TZB - Vytápění. Daniel Macek Katedra ekonomiky a řízení ve stavebnictví, Fakulta stavební, ČVUT v Praze

TZB - Vytápění

Daniel Macek Katedra ekonomiky a řízení ve stavebnictví, Fakulta stavební, ČVUT v Praze

Volba paliva pro vytápění 

Zemní plyn   





nejrozšířenější palivo v ČR relativně čistý zdroj tepelné energie kotle na zemní plyn vyžadují odkouření nutným náklad na třísložkový komín z důvodu působení kyseliny na vnitřní stranu komínu

Zkapalněný plyn (propan nebo propan-butan)    

kde není dostupný zemní plyn vyšší cena než zemní plyn (pořízení i provoz) ekologické palivo potřeba zásobníku plynu

Volba paliva pro vytápění 

Extralehký topný olej   



ekologické palivo s nízkým obsahem síry nízký bod tuhnutí (výhoda v zimě) zařízení není pod tlakem, proto je bezpečnější než zkapalněný plyn

Tuhá paliva  

z cenového hlediska jsou nejlevnější používají se nejdéle a dlouho se používat budou

Volba paliva pro vytápění 

Biomasa   







moderní tuhé ekologické palivo obnovitelný druh paliva organická hmota rostlinného nebo živočišného původu odpad ze zemědělské, průmyslové činnosti nebo z komunálního odpadu výroba tepla přímým spalováním v topeništích (dřevo, dřevní odpad, sláma, atd.). zpracování na kvalitnější paliva tzv. fytopaliva (pelety, brikety, bioplyn, etanol, bionafta).

Volba paliva pro vytápění 

Dřevní hmota   

      

ekologické palivo nejstarší způsob získávání tepla nízká emisní zátěž obnovitelnost dřevní hmoty cenová přijatelnost náročnost na přípravu paliva velký skladovací prostor nestálá vlhkost v palivu nutnost přikládat palivo omezená možnost regulace výkonu zdroje

Volba paliva pro vytápění 

Dřevěná štěpka 





drcené části větví, kmenů, kůry a obdobného materiálu o různém rozměru kvádry o rozměrech 5x5x5 až 50x30x15 mm

Pelety  

  

suché granule průřezu o Ø 6-14 mm a o délce 2 - 5 cm vyráběny z organického materiálu pod vysokým tlakem a za teploty kolem 900° C pojivem jsou pryskyřice, obsažené ve dřevu minimální množství popela – lze užít jako minerální hnojivo cena srovnatelná se zemním plynem

Volba paliva pro vytápění 

Koks  





byl oblíben především pro svoji stáložárnost se zdokonalováním kotlů na uhlí se tato výhoda postupně vytrácí cena je vyšší než u ostatních pevných paliv

Uhlí – hnědé, černé 

použitím dokonalejších kotlů dosahovat vyšší účinnost využití tepla z paliva při menší produkci emisí

Volba paliva pro vytápění 

Uhlí – hnědé, černé   

 

nevýhoda prostory na skladování nejnovější automatické kotle – jsou ekologické kotle se zásobníky – vydrží až týden nevýhodou je zatápění a vybírání popele při vlhkém uhlí spálíme více paliva, ale méně hřeje

Volba paliva pro vytápění 

Elektrická energie  

rozšířené počátkem 90-tých let Podle pružnosti vytápění se dělí na:  



Podle možnosti přemístění zdrojů tepla se dělí na:  



přímotopné (konvektory, ventilátory) akumulační (elektrická akumulační kamna, podlahové vytápění) stabilní (konvektory, kamna, podlahové vytápění, kotle) mobilní (konvektory, radiátory, zářiče, ventilátory, koberce)

Podle umístění zdroje tepla se dělí na:  

lokální (topidla, elektrické rohože) centrální (kotle)

Zdroje tepla - Kotle   

nejrozšířenějším zdrojem tepla různá paliva kupují se dle tepelné ztráty objektu 

 

např. tepelná je ztráta objektu 12kW, pak pořizujeme kotle o výkonu 12kW

moderní kotle – regulace výkonu od 30 do 100% nejběžnějšími kotle jsou kotle na zemní plyn s odtahem spalin do komína

Zdroje tepla - Kotle 

nejdokonalejšími kotli jsou kondenzační  



využívají teplo spalin a mají největší účinnost ochlazení spalin na teplotu tak nízkou, až obsažená vlhkost kondenzuje, získáme část výparného tepla vody, obsaženého ve spalinách

elektrické kotle      

nemají odvod spalin účinnost je 99% jen se souhlasem elektrorozvodného závodu mají velkou okamžitou spotřebu elektrické energie samostatný elektrický okruh a musí mít své elektrické jištění zapojují se na třífázovou elektrickou síť

Zdroje tepla - Kotle 

turbokotle (zákaz výroby 9/2015)  



kombinované kotle  



odvod spalin přes stěnu opatřeny ventilátorem, který zajišťuje odvod spalin

vodu nejen pro vytápění, ale také pro užitkové účely musejí mít vyšší výkon než klasické kotle

dělení kotlů dle umístění:  

nástěnné - jsou lehké a zavěšují se na zeď stacionární jsou umístěny na zemi – litinové, větší životnost než nástěnné

Zdroje tepla – Topidla 

Topidla  

  



slouží pro vytápění jedné nebo dvou místností neohřívá se v nich voda, ale teplo se z nich dostává do místnosti přímo na všechny běžné druhy paliv většinou se však umisťují pod okno topidla na tuhá paliva a plynové topidla musí být umístěny buď u komínu nebo u venkovní stěny, aby mohl být zajištěn odvod spalin při odvodu spalin přes stěnu je nutno mít i připojení k elektrické energii, aby mohl fungovat ventilátor

Zdroje tepla – Krby 

Krby 





palivem mohou být peletky, dřevo, plyn i elektrická energie srdcem krbu je krbová vložka – zde dochází k hoření paliva a ke vzniku tepla, vyrábí se z tlustostěnného ocelového plechu nebo šedé litiny

Krb s teplovodním výměníkem   

centrální zdroj tepla pro vytápění nad prostorem topeniště je zabudován výměník tepla do topného obvodu umisťuje čerpadlo, expanzní nádoba a pojišťovací ventil

Zdroje tepla – Kamna 

Kamna   



Krbová kamna s teplovodním výměníkem 



lokální zdroj tepla, jedna dvě místnosti všechny běžné druhy paliv připojují se na jednofázové až třífázové vedení dle výkonu podobná krbům, ale větších rozměrů

Kachlová kamna 

výhoda vzhledu

Zdroje tepla – Kamna 

Elektrická akumulační kamna 

statická 



dynamická   



přímotop

akumulační jádro je izolováno od okolí teplo odvádí pouze proudící vzduch – ventilátor teplo lze regulovat

hybridní kamna  

částečně přímotop částečně jako dynamická kamna

Zdroje tepla – Infračervené panely 

Infračervené topné panely  

  



prostor je prostupován infračervenými vlnami vlny procházejí do všech předmětů, stěn místnosti, a následně se od těchto předmětů ohřívá vzduch lidé, pobývající v takovémto prostoru, cítí příjemné teplo teplo je téměř identické se slunečním teplem vhodné pro alergiky, protože nedochází k velké cirkulaci vzduchu infračervené vlny zabraňují tvorbě různých plísní ve zdivu a v nábytku

Zdroje tepla – Solární kolektory 

Solární kolektory 



 



ekologický způsob jak získávat teplo je pomocí slunečních kolektorů v ČR je celková doba slunečního svitu (bez oblačnosti) je od 1 400 do 1 700 hod/rok jižní Morava – efektivnější záření energie dopadající kolmo na 1m2 plochy představuje 800 až 1 250 kWh ročně solární zařízení se rozdělují dle oběhu teplonosné látky:  

nucený oběh - zajištěn čerpadlem s přirozeným oběhem - zásobníková nádrž musí být nad kolektory

Zdroje tepla – Solární kolektory 

Solární kolektory  







slunce je nevyčerpatelným zdrojem energie výhodou využití sluneční energie jsou nulové palivové náklad (sluneční energie je zdarma). vysoká životnost zařízení 15 – 20 let a jeho nenáročná obsluha vyrobená energie ze slunečního záření může nahradit 20 - 50 % potřeby tepla k vytápění a 50 – 70 % potřeby tepla k ohřevu vody v domácnosti úspora fosilních paliv, jejichž spalováním znečišťujeme přírodu emisemi SO2, CO2, NOx a prachových částic

Zdroje tepla – Solární kolektory 

Solární kolektory  

nelze využívat jako samostatný zdroj tepla teplonosné látky pro kapalinové solární soustavy     

   

nízký bod tuhnutí (nejlépe kolem -25 až -30 °C) dobré tepelně-fyzikální vlastnosti (tepelná kapacita, viskozita), co nejvíce podobné vodě nehořlavost ochrana proti korozi kompatibilita s těsnícími materiály ekologické aspekty (netoxická, biologicky rozložitelná) dlouhodobá stálost vlastností- teplotní odolnost rozumná cena glykolové nemrznoucí směsi, alkoholy, silikonové oleje

Zdroje tepla – Tepelná čerpadla 

Tepelná čerpadla  



významný ekologický zdroj tepla odebírá teplo z vnějšího prostředí (z nízkoteplotního zdroje) skládá se z:   



odpařovače – výměník tepla, teplo do teplonosné látky kompresoru – vysoký tlak, zvýší teplotu tep. látky kondenzátoru – předání tepla expanzního ventilu – roztažení a ochlazení tep. látky

Tepelné čerpadlo

Tepelná čerpadla 

Tepelné čerpadlo půda/voda 





nejrozšířenějším zdrojem nízkopotenciálního tepla pro tepelná čerpadla je teplo obsažené v zemi teplo se získává ve výměníku zhotoveném z plastových trubek, založeném v hlubinném vrtu nebo výkopovém kolektoru kolektory odebírají teplo půdě v nezámrzné hloubce 1,5 –2m

Tepelné čerpadlo půda/voda zemní kolektory

Tepelné čerpadlo půda/voda hlubinné vrty

Tepelná čerpadla 

Tepelné čerpadlo voda/voda  

teplo se odebírá stojaté nebo tekoucí vodě využívá se princip dvou studní

Tepelná čerpadla 

Tepelné čerpadlo vzduch/voda  

odebírá teplo venkovnímu vzduchu funguje podobně jako mraznička

Tepelná čerpadla 

  

 



vysoko pořizovací náklady nejnižší provozní náklady pracují velice efektivně a úsporně. využívají nejčistší a nejlacinější zdroj energie, protože odebírají teplo ze země, z vody nebo ze vzduchu. mají plně automatický, mikroprocesorem řízený provoz. nepotřebují žádné palivo, pouze elektrickou energii pro pohon kompresoru. účinnost tepelného čerpadla (topný faktor) dosahuje 2,7 až 4,5 násobek vloženého příkonu

Topný systém 

Šíření tepla  

vedením (kondukce) prouděním (konvekce) 



sáláním (radiace) 



nejdříve se ohřeje vzduch potom stěny nejdříve se ohřejí plochy (stěny, podlaha, strop) potom vzduch

výškové rozložení tepla je výhodnější u podlahového vytápění než konvekcí

Rozložení teploty při použití radiátoru

Rozložení teploty při podlahovém vytápění

Konvekční vytápění 

otopná tělesa      

konvektory, fan-coily (podlahové konvektory), radiátory trubková otopná tělesa (koupelnový žebřík) teplotní spád 90/70° C – dříve teplotní spád 60/40° C – trend

Sálavé vytápění 

Teplovodní sálavé vytápění 

  

ohřátá voda se vede potrubím, kde se ohřeje stěna podlaha teplota vody 35-45° C říká se mu nízkoteplotní, velkoplošné trubkový had – max. 120 m, je zabetonovaný

Sálavé vytápění 

Elektrické sálavé vytápění  





odporový topný drát součást textilní rohože pod vrstvou betonové mazaniny nášlapnou vrstvu musí tvořit materiál, který dobře propouští teplo (nejlépe dlaždice) akumulační – výška betonu 8-10 cm 



delší doba na prohřátí, ale déle teplo vydrží

přímotopové – beton do výšky 5 cm 

rychlejší nástup tepla

Sálavé vytápění 

Elektrické sálavé vytápění 

doplňkové vytápění  







v extrémně nízké vrstvě samolepící elektrické topné rohože přímo na beton, PVC, dlažbu či parkety na ni se rozvine prodyšný koberec nebo položí laminátová plovoucí podlaha či nová dlažba neporývá tepelnou ztrátu místnosti

Teplotní čidlo je zabetonováno v podlaze, a při překročení teploty dá signál k vypnutí

Otopná tělesa  

poslední článek rozvodu tepla rozdělení dle tvaru  





článková desková trubková

hospodárnost 

 

malý vodní objem velká předávací plocha vhodný materiál – měď, hliník

Otopná tělesa 

článková otopná tělesa (radiátory)   

hliník

z ocelového plechu, šedé litiny, hliníku nejlepší hliníkové – vyšší cena ve výškových budovách, vysoký tlak – voda dobře teče

litina

Otopná tělesa 

desková otopná tělesa   

hladká

z ocelového plechu obvykle jsou to konvektory jedno, dvou a třířadé – více řad větší tepelný výkon profilovaná

hladká na přání

Otopná tělesa 

trubková otopná tělesa   

klasický

ocelové nebo měděné trubky v koupelnách tzv. koupelnové žebříky elektrická nebo teplovodní komfortní

zákaznické

Otopná tělesa 

podlahové konvektory (fan-coily)   



ocelové nebo měděné trubky o Ø 16-25 mm podobné soklovým teplotním radiátorům ve žlabu pod podlahou, pod okno možno umístit i pod nízký parapet

Potrubí   

   

trubky, tvarové kusy, armatury správný průměr, tloušťku stěny nepoužívat teplejší vodu než na kterou jsou určeny, zkracuje to životnost ocel, měď, plasty lze kombinovat materiály ocel – za kotel, kde je velmi teplá voda za směšovačem už je voda chladnější

Potrubí 

podlahové vytápění 



při kombinaci může docházet k chemické reakci 





propylen, síťovaný polyetylen, polybutylen nebo měď např. mezi měděné a pozinkovanou ocel se musí vkládat nejméně 50 cm dlouhý kus z plastu voda v potrubí z mědi nesmí téct do potrubí z oceli opačně je to možné

orientační poměr nákladů na rozvod 

ocel: měď : plast cca 100:150:80

Potrubí 

izolovat v nevytápěných místnostech  



rohož z minerální plsti plastové pěnové hadice

spoje   

 

ocel se svařuje plast se svařuje nebo mechanicky spojuje síťovaný polyetylen – speciální spojky nebo lisování měď se spojuje mechanicky nebo pájením lisování je levné a rychlé

Regulace 

Regulační zařízení   

sladění vyrobeného tepla s místem vytápění vyšší vstupní náklady, ale úspory při provozu umístění regulace   



v kotli rozvaděči na otopných tělesech

soudobé kotle na pevná paliva mají regulovatelný přívod spalovacího vzduchu

Regulační zařízení 

ovládání prostorovým termostatem v kombinaci s časovým spínačem 



možnost nastavit program vytápění na den či týden dopředu

ekvitermní regulátor   



kotlový regulátor umožňuje nastavit topný program reguluje teplotu topné vody v závislosti na venkovní teplotě – ekvitermní křivka kde není možnost osazení prostorového čidla teploty

Regulační zařízení 



zvýšení tepla o 1°C zvýší náklady na energie +6% termostatické ventily 





reagují působení tepelných zisků (slunce, kde se vaří apod.) sníží průtok do otopného tělesa

elektronické termostaty  

na stěně vytápěné místnosti denní nebo týdenní program

Pořizovací náklady na zdroj vytápění

Provozní náklady na zdroj vytápění

Faktory ovlivňující růst cen paliv   

  

kurz koruny ceny surovin na světových trzích vývoj inflace ekonomický vývoj v ČR i vyspělých států výše zdanění dotace

Výše ceny paliv v kontextu EU 

zemní plyn, elektřina 



hnědé a černé uhlí, LTO 



pod cenami EU, snaha vyrovnat

na úrovni EU, vliv ekologické daně

tepelná čerpadla 

dotace od státu

Trend vývoje cen paliv 

průměrná hodnota meziročního růstu za posledních 10 let

• • • • •

Elektrická energie 11,5 % Plyn ze sítě 14,8 % Tuhá paliva 7,5 % Tepelná energie 9,9 % Propan 1,6 %

Ekologická daň 

dle zákona 261/2007 Sb. o stabilizaci veřejných rozpočtů • Daň z plynu pro výrobu tepla 30,60 Kč/MWh spalného tepla (netýká se domácností) • Daň z pevných paliv 8,50 Kč/GJ spalného tepla • Daň z elektřiny

28,30 Kč/MWh

Nárůst cen paliv vlivem eko. daně Palivo Hnědé uhlí Černé uhlí Koks Dřevo Brikety Propan Pelety LTO Elektřina

Procentuální nárůst cen 14,70% 7,20% 7,60% 14,30% 9,00% 4,60% 13,40% 4,90% 1,70%

Kumulované náklady s ekologickou daní Kumulované náklady 1 800 000 Kč 1 600 000 Kč

Zemní plyn (závěsný 90%) Zemní plyn (stacionární 92%) Zemní plyn (kondenzační 106%) Propan Elektřina (přímotop) Lehký topný olej Tepelné čerpadlo Dřevěné pelety Hnědé uhlí Černé uhlí Koks Dřevo Brikety

1 400 000 Kč Náklady

1 200 000 Kč 1 000 000 Kč 800 000 Kč 600 000 Kč 400 000 Kč

200 000 Kč 0 Kč

Roky

Děkuji za pozornost!

Daniel Macek, email: [email protected]