DÁLKOVÉ VYTÁPĚNÍ (DISTRICT HEATING, CZT CENTRALIZOVAN ZÁSOBOVÁNÍ TEPLEM)

DÁLKOVÉ VYTÁPĚNÍ (DISTRICT HEATING, CZT – CENTRALIZOVAN ZÁSOBOVÁNÍ TEPLEM) 125TBA1 - prof. Karel Kabele

160

Dálkové vytápění • • • •

Zdroj tepla Distribuční soustava Předávací stanice Otopná soustava Distribuční soustava

Zdroj tepla

ZDROJE TEPLA Odpadní teplo Elektrárna Spalovna Technologie Výroba tepla Výtopna Předávací Otopná soustava stanice Teplárna Okrsková kotelna 125TBA1 - prof. Karel Kabele

161

1

Distribuční soustava • Uložení potrubí – – – –

kanály bezkanálové kolektory povrchové

a)

b)

125TBA1 - prof. Karel Kabele c)

125TBA1 - prof. Karel Kabele

d)

162

163

2

Výměníky tepla • Trubkové – U -trubky – Stavebnicové

• Deskové – šroubované – pájené


164

Předávací stanice • Tlakově závislá voda-voda Otopná soustava

Primární síť

Směšovací ejektor


165

3

Předávací stanice • Tlakově nezávislé voda-voda Otopná soustava Sekundární síť Oběhové čerpadlo

Primární síť

Výměník tepla Pojistné a zabezpečovací zařízení


166

Předávací stanice • Tlakově závislá pára - pára Parní otopná soustava Odvaděč kondenzátu

Primární parní síť

Redukční ventil

Přečerpávání a měření kondenzátu


Nádoba na kondenzát

167

4

Předávací stanice • Tlakově nezávislé pára-voda Otopná soustava

Sekundární teplovodní síť Primární parní síť


168

Předávací stanice • Tlakově nezávislé pára-voda Otopná soustava

Sekundární teplovodní síť Oběhové čerpadlo

Primární parní síť

Výměník tepla pára/voda Odvaděč kondenzátu

Pojistné a zabezpečovací zařízení Nádoba na kondenzát

Přečerpávání a měření kondenzátu 125TBA1 - prof. Karel Kabele

169

5

Příklad zapojení předávací stanice


170

Příklad předávací stanice


171

6


172

ZDROJE ENERGIE A TEPLA I


173

7

Zdroje energie a tepla Energonositel

Paliva • Uhlí • Zemní plyn • Bioplyn • Biomasa Energie prostředí

Zdroj tepla

Topidla

Kotle

Kogenerační jednotky

• Solární energie • Geotermální energie • Energie vody, země, vzduchu

Fototermické kolektory

Elekřina

Tepelná čerpadla

Fotovoltaické kolektory

Distribuce tepla Přímá distribuce zdrojem Teplovodní otopná soustava

Sdílení tepla do prostoru Otopná tělesa • Desková • Článková • Trubková • Konvektory • Sálavé panely Otopné plochy

Horkovodní otopná soustava Parní otopná soustava

Teplovzdušné vytápění

• Podlahové vytápění • Stropní vytápění • Stěnové vytápění Přímé sdílení •Kamna •Krby •Plynová topidla •Elektrická topidla •Zářiče •Vzduch


174



Zdroj tepla

Topidla

Kotle




Elekřina

Tepelná čerpadla








175

8

Vytápění - Zdroje tepla

VYTÁPĚNÍ ELEKTRICKOU ENERGIÍ


176

Elektrická energie - výroba Situace v ČR •59% uhelné •35% jádro •4% vodní •2 % ostatní (vítr, fotovoltaická)


177

9

Elektrická energie - dodávka


178

Fyzikální principy elektrického vytápění 1 • Jouleův - Lenzův zákon vyjadřuje práci W ve stacionárním elektrickém poli: • W = UIt = RI2t = (U2/R).t [J] – – – –

•

U - napětí I - proud t - čas R – odpor

Zákon experimentálně objevil pomocí kalorimetru v roce 1844 James Prescott Joule (24. 12. 1818 - 11. 10. 1889) a profesor petrohradské univerzity Lenz. Vyvinuté teplo se nazývá Joulovo teplo (Joulova ztráta). Tímto teplem se zahřívá vodič až na teplotu, při které se přiváděný výkon vyrovná se ztrátami tepla do okolí. Při vhodných podmínkách se může vodič roztavit.


James Prescott

179

10

Elektrické vytápění Přímotopné

Topidla

Akumulační

Infrazářiče

Akumulační kamna

Radiátory

(statická, dynamická, hybridní)

Konvektory Teplovzdušné jednotky Sálavé plochy (panely,folie, topné kabely) Teplovodní elektrokotle přímotopné

Akumulační elektrokotelna

Kotle


180

Akumulační elektrokotelna


181

11

Kotelna … samostatná budova, stavební objekt, zvláštní přístavek či místnost nebo vyhrazený prostor, ve kterém je umístěn jeden nebo více kotlů se zařízením nezbytným k jeho bezpečnému provozu… (ČSN 070703 Kotelny se zařízeními na plynná paliva)

125TBA1 - prof. Karel 185 Kabele



Zdroj tepla

Topidla


Kotle




Elektřina

Tepelná čerpadla







186

12

Kotel •

Zdroj tepla, kde teplo vyráběné spalováním nebo elektrickým ohřevem je odváděno k dalšímu využití teplonosnou látkou – vodou, párou nebo vzduchem. Kotel na spalování paliv Přívod teplonosné látky do soustavy

Odvod spalin

Výměník tepla

Přívod paliva

Spalovací komora

Hořák

Vratná teplonosná látka ze soustavy Rovnice dokonalého spalování metanu

Přívod spalovacího vzduchu

𝐶𝐻4 + 2𝑂2 → 𝐶𝑂2 + 2𝐻2𝑂 + 𝑡𝑒𝑝𝑙𝑜 125TBA1 - prof. Karel Kabele

187

Kotel •

Zdroj tepla, kde teplo vyráběné spalováním nebo elektrickým ohřevem je odváděno k dalšímu využití teplonosnou látkou – vodou, párou nebo vzduchem. Elektrokotel Přívod teplonosné látky do soustavy

Přívod elektrické energie

Elektroohřev

Vratná teplonosná látky ze soustavy


188

13

Kotle na spalování paliv Rozdělení kotlů podle paliva Skupenství paliva

Původ paliva Fosilní

www.ekool.cz

Biopaliva

Tuhá

Uhlí, koks, brikety

Dřevo, peletky

Kapalná

Zemní plyn

Bioplyn

Plynná

Topný olej

Bionafta

http://www.ceskatelevize.cz

www.ceska-peleta.cz

http://ekonomika.idnes.cz/

125TBA1 - prof. 189Karel Kabele

Kotle na spalování paliv Rozdělení podle tlaku ve spalovací komoře

kotle atmosférické

Přirozený přívod spalovacího vzduchu

kotle podtlakové

kotle přetlakové

Přívod vzduchu zajištěn podtlakem - Přívod vzduchu zajištěn 125TBA1 - prof. 190Karel Kabele ventilátorem ventilátorem - přetlakový hořák

14

Kotle na spalování paliv Rozdělení podle přívodu spalovacího vzduchu

Otevřené

Uzavřené

kategorie „B“ plynového spotřebiče

kategorie „C“ plynového spotřebiče

Přívod vzduchu přímo z vnějšího prostředím samostatným potrubím

Přívod vzduchu z prostoru kotelny 125TBA1 - prof. Karel Kabele

191

Kotle na spalování paliv Rozdělení teplovodních kotlů podle teploty otopné vody

Nízkoteplotní

Standardní

θ1 < 115 °C

θ1 < 115 °C θ2 = 60 °C až 70 °C V kotli by nemělo docházet ke kondenzaci spalin  = cca 91 %

θ1 < 115 °C

θ2 = 30 °C až 70 °C

V kotli může dojít ke kondenzaci spalin, odolný materiál  = cca192 93 %


Kondenzační

θ2 = 30 °C až 55 °C Odvod kondenzátu

V kotli dochází k řízené kondenzaci spalin  = až 108 %

15

Tepelný výkon a příkon kotle Tepelný výkon ϕO (W) vyjadřuje teplo, dodané do teplonosné látky mezi jejím vstupem a výstupem do kotle. •

jmenovitý tepelný výkon kotle ϕN (W). – maximální trvalý výkon stanovený výrobcem pro určitý druh paliva,

•

nejmenší tepelný výkon ϕN, min (W). - nejmenší trvalý výkon stanovený výrobcem pro určitý druh paliva. Např. u plynových kotlů závisí na typu hořáku a regulace, která může být – plynulá u atmosférického hořáku (ϕN, min = cca 30 % až 100 % ϕN), – plynulá u přetlakového hořáku (ϕN, min = cca 20 % až 100 % ϕN), – dvoustupňová (ϕN, min = 100 %, 50 % ϕN) Tepelný příkon 𝜙𝐷 (W). vyjadřuje energii obsaženou v palivu přiváděném do kotle: 𝜙𝐷 = Qi / mpal 𝑫

ϕN

𝝓

kde Qi [J/kg] je výhřevnost paliva (nebo spalné teplo) mpal [kg/s] je množství paliva spáleného v kotli za jednotku času 125TBA1 - prof. Karel Kabele

194

Jmenovitá účinnost kotle Podíl výkonu a příkonu kotle za standardních podmínek



O    A  S  F  D D D

• ϕS (W) kotlová ztráta (sáláním a prouděním •

•

vzduchu v okolí kotle, projevuje se zvýšením teploty v kotelně.), ϕF (W) ztráta nedopalem (v kotli neproběhne vždy dokonalé spálení všeho paliva, zbytky ve strusce a popelu vzniklých při spalování pevných paliv, nespálený CH4 ve spalinách) ϕA (W) komínová ztráta (nevyužité teplo ve spalinách odváděných do venkovního prostředí).

ϕA ϕS

ϕF

 = 90 % až 108 %


195

16

Účinnost > 100 % ?????? Rovnice dokonalého spalování metanu

CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2 O + 𝐭𝐞𝐩𝐥𝐨 Spalné teplo a výhřevnost paliva

Q S = Q i + r. mH2O mH2O hmotnost vody ve spalinách na jednotku spáleného paliva [kg/kg] r skupenské teplo vypařování vody 2500 ~ 2453 [J/kg]

Zemní plyn • výhřevnost Qi = 35 [MJ/m3] • spalné teplo Qs = 38,6 [MJ/m3]

Kondenzát 0,14 kg/kWh


196

Sezónní energetická účinnost • NAŘÍZENÍ KOMISE (EU) č. 813/2013 ze dne 2. srpna 2013,kterým se provádí směrnice Evropského parlamentu a Rady 2009/125/ES, pokud jde o požadavky na ekodesign ohřívačů pro vytápění vnitřních prostorů a kombinovaných ohřívačů • „sezónní energetickou účinností vytápění“ (ηs ) se rozumí poměr mezi potřebou tepla pro vytápění v určeném otopném období, zajišťovaném ohřívačem, a roční spotřebou energie potřebné k uspokojení této potřeby, vyjádřený v %; 125TBA1 - prof. Karel Kabele

197

17

Příklady užívaných kotlů Plynový kondenzační kotel

http://fyzika.jreichl.com 125TBA1 - prof. Karel Kabele

198

Příklady užívaných kotlů

Plynový atmosférický kotel

www.viadrus.cz 125TBA1 - prof. Karel Kabele

199

18


Plynový přetlakový kotel

www.viessmann.cz 125TBA1 - prof. Karel Kabele

200


Podtlakový kotel na spalování dřeva

Podtlakový kotel na spalování dřeva a peletek

www.viessmann.cz 125TBA1 - prof. Karel Kabele

201

19

Kotelna … samostatná budova, stavební objekt, zvláštní přístavek či místnost nebo vyhrazený prostor, ve kterém je umístěn jeden nebo více kotlů se zařízením nezbytným k jeho bezpečnému provozu… (ČSN 070703 Kotelny se zařízeními na plynná paliva)


Kotelna je … samostatná budova, stavební objekt, zvláštní přístavek či místnost nebo vyhrazený prostor, ve kterém je umístěn jeden nebo více kotlů se zařízením nezbytným k jeho bezpečnému provozu… (ČSN 070703 Kotelny se zařízeními na plynná paliva)


20

Rozdělení plynových kotelen • kotelna III. kategorie – s instalovaným výkonem jednoho kotle nad 50 kW nebo s více kotli menšími se součtovým výkonem nad 100 kW do 500 kW) se umisťuje ve skříňovém objektu, skříni nebo samostatné místnosti;

• kotelna II. kategorie – s instalovaným výkonem od 500 kW do 3,5 MW se umisťuje v budově v samostatné místnosti k tomu určené, přednostně v nejvyšším podlaží, výjimečně v budově se shromažďovacím prostorem se zvláštními bezpečnostními opatřeními;

• kotelna I. kategorie – s instalovaným výkonem nad 3,5 MW se umisťuje v samostatné budově nebo v budově v samostatném požárním úseku 125TBA1 - prof. Karel Kabele

204

Funkce kotelny • Přívod vzduchu – Spalování – Větrání – Odvod tepelné zátěže

• Odvod spalin – atmosférický – tlakový – “turbo“ kotle

• Odvod vzduchu – Větrání – Odvod tepelné zátěže


21

Funkce kotelny • Přívod paliva – pevná, kapalná, plynná (ZP x propan)

• Distribuce tepla – vytápění – příprava teplé vody – VZT – technologie 125TBA1 - prof. 206Karel Kabele

Funkce kotelny • Pojistné a zabezpečovací zařízení – Objemové změny – Tlak – Teplota

• Regulace výkonu • Požadavky na stavební konstrukce – Prostupy, podpory, základy

• Provoz 125TBA1 - prof. 207Karel Kabele

22

Schéma zapojení kotelny

Příklad funkčního schématu kotelny bez zakreslených armatur.


208

Dispoziční řešení kotelny


209

23

DÁLKOVÉ VYTÁPĚNÍ (DISTRICT HEATING, CZT CENTRALIZOVAN ZÁSOBOVÁNÍ TEPLEM)

Recommend Documents