ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra technických zařízení budov
TBA1 – Vytápění Zdroje tepla - obnovitelné zdroje
1
Obnovitelné zdroje energie • Zákon 406/2000 Sb o hospodaření energií OZE=nefosilní přírodní zdroje energie, jimiž jsou energie – – – – – – – – –
vody, půdy, vzduchu, větru, slunečního záření, geotermální, biomasy skládkového plynu kalového plynu a bioplynu
2
1
Využití energie vody, půdy, vzduchu • Nízkopotenciální zdroj - teplota v rozmezí cca -20 až +30°C • Nutno zvýšit teplotní úroveň -> tepelné čerpadlo …
3
Tepelné čerpadlo •
• • •
•
Tepelný stroj, umožňující využití nízkopotenciálního tepla okolí pro energetické systémy budov. Výparník-kompresor-kondenzátorredukční ventil Kompresorové x absorpční Topný faktor (COP) – Podíl výkonu a příkonu >1 opt 3 – Závislý na pracovních podmínkách Chladivo – Freony!!!
4
2
Zdroje nízkopotenciálního tepla pro tepelné čerpadlo – Vzduch • Venkovní vzduch • -18 +30°C • Proměnná teplota ovlivňuje topný faktor • Instalace venkovní jednotky s ventilátorem
5
Zdroje nízkopotenciálního tepla pro tepelné čerpadlo – Voda • Studniční – Dvě studny – Další čerpadlo • Povrchová – výměník nebo čerpání?
6
3
Zdroje nízkopotenciálního tepla pro tepelné čerpadlo – Země • Zemní kolektor 1,01,8 m hluboko, 15-35 W/m2, rozteč 0,6-1 m, délka 100 m
• Vrty (20-100 W/m), čtyři trubky DN 25-32 hloubka 75-150 m
7
Použití TČ • Příprava teplé vody, ohřev bazénu – Optimální pracovní podmínky – Systémy vzduch-voda, chlazení sklepa… – Samostatné zařízení nebo kombinace s TČ pro vytápění?
8
4
Použití TČ • Teplovodní vytápění – Nízkoteplotní zdroj → nízkoteplotní soustava, podlahové vytápění, desková tělesa, konvektory? – Bivalentní nebo monovaletní zdroj ? (elektrokotel, pevná paliva, solární kolektory) – Konstantní pracovní podmínky – X požadavky na proměnný výkon otopné soustavy – → akumulace tepla, hydraulické řešení 9
Zapojení - příklady řešení 1 Č2
Č3
2xTRV PV Č1 EN
RS
Příklad 1: Tepelné čerpadlo s akumulační nádrží – pouze vytápění
10
5
Zdroje - příklady řešení 2 TRB
Č3
Č2 2xTRV
PV Č5
Č1 EN
RS
3xZV PV
Zapojení umožňuje práci zdroje v optimálních podmínkách a přerušovaný chod zdroje s přestávkami v řádu dnů.Průtočný ohřev TUV je ve srovnání se zásobníkovým příznivý z hlediska stagnace TUV (legionella). 11
Zdroje - příklady řešení 3
TRB Č3
Č2
PV Č4
Č1 EN
2xTRV Č5 RS
3xZV PV
Příklad 3: Bivalentní zdroj – tepelné čerpadlo s nízkoteplotními kolektory.Teplovodní vytápění,průtočný ohřev TUV. Použití teplotně stratifikovaného zásobníku umožňuje využití nízkopotenciálního tepla kolektorů k předehřevu teplé vody. 12
6
Solární energie • Slunce - pohyb po obloze • difúzní a přímé záření • solární konstanta 1360 W/m2 • zaclonění mraky • skutečně dopadající energie max 1000 W/m2
Globální sluneční záření dopadající na území ČR [MJ . m-2 .rok] 13
Solární energie • Pasivní systémy • solární okno • skleník (zimní zahrada) • akumulační stěna TROMBE
14
7
Využití solární energie • Aktivní solární systémy – vodní, vzdušné kolektory – fotovoltaické články
15
Zapojení solárního kolektoru pro přípravu teplé vody TV C
TRB Č Č
PV
3xZV SV 16
8
Kogenerace •
plynový motor s elektrickým generátorem
•
topným zdrojem je chlazení motoru
•
výkon např 42 kW tepla + 25 kW elektřiny
•
X hluk
•
X nesoučasnost odběru tepla a elektřiny
•
problém s prodejem el.energie
17
Palivové články Zdroj elektrické energie a tepla Oxidací (spalováním) chemických látek se u nich chemická energie mění na energii elektrickou. Obdobně jako u galvanických článků i zde probíhají chemické reakce, ale rozdíl je v tom, že se k jedné elektrodě přivádí palivo (např. vodík) a ke druhé okysličovadlo (např. kyslík). Během provozu lze u palivových článků palivo doplňovat, takže mohou pracovat trvale. Klasický palivový článek je kyslíko-vodíkový článek, který má dvě pórovité platinové elektrody, mezi nimiž je elektrolyt. Palivové články se používají v elektromobilech. 18
9
Palivový článek ve vytápění
19
Biomasa Biomasa je definována jako hmota organického původu. V souvislosti s energetikou jde nejčastěji o dřevo a dřevní odpad, slámu a jiné zemědělské zbytky včetně exkrementů užitkových zvířat. Suchý proces
Mokrý proces
Výhřevnost
Polena Brikety, peletky
16 MJ/kg 19 MJ/kg 20
10
Přednosti a nevýhody biomasy
-
+ Obnovitelná energie. Lokální zdroj Do ovzduší se dostane jen CO2, které rostliny spotřebovaly při fotosyntéze pro svůj růst. proces nepřispívá, na rozdíl od fosilních paliv, ke skleníkovému efektu.
Obsah vody má velký vliv na výhřevnost. Větší nároky na prostor. Nutná likvidace popela. Menší komfort provozu.
21
Mokrý proces – výroba bioplynu
22
11
Kotle na spalování biomasy – zplynovací kotel
23
Kotel na peletky • = kotel na zplynování dřeva + zásobník paliva + dopravník
24
12
Doprava peletek
25
Náklady na vytápění RD 100GJ www.tzb-info.cz 2007
2009
2008
2010
26
13
ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra technických zařízení budov
Děkuji za pozornost
28
14
