CT 52 – Technika prostředí
Úlohy do cvičení (9.1)
Úloha č. 9.1 – Okrajové podmínky a energie na ohřev teplé vody Úloha 9.1.1 – Zadání budovy a okrajové podmínky ENB Zadání V úlohách 9, 10 a 11 určíme spotřebu energie pro provoz 1 zóny zadaného objektu. Zadaná zóna představuje 1 samostatné podlaží s určitým využitím. Půdorys podlaží a jeho funkční náplň je v P2, zadání bude společné pro 4 studenty, kteří musí při výpočtu kooperovat. Pro další výpočty je nutné identifikovat okrajové podmínky tak, jak jsou definovány v uživatelském profilu (jsou to referenční podmínky). Stavební řešení a systémy TZB jsou zadány. Řešení Zhotovíme nákres půdorysu s orientací ke světovým stranám. Z profilů užívání vypíšeme potřebné údaje např. do tabulky (vzor v P1). Tab. 1 – Profil užívání zóny obecné typ zóny začátek provozu zóny konec provozu zóny
-
hodina hodina
učebny 8 16
provozní doba užívání zóny
tuse,h
h
8
roční užívání budovy počet provozních dní
tuse,d
d
207
θi,H
°C
21
vytápění vytápění vnitřní výpočtová teplota pro režim vytápění vnitřní výpočtová teplota pro režim vytápění mimo provozní dobu
16
provozní doba vytápění objektu
t,H,h
hod/den
11
vnitřní výpočtová teplota pro režim chlazení
θi,C
°C
26
chlazení vnitřní výpočtová teplota pro režim chlazení mimo provozní dobu provozní doba chlazení objektu
30 t,C,h
hod/den
11
VV,k -
m3/h/mj. mj
25 Osoba
Tsupp;n
°C
21
VV,d
1/h
1
průměrná teplota přiváděného vzduchu
Tsupp;n
°C
te
doba provozu větracího zařízení
tV,mech,h
hod/den
8
osoby
qOCC
W/m²
7,5
časový podíl přítomnosti osob
fOPP
-
0,3
pomocné energie
qAPP
W/m²
5
časový podíl doby provozu
fAPP
-
0,15
tD
h
1800
tN mj. Epk
h 2 m /os lx
200 8 500
větrání nucené, hybridní
1 minimální tok větracího vzduchu měrná jednotka průměrná teplota přiváděného vzduchu
přirozené
2 minimální tok větracího vzduchu
tepelné zisky
provozní hodiny
doba využití denního světla za rok doba využití bez denního světla za rok 2 m podlahové plochy na osobu Osvětlenost
1/7
CT 52 – Technika prostředí
Úlohy do cvičení (9.1)
Úloha 9.1.2 – Spotřeba energie pro ohřev teplé vody Zadání V úlohách 9, 10 a 11 určíme spotřebu energie pro provoz 1 zóny zadaného objektu. Zadaná zóna představuje 1 samostatné podlaží s určitým využitím. Půdorys podlaží a jeho funkční náplň je v P2, zadání bude společné pro 4 studenty, kteří musí při výpočtu kooperovat. Pro další výpočty je nutné identifikovat okrajové podmínky tak, jak jsou definovány v uživatelském profilu (jsou to referenční podmínky). Stavební řešení a systémy TZB jsou zadány. Řešení Stanovíme druh objektu a typ spotřeby, ze kterých určíme množství teplé vody na m.j. a den dle P3. Hotelový pokoj s vanou dvoulůžkový Zóna obsahuje 20 pokojů
koupání V = 0,01 m3/den Sprchování V = 0,06 m3/den V = 20.0,1+20.0,06 = 2,0+1,2 = 3,2 m3/den
Kromě pokojů obsahuje zóna: část podlahové plochy tvoří chodby s hladkou podlahovou krytinou V = 0,02 m3/den.100m2 2 Plocha podlahy S = 30 m , V = 30.0,02/100 = 0,006 m3/den Celkem teplá voda denně 3,206 m3/den Požadovaná (využitelná) energie Vstupní teplota vody t1 = +10 °C (v zimě +10 °C, v létě +15 °C, v létě je vyšší teplota vody, ale také mírně stoupá její spotřeba) Výstupní teplota vody t2 = 55 °C Teplo pro ohřev vody – využité teplo (jmenovitý tepelná energie ohřevu):
ETV
V .c t 2 t1
3,206 .1,163 55 10
167 ,8kWh
Pomocná energie Pro distribuci energie jednotlivými systémy TZB je zapotřebí další pomocná energie, v tomto případě pro cirkulační čerpadlo, kde P je příkon ve W. Cirkulace nemusí být v provozu celých 24 h (i když je to z hygienických důvodů vhodné).
QTV , p
P
W
>> Cirkulační čerpadlo 80 W, cirkulace v provozu každý pracovní den od 5 do 24 hodin (i když to pro hotel není vhodné, spíše pro budovy s přerušovaným provozem – škola, administrativa) Účinnost výroby a distribuce energie Dále se zhodnotí účinnost distribuce energie (ztráty v potrubní síti) a výroby energie (účinnost zdroje). Ztráta v distribuční síti je významná u cirkulace teplé vody. Účinnost systému distribuce může být v rozsahu η = 0,5 až 0,8. Pokud se cirkulace nevyskytuje a teplá voda je připravována místně, je η = cca 0,95.
2/7
CT 52 – Technika prostředí
Úlohy do cvičení (9.1)
Účinnost výroby závisí na zdroji tepla; místní ohřev v průtokovém ohřívači bude mít účinnost η = 0,98. Je-li společný zdroj tepla pro vytápění, použije se účinnost společného zdroje tepla.
E zdroj .
QTV ,SK
distr
167 ,8 0,9.0,55
339 kWh
Měsíční spotřeba energie Potřeba energie za měsíc se stanoví podle počtu dní v měsíci, kdy je teplá voda připravována (D) a podle počtu hodin, po které je za den v chodu cirkulační čerpadlo (H). Tepelná energie ohřevu za měsíc (30 dnů v měsíci)
E
d .QTV ,SK
30 .339
10,2MWh
Pomocná energie
E
d .h.QTV , p
30 .19 .80
45,6kWh
Celková energie
EPDHW
EP AC
10170 45,6 18,2kWh / m 2 560
Kontrola dle orientační tabulky (P4) Pro kategorii „Hotel (standard ***)“ je uvedena měrná potřeba E = 450 Wh/(m2.d), což při přepočtu na měsíc činí:
EPDHW1 450 .30 13,5kWh / m 2 Vztaženo k počtu lůžek, 20 pokojů = 40 lůžek, tabulka uvádí E = 4,5 kWh na lůžko a den
EPDHW2
4,5.40 180 kWh
Přepočteno na podlahovou plochu a počet dní v měsíci
EPDHW 2
180 30 9,6kWh / m 2 560
Při zohlednění ztráty v distribuční síti a při účinnosti zdroje pak spotřeba činí
EPDHW1 EPDHW 2
13,5 27,3kWh / m 0,9.,55 9,6 19,4kWh / m 2 0,9.,55
Výsledek S uvážením dosažených výsledků bude dále uvažována měsíční spotřeba energie pro ohřev teplé vody za jeden měsíc EPA,DW = 19,0 kWh/m2 A za 1 rok EPA,DW = 19.12 = 228 kW/m2.
3/7
CT 52 – Technika prostředí
Úlohy do cvičení (9.1)
P1 – Profil užívání zóny (formulář k vyplnění) obecné typ zóny začátek provozu zóny konec provozu zóny
-
hodina hodina
provozní doba užívání zóny
tuse,h
h
roční užívání budovy počet provozních dní
tuse,d
d
θi,H
°C
provozní doba vytápění objektu
t,H,h
hod/den
vnitřní výpočtová teplota pro režim chlazení
θi,C
°C
t,C,h
hod/den
VV,k -
m3/h/mj. mj
Tsupp;n
°C
VV,d
1/h
průměrná teplota přiváděného vzduchu
Tsupp;n
°C
doba provozu větracího zařízení
tV,mech,h
hod/den
osoby
qOCC
W/m²
časový podíl přítomnosti osob
fOPP
-
pomocné energie
qAPP
W/m²
časový podíl doby provozu
fAPP
-
tD
h
tN mj. Epk
h 2 m /os lx
vytápění vytápění vnitřní výpočtová teplota pro režim vytápění vnitřní výpočtová teplota pro režim vytápění mimo provozní dobu chlazení vnitřní výpočtová teplota pro režim chlazení mimo provozní dobu provozní doba chlazení objektu větrání nucené, hybridní
1 minimální tok větracího vzduchu měrná jednotka průměrná teplota přiváděného vzduchu
přirozené
2 minimální tok větracího vzduchu
tepelné zisky
provozní hodiny
doba využití denního světla za rok doba využití bez denního světla za rok 2 m podlahové plochy na osobu Osvětlenost
4/7
CT 52 – Technika prostředí
Úlohy do cvičení (9.1)
P3 – Měrné spotřeby teplé vody m.j. Všechny typy objektů Stavby pro bydlení Stavby pro dočasné ubytování školy poliklinika nemocnice
Domov důchodců Ozdravovny Jesle, dětské domovy Vaření a mytí nádobí Sportovní objekty
100m2 osoba osoba
Dle ČSN (l/den) 2 82 60
úklid Úklid, vaření, umývání sprcha
vana žák Umývání pacient Umývání lůžko Umývání lůžko Umývání lůžko Umývání lůžko Umývání lůžko Umývání dítě Umývání jídlo osoba Umývání osoba sprcha
vč. personálu + sprcha vč. personálu vč. personálu vč. personálu vč. personálu
Současné hodnoty (l/den) 50
100 2 2 2 50 250 200 100 70 0,2 (80°C) 2 40
100
Neobsahuje –li tabulka vhodné údaje, lze z rozboru provozu uvažovat s dávkou teplé vody 2 l na jedno mytí rukou. Práce administrativního charakteru tak může zahrnovat cca 2-3 mytí rukou denně, tedy např. 2.3 = 6 l/den. P4 – Výběr z novely vyhlášky 148/2006 Sb. (není v platnosti)
Tab.5. - Měrné spotřeby teplé vody pro nebytové budovy Typ budovy Zdravotnická zařízení (bez prádelny) Zdravotnická zařízení (s prádelnou) Stravovací zařízení (samoobslužné) Stravovací zařízení (s obsluhou) Hotel 1*-4* (bez prádelny) Hotel 1* - 4* (s prádelnou) Sportovní zařízení
VW,f,z,j [l/(mj.den)] 56 l/(mj.den) 88 l/(mj.den) 4 l/(mj.den) 10 l/(mj.den) 56 – 118 l/(mj.den) 70 – 132 l/(mj.den) 101 l/(mj.den)
Měrná jednotka lůžko lůžko host host lůžko lůžko sprcha
Tab. 6. - Měrná denní potřeba energie na přípravu teplé vody Typ zóny Administrativní budova Nemocnice - lůžka Škola Budovy pro obchod Výrobní provozy, dílny (šatny) Hotel (ubytovna) Hotel (standard ***) Hotel (vyšší standard ****) Restaurace, stravování
qW,nd,f,z,d [kWh/(mj.den)] 0,4 kWh na osobu a den 8 kWh na osobu a den 0,5 kWh na osobu a den 1 kWh na zaměstnance a den 1,5 kWh na zaměstnance a den 1,5 kWh na lůžko a den 4,5 kWh na lůžko a den 7 kWh na lůžko a den 1,5 kWh na místo a den
qW,nd,A,z,d [kWh/(m2.den)] 30 Wh/(m2.d) 530 Wh/(m2.d) 170 Wh/(m2.d) 10 Wh/(m2.d) 75 Wh/(m2.d) 190 Wh/(m2.d) 450 Wh/(m2.d) 580 Wh/(m2.d) 1250 Wh/(m2.d)
5/7
CT 52 – Technika prostředí
Úlohy do cvičení (9.1)
Kolej, domov mládeže Sportovní zařízení (sprchy)
3,5 kWh na místo a den 1,5 kWh na místo a den
230 Wh/(m2.d) -
Tab. 2 – Třídy energetické náročnosti budovy – příprava teplé vody Druh budovy Rodinný dům Bytový dům Hotely a restaurace Administrativní Nemocnice Školní budovy Sportovní zařízení Obchodní budovy
A < 12 < 13 < 32 <4 < 26 <6 <6 <5
B 12 - 24 13 - 26 32 - 64 4-8 26 - 52 6 - 12 6 - 12 5-9
C 25 27 65 953 13 13 10 -
36 39 96 12 78 18 18 15
D 37 - 48 40 - 52 97 - 128 13 - 16 79 - 104 19 - 24 19 - 24 16 - 18
E 49 - 60 53 - 65 129 - 160 17 - 20 105 - 130 25 - 30 25 - 30 19 - 21
F 61 - 72 66 - 78 161 - 192 21 - 24 131 - 156 31 - 36 31 - 36 22 - 23
G > 72 > 78 > 192 > 24 > 156 > 36 > 36 > 23
P3 – Zadání Zadané provozy: provozní místnost(i) + střední chodba vždy pro 4 studenty jedna budova Školní budova (třídy, chodby + hygienické zázemí) Betonová podlaha a strop, cihelné stěny, kontaktní zateplení okna: dvojsklo U = 1,3 W/m2K, g = 0,5, stěny U = 0,25 W/m2K, Centrální kotelna na zemní plyn – NTK, teplovodní soustava s OT průtokový ohřev elektrický (místní) větrání přirozené chlazení – split systém v jednotlivých třídách Administrativní budova (kanceláře, chodby + hygienické zázemí) Betonová podlaha a strop, cihelné příčky, koberec, cihelný OP okna: dvojsklo U = 1,4 W/m2K, g = 0,3, stěny U = 0,2 W/m2K Centrální kotelna na kusové dřevo, teplovodní soustava s OT průtokový ohřev elektrický (místní) větrání nucené (ZZT 60 %) teplovzdušné vytápění a chlazení jednotkami fandil Restaurace (konzumační část + chodba) Betonová podlaha a strop, koberec, cihelné příčky, cihelný OP okna: trojsklo U = 0,9 W/m2K, g = 0,4, stěny U = 0,20 W/m2K Centrální kotelna na peletky, teplovodní soustava s OT Centrální ohřev teplé vody bez cirkulace Vzduchová klimatizace – nucené větrání, chlazení (ZZT 50 %) Zdroj chladu se vzduchem chlazeným kondenzátorem Bytový dům (3 až 4 bytové jednotky) Koberec, cihelné příčky, lehký strop, cihelný OP okna: trojsklo U = 0,8 W/m2K, g = 0,5, stěny U = 0,18 W/m2K Centrální kotelna na zemní plyn – kondenzační kotel, teplovodní soustava s OT Centrální ohřev teplé vody s cirkulací Přirozené větrání Klimatizace split – systém Tělocvična základní školy (+ šatny pro 2x 15 osob) Dřevostavba, s masivním dřevem, betonová podlaha 6/7
CT 52 – Technika prostředí
Úlohy do cvičení (9.1)
okna: dvojsklo U = 1,4 W/m2K, g = 0,7, stěny U = 0,22 W/m2K Centrální kotelna na zemní plyn – kondenzační kotel Centrální ohřev teplé vody s cirkulací Vzduchová klimatizace – nucené větrání, teplovzdušné vytápění, chlazení, směšování s 30 % venkovního vzduchu Obchodní dům Cihelné stěny, keramické stropy, cihelný OP okna: dvojsklo U = 1,7 W/m2K, g = 0,75, stěny U = 0,24 W/m2K Centrální kotelna na peletky, teplovodní soustava s OT Centrální ohřev teplé vody s cirkulací Vzduchová klimatizace – nucené větrání, chlazení (ZZT 55 %) Půdorys řešené zóny – podlaží budovy X Fasáda A
Chodba šířka 3 m
Hygienické zázemí 5x6m
Y
Fasáda B
Pobytové místnosti Členění podle potřeby pro účely ENB nevýznamné
Pobytové místnosti Členění podle potřeby pro účely ENB nevýznamné
Fasáda C
S
Skupina 1: X = 50 m, Y = 20 m, prosklení fasád: A- 40 %, B- 0%, C- 20%, H = 3,0 m
S
Skupina 2: X = 70 m, Y = 16 m, prosklení fasád: A- 70 %, B- 10 %, C- 20%, H = 3,5 m
S
Skupina 3: X = 90 m, Y = 16 m, prosklení fasád: A- 50 %, B- 0 %, C- 20%, H = 3,6 m Skupina 4: X = 110 m, Y = 14 m, prosklení fasád: A- 60 %, B- 20 %, C- 20%, H = 3,3
S
m
student student student student
A B C D
leden, září, červen únor, květen, říjen, prosinec, duben, srpen březen, červenec, listopad
7/7
