Palivo. Teplo. Distribuce Ztráty Teplo r účinnost rozvodů tepla. Spotřebitelé

ČVUT v Praze, Fakulta strojní, Ústav techniky prostředí

Ztráty tepelných zařízení, tepelných rozvodů a vyhodnocování účinnosti otopných systémů Roman Vavřička ČVUT v Praze, Fakulta strojní Ústav techniky prostředí

Roman.Vavricka@ Roman.Vavricka @fs.cvut.cz www.utp.fs.cvut.cz www. utp.fs.cvut.cz


www.utp.fs.cvut.cz www. utp.fs.cvut.cz

Účinnost přeměny energie

Palivo

 s Uživatel

Ideálně 99% x 99% x 99%

Skutečně 75% x 95% x 90%



97,0%

64,1%

 k Produkce  r Distribuce

Celkově

Energie na vstupu

1031

1559

Energie na výstupu

1000

MWh

Ztráty Kotel

k  účinnost zdroje tepla

Teplo Distribuce 

Ztráty

Teplo

r  účinnost rozvodů tepla

Spotřebitelé Ztráty

s  účinnost využití tepla

1



Druhy paliv Druh paliva

Výhřevnost paliva Hu

Celková výhřevnost Ho

Uhlí Koks Hnědé uhlí - surové Hnědé uhlí – brikety Lehký topný olej EL Těžký topný olej S Zemní plyn L Zemní plyn H Svítiplyn

8.14 kWh/kg 7.50 kWh/kg 2.68 kWh/kg 5.35 kWh/kg 10.08 kWh/l 10.61 kWh/l 8.87 kWh/m3 10.42 kWh/m3 4.48 kWh/m3

8.41 kWh/kg 7.53 kWh/kg 3.20 kWh/kg 5.75 kWh/kg 10.57 kWh/l 11.27 kWh/l 9.76 kWh/m3 11.42 kWh/m3 5.00 kWh/m3

Maximální emise CO2 ( kg/kWh) Hu

Ho

0.350 0.420 0.410 0.380 0.312 0.290 0.200 0.200 0.200

0.339 0.418 0.343 0.354 0.298 0.273 0.182 0.182 0.179

H C H Teplo vzniklé při spalování = Hu

CnHm + xO2 = nCO2 + 0.5mH2O + Hu Při spalovacím procesu vzniká vždy CO2 a voda (ve spalinách)

0.5mH2O (ve spalinách) = 0.5mH2O (kapalina) + + Hc Hc = teplo obsažené ve spalnách


Hc + Hu = Ho Ho = celková výhřevnost paliva


Legislativa – www.zakony.cz

Zákon č. 177 177//2006 Sb Sb.. – O hospodaření energií – mění zákon č. 406 406//2000 Sb Sb.. - stanovuje opatření pro zvyšování hospodárnosti užití energie a povinnosti fyzických a právnických osob při nakládání s energií, pravidla pro tvorbu Státní energetické koncepce, Územní energetické koncepce a Národního programu hospodárného nakládání s energií a využívání jejích obnovitelných a druhotných zdrojů.

Vyhláška č. 193 193//2007 Sb Sb.., kterou se stanovují podrobnosti účinnosti užití energie při rozvodu tepelné energie a vnitřním rozvodu tepelné energie a chladu.. chladu

2



Vyhláška č. 193/2007 Sb.

Vnitřní rozvod tepelné energie §4: 1)

každý spotřebič tepelné energie se opatřuje armaturou s uzavírací schopností, pokud to jeho technické řešení a použití připouští, otopná tělesa TRV+RŠ.

2)

pro vytápění s nuceným oběhem teplonosné látky nevýrobních objektů se volí teplota teplonosné látky na vstupu do otopného tělesa do 75 °C (s přirozeným oběhem vody maximálně do 90 °C).

3)

tepelná energie předávaná do vytápěného prostoru z neizolovaného potrubí je považována za trvalý zisk, jestliže teplota teplonosné látky v potrubí je rovna nebo vyšší než 60 °C a délka potrubí je větší než 2 m.



Tepelné zisky od neizolovaného potrubí

Teplo z teplonosné látky protékající potrubím se sdílí z povrchu neizolované trubky do vytápěného prostoru konvekcí (prouděním) a radiací (sáláním) (sáláním)..

4 4   Q    S   t  t   c     Ttr    Ti     k tr tr i 0 tr ,i      100   100  

3



Tepelné zisky od neizolovaného potrubí Svislé potrubí

 k  1,45   tw  ti 

Vodorovné potrubí

0 ,25

 t t   k  1, 22   w i   d 


0,25



Směrné hodnoty tepelného výkonu neizolovaného potrubí vztažené na 1 m délky délky..

4




Tepelná izolace zařízení pro rozvod tepelné energie a vnitřní rozvody §5: 1)

část tepelné sítě, která prochází netemperovanými prostory s teplonosnou látkou o teplotě vyšší než 40 °C musí být vybavena tepelnou izolací (kromě kondenzátního potrubí)

2)

u vnitřních rozvodů s teplotou teplonosné látky do 115 °C musí být návrh izolace proveden tak, aby povrchová teplota izolace byla maximálně o 20 K vyšší než teplota okolí

3)

u vnitřních rozvodů s teplotou teplonosné látky nad 115 °C musí být povrchová teplota izolace maximálně o 25 K vyšší než teplota okolí

4)

!!! na všech vnitřních rozvodech musí být instalována tepelná izolace !!! (armatury a příruby mají odnímatelnou tepelnou izolaci)




Tepelná izolace zařízení pro rozvod tepelné energie a vnitřní rozvody §5: 5)

tepelná izolace rozvodů musí být provedena z materiálů, které mají součinitel tepelné vodivosti λ ≤ 0,045 W/m.K a u vnitřních rozvodů λ ≤ 0,04 W/m.K

6)

tloušťka tepelné izolace se stanoví tak, aby výsledný součinitel prostupu tepla U odpovídal požadavkům viz. tabulka pro vnitřní rozvody

DN U

[W/m2.K] 7)

10 až až 15

20 až 32

40 až 65

80 až 125

150 až 200

0,15

0,18

0,27

0,34

0,4

Pro vnitřní rozvody tepla a chladu se u malých průměrů menších než DN 10 přihlíží k izolačnímu logicky neřešitelnému rozporu, tj tj.. cena izolace versus dosažená úspora

5




Tepelná izolace zařízení pro rozvod tepelné energie a vnitřní rozvody §5:

U

 1 1 1 1 d  d   ln     ln  iz    i  D 2  tr  D  2  tr  D   iz  diz

Příklad: DN 25, λiz = 0,04 W/mK, τ = 232 dní, C tepla = 560 Kč/GJ, C iz = 4500 Kč/m3, životnost Příklad: izolace 20 let Návrh splňující vyhlášku č. 193/2007 Sb., kde U ≤ 0,18 W/m2K

Výsledná tloušťka izolace h = 67 mm (výpočet dle č.193/2007 Sb. viz www.tzb-info.cz ) Výsledná tloušťka izolace h = 63 mm (výpočet dle č.193/2007 Sb. Výpočetní program)



Vyhláška č. 193/2007 Sb. !!! §2 odst odst.. 3, říká říká:: „Při navrhování nových a při rekonstrukci stávajících tepelných sítí se použije řešení, pro které má minimální hodnotu energetická náročnost z hlediska dopravy tepelné energie c a maximální hodnotu účinnost z hlediska tepelných ztrát z. Minimální hodnoty resp resp.. maximální nemusí být dodrženy, pokud je navrženo výhodnější řešení na základě optimalizačního výpočtu, respektujícího ekonomicky efektivní úspory energie energie.. …“

6



Vyhláška č. 193/2007 Sb. Měrná tepelná ztráta potrubí [W/m]

Twm  Ti   D  2h  1 1 1  ln  tr   2  iz D   D  2 h   tr  e tr   Náklady na tepelné ztráty

N q  q   Ctepla 

24 3600  1000 1000000 Náklady na izolaci 2    Dtr  2h   Dtr2    C iz 4 N iz  Z



Vyhláška č. 193/2007 Sb. h tloušťka izolace q Nq Niz Suma

5 mm

10 mm

15 mm

20 mm

25 mm

30 mm

35 mm

40 mm

45 mm

101,80 1142,67 21,09 1163,76

80,84 907,38 50,04 957,42

61,90 694,80 86,85 781,65

45,63 512,18 131,49 643,67

37,71 423,25 183,96 607,21

32,95 369,82 231,21 601,03

30,28 339,86 279,77 619,63

26,52 297,69 328,32 626,01

22,27 249,98 376,88 626,86

Niz

Suma

Nz 1400 1200 1000 Kč/m.rok

q

800 600 400 200 0 5

10

15

20 25 30 Tloušťka izolace

35

40

45

7




Regulace a řízení dodávky tepelné energie nebo chladu §7 a §9: 1)

u rozvodu tepelné energie a vnitřních rozvodů vytápění a teplé vody se seřizují průtoky tak, aby odpovídaly projektovaným jmenovitým průtokům s maximální odchylkou ± 15 %

2)

u rozvodu chladu a vnitřních rozvodů chladu se seřizují průtoky tak, aby odpovídaly projektovaným jmenovitým průtokům s maximální odchylkou ± 12 %

3)

oběhová čerpadla v předávacích stanicích a v otopných soustavách s jmenovitým tepelným výkonem nad 50 kW se vybavují automatickou plynulou nebo alespoň třístupňovou regulací otáček




Metody zjišťování tepelných ztrát a zisků pro rozvod tepelné energie, chladu a teplé vody §10 10:: 1)

Schmidtova metoda – měření na speciálním gumovém pasu, kde na základě rozdílného tepelného toku je vyvolána změna odporu termočlánku, která spolu s odečteným napětím udává hodnotu měrného tepelného toku

2)

termovizní metoda – na základě snímaní povrchu tepelné izolace můžeme zaznamenat rozložení povrchových teplot, případné vady nebo špatné instalace izolace, nevýhodou je neověření součinitele tepelné vodivost tepelné izolace

3)

kalorimetrická metoda – na základě měření rozdílů teplot na začátku a konci úseku spolu s měřením hmotnostního průtoku vody, stanovíme tepelnou ztrátu úseku – nevýhodou může být v případě použití fakturačních měřidel velká chyba způsobená nepřesností měřidel

8



Teplotní parametry otopné soustavy

QOT  mOT  c   tw1  tw 2   k  S L   t wm  t L  t1

– teplota otopné vody na vstupu do otopné soustavy

t2

– teplota otopné vody na výstupu z otopné soustavy

tw1

– teplota na vstupu do otopného tělesa

tw2

– teplota na výstupu z otopného tělesa

tTp max – nejvyšší teplota povrchu otopného tělesa twm

– střední teplota otopného tělesa



Bezdotykové systémy měřené teploty Stefan – Boltzmannův zákon

Wienův posouvací zákon

Prezentace Planckova vyzařovacího zákona v energetickém tvaru. Teplotní závislost generovaného spektra infračerveného záření.

Kirchhoffovy zákony

9



Výhody bezdotykového měření teploty Zanedbatelný vliv

měřící techniky na měřený objekt

Možnost

měření velmi rychlých změn teploty

Možnost

měření na rotujících nebo pohybujících se objektech

Nedochází k

mechanickému opotřebení snímaného objektu



Nevýhody bezdotykového měření teploty Nejistota

měření způsobená neznalostí správné hodnoty emisivity povrchu tělesa Nejistota

měření způsobená špatným zaměřením měřeného objektu

Nejistota

měření způsobená neznalostí hodnoty propustnosti prostředí mezi čidlem a měřeným objektem Nejistota

měření způsobená nepřesnou korekcí odraženého záření z okolního prostředí na měřený objekt

10



Nejistota měření způsobená neznalostí správné hodnoty emisivity měřeného objektu 1. Vyhledání emisivity v tabulkách 2. Ohřátím měřeného vzorku na známou teplotu 3. Použitím dodatečného materiálu nebo speciálního nátěru 4. Kombinací dalších metod měření povrchové teploty



Nejistota měření způsobená neznalostí správné hodnoty emisivity měřeného objektu

90 85

Dotykový teploměr Bezdotykový teploměr NTC Termistor

80

tp [°C]

75 70 65 60 55 50 45 1

2

3

4

5

Číslo měření [-]

6

7

8

11



Nejistota měření způsobená špatným zaměřením měřeného objektu



Nejistota měření způsobená špatným zaměřením měřeného objektu

12



Nejistoty měření způsobené nepřesnou korekcí záření okolního prostředí apod apod.. Negatviní

vliv má také teplota vnějšího prostředí nebo teplota okolních ploch Transparence

prostředí může také znehodnotit infračervený signál, tj. zvýšená prašnost, vlhkost atd. Významný

vliv může mít také způsob proudění vzduchu okolo měřeného předmětu



Termovizní systém snímání povrchových teplot

Schematický nákres obecné termografické měřicí situace 1 – okolí, 2 – objekt, 3 – atmosféra, 4 – kamera

13



Termovizní systém snímání povrchových teplot



Příklady použití

1,5 min. – t povrchu = 28,7 °C

3 min. – t povrchu = 52,1 °C



14







15





Děkuji za pozornost

Roman.Vavricka@ Roman.Vavricka @fs.cvut.c fs.cvut.cz www.utp.fs.cvut.cz www. utp.fs.cvut.cz

16

Palivo. Teplo. Distribuce Ztráty Teplo r účinnost rozvodů tepla. Spotřebitelé

Recommend Documents