Energetické systémy pro nízkoenergetické stavby

Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Ústav elektroenergetiky

Energetické systémy pro nízkoenergetické stavby Systémy pro vytápění a přípravu TUV

doc. Ing. Petr Mastný, Ph.D. Energie pro budoucnost 13.4. 2011 BVV

Obsah a cíle přednášky • Definice požadavků na energetické zásobování staveb • legislativní rámec • energetické požadavky budov

• Moderní technologie pro zabezpečení energetických potřeb • • • • •

solární systémy tepelná čerpadla biomasa systémy nuceného větrání vnitřní prostředí budov

Energie pro budoucnost 13.4. 2011 BVV

www.globenergia.pl

Současné požadavky na energetické zásobování staveb • Spotřeba energie v obytných domech tvoří téměř 40% celkové spotřeby energie v rámci EU [1] ⇒ vysoký potenciál úspor energie • Výzva EU ke snižování energetické náročnosti budov • Navrhovaná opatření • renovace budov a energetických systémů • dodatečné zateplení budov • výstavba nízkoenergetických a pasivních budov [1] Study on the Energy Saving Potentials in EU Member States, Candidate Countries and EEA Countries Energie pro budoucnost 13.4. 2011 BVV

Energetická náročnost budov min EN n = min

∑ IEN + n ⋅ (min PEN ) r

(J )

IEN = EN VÝST + EN Ú , R + EN LIKV

(J )

výstavba + údržba, rekonstrukce + likvidace

PEN r = E rVV + E rTV + E rVAR + E rOST


(J )

Provozní energetická náročnost • • • •

vytápění a větrání objektu (ErVV) 65% příprava teplé vody (ErTV) 17% vaření (ErVAR) 6% provoz běžných spotřebičů (ErOST) 12%

normativní požadavky na energetickou náročnost bytových objektů vyhláška MPO č. 291/2001 Sb. – Proces zachování energie


OZE využitelné ve výstavbě • určení typu energetického zdroje definují následující požadavky: • ekonomické • environmentální • bezpečnostní

• mění se požadavky na technologické a stavební řešení nových objektů • nízkoenergetické a pasivní domy

• do popředí se dostávají solární systémy, tepelná čerpadla a systémy s rekuperací tepla Energie pro budoucnost 13.4. 2011 BVV

Solární systémy • solární systémy využitelné u pozemních staveb: • pasivní – možnost akumulace na několik hodin

• hybridní – možnost akumulace na několik dnů

• aktivní – možnost akumulace na několik týdnů druh využití solární energie má vliv na celkovou koncepci řešení energetického systému Energie pro budoucnost 13.4. 2011 BVV

Řešení solárních systémů • MONOVALENTNÍ • především pro sezonní provoz

• BIVALENTNÍ • využívají dva zdroje tepla • solární systém je doplněn o další tepelný zdroj – plynový kotel, tepelné čerpadlo, elektrický kotel

• TRIVALENTNÍ • jsou využity tři energetické zdroje


zdroj RD Rýmařov, s.r.o.

Řešení solárních systémů Bivalentní systém pro vytápění a přípravu TUV 1 – kolektory 2 – regulátor 3 – cirkulační čerpadlo 4 – odběrná místa 5 – otopná soustava 6 – kotel s regulátorem 7 – zásobník ve slunečním okruhu 8 – zásobník v okruhu kotle 9 – kotel ústředního vytápění 10 – expanzní tlaková nádoba 11 – solární instalační jednotka


Petráš, D. Nízkoteplotní vytápění a obnovitelné zdroje energie, 2008, ISBN: 80‐05‐00051‐0

Tepelná čerpadla – pracovní princip • pracovním principem tepelného čerpadla je chladící okruh s parním oběhem, který se skládá ze čtyř částí: – – – –

výparník kompresor kondenzátor škrtící ventil

• po technické stránce jsou tepelná čerpadla téměř shodná s chladícími zařízeními Energie pro budoucnost 13.4. 2011 BVV

http://heatpumpcost.com

Tepelná čerpadla – pracovní princip


Tepelná čerpadla – topný faktor • poměr získaného tepla (topného výkonu) a energie potřebné pro přečerpání se nazývá topný faktor – vyjadřuje kolikrát více energie získáme než ve formě poháněcí energie přivedeme

ε=

QT QE

(−)

– topný faktor celého systému TČ, zahrnující i nezbytné příkony strojů pro cirkulaci zdroje a ohřívané látky systémem je

εTČ =


QT ,TČ QE ,TČ

( −)

Typy tepelných čerpadel • tepelná čerpadla jsou vyráběna ve čtyřech základních provedeních – – – –

země – voda voda – voda vzduch – voda vzduch – vzduch (klimatizační jednotky)

• tepelná čerpadla mohou obecně pracovat ve dvojím zapojení: – monovalentní systém – bivalentní systém


Monovalentní systém • tepelné čerpadlo je hlavním a jediným zdrojem tepla


Bivalentní systém • tepelné čerpadlo pracuje spolu s doplňkovým zdrojem tepla • tepelný výkon TČ je navržen tak, aby TČ krylo přibližně 60% tepelných ztrát objektu


Bivalentní systém – bod bivalence • bivalentní bod je určen pomocí tzv. teploty bivalence • pro bivalentní bod musí platit dvě podmínky: – výkon tepelného čerpadla odpovídá potřebě z hlediska otopné soustavy – teplota média ohřívaného tepelným čerpadlem odpovídá potřebě otopné soustavy


Význam a problematika tepelných čerpadel • realizace netradičních • TČ nemohou zásadně řešit prostředků energetiky je energetickou situaci svázána s řadou • za předpokladu správného specifických otázek a energetického a problémů: ekonomického návrhu – oblast technického řešení mohou významně přispět ke – oblast projektování snížení primární spotřeby – oblast investiční energie a provozních – oblast výrobní nákladů – oblast centrálního řízení


Otopné soustavy ve spojení s TČ • ve spojení s tepelnými čerpadly je nejvhodnější využívat nízkoteplotní otopné soustavy


Biomasa jako energetický zdroj


Biomasa jako energetický zdroj


Systémy nuceného větrání a vytápění • zajištění vhodného mikroklimatu v energeticky úsporné výstavbě • nedostatečné větrání ohrožuje stabilitu mikroklimatu ⇒ zdravotní rizika

• nutnost systému u pasivního standardu


zdroj Centrum pasivního domu

Systémy nuceného větrání a vytápění Rekuperace

Rekuperace tepla • proces zpětného získávání tepla • významně snižuje spotřebu tepla na větrání

• nejčastěji se používají systémy vzduch/vzduch • kombinovaná provozní účinnost u větracích jednotek s rekuperací je 70‐80% • účinnost závisí na rozdílu teplot a vlhkosti vzduchu Energie pro budoucnost 13.4. 2011 BVV

zdroj Rekuperace Martínek, s.r.o.

Systémy nuceného větrání a vytápění

Centrální ventilační jednotky

Centrální ventilační jednotka • • • •

větrání domu vytápění ohřev TUV napojení na solární systém

• pro objekty s tepelnou ztrátou do 10 kW


• popis sestavy • tepelné čerpadlo vzduch/voda • bivalentní zdroj (elektrokotel) • výměník tepla s křížovým protiproudem • zásobník na TUV • ventilátory • pylové a pachové filtry

zdroj ATREA, s.r.o.

Vnitřní prostředí budov • faktory ovlivňující vnitřní prostředí budov (mikroklima) • konstrukce a situace objektu • stavební materiál • energetický systém

• vyhláška MZČR 6/2003 Sb. • norma ČSN EN 15251 • Vstupní parametry vnitřního prostředí pro návrh a posouzení energetické náročnosti budov s ohledem na kvalitu vnitřního vzduchu, teplotního prostředí, osvětlení a akustiky. Energie pro budoucnost 13.4. 2011 BVV

Děkuji za pozornost

doc. Ing. Petr Mastný, Ph.D. Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Ústav elektroenergetiky Technická 10 616 00 Brno [email protected]

Energetické systémy pro nízkoenergetické stavby

Recommend Documents