využitím tepla



parní zdroje - parní kotle, parní turbíny teplárenské



horkovodní zdroje – horkovodní kotle



např. spalovna Malešice

14/97


zdroje s tepelnými čerpadly 







využití tepla prostředí: okolního vzduchu, zemského masivu, vody, geotermální vody (!) potřeba vysokopotenciální energie ! 

elektrická energie – elektrická kompresorová čerpadla



vysokoteplotní energie – absorpční tepelná čerpadla

teplovodní zdroje – tepelná čerpadla s nízkou provozní teplotou 60 až 65 °C teplotní spád soustavy CZT, předávacích stanic a navazujících odběrů musí respektovat provoz tepelných čerpadel

15/97

Rozvod tepla v soustavách CZT 

vodní soustavy 

převažují výhody, převážná většina soustav CZT



teplovodní soustavy do 110 °C



horkovodní soustavy nad 110 °C

16/97


parní soustavy 

především v průmyslových soustavách, požadavek páry pro technologii, pro výrazná převýšení v rozvodech, u složitých sítí



do 0,5 MPa:

pro obytné celky



nad 0,5 MPa:

pro průmyslové soustavy



nevýhody: tepelné ztráty, požadavek na kvalitu vody kondenzátní potrubí -menší dimenze -menší izolace

17/97


uzavřené soustavy 





teplonosná látka obíhá ve stálém množství, odevzdává teplo pro nepřímé využití teplovodní (přívodní, vratná větev), parní (parní potrubí, kondenzátní potrubí)

otevřené soustavy 

počítá se s odběrem teplonosné látky z tepelné sítě odběrateli pro přímé použití. Teplonosná látka se z předávacích stanic se: 

vrací částečně (teplá voda / cirkulace, pára s odběrem / kondenzát)



nevrací (pára)

18/97


paprskovitá síť 



ze zdroje tepla vychází jeden nebo více napáječů, větvovité dělení k předávacím stanicím, vhodná pro větší zásobovaná území

okružní síť 

modifikace paprskovité se vzájemně propojenými napáječi, vhodná pro kompaktní zástavbu

19/97

Odběr tepla v soustavách CZT 



tlakově závislé připojení (pára, voda) 

přímé – beze změny parametrů teplonosné látky



se změnou parametrů tlaku, teploty, tlaku & teploty

tlakově nezávislé připojení (pára, voda) 



tlakové oddělení teplosměnnou plochou – výměníkové stanice pára/pára, pára/voda, voda/voda, ... pára/vzduch, voda/pára, apod.

smíšené připojení 

část odběrů tepla je tlakově závislá, část tlakově nezávislá

20/97

Výhody (oproti individuálním zdrojům) 

centrálně řízený zdroj



vyšší tepelná účinnost díky většímu výkonu zdrojů



kontrola a regulace spalovacího procesu



možnost spalování i méně hodnotných paliv



menší znečištění ovzduší, snazší zachycování znečišťujících látek

21/97

Výhody (oproti individuálním zdrojům) 







vyšší tepelný komfort, čistota vnitřního prostředí, bezpečnost menší nároky (technické, personální) na rozvoz paliva a odvoz zbytků ze spalování (uhelné výtopny) menší počet pracovníků obsluhy a údržby / jednotku výkonu

širší možnosti kombinované výroby elektřiny a tepla – výrazně vyšší účinnost oproti soustavě „elektrárna + výtopna“

22/97

Nevýhody  





vysoké investiční náklady, zejména na rozvod tepla dnes vysoká konkurence místních zdrojů (domovní kotelny na zemní plyn, tepelná čerpadla) neefektivní provoz při nízkém nebo nerovnoměrném vytížení soustavy – problematika odpojování odběrných míst x teplárenský provoz stáří soustav CZT, nutné úpravy a rekonstrukce  

tepelné ztráty snižující se konkurenceschopnost oproti jiným zdrojům, úpravy se promítají do cen tepla

23/97

Uplatnění CZT 

hustě osídlené území



zvláště ve spojení s teplárenstvím



energetické důvody – úspora paliva



ekologické důvody – úspora emisí, úspora dopravy paliv



vždy koncepční řešení:  

sídelních celků zdrojů tepla – uplatnění méně hodnotných levných paliv, jaderné energie pro zásobování teplem, uplatnění OZE s vyšší účinností

24/97

Současnost - ČR 

v současnosti 35-40 % tepla dodáváno soustavami CZT pro domácnosti

25/97

Současnost - Evropa

26/97

Současnost - Evropa

27/97

Současnost – otázky nad CZT 

CZT v územním plánu – preference stavebního úřadu ve schvalovacím procesu – požadavek na připojení 





tam kde je k dispozici CZT musí být nepřipojení odůvodněno (MŽP) důvody: emise (vzdálený zdroj = lokální emise nulové), hluk, ...

cena tepla z CZT převyšuje cenu tepla z lokálního zdroje 



odpojování objektů napojených na CZT z důvodu neúměrně vysokých nákladů na teplo (> 700 Kč/GJ) a přechod na lokální zdroje tepla (plynové kotelny) cenová spirála, zvýšení ceny tepla pro ostatní neodpojené

28/97

Výpočet výkonu a potřeby tepla  návrh výkonu připojených odběrů pro vytápění a přípravu teplé vody  návrh výkonu zdrojů tepla  potřeba tepla pro vytápění a přípravu teplé vody

29/97

Potřeba tepla (výkonu) 

výkonové odběry 

vytápění

tepelné ztráty



příprava teplé vody

tepelný příkon ohříváků



technologické teplo

tepelný příkon zařízení



chlazení

tepelný příkon zařízení



ztráty v síti

tepelné ztráty

30/97

Návrhový výkon zdroje 





přípojný výkon odběrů 

pro návrh předávacích stanic



pokrytí potřeby okamžitého výkonu v daném objektu

tepelné ztráty v síti 

podle délky potrubí, uložení potrubí



podle teplotní úrovně teplonosné látky

návrhový výkon zdroje tepla 

využití nesoučasnosti odběrů



znalost průběhu odběrových výkonů během dne, týdne, roku

31/97

Přípojný výkon odběrů 

vytápění

tepelný výkon pro krytí tepelné ztráty QH




tepelný výkon ohříváků QW,max

při prostém součtu příliš velký výkon a nároky na síť, předimenzování a investiční náročnost  krátkodobá preference ohřevu vody před vytápěním

Q P  0,8  Q H  QW ,s kde QW ,s

1. podmínka 2. podmínka

střední hodnota tepelného výkonu pro ohřev vody

Q P  Q H Q P  QW ,max

obě podmínky musí být splněny jinak Q P  max Q H ;QW ,max





32/97

Výkon přenášený sítí 

při návrhu výkonu přenášeného sítí (přenosové kapacity) je nutné zohlednit: 

připojený výkon současných odběrů



budoucí rozvoj sítě – víceletá perspektiva, rezerva



tepelné ztráty sítě



stanovení průtoků, dimenzí potrubí



úrovně tepelné izolace

33/97

Návrhový výkon zdroje tepla v CZT 

soudobost připojených odběrů (špičkových výkonů)



průběh odběrových výkonů během dne, týdne, roku



diagramy zatížení pro jednotlivé (významné) odběratele, součtové diagramy n

Q ZT  x   k z  Q P ,i i 1

x

součinitel soudobosti připojených odběrů pro obytné oblasti x = 0,65 až 0,75

kz

součinitel ztrát v síti (do 1,1)

34/97

Předběžné stanovení výkonu CZT v rozhodovací etapě o koncepci nebývají (avšak měly by!) údaje o potřebě výkonu k dispozici  zjednodušené orientační ukazatele 





pro celé území jako ukazatel vhodnosti soustavy CZT  výkonová hustota území

vztažení na obyvatele  měrná potřeba na obyvatele v kW/os pro uvažované budovy (vytápění)  tepelná charakteristika budov v W/m3K podle uvažované energetické náročnosti budov

35/97

Výkonová hustota území [MW/km2] 







závisí na architektonických záměrech: hustota zastavění, výška budov, energetická náročnost objektů, ... budovy mohou být velmi různorodé: zateplené / nezateplené, starší zástavba / novostavby veličina pro rozhodnutí o vhodnosti využití CZT

tepelná hustota oblasti h Q h [MW/km 2 ] A A

plocha oblasti bez velkých trvale nezastavěných ploch (parky, hřiště, stadióny, jezera, apod.)

36/97

Výkonová hustota území [MW/km2] výška zastavění, počet podlaží

starší města

nová sídliště

nová sídliště se zahuštěnou zástavbou

2

37 až 61

-

-

3

49 až 78

-

-

4

61 až 98

-

-

5

72 až 116

40 až 55

-

6

84 až 135

45 až 50

-

8

107 až 172

55 až 60

80 až 85

10

-

63 až 68

90 až 95

12

-

70 až 75

100 až 105

37/97

Výkonová hustota území [MW/km2] Typ zástavby

h [MW/km2]

1

hustá městská (střed města)

120 - 230

2

běžná městská (mimo střed)

90 - 130

3

řídká zástavba více podlažních domů

55 - 70

4

řídká zástavba více rodinných domů

do 40



typ 1 až 3 je obvykle vhodný pro CZT



typ 4 může být problematický s ohledem na podíl tepelných ztrát tepelná hustota neukazuje nutnou délku sítí ... náklady na sítě však rozhodují o výhodnosti = ukazatel má pouze orientační platnost

38/97

Měrná potřeba na obyvatele [kW/os] 

závisí na velikosti města



nezohledňuje průmysl

velikost města počet obyvatel x 103

10

20

50

100

500

1000

měrná potřeba kW/os

2,90 3,20

2,85 3,15

2,85 3,15

2,90 3,20

3,0 3,3

3,15 3,50

orientační hodnoty platné v 80. letech pro dnešní novostavby výrazně níže

39/97

Tepelná charakteristika budov [W/m3K] Q H qH  V t i ,v  t e ,v  V 

celkový obestavěný prostor v m3

směrné hodnoty (pouze orientační !!! – velmi různorodé): 

obytné domy

0,65 až 1,00 W/m3K 0,50 až 0,80 W/m3K



rodinné domy

(nové)

1,40 W/m3K

0,65 až 1,00 W/m3K

(nové)

40/97

Vytápění – výpočet výkonu 

ČSN 06 0210 - Výpočet tepelných ztrát budov při ústředním vytápění 



neplatná, zrušená, zapomeňte ...

ČSN EN 12 831 – Stanovení tepelného výkonu pro vytápění 

prostup stavebními konstrukcemi



větrání (čerstvým vzduchem)



zátopový výkon

41/97

Normový výpočet – vstupní podmínky 

geometrické charakteristiky objektů 



tepelně technické charakteristiky objektů 



součinitele prostupu tepla U, lineární tepelné mosty Ψ, těsnost budovy n50

hygienické požadavky 



výkresová dokumentace

vnitřní výpočtová teplota v místnostech ti,v, intenzita větrání n

klimatické údaje 

venkovní výpočtová teplota te,v, součinitele expozice větru, atd.

42/97

Výkon pro vytápění (schématicky) tepelný tok prostupem    QT  HT t i ,v  t e ,v    U i Ai  Ls  L t i ,v  t e ,v   i  tepelný tok větráním QV  HV t i ,v  t e ,v   max(Vhyg ;Vinf ) c t i ,v  t e ,v 

Q H  HT  HV t i ,v  t e ,v  měrný tepelný tok z budovy jako charakteristický parametr

43/97

Průběh výkonu pro vytápění = f (te) 

klimatické podmínky: venkovní teplota a její průběh ovlivňují:



tepelnou ztrátu = návrhový výkon potřebný pro vytápění 



průběh výkonu pro vytápění během otopného období 



reálné podmínky, aktuální podmínky

délku otopného období 



návrhové podmínky, výpočtová teplota

okrajové podmínky, mezní teplota

potřebu tepla na krytí tepelných ztrát 

průměrné podmínky, střední teploty v otopném období, měsíci

44/97

Střední denní teplota vzduchu t e ,s ,den 

t 7  t14  2  t 21 4

t7

teplota venkovního vzduchu ve °C, měřená v 7.00 h

t14

teplota venkovního vzduchu ve °C, měřená ve 14.00 h

t21

teplota venkovního vzduchu ve °C, měřená v 21.00 h

střední denní teplotu venkovního vzduchu sleduje a vyhodnocuje dodavatel tepla, resp. provozovatel domovní nebo blokové kotelny, provozovatel předávací stanice, případně může využívat průměrnou venkovní teplotu vyhodnocovanou pro příslušnou lokalitu místním hydrometeorologickým střediskem

45/97

Průběh denní teploty vzduchu 18 16

venkvoní teplota t e [°C]

14 12 10 8 6 4 2 0

kvazi-sinusový průběh

46/97

Sinový průběh denní teploty vzduchu   3 t e  t e ,s ,den  t den sin 2  24  

tden t e ,sden 2

3 24

K. Staněk, KPS, FSV, ČVUT

47/97

Údaje o teplotě 

zdroj klimatických údajů 



Český hydrometeorologický úřad (ČHMÚ)

normálové otopné období 50leté průměry teplot venkovního vzduchu za období 1901–1950

nově jsou doplněny 30leté průměry teplot (1961 až 1990) stanovené pro určitá místa ČSN 38 3350 změna a 8/1991 publikace „Podnebí Československé socialistické republiky – Tabulky“, vydané Hydrometeorologickým ústavem v roce 1963 v Praze

48/97

Výpočtová venkovní teplota 

tři základní výpočtové teploty te,v

-12 °C, -15 °C, -18 °C



snížení výpočtové venkovní teploty s ohledem na nadmořskou výšku Výpočtová venkovní teplota

Snížená venkovní teplota

nad 400 m n.m.

-12

-15

nad 600 m n.m.

-15

-18

nad 800 m n.m.

-18

-21

Nadmořská výška

ČSN 38 3350 změna a – 8/1991 ČSN 06 0210 (zrušená) ČSN EN 12 831

49/97

Výpočtové venkovní teploty v ČR a SR

ČSN 06 0210 (zrušená)

50/97

Průměrné minimální teploty v ČR

Čtyřicetiletý průměr minimálních ročních teplot venkovního vzduchu 1961-2000, ČHMÚ

51/97

Otopné období / období vytápění 

charakteristické údaje 

oblastní výpočtová teplota te,v



mezní teplota začátku a konce otopného období te,m



délka otopného období / období vytápění d



průměrná teplota v otopném období te,s



hodnoty pro jednotlivé roky publikuje MPO http://www.mpo-efekt.cz/cz/ekis/publikace

Klimatologické údaje za jednotlivé roky – podklad pro auditory

52/97

Hodnoty normálu pro různé oblasti ČSN 38 3350 změna a – 8/1991 ČSN EN 12831, tab.NA.1

podle období 1901-1950

53/97

Otopné období 





otopné období začíná 1. září a končí 31. května následujícího roku (celkem 273 resp. 274 dní) otopným obdobím se rozumí období, ve kterém musí být zařízení pro dodávku tepla (kotelna, rozvody tepla a příp. předávací stanice) v pohotovém technickém stavu, aby bylo možno kdykoliv při splnění dalších podmínek (průměrná teplota venkovního vzduchu) zahájit a udržovat provoz vytápění doba otopného období nemusí být rovna době vytápění

54/97

Období vytápění – mezní teplota 

začátek a konec vytápění pro obytné a veřejné budovy je dán poklesem (zvýšením) střední denní teploty venkovního vzduchu na te,m = +13 °C ve dvou dnech po sobě následujících dnech a podle vývoje počasí nelze očekávat zvýšení (pokles) teploty nad +13 °C pro následující den ČSN 38 3350 změna a – 8/1991, vyhláška 194/2007



pokud se dodavatel tepla s odběratelem nedohodnou jinak!

55/97


v případě jiné dohody lze použít stanovení te,m podle diagramu v závislosti na akumulační schopnosti konstrukce

do 1988 byla te,m = 12 °C

hmotnější konstrukce budov minimální vnitřní průměrná teplota 18 °C

56/97


v případě souhlasu nejméně dvou třetin konečných spotřebitelů se vytápění uskutečňuje mimo otopné období, vyžaduje-li to průběh venkovních teplot a připouští-li to technické a zásobovací podmínky

... vyhláška 194/2007



datum začátku a konce vytápění a doba omezení nebo přerušení vytápění mohou být v různých lokalitách téže obce nebo města odlišné v závislosti na místních průměrných venkovních teplotách

v běžné praxi termíny období vytápění a otopné období nejsou striktně rozlišovány a hovoří se obecně o otopném období

57/97

Otopné období 

pokud nejsou dostupné informace o: 

délce otopného období d



průměrné venkovní teplotě v otopném období te,s

lze je přibližně stanovit z obecných vztahů s využitím teplotních konstant te,v

ta

tb

tc

-12

3,0

26,0

9,0

-15

4,5

26,5

10,5

-18

6,0

27,0

12,0

58/97

Otopné období 

poměrná doba otopného období (v roce)

t e ,m  t a d  365 tb d

počet dní otopného období

te,m mezní teplota začátku / konce otopného období 

průměrná teplota otopného období

t e ,s

t c 365 d  0,5  t b   ta   365 32 d

59/97

Denostupně 

počet denostupňů - charakterizuje průměrné klimatické teplotní poměry v daném časovém úseku a je úměrný potřebě tepla na vytápění za tuto dobu

DD  t i ,s  t e ,s  d ti,s

[d.K]

střední teplota vnitřního vzduchu v daném časovém úseku

te,s střední teplota venkovního vzduchu v daném časovém úseku DD19

denostupně pro ti,s = 19 °C

60/97

Denostupně 

klimatické denostupně normál z dlouhodobých průměrů teplot, viz ČSN 38 3350

při návrhu zařízení pro výpočet potřeby tepla při porovnávacích výpočtech před a po nasazení úsporného opatření 

meteorologické denostupně z hodnot průměrů teplot pro konkrétní období, např. otopné období 2010 / 2011 při kontrole provozu již hotových zařízení v konkrétním roce kalibrace modelu budovy – porovnání výpočtu a faktur

61/97

Křivka trvání teplot 

rovnice křivky trvání teplot

te = f ()

  1  

0,985 0 , 626

poměrný rozdíl teplot

poměrná doba



t e ,m  t e t e ,m  t e ,v



 d

62/97

Kumulativní křivka trvání teplot -12 -10

te,v = -12 °C (-15 °C; -18 °C, ...)

-8

Praha

venkovní teplota te [°C]

-6 -4 -2 0

te

2 4 6

d

8

te,m = +13 °C

10 12 0



10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220

dny

63/97

Křivka četnosti trvání teplot 450 400

Praha

350

počet hodin

300 250 200 150 100 50 0 -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1

0

1

2

3

venkovní teplota [°C]

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13

64/97

Kumulativní křivka trvání teplot 1984 - 1997

-27

normál

venkovní teplota t e [°C]

-22 -17

Praha

-12 -7 -2 3 8 13 0

50

100

150

počet dní 

200

250

65/97

Křivka četnosti trvání teplot 1984 - 1997

800

Praha

700

počet hodin

600 500 400 300 200 100 0 -21

-18

-15

-12

-9

-6

-3

0

venkovní teplota t e [°C]

3

6

9

12

66/97

Křivka hodinostupňů DH19 7000

počet hodinostupňů

6000

Praha

5000 4000 3000 2000 1000 0

-12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0

1

2

3

venkovní teplota [°C]

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13

67/97

Počet denostupňů DD19 Praha

1984 - 1997

4000

počet denostupňů D [d.K]

3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997 normál

68/97

Příprava teplé vody – výpočet výkonu 

ČSN 06 0320 

průtokový ohřev



zásobníkový ohřev

69/97

Příprava teplé vody – návrhové hodnoty 

výpočet návrhových výkonů podle ČSN 06 0320



potřeba teplé vody (viz tabulka v normě) 

bytový sektor 82 l/os.den



teplota teplé vody 55 °C



teplota studené vody 10 °C



potřeba tepla 4,3 kWh/os.den

70/97

Příprava teplé vody – průběh výkonu 

kolísání odběru TV během dne, týdne, roku



(ne)soudobost odběru  

čím více odběrů, osob, ... tím více klesá měrný výkon pro více než 3000 osob není výrazný rozdíl mezi výkonem průtokového a akumulačního ohřevu

71/97

Denní profil potřeby teplé vody  denní profil (hodinové simulace, simulační softwary)

3 os.

3000 os.

72/97

Denní profil potřeby teplé vody 450

BD Stodůlky

400 350

spotřeba [l]

300 250 200 150 100 50 0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

73/97

Návrh výkonu ohříváku TV 

pohotovostní výkon průtokových rychlohříváků (ČSN 06 0320) ohřev protékajícího množství SV na 55 °C + cirkulace z 50 na 55 °C

QW ,max p



2     1,33  p   0,4  15  p 3     

[kW]

počet osob

při instalaci pasivní akumulace 10 až 25 l/byt (3 osoby) pro snížení odběrového výkonu (FS ČVUT)

QW ,max  5,75  p 0,65 [kW]

74/97

Návrh výkonu ohříváku TV 25

1,50 průtokový ohřev ČSN 06 0320

1,25

20

měrný výkon ohříváku [kW/os]

měrný výkon ohříváku [kW/os]

průtokový s pasivním zásobníkem FS ČVUT

15

10

5

1,00

0,75

0,50

0,25

průtokový ohřev ČSN 06 0320 průtokový s pasivním zásobníkem FS ČVUT

0

0,00 1

10

počet osob

100

100

1000

počet osob

10000

75/97

Trvalý výkon na přípravu TV 

denní potřeba tepla na přípravu TV

QW ,den 



VTV ,den   c  tTV  tSV  3,6  106

[kWh/den]

trvalý (střední) výkon na přípravu TV

QW ,den  QW ,s  24

[kW]

76/97

Potřeba výkonu 

výkonové odběry 

vytápění

60 % až 80 %




40 % až 20 %

nízkoenergetické novostavby bytové domy 

ztráty v síti

starší zástavba rodinné domy

77/97

Průběh potřeby výkonu 0,140

diagram zatížení, odběrový diagram

0,120

Q [MW]

0,100

Q H ( )

0,080 0,060 0,040

plocha pod křivkou = potřeba tepla

0,020

QW ,s ( )

0,000 0

50

100

150

200

 [dny]

250

300

350

400

78/97

Potřeba tepla na vytápění  ČSN EN ISO 13 790 – Energetická náročnost budov – Výpočet potřeby energie na vytápění a chlazení měsíční bilance, hodinová bilance, bilance za otopnou sezónu  tepelná ztráta prostupem a větráním  vnitřní tepelné zisky (osoby, spotřebiče)  solární zisky s ohledem na světové strany průsvitných konstrukcí  stupeň využití tepelných zisků na základě akumulační schopnosti objektu (výpočet tepelné kapacity, časové konstanty)  zohlednění speciálních konstrukcí (stínění oken, Trombeho stěna, aj.) náročné na vstupní data – výsledky v dobré shodě s poč. simulacemi

79/97

Tepelná bilance budovy

P. Kopecký, KPS, FSV, ČVUT

80/97

Potřeba tepla na vytápění využitelnost zisků

potřeba tepla na vytápění

QH  Ql  gQg

ztráty tepla

tepelné zisky (vnitřní Qi, solární Qs, ...)

faktor využitelnosti tepelných zisků g = f (, Qg/Ql, Cm, H)  časová konstanta Cm  Qg/Ql poměr mezi zisky a ztrátami H Cm tepelná kapacita J/K H měrná ztráta W/K

81/97

Potřeba tepla na vytápění  Zjednodušené výpočtové hodnocení a klasifikace obytných budov s velmi nízkou potřebou tepla na vytápění  TNI 73 0329 (rodinné domy)  TNI 73 0330 (bytové domy) definice okrajových podmínek výpočtu

 vnitřní zisky, přítomnost osob, max. uvažovaný počet osob  výměna vzduchu (úroveň větrání), přítomnost osob  klimatické údaje (venkovní teplota, sluneční záření)

 způsob výpočtu (měsíční) pro úřední hodnocení ENB: okrajové podmínky TNI 73 0331

82/97

Potřeba tepla na vytápění  denostupňová metoda potřeba tepla za otopné období

 t i ,s  t e ,s   QH  24  d  e  Qz  t iv  tev 

Qz [kW]

výpočtová tepelná ztráta

ti,v [°C]

výpočtová vnitřní teplota

te,v [°C]

výpočtová venkovní teplota

ti,s [°C]

střední vnitřní teplota během daného dne

te,s [°C]

střední venkovní teplota během daného dne

e [-]

korekční součinitel

d [dny]

počet dnů otopného období (vytápění)

83/97

Potřeba tepla na vytápění  korekční součinitel denostupňové metody

Energetická náročnost budovy (vytápění)

e

běžný standard tepelné vlastnosti konstrukcí vyhláškou požadované

0,75

nízkoenergetický standard, vyhláškou doporučené tepelné vlastnosti konstrukcí

0,60

pasivní standard tepelné vlastnosti konstrukcí nad rámec vyhláškou doporučených hodnot

0,50

84/97

Tepelné ztráty otopné soustavy  denní tepelná ztráta Qz,VYT  vlastní ohřev otopné vody (kombinovaný zásobník)

 rozvod otopné vody (tepelné ztráty do nevytápěných místností)  setrvačnost otopné soustavy (přetápění)

 podrobný výpočet (precizní, ale komplikovaný, náročný na vstupní údaje)  ČSN EN 15316-2-1: sdílení tepla („účinnost“ otopných ploch)

 ČSN EN 15316-2-3: rozvody tepla (otopné vody)

85/97

Potřeba tepla na vytápění 4000

staré domy

staré domy

3500

115 kWh/(m2.rok)

potřeba tepla

3000 2500 2000 1500 1000 500 0

I

II

III

IV

V

VI

VII

měsíc

VIII

IX

X

XI

XII

86/97

Potřeba tepla na vytápění 4000

běžné domy

běžné domy

3500

55 kWh/(m2.rok)

potřeba tepla

3000 2500 2000 1500 1000 500 0

I

II

III

IV

V

VI

VII

měsíc

VIII

IX

X

XI

XII

87/97

Potřeba tepla na vytápění

potřeba tepla

4000 3500

pasivní domy pasivní domy

3000

19 kWh/(m2.rok)

2500 2000

období bez vytápění !

1500 1000 500 0

I

II

III

IV

V

VI

VII

měsíc

VIII

IX

X

XI

XII

88/97

Denní potřeba tepla na ohřev TV QW 

VTV ,den  365    c  tTV  tSV  3,6  106

[kWh/rok]

VTV,den

průměrná denní potřeba teplé vody [m3/den]



hustota vody

998 kg/m3

c

měrná tepelná kapacita vody

4187 J/kg.K

tSV

teplota studené vody

15 °C

tTV

teplota teplé vody

60 °C

89/97

Potřeba teplé vody (ČSN 06 0320)  pro bilancování potřeby tepla zásadně nepoužívat údaje o potřebě TV z normy ČSN 06 0320 – Ohřívání užitkové vody – Navrhování a projektování

82 l/os.den (55 / 10 °C); 4,3 kWh/os.den  norma je určena pro návrh objemu a tepelného příkonu ohřívače (vyhovět i extrémním podmínkám)  reálné hodnoty jsou zhruba poloviční!

90/97

Potřeba teplé vody  novostavby:  nejsou k dispozici reálná data

 směrné hodnoty z literatury obytné domy (60 / 15 °C) nízký standard

10 až 20 l/os.den

střední standard

20 až 40 l/os.den

vysoký standard

40 až 80 l/os.den

ENERGO 2004: 49 l/os.den, vč. ztrát

další údaje lze nalézt v ČSN EN 15316-3-1, VDI 2067-4, Sešit projektanta Solární tepelné soustavy

91/97

Profil potřeby tepla na přípravu TV  letní pokles (bytové domy) oproti zimnímu období:  školní prázdniny, dovolená

 vyšší teplota studené vody  chování uživatelů (letní sprcha, zimní vana)

25 %

92/97

Měření v BD Stodůlky 30000

50 odběr teplé vody teplota studené vody

25000

40 28 % 30

t SV [°C]

V [l/týden]

20000

15000 20

19,3 °C

10000 t = 13 K 5000

10 6,4 °C

0

0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51

93/97

Tepelné ztráty přípravy TV  denní tepelná ztráta Qz,TV  vlastní přípravy TV (zásobníky, ohřívač)  rozvod teplé vody (TV, CV)

 výpočet podle norem (precizní, ale komplikovaný, náročný na vstupní údaje, součinitele U, délky rozvodů)  ČSN EN 15316-3-2: rozvody TV a CV (využití denních profilů odběru, běhu CV)  ČSN EN 15316-3-3: příprava, zásobníky (využití denních profilů odběru, využití denních profilů nabíjení)

 simulační výpočet (náročný na vstupní údaje, součinitele U, délky rozvodů)  pouze některé simulační programy, hydraulické schéma rozvodů teplé vody

94/97

Tepelné ztráty přípravy TV  paušální přirážka

Qp,W  QW  Qz ,W  1  z   QW

Typ přípravy TV

z

Lokální průtokový ohřev

0,00

Centrální zásobníkový ohřev bez cirkulace

0,15

Centrální zásobníkový ohřev s řízenou cirkulací

0,30

Centrální zásobníkový ohřev s neřízenou cirkulací

1,00

CZT, příprava TV s meziobjektovými přípojkami, TV, CV

> 2,00

zdroj: TNI 73 0302 Energetické hodnocení solárních tepelných soustav – Zjednodušený výpočtový postup

95/97

Celková potřeba tepla 4000 3500

staré domy

potřeba tepla

3000

podíl TV: 15 %

2500 2000 1500 1000 500 0 I

II

III

IV

V

VI

VII

měsíc

VIII

IX

X

XI

XII

96/97


běžné domy

potřeba tepla

3000

podíl TV: 25 %

2500 2000 1500 1000 500 0

I

II

III

IV

V

VI

VII

měsíc

VIII

IX

X

XI

XII

97/97


pasivní domy

potřeba tepla

3000

podíl TV: 50 %

2500 2000 1500 1000 500 0

I

II

III

IV

V

VI

VII

měsíc

VIII

IX

X

XI

XII

97 Úvod do zásobování teplem

Recommend Documents