ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra technických zařízení budov. 125ESB Energetické systémy budov Část 1. prof. Ing. Karel Kabele, CSc

Podklady k přednáškam 125 ESB1

ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra technických zařízení budov

125ESB Energetické systémy budov Část 1. prof. Ing. Karel Kabele, CSc. Praha 2014

Evropský sociální fond Praha a EU: Investujeme do vaší budoucnosti 125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

1

Obsah • • • • •

Energetické výpočty Návrh a konstrukce otopných ploch Teplovodní otopné soustavy Měření a regulace vytápění Příprava teplé vody

125ESB1 2014/2015

(c) Katedra TZB FSv ČVUT v Praze

prof.Karel Kabele

2

1


ENERGETICKÉ VÝPOČTY Zpět na obsah 125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

9

Podklady pro navrhování OS - energetické výpočty • Stanovení potřebného výkonu – tepelné ztráty [kW] – Předběžný výpočet – ČSN O60210 Výpočet tepelných ztrát při ústředním vytápění – ČSN EN 12831 Tepelné soustavy. Stanovení tepelného příkonu

• Stanovení roční potřeby energie [kWh, GJ] – – – –

Denostupňová metoda ČSN EN 832 ČSN EN13790 Vyhláška MPO č.78/2013 o energetické náročnosti budov

• Matematické modelování – Porovnání variant řešení – Nestandardní řešení

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

10

2


Vnitřní výpočtové parametry • Co je to ti ? – Výpočtová vnitřní teplota = průměr mezi teplotou vzduchu a teplotou stěn ohraničujících místnost – výsledná teplota kulového teploměru (naměřená hodnota) – Výsledná teplota odpovídá operativní teplotě pro rychlost proudění < 0,2 m.s-1 (vypočtená hodnota dle vyhl.253/2002)

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

11

Vnější výpočtové parametry • Co je to te ? – Venkovní výpočtová teplota – Průměrná teplota pěti za sebou následujících nejchladnějších dnů podle dlouhodobých pozorování

– -12°C, -15°C,-18°C – Nad 400 m n.v. –3K – Jsou-li pro lokalitu konkrétní údaje za 30 let, je možné je použít.

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

12

3


Heating system temp. [0C]

Heating energy [%]

Main operating area

Rozložení otopného výkonu Rozložení otopného výkonu v průběhu roku

Největší podíl 0°C !

External temperatur ev[°C]

Přívod Vratná Soustava 75/60 °C

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

15

External temperature [0C]

5 0 % v ý kon ko t l e p o s ta č u j e na pokrytí cca.80-90% roční p r o d u k c e t e p l a

Relative boiler utilisation [%]

Četnost výskytu venkovních teplot

Heat days [days]

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

16

4


Předběžný výpočet tepelné ztráty – Obálková metoda – Výpočet dle tepelné charakteristiky – 291/2001 – neplatná vyhláška, nicméně fyzika platí

Qc  V  q0  (ti  te )

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

17

ČSN EN 12831 - Použití • Norma popisuje výpočet návrhového tepelného výkonu pro: – vytápěný prostor pro dimenzování otopných ploch – budovu nebo část budovy pro dimenzování tepelného výkonu Výpočet pro standardní případy -výška místností do 5 m, vytápění do ustáleného stavu. x zvláštní případy: budovy s vysokou výškou stropu nebo rozdílnou teplotou

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

22

5


ČSN EN 12831 – Postup výpočtu a)

Stanovení základních údajů: – výpočtové venkovní teploty – průměrné roční venkovní teploty

b)

Určení každého prostoru budovy: vytápěný ( teplota), nevytápěný

c)

Stanovení: rozměrových vlastností a tepelných vlastností • všech stavebních částí pro každý vytápěný a nevytápěný prostor.

d)

Výpočet návrhových tepelných ztrát prostupem: • (návrhový součinitel tepelné ztráty prostupem x návrhový rozdíl teplot)

e)

Výpočet návrhových tepelných ztrát větráním: • (návrhový součinitel tepelné ztráty větráním x návrhový rozdíl teplot)

f)

Výpočet celkové tepelné ztráty: (návrhová tepelná ztráta prostupem + návrhová tepelná ztráta větráním)

g)

Výpočet zátopového výkonu: (dodatečný výkon potřebný pro vyrovnání účinků přerušovaného vytápění)

h)

Výpočet návrhového celkového tepelného výkonu: (celkové návrhové tepelné ztráty + zátopový výkon)

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

23

ČSN EN 12831 – Veličiny • Značení veličin: θ .…teplota (°C) [théta] Φ…tepelná ztráta, výkon (W) [velké fí] H…součinitel tepelné ztráty (W/K) ψ…lineární součinitel prostupu tepla (W/m.K) Q…množství tepla (J)

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

24

6


ČSN EN 12831 - Veličiny Výsledná teplota Θo = aritmetický průměr teploty

vnitřního vzduchu a průměrné teploty sálání. Výpočtová vnitřní teplota Θint = výsledná teplota ve středu vytápěného prostoru Předpokládá se, že za běžných podmínek jsou obě teploty sobě rovné.

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

25

ČSN EN 12831 - Klimatické údaje (NA) NA = národní příloha

Začátek a konec otopné sezóny

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

26

7


ČSN EN 12831 - Výpočtová vnitřní teplota (NA)

Výpočtová vnitřní teplota θ int,i = výsledná teplota ve středu prostoru ve výšce 0,6 -1,6m

Vyplývá z požadavku na zajištění tepelné pohody.. 125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

27

ČSN EN 12831 Výpočet tepelných ztrát • Celková návrhová tepelná ztráta (W)

i = T,i + V,i

T,i ….. návrhová tepelná ztráta prostupem tepla V,i …..návrhová tepelná ztráta větráním 125ESB1,ESBB 2014/2015


prof.Karel Kabele

28

8


ČSN EN 12831 Prostup tepla T ,i  ( HT ,ie  HT ,iue  HT ,ig  HT ,ij )  (int,i  e ) H…součinitel tepelné ztráty prostupem (W/K) Indexy: int…..vnitřní prostor i……..vytápěný prostor e…….vnější, venkovní u…….nevytápěný prostor g…….zemina, půda j……...vytápěný prostor (na výrazně jinou teplotu) 125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

29

ČSN EN 12831 Prostup do exteriéru HT ,ie   AK U K  eK    i  I i  ei K

I

stavební část

lineární tepelný most

A… plocha (m2) U… součinitel prostupu tepla (W/m2.K) e…korekční činitel vystavení povětrnosti (Pokud vlivy nebyly uvažovány při výpočtu U(W/m2.K) EN ISO 6946)

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

30

9


ČSN EN 12831 Prostup do exteriéru HT ,ie   AK U K  eK    i  I i  ei K

I

stavební část

lineární tepelný most

ψ…součinitel lineárního tepelného mostu (W/m.K) → ČSN EN ISO 14683 (zjednodušeně) → ČSN EN ISO 10211-2 (podrobný výpočet)

I…délka lineárního mostu (m) e…korekční činitel vystavení povětrnosti 125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

31

Tepelné mosty ?

ČSN EN ISO 14683 125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

32

10


Příklad tepelného mostu • Nároží C1

• Nároží C2

i...interní, oi…celkové vnitřní, e…externí ČSN EN ISO 14683 125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

33

ČSN EN 12831 Prostup do nevytápěného prostoru HT,iue   A k U k b u   Ψl ll bu k l bu…redukční činitel (-) při známé θ : bu 

 int ,i   u  int ,i   e

jinak: bu 

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

Hue Hiu  Hue 34

11


ČSN EN 12831 Prostup do zeminy H T,ig  fg1  fg2  (

A

k

 U equiv,k )  Gw

k

Korekční činitele: fg1…vliv ročních změn teploty fg2…vliv průměrné a venkovní výpočtové teploty Gw…vliv spodní vody (při vzdálenosti < 1m) Uequiv,k…ekvivalentní součinitel prostupu tepla – stanovený dle typu podlahy. 125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

35

ČSN EN 12831 Prostup do zeminy • Uequiv,k- určí se v závislosti na U stavební části a charakteristickém parametru B´. (ČSN EN ISO 13370)

Ag…plocha podlahové konstrukce (m2) P….obvod podlahové konstrukce (m)

B 

Ag 0,5  P

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

36

12


ČSN EN 12831 Prostup do zeminy

Uequiv, bf B´ betonová podlaha (tepelně neizolovaná) B´ hodnota (m)

a b 125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

37


Uequiv, bf B´ a b

betonová podlaha (tepelně neizolovaná) B´ hodnota (m)

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

38

13



Uequiv, bw U (W/m2.K) a

U hodnota stěn (W/m2K)

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

39

ČSN EN 12831 Prostup do/z vytápěného prostoru HT,ij 

f

i,j  Ak  Uk

k

A…(m2) U…(W/m2.K) fij…redukční teplotní činitel

fij 

 int ,i  vytápěného sousedního prostoru  int ,i  e

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

40

14


ČSN EN 12831 Prostup tepla celkem T ,i  ( HT ,ie  HT ,iue  HT ,ig  HT ,ij )  (int,i  e ) H…součinitel tepelné ztráty prostupem (W/K) Indexy: int…..vnitřní prostor i……..vytápěný prostor e…….vnější, venkovní u…….nevytápěný prostor g…….zemina, půda j……...vytápěný prostor (na výrazně jinou teplotu) 125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

41

ČSN EN 12831 Ztráta větráním V ,i  HV ,i  (int,i  e ) HV ,i  Vi    cp H…součinitel návrhové tepelné ztráty větráním (W/K) Vi…výměna vzduchu (m3/s)

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

42

15


Vmech,inf

Vinf

Vex

Vsu

Vmin

Vinf Vmin

Vinf

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

43

ČSN EN 12831 Ztráta větráním Přirozené větrání

Vi  max Vinf,i , Vmin,i 

Nucené větrání

Vi  Vinf, i  Vsu, i . fvi  Vmech, inf, i inf…infiltrace min … hygienické minimum su…přiváděný vzduch mech,inf…nuceně odváděný - přiváděný vzduch fvi…teplotní redukční součinitel 125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

44

16


ČSN EN 12831 Infiltrace obvodovým pláštěm

Vinf,i  2 . Vi . n50 . ei .  i n50…intenzita výměny vzduchu za hodinu při rozdílu tlaků 50 Pa 2…n50 je pro celou budovu tzn. nejhorší případ je vstup vzduchu pouze z jedné strany ei…stínící činitel (stínění prostoru zástavbou) εi…výškový korekční činitel (vliv výškového umístění středu prostoru)

125ESB1,ESBB 2014/2015

prof.Karel Kabele

45

ČSN EN 12831 Infiltrace obvodovým pláštěm n50 Stavba

Stupeň těsnosti obvodového pláště budovy (kvalita těsnění oken) vysoká

střední

nízká

Rodinný dům s jedním bytem

<4

4 až 10

> 10

Jiné bytové domy nebo budovy

<2

2 až 5

>5

Výška vytápěného prostoru nad úrovní země



0 – 10 m

1,0

> 10 – 30 m

1,2

> 30 m

1,5

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

46

17


ČSN EN 12831 Větrací vzduch Vmin…hygienické množství

Vmin, i  n min .Vi

nmin (h-1)

Druh místnosti Obytná místnost (základní)

0,5

Kuchyně nebo koupelna s oknem

1,5

Kancelář

1,0

Zasedací místnost, školní třída

2,0

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

47

ČSN EN 12831 Větrací vzduch Vsui…množství přiváděného vzduchu (m3/h) (stanoví projektant VZD) fvi…teplotní redukční činitel

f v,i 

 int,i   su,i  int,i   e

θsu,i…teplota přiváděného vzduchu (např. předehřátého, nebo ze ZZT)

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

48

18


ČSN EN 12831 Větrací vzduch Vmech,inf…bilance množství vzduchu pro celou budovu (odváděný – přiváděný vzduch)

Vmech, inf  max Vex  Vsu , 0 Pro místnosti rozdělení dle průvzdušnosti nebo dle objemů: V Vmech,inf,i  Vmech,inf  i ΣVi 125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

49

ČSN EN 12831 Přerušované vytápění • Podrobný výpočet • Zjednodušený výpočet

ΦRH, i  Ai  fRH ΦRH…zátopový tepelný výkon (W) A…podlahová plocha (m2) fRH…zátopový korekční činitel (W/m2)

NE pro akumulační vytápění.

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

50

19


ČSN EN 12831 Přerušované vytápění Zátopový čas (h)

1K Hm. vysoká 11 6 4 2

1 2 3 4

fRH W/m2 Pokles teploty (K) 2K Hm. vysoká 22 11 9 7

3K Hm. vysoká 45 22 16 13

Obytné budovy - útlum < 8h 125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

51

ČSN EN 12831 Návrhový tepelný výkon Pro vytápěný prostor:

HL,i = T,i + V,i + RH,i (W) Pro budovu nebo část budovy:

HL =  T,i +  V,i +  RH,i (W) T,i …návrhová tepelná ztráta prostupem tepla V,i …návrhová tepelná ztráta větráním (* pro budovu redukováno maximum) RH,i …zátopový tepelný výkon při přerušovaném vytápění 125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

52

20


ČSN EN 12831 Ztráta větráním pro celou budovu • pro přirozené větrání:

Vi  max 0,5.Vinf, i , Vmin, i • pro nucené větrání s větrací soustavou:

V  0,5.V i

inf ,i 

1  ηv  . Vsu,i  Vmech,inf ,i

ηv …účinnost zařízení ZZT Pro návrh zdroje 24h průměr. 125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

53

ČSN EN 12831 Zjednodušený výpočet Předpoklady: Obytné budovy n50 < 3 h-1 Použití vnějších rozměrů Celková tepelná ztráta:

i   T , i  V , i  . f  , i fΔθ …teplotní korekční činitel zohledňující dodatečné vyšší ztráty (24°C) 125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

54

21


ČSN EN 12831 Zjednodušený výpočet • Ztráta prostupem tepla

ΦT,i   k f k  Ak  U k  int,i   e 

• Ztráta větráním

V,i  0,34 Vmin,i   int,i   e  Vmin, i  nmin  Vi

Celkový tepelný výkon

HL =  T,i +  V,i +  RH,i (W) 125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

55

ČSN EN 12831 Výpočet tepelných ztrát ve zvláštních případech • Vysoké a rozlehlé prostory Prostory s výškou >5m…uvažuje se teplotní vertikální gradient → zvýšení tepelných ztrát střechou. Budovy ≤ 60 W/m2 →

Φi  ΦT,iΦV,i  fh,i

Celková tepelná ztráta upravena výškovým korekčním činitelem fh,i závisí na způsobu vytápění (sálavé, konvekční) a výšce vytápěných prostor.

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

56

22


ČSN EN 12831 Výpočet tepelných ztrát ve zvláštních případech fh,i …výškový korekční činitel

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

57

ČSN EN 12831 Výpočet tepelných ztrát ve zvláštních případech • Budovy s výrazně odlišnou teplotou vzduchu a střední teplotou sálání Pokud chyba tep.ztráty větráním > 5% →ztráta prostupem z výsledné teploty θo →ztráta větráním z teploty vnitřního vzduchu θint

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

58

23


ČSN EN 12831 Výpočet tepelných ztrát ve zvláštních případech Střední teplota sálání θr a vnitřní výpočtová teplota θint se odchylují > 1,5K → ztráta větráním pro teplotu vzduchu θa

 a  2. o -  r Průmysl -proudění vzduchu > 0,2 m/s

o  FB  a  1  FB  r

θo…výsledná teplota 125ESB1,ESBB 2014/2015

prof.Karel Kabele

59

ČSN EN 12831 Výpočet tepelného výkonu

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

64

24


Výpočet roční potřeby tepla kWh, GJ, MJ

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

67

Roční průběh potřebného výkonu

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

68

25


Roční potřeba tepla na vytápění • Denostupňová metoda

Qr 

24  Qc    D ti  te

ei -nesoučasnost infiltrace a prostupu (0,8 -0,9) et -snížení teploty během dne (0,8 - 0,7) ed -zkrácení doby s vyt. přestávkami (0,8 - 1) nr -účinnost rozvodů (0,95 - 0,98) no -účinnost obsluhy (0,9 - 1) 125ESB1 2014/2015

D  (t I  t E )  d

prof.Karel Kabele

69

ČSN EN ISO 13790 Tepelné chování budov - výpočet potřeby tepla na vytápění

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

70

26


Energetická bilance budovy

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

•Proměnné klimatické podmínky •Prostup a větrání •Vnitřní a vnější zisky •Účinnost výroby a distribuce energie

Roční potřeba energie a potřeba tepla

125ESB1 2014/2015


71

•ČSN EN 13790 •Předpokládaná spotřeba paliva •Certifikace budov

GJ, kWh

prof.Karel Kabele

72

27


Potřeba tepla na vytápění

Q  Qh  Qr   Qth Qh potřeba tepla na vytápění budovy Qr teplo zpětně získané, včetně obnovitelných zdrojů, pokud není přímo zohledněno v redukci tepelné ztráty Qth celková tepelná ztráta vytápěcího systému,včetně zpětně získané tepelné ztráty soustavy. Také vliv nerovnoměrné teploty místností a nedokonalé regulace

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

73

Potřeba tepla

Qh  QL    Qg Tepelné ztráty QL a tepelné zisky Qg se vypočítávají pro každý časový úsek výpočtu.

Qh 

Q

nh

n

Potřeba tepla Qh je součtem potřeb tepla za kratší časové období (měsíce).

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

74

28


Potřeba energie na vytápění

QL  H  i  e   t H = HT + HV .

HV  V   a  c a Celková tepelná ztráta QL jednozónové budovy s konstantní vnitřní teplotou θi během daného časového úseku t při průměrné venkovní teplotě θe

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

75

Tepelné zisky Qg

Qg  Qi  Qs • Vnitřní tepelné zisky – využitelné Vytápěné a nevtápěné místnosti.

Qi   ih  1  b   iu   t   i  t

• Solární zisky

Qs 

 I sj 

  j

125ESB1 2014/2015


n

 Asnj   1  b  

 I sj 

 

prof.Karel Kabele

j

n

 Asnj,u   76

29



Návrh a konstrukce otopných ploch

Zpět na obsah 125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

77

Základní typy prvků pro sdílení tepla • Otopná tělesa – – – – – – –

Desková Článková ocelová,litinová, hliníková Trubková Konvektory Sálavé panely a pasy Zářiče tmavé Zářiče světlé

• Otopné plochy – Podlahové vytápění – Stěnové vytápění – Stropní vytápění

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

78

30


Typy otopných těles • Desková • Trubková

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

79

Typy otopných těles • Litinová článková

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

80

31


Typy otopných těles • Konvektory – podlahové (ventilátor) – soklové – stěnové

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

81

Sálavé panely a pasy • Vodní, parní, elektrické • max 110 °C

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

82

32


Zářiče • tmavé – cca 350°C • světlé - cca 800 °C • Plyn, elektřina • Intenzita osálání hlavy

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

84

Volba typu těles • • • • • •

Účel místnosti Prostor Tepelná ztráta Materiál těles Napojení Kotvení

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

85

33


Proudění vzduchu v místnosti

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

86

Návrh otopných těles Klasický návrh

Návrh zohledňující v plné míře tepelnou pohodu uživatele

Určení teplotního spádu na tělese

Navržení tělesa pod okno v jeho plné délce (kompenzace chladných padajících proudů)

tw1/tw2

LOT ≥ LOK

Přednostní umístění tělesa pod okno v jeho 80% délce LOT = 0,8.LOK

Pokrytí tepelné ztráty QOT ≥ Q

Kompenzace "chladného" sálání okna a chladných padajících proudů určením střední teploty tělesa HOT.(tOT - tI) ≥ HOK.(tI - tOK) => tOT Volba teplotního spádu na tělese s respektováním vypočtené střední teploty tělesa tOT tw1/tw2 Pokrytí tepelné ztráty volbou výšky a hloubky tělesa QOT ≥ Q

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

(Bašta, www.tzbinfo.cz) 87

34


Přepočet výkonu tělesa • Při změně teploty otopné vody se mění výkon

je aritmeticky určený rozdíl teplot n

je teplotní exponent tělesa [-] podlahová otopná plocha

n = 1,10

desková otopná tělesa

n = 1,26 až 1,33

trubková koupelnová otopná tělesa

n = 1,20 až 1,30

tělesa podle DIN 4703

n = 1,30

konvektory

n = 1,30 až 1,50

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

88

Faktory ovlivňující výkon tělesa Napojení na OS

100% • Zakrytí 100% 125ESB1 2014/2015


95%

100%

110%

90% prof.Karel Kabele

87%

85% 89

35


PLOŠNÉ VYTÁPĚNÍ

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

90

Plošné vytápění Využita obvykle konstrukce ohraničující vytápěný prostor. Povrchová teplota je omezena hygienicky: Strop 40-45°C (80%) Podlaha 25-30°C (55%) Stěny 55-60°C (65%) Nízkoteplotní systémy vhodné pro spojení s nízkopotenciálními energetickými zdroji (solární systémy, tepelná čerpadla, ..) Konstrukční uspořádání otopné plochy: • zabudovaná do stavební konstrukce • samostatná 125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

91

36


Teplotně aktivované stavební konstrukce (TABS)

• S nebo bez materiálů s fázovou přeměnou • Chladicí výkon omezen povrchovou teplotou • Regulace? 125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

92

PODLAHOVÉ VYTÁPĚNÍ

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

93

37


Podlahové vytápění • Historie

Hypokausta

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

94

Podlahové vytápění Vhodné pro objekty s tepelnou ztrátou < 20 W/m3 Nutné uvažovat se setrvačností podlahy 4-8h Teplota vzduchu proti konvekčnímu nižší o 2-4°C Povrchová teplota: 24-26°C prostory, kde se stojí 28-29°C obytné a administrativní budovy 32-35°C koupelny, chodby, bazény

Optimální závisí na podlahovém materiálu: Textil, korek, dřevo (21-28°C) 125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

95

38


Podlahové vytápění Teplotní spád systému 5-6°C (max. 10°C) Průměrná teplota topné vody běžně 50°C.

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

96

ČESKÁ TECHNICKÁ NORMA 1998

ICS 01.075

Podlahové vytápění - Soustavy a komponenty Část 1: Definice a značky

ČSN EN 1264-1 06 0315

ČESKÁ TECHNICKÁ NORMA

1998

ICS 91.140.10

Podlahové vytápění - Soustavy a komponenty - Část 2: Výpočet tepelného výkonu

ČSN EN 1264-2 06 0315

ČESKÁ TECHNICKÁ NORMA 1998

ICS 91.140.10

Podlahové vytápění - Soustavy a komponenty Část 3: Projektování

ČSN EN 1264-3 06 0315

ČESKÁ TECHNICKÁ NORMA Únor

ICS 91.140.10

2002

Podlahové vytápění – Soustavy a komponenty Část 4: Montáž

ČSN EN 1264-4 06 0315

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

97

39


Podlahové vytápění • Skladba podlahy

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

98

Varianty řešení podlahy

TYP A

TYP B

TYP C

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

99

40


Podlahové vytápění • Uložení potrubí

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

100

Podlahové vytápění • Výkon – Omezená povrchová teplota omezený výkon cca 100 W.m-2

• Úspory energie? – Nižší teplota vzduchu nižší tepelné ztráty

• Regulace – Malý teplotní rozdíl mezi podlahou a vzduchem samoregulační jev

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

101

41


Příklady

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

102

PODLAHA

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

103

42


PODLAHA

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

104

Vytápění venkovních ploch Zařízení na odtávání sněhu Rozteč potrubí 15-50cm Teplota 50-80°C Použití nemrznoucích směsí Tepelný výkon dle množství sněhu a venkovní teploty Velká tepelná setrvačnost Mechanická odolnost 125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

105

43


STĚNOVÉ VYTÁPĚNÍ

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

106

Princip •

Vytápění s otopnou plochou integrovanou do stavební konstrukce. V konstrukci stěny, většinou při jejím vnitřním líci, jsou zabudovány trubky, kterými proudí teplonosná látka.

•

Obdobně jako v podlahovém vytápění se tepelný tok přiváděný teplonosnou látkou rozdělí v poměru tepelného odporu stěny směrem ven a do vytápěné místnosti, což se projeví zvýšením povrchové teploty stěny na obou stranách.

•

Při navrhování stěnového vytápění je bezpodmínečně nutné znát budoucí rozložení nábytku v místnosti což je velmi omezující pro použití tohoto systému v běžné výstavbě.

•

Stěnové vytápění se proto používá především tam, kde je předem dáno využití prostoru jako jsou bazény, vstupní prostory, chodby a kde není možné nebo žádoucí použít běžných otopných ploch, např. ve věznicích, v léčebnách a v sociální výstavbě.

•

Zajímavou možností je využití tohoto systému i pro účely chlazení.

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele prof.Karel Kabele

107

44


Zásady navrhování • České normy, ani platná ČSN EN 1264, tento systém vytápění neřeší a v Evropské normalizaci je v projednávání norma prEN 15377 - Heating systems in buildings - Design of embedded water based surface heating and cooling systems (2005), která řeší podlahové, stěnové i stropní vodní systémy. • Kromě firemních a normových postupů je vhodné pro analýzu a popis chování těchto systémů využít některou z metod pro matematické modelování dvou nebo třírozměrného vedení tepla, metody konečných prvků anebo metody konečných diferencí. PrEN 15377 se zabývá i specifikací a verifikací těchto výpočtů • Analogie s podlahovým vytápěním ( x jiný součinitel přestupu tepla) • Empirické vztahy a tabulky 125ESB1 2014/2015


108

Postup návrhu • určení ploch, použitelných pro tento typ vytápění; • stanovení požadované maximální povrchové teploty; • výpočet tepelné ztráty místnosti, analogicky k podlahovému vytápění bez ztráty stěnou se stěnovým vytápěním; • ověření dosažitelného výkonu, z plochy a teploty • v porovnání s tepelnou ztrátou; případně návrh doplňkových otopných ploch. • výběr typu stěnového vytápění, mokrý nebo suchý systém, trubky nebo kapiláry; • návrh rozteče a teplotních parametrů teplonosné látky; • hydraulický výpočet.

125ESB1 2014/2015



109

45


Teplotní poměry • Z hlediska zajištění tepelné pohody je stěnové vytápění v principu analogií k vytápění deskovými otopnými tělesy – zdroj tepla je zboku a nedochází většinou k přímému kontaktu mezi osobou a otopnou plochou. • Doporučená maximální povrchová teplota je v rozmezí 35 až 50 °C. Při její volbě je nutno zvážit konkrétní podmínky použití, zvláště pak to, zda se mohou uživatelé dostat snadno do přímého kontaktu se stěnou a zda se nejedná o citlivější jedince jako jsou děti a starší osoby. Při povrchových teplotách nad 42 °C může být dotyk vnímán již bolestivě. • Druhým faktorem při volbě povrchové teploty je i velikost ztráty do venkovního prostředí resp. vliv na sousední místnost. Někteří výrobci tak doporučují navrhovat systém na povrchovou teplotu 35 °C 125ESB1 2014/2015


110

Konstrukční řešení A – systém s trubkami o průměru 10-14 mm • Mokrá varianta – Trubky se ukládají do omítky. Rozteč trubek je 50 až 300 mm, trubky se ukládají ve tvaru jednoduchého nebo dvojitého meandru s připojením ze spodu

•

Suchá varianta – Trubky ukládají do vyfrézovaných profilů v systémových sádrokartonových obkladových deskách, případně se používá prefabrikovaných desek s již zalitými trubkami a těmi se nosná stavební konstrukce obloží.

B - systémy s kapilárními rohožemi • Mokrá varianta – plastové trubičky o průměru 6 mm s roztečí 3050 mm. Tyto systémy umožňují použití menší tloušťky omítky.

125ESB1 2014/2015



111

46


STĚNA OMÍTNUTÁ

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

112

STĚNA OMÍTNUTÁ

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

113

47


STROPNÍ VYTÁPĚNÍ A CHLAZENÍ

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

114

Pramen: Foto Karel Kabele, Bytový dům Praha 7] 125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

115

48


[Source: Photo Marie-Claude Dubois, bâtiment Tyréns, Malmö, Suède] 125ESB1 2014/2015 prof.Karel Kabele

STROPNÍ DESKA

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

117

49


STROPNÍ DESKA

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

118

SDK PODHLED OMÍTNUTÝ

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

119

50


SDK PODHLED OMÍTNUTÝ

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

120

SDK PODHLED SHORA

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

121

51


SDK PODHLED SHORA

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

122

SDK PODHLED PODKROVÍ

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

123

52


SDK PODHLED PODKROVÍ

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

124

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

125


53



VYTÁPĚNÍ PODLOŽÍ LEDOVÉ PLOCHY

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

126

Skladba „podlahy“ Led 50 mm Beton 240 mm Chlazení -16/-12°C; 160 W/m2 EPS 250 mm

Beton 250 mm 125ESB1 2014/2015



127

54


Skladba „podlahy“ s vytápěním Led 50 mm Beton 240 mm Chlazení -16/-12°C 160 W/m2 EPS 250 mm Beton 250 mm Vytápění 10/8; cca 10 W/m2

125ESB1 2014/2015


128

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele Kabele prof.Karel

129


55


125ESB1 2014/2015


130

Realizace

125ESB1 2014/2015



131

56



Teplovodní otopné soustavy


prof.Karel Kabele

132

Teplovodní otopné soustavy • Princip

Expanzní nádoba

– Otopná soustava • zdroj • potrubní síť • spotřebiče tepla

– Teplonosná látka • voda (nemrznoucí směs) • pára

T1,1 Přívodní potrubí

Otopné těleso T2,2

H

Vratné potrubí

Kotel

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

133

57


Navrhování OS Vstupní informace  Umístění stavby  Účel objektu (obytná budova, občanská vybavenost, průmysl, sportovní stavby)  Provoz objektu (přerušovaný, nepřetržitý, počet provozních jednotek)

 Konstrukce budovy z hlediska tepelně technických vlastností  Konstrukce budovy z hlediska uložení potrubí  Rozmístění a typ otopných ploch

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

134

Navrhování OS Funkční požadavky • • • • •

Propojení otopných těles se zdrojem Odvzdušnění Možnost vypouštění Integrace do stavby ...?

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

135

58


Navrhování OS Kritéria optimalizace  délka rozvodů  umístění otopných ploch ve vytápěné místnosti  způsob regulace  hydraulická stabilita

 míra zásahu do stavebních konstrukcí  investiční náklady  provozní náklady  možnost opravy 125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

136

Návrhové parametry teplovodních OS • geometrické, teplotní, tlakové a materiálové parametry – – – – –

(1) (2) (3) (4) (5)

Způsob oběhu otopné vody Prostorové uspořádání otopné soustavy Nejvyšší pracovní teplota otopné vody Materiál na potrubní síť Konstrukce expanzní nádoby

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

137

59


Návrhové parametry teplovodních otopných soustav Návrhové parametry vodníchotopnýchsoustav Prostorové uspořádání soustavy

Vzájemné propojení těles

Jednotrubkové

Umístění ležatého rozvodu

Dvoutrubkové

Průtočná

Protiproud

Sobtokem

Souproud

Nejvyšší pracovní teplota

Vedení přípojek k tělesům

Spodní

Vertikální

Horní

Horizontální

Kombinovaná

Hvězdicová

125ESB1 2014/2015

Oběh otopné vody

Konstrukce expanzní nádoby

Materiál rozvodu

Nízkoteplotní do 65°C

Otevřená

Přirozený

Ocel

Teplovodní od 65°c do 115°C

Uzavřená

Nucený

Měď

Horkovodní nad 115°C

Plasty

prof.Karel Kabele

138

1. Oběh otopné vody • Přirozený

Expanzní nádoba

p1=h.ρ1 .g

p2=h.ρ2.g

θ 1,1

Vztlak Δpc =Δpρ=p2-p1=H.(ρ2- ρ1 ).g

Přívodní potrubí

Otopné těleso θ 2,2

H

Vratné potrubí

Kotel

• Nucený Δpc=Δpč + Δpρ P1 125ESB1,ESBB 2014/2015


P2 prof.Karel Kabele

139

60


2. Prostorové uspořádání soustavy • 2.1 Vzájemné propojení těles – jednotrubková, dvoutrubková soustava

• 2.2 Umístění ležatého rozvodu – spodní, horní, kombinované

• 2.3 Vedení přípojek k tělesům – horizontální, vertikální, hvězdicové

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

141

2. Prostorové uspořádání OS 2.1 Vzájemné propojení těles – 2.1.1 Dvoutrubkové soustavy – 2.1.2 Jednotrubkové soustavy

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

142

61


2.1.1 Dvoutrubkové soustavy Protiproudé zapojení

Souproudé zapojení

Tichelmann

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

143

2.1.2 Jednotrubkové soustavy Základní schémata zapojení

• Horizontální • Průtočné • S obtokem • „Jezdecké“ zapojení • Regulovaný obtok • Ventilem, • Clonou, • Zúžením kmenové trubky, • Zasunutím přípojek do kmenové trubky, • Fitinkem v místě napojení zpětné přípojky

• Se směšovací armaturou • Dvoubodovou • jednobodovou

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

144

62


2.1.2 Jednotrubkové soustavy Napojení těles směšovacími armaturami Vysokodporové směšovací dvoubodové směšovací jednobodové ventil kompakt

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

145

2.1.2 Jednotrubkové soustavy Napojení těles nízkoodporovými armaturami Nízkoodporové přímé nebo rohové radiátorové ventily

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

146

63


2.1.2 Jednotrubkové soustavy varianty • Podle uživatelů – Okruhy bytové a zonové • Podle umístění stoupaček – Okruhy uzavřené a rozvinuté • Jednotrubková soustava s reverzním provozem

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

147

2.1 Vzájemné propojení těles

Závěr • Srovnání dvoutrubky a jednotrubky – – – – –

Délka rozvodů Oběh otopné vody Měření a regulace Stavební úpravy Tlakové poměry

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

148

64


2.2 Umístění ležatého rozvodu

Spodní rozvod

Horní rozvod

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

Kombinovaný rozvod 149

2.3 Vedení přípojek k tělesům Vertikální

Horizontální

Hvězdicová

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

150

65


125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

151

3. Teplotní parametry Pracovní teploty v OS • Výpočtová teplota otopné vody – – – –

na vstupu do otopné soustavy t1 na výstupu z otopné soustavy t2 na vstupu do otopného tělesa tw1 na výstupu z otopného tělesa tw2

• Střední teplota otopného tělesa tw • Nejvyšší teplota povrchu otopných těles tTp max

Expanzní nádoba

t

Tp,max Otopné těleso

tw1 Přívodní potrubí

t1Kotel

tw2

tw

Vratné potrubí

t2

Teplotní spád otopného tělesa = tw1 - tw2 Teplotní spád soustavy = t1 - t2 125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

154

66


3. Teplotní parametry OS • Výkon přenášený soustavou

Expanzní nádoba

tp1,max tw1 Otopné

.

Q = M . c. (t1 – t2) • Výkon přenášený tělesem

těleso

t1

.

tw

Vratné potrubí

Kotel

t2

Qt = h . A. (tw – ti) 125ESB1 2014/2015

tw2

Přívodní potrubí

prof.Karel Kabele

155

3. Teplotní parametry OS Kritéria pro volbu parametrů  Ekonomické faktory (minimalizace nákladů na realizaci i provoz soustavy);  Fyzikální vlastnosti pracovní látky ( pro teplovodní soustavy maximální teplota 115°C);  Hygienické požadavky na otopnou soustavu resp. na tělesa;  Technické možnosti zdroje tepla ( např. nízkoteplotní zdroje určují maximální teplotu otopné vody v soustavě)  Legislativní požadavky – vyhláška 193/2007 Sb. omezuje teplotu otopné vody na 75°C 125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

156

67


3. Teplotní parametry OS Volba parametrů • Teplota otopné vody u soustavy  Teplovodní nízkoteplotní  Teplovodní otevřené  Teplovodní uzavřené  Horkovodní

t1 ≤ 65°C 65°C < t1 ≤ 95°C 65°C < t1 ≤ 115°C t1 > 115°C

• Teplotní spád OS – 10K až 25K, u horkovodních soustav 40K až 50K. – 90/70 °C, 85/75°C, 80/60°C, 75/65°C,70/50°C, 70/60°C.

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

157

3. Teplotní parametry OS Volba parametrů • Teploty otopných těles – maximální povrchová teplota (85 až 90°C) tTpmax = tw1 – 2,5

– Teplotní spád • dvoutrubka = teplotní spád OS (15 až 25 K) • jednotrubka < teplotní spád OS (5 až 10 K)

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

158

68


4. Materiál rozvodu – O materiálu nutno rozhodnout na počátku projektu - různé mechanické vlastnosti mají vliv na koncepci řešení – Používané materiály • ocel • měď • plasty

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

159

4.Materiál rozvodu 4.1 Ocel • Tradiční materiál, dobré mechanické vlastnosti • ocel třídy 11.353.0. • do DN 50 se používá trubek ocelových závitových běžných, pro větší průměry se používá hladkých bezešvých trubek • Svařování

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

160

69


4. Materiál rozvodu 4.2 Měď • • • •

Menší spotřeba materiálu Citlivá na chem. složení vody pH min7 Nebezpečí vzniku elektrochemické koroze (Al) pájení měkké a tvrdé

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

161

4. Materiál rozvodu 4.3 Plasty • Materiály  síťovaný polyetylén (PEX, VPE),  polybuten (polybutylen, polybuten-1,PB),  statistický polypropylen (PP-R, PP-RC,PP-3),  chlorované PVC (C-PVC, PVC-C)  vrstvená potrubí s kovovou vložkou.

• Uložení potrubí • Životnost !!! • Kyslíková bariéra ? 125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

162

70


ČSN EN 12828

TEPELNÉ SOUSTAVY V BUDOVÁCH – NAVRHOVÁNÍ TEPLOVODNÍCH TEPELNÝCH SOUSTAV 125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

163

ČSN EN 12828 - březen 2005 Tepelné soustavy v budovách – Navrhování teplovodních tepelných soustav překlad EN 12828:2003 stručný výtah, i : • norma obecně popisuje návrhová kritéria pro teplovodní sítě do 105 °C, nad 105°C jiné bezpečnostní prvky • návrhový tepelný výkon soustavy musí být vypočten podle ČSN EN 12 831 - použití jiné metody (např. ČSN 06 0210) se souhlasem zákazníka • výkon zařízení pro výrobu a rozvod tepla obecně: SU=fHL. HL+ fDHW. DHW+ fAS. AS ČSN 06 0310: PRIP= 0,7. TOP+ 0,7. VET+ TV [kW] PRIP= TOP+ VET 125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

[kW] [kW] 164

71


ČSN EN 12828 - březen 2005 Tepelné soustavy v budovách – Navrhování teplovodních tepelných soustav překlad EN 12828:2003 • zákazník může požadovat zpracování projektu tepelné pohody EN ISO 7730 (rovnoměrnost rozložení teplot, rychlost proudění vzduchu …) - odchylka výsledné teploty v prostoru < 4 K

splněno, pokud

- nesouměrnost teploty sálání < 10 K - rychlost proudění vzduchu < 0,18 m/s

UW 

konst.

 d ,i   d , e

• tepelné izolace – zavádí izolační třídy (1 až 6) a poměrně „složitě“ definuje podle použité izolace (l a průměru potrubí tloušťku izolace

• pokyny pro návrh membránových tlakových nádob v uzavřených soustavách – základní požadavky, výchozí parametry, výpočet velikosti, - tabulkové zpracování objemu exp. nádoby pro soustavy do 110°C 125ESB1,ESBB 2014/2015

prof.Karel Kabele

165

5. Konstrukce expanzní nádoby – Otevřená • jistota provozu • zamrzání • zavzdušňování

– Uzavřená • vyšší pracovní teploty

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

166

72



Měření a regulace vytápění


prof.Karel Kabele

167

Co je to regulace? • Zařízení, na jehož impuls se mění jeden nebo více provozních parametrů otopné soustavy – teplota – průtok – tlak

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

168

73


Proč se reguluje vytápěcí zařízení? • Regulace výkonu podle okamžité potřeby • Bezpečnost provozu • Omezení provozními parametry zdroje nebo prvku OS • Vyrovnání nepřesností návrhu

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

169

Základní princip regulace • • • •

Regulovaná veličina x Akční veličina y Poruchová veličina z Řídící veličina w

Regulátor W 125ESB1 2014/2015


Y

Akční člen

Zpětná vazba

Regulovaná soustava

X

Z prof.Karel Kabele

170

74


Monitorování • Měření regulované veličiny • Bez akčního členu • Nepřímá Zpětná vazba


X

Z 125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

171

Ovládání • Pomocí akčního členu se mění regulovaná veličina • bez zpětné vazby, bez regulátoru

? Akční člen


X

Z 125ESB1,ESBB 2014/2015


prof.Karel Kabele

172

75


Ruční regulace • Na místě regulátoru je člověk. Ví jaký je dopad jeho regulačních zásahů a podle toho reguluje soustavu

Zpětná vazba Akční člen


Y

Z

W 125ESB1 2014/2015

X

prof.Karel Kabele

173

Automatická regulace • Podle W a/nebo X dává automaticky impuls akčnímu členu ve snaze dosáhnout žádané hodnoty x Zpětná vazba

Regulátor W 125ESB1 2014/2015


Y

Akční člen


X

Z prof.Karel Kabele

174

76


Inteligentní budovy • Vzájemné propojení více systémů budov – – – – –

Osvětlení

Zpětná vazba

Regulátor

Energetické a ekologické Bezpečnostní Dopravní Zábavní …

W

Y

Akční člen


X

Z

Zabezpečení

Zpětná vazba

Vytápění Zpětná vazba

Regulátor W

Y

Akční člen


Regulátor

X

Z

W

Y

Akční člen


X

Z

Vzduchotechnika Zpětná vazba

Regulátor W

Y

Akční člen


X

Z

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

175

Regulační obvod Technické provedení • Měření regulované veličiny, resp. řídící veličiny – elektrický teploměr, tlakoměr, průtokoměr apod.

• Regulátor – porovnává naměřené hodnoty se žádanými a podle toho aktivuje akční člen

• Akční člen – fyzicky mění akční veličinu - např uzavírací nebo směšovací ventil se servopohonem, elektromagnetický uzávěr na přívodu plynu do kotle 125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

176

77


Regulátory nespojité • akční veličina má omezený počet hodnot - dvě a více regulovaná veličina kolísá kolem žádané hodnoty v rozmezí regulační odchylky – příklad - prostorový termostat

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

177

Regulátory spojité akční veličina se mění spojitě v závislosti na regulované veličině podle tzv. přechodové charakteristiky –

P - proporcionální (akční veličina je přímo úměrná regulované veličině) – I - integrační (akční veličina je úměrná regulační odchylce) – D - derivační (akční veličina je úměrná derivaci regulované veličiny podle času) – T - zpožďující (akční veličina se začne měnit až po určité časové prodlevě) • Poznámka - je možná i kombinace charakteristik např. PI regulátor

– Fuzzy 125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

178

78


Regulátory podle pohonu • Rozdělení podle používané energie pro chod regulátoru – přímočinné regulátory – nepřímé regulátory • elektřina, • stlačený vzduch

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

179

Akční členy • Elektromagnetické ventily • Regulační ventily • Směšovací (rozdělovací) ventily trojcestné a čtyřcestné

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

180

79


• Konec 31.10.2013

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

181


Regulace – II.část

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

182

80


Proč se reguluje vytápěcí zařízení? • • • •

Zaregulování otopné soustavy Regulace výkonu podle okamžité potřeby Bezpečnost provozu Omezení provozními parametry zdroje nebo prvku OS

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

183

ZAREGULOVÁNÍ OTOPNÉ SOUSTAVY

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

184

81


A. Návrh dimenzí potrubí • Přirozený oběh

Souhrn

– metoda daného tlaku • Účinný tlak + přídavný vztlak • Etážová soustava?

• Nucený oběh – metoda ekonomického tlakového spádu • 60 až 200 Pa.m-1

– metoda optimálních rychlostí • 0,05 až 1,0 m.s-1 (!!! Hluk)

– metoda daného tlaku • čerpadlo + přídavný vztlak, 10-70 kPa 125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

185

B. Nastavení regulačních armatur pro ustálený stav • Výpočet tlakové ztráty pro navržené dimenze potrubí – třením – místními odpory • Tlakové ztráty okruhu porovnáme s dispozičním tlakem (přirozený oběh x nucený oběh)

 Přebytek

tlaku

regulujeme nastavením regulačních armatur 125ESB1 2014/2015


Nedostatek tlaku

buď zvýšením tlaku nebo snížením tlakových ztrát prof.Karel Kabele

186

82


B. Nastavení regulačních armatur pro ustálený stav • Regulační ventily u těles – ve většině případů

• Regulační ventily v okruhu – při rozsáhlých soustavách, kde je nutné vyvážit více objektů nebo částí

• Clonky v potrubí – nedoporučuje se (zarůstání, koroze)

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

187

B. Nastavení regulačních armatur pro ustálený stav • kv, kvs hodnota

V kv  p

•

průtok V v m3.h-1 regulační armaturou při jednotkovém rozdílu tlaku p=1bar=100kPa

• slouží k volbě přednastavení regulační armatury – z daného průtoku V a požadované tlakové ztráty p určím potřebnou kv hodnotu armatury

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

188

83


B. Nastavení regulačních armatur pro ustálený stav Příklad:  Hledáme nastavení ventilu u tělesa s výkonem 1580W a přetlakem 0,1 bar = 10 kPa



Q  3600 1580  3600   0,070 m3  h 1 c  t   4196  20  970 V 0,070 kv    0,22 m3  h 1 p 0,10

V



125ESB1 2014/2015





prof.Karel Kabele

189

B. Nastavení regulačních armatur pro ustálený stav • Hmotnostní průtok + dopravní tlak • Stanovení příkonu čerpadla P (W) P

p  V



V - Dopravní množství (m3/s) Účinnost čerpadla (-)

!!! dopravní tlak (Pa) x dovolený přetlak !!! 1m v.s.=10kPa

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

190

84


REGULACE VÝKONU OTOPNÉ SOUSTAVY 125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

191

Regulace výkonu otopné soustavy – Přímá regulace – regulace výkonu zdroje – Nepřímá regulace – regulace výkonu soustavy; zdroj je regulován na základě požadavků soustavy – Místní regulace –regulace jednotlivých místností – Zónová regulace – regulace po zónách – Centrální regulace – regulace celé budovy – Regulace dle vnitřní teploty – Regulace dle venkovní teploty (ekvitermní) – Ruční regulace – Automatická regulace 125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

192

85


Příklady regulace teplovodních otopných soustav – Přímá centrální regulace podle vnitřní teploty – regulace zdroje podle vnitřní teploty (prostorový termostat, který zapíná a vypíná kotel)

Č1 PV

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

193

Příklady regulace teplovodních otopných soustav – Přímá centrální regulace podle venkovní teploty (ekvitermní regulace přímá) – regulace výstupní teploty vody na zdroji žádaná hodnota je nastavena dle venkovní teploty – ekvitermní křivka T Č1 PV

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

194

86


Příklady regulace teplovodních otopných soustav – Nepřímá centrální regulace podle venkovní teploty (ekvitermní regulace nepřímá) – kotlový termostat + centrální regulace teploty otopné vody směšováním nebo rozdělováním trojcestným nebo čtyřcestným ventilem podle vnější teploty (ekvitermní regulace)

T T

R

– +

– 125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

195

Příklady regulace teplovodních otopných soustav – Nepřímá místní regulace podle vnitřní teploty ruční/automatická – regulace jednotlivých těles regulačními ventily (1) ručními nebo s termostatickou hlavicí

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

196

87


Termostatická hlavice + ventil

Běžná

S odděleným čidlem S dálkovým nastavením

Regulační ventil

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

197

Příklady regulace teplovodních otopných soustav Dvoustupňová regulace místní a centrální nepřímá podle vnitřní a venkovní teploty Legenda: 1 Ventil s termostatickou hlavicí 2 Otopné těleso 3 Přívodní potrubí 4 Zpětné potrubí 5 Směšovací ventil (trojcestný) 6 Oběhové čerpadlo 7 Ústřední jednotka automatické regulace 9 Čidlo venkovní teploty

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

198

88


Příklady regulace teplovodních otopných soustav Dvoustupňová regulace zónová a centrální nepřímá podle vnitřní teploty

Legenda: 1 Ručně ovládaný ventil 2 Otopné těleso 3 Přívodní potrubí 4 Zpětné potrubí 125ESB1 2014/2015

5 Směšovací ventil (trojcestný) 6 Oběhové čerpadlo 7 Jednotka automatické regulace 8 Čidlo vnitřní teploty prof.Karel Kabele

199

REGULACE – III. ČÁST

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

204

89


Hydraulická stabilita DVs • Proč ? • Ve výpočtu uvažujeme ustálený stav x proměnná realita způsobená především: – proměnlivými hodnotami přídavného vztlaku vlivem měnící se teploty otopné vody – proměnlivými tlakovými poměry v OS vlivem funkce termostatických ventilů

• Řešení: – pasivní vyregulování přesným výpočtem – aplikace automatických regulačních prvků

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

205

Hydraulická stabilita DVs • Pasivní regulace výpočtem – pravidla pro navrhování jednotlivých částí OS • nejvíce tlaku spotřebovat na tělesech • tlaková ztráta ve stoupačce = účinnému tlaku vzniklému ve stoupačce • tlaková ztráta v ležatých rozvodech = účinnému tlaku vzniklému v ležatých rozvodech

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

206

90


Hydraulická stabilita DVs • Aplikace automatických regulačních prvků – přepouštěcí ventily • otvírá se podle odchylky diferenčního tlaku, umisťuje se do obtoku čerpadla nebo mezi přívodní a vratné potrubí OS

– regulátory diferenčního tlaku • škrtící (!) ventil v potrubí řízený diferenčním tlakem

– čerpadla s řízenými otáčkami • konstantní tlak čerpadla při proměnném průtoku

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

207

Regulace tlakové diference

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

208

91


Termohydraulický rozdělovač – Oddělení kotlového okruhu od otopné soustavy – Kdy použít?

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

209

Ochrana proti nízkoteplotní korozi – Řešení problému náběhu kotle na pevná paliva – Kdy použít?

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

210

92


Příklady zapojení zdrojů

Příklad 1: Klasický kotel s výkonem > než 4 násobek tepelné ztráty budovy, pouze vytápění. Zdroj s minimální požadovanou teplotou vratné vody. Zapojení umožňuje práci zdroje v optimálních podmínkách a přerušovaný chod zdroje s přestávkami v řádu dnů. 125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

211

Zdroje - příklady řešení 2

Příklad 2: Klasický kotel s výkonem > než 4 násobek tepelné ztráty budovy, vytápění a průtočný ohřev TUV.Zdroj s minimální požadovanou teplotou vratné vody. 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). 125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

212

93



TRB PV

Č3

Č2

Č1

Č4

2xTRV E N

Č5 RS

3xZV PV

Příklad 3: Bivalentní zdroj - např. kondenzační kotel v kombinaci s vysokoteplotními kolektory.Teplovzdušné větrání a nízkoteplotní vytápění,průtočný ohřev TUV.

125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

213


Příklad 4: Bivalentní zdroj - klasický kotel v kombinaci s nízkoteplotními kolektory.Teplovodní vytápění,průtočný ohřev TUV. Použití teplotně stratifikovaného zásobníku umožňuje využití nízkopotenciálního tepla kolektorů k předehřevu teplé vody. 125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

214

94


125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

215

Měření ve vytápění • Měření provozních parametrů pro regulaci – Tlak, teplota, průtok

• Měření tepla na patě objektu – Teplo vyrobené ve vlastním zdroji – měření spotřeby paliva – Teplo dodané do objektu (dálkové vytápění) Kalorimetrické měření průtok+rozdíl teplot

125ESB1 2014/2015


prof.Karel Kabele

216

95


„Měření tepla“ – pro rozdělení nákladů na uživatele • Kapalinové indikátory – odpařování speciálně obarvené kapaliny v závislosti na teplotě otopného tělesa – Přiložená stupnice umožňuje odečítání množství odpařené kapaliny. – Po provedení odečtu je trubička s kapalinou nahrazena novou ampulí s roztokem jiné barvy

• Elektronické indikátory – Jeden ze snímačů měří povrchovou teplotu otopného tělesa. – další snímač měří okamžitou teplotu okolního prostoru. – Naměřené hodnoty jsou předávány ke zpracování integrovanému mikroprocesoru

Nejedná se o „Měření tepla“ !!! Vyhláška 372/2001 Sb. 125ESB1 2014/2015

prof.Karel Kabele

217


Příprava teplé vody




218

96


Osnova • • • •

1. TV a její vlastnosti 2. Způsoby přípravy TV 3. Prvky a zařízení pro ohřev TV 4. Navrhování ohřevu TV

125ESB1 2014/2015


219

1. TV a její vlastnosti

125ESB1 2014/2015



220

97


TEPLÁ VODA • TV, PHW (potable hot water) • ohřátá pitná voda vhodná pro trvalé používání člověkem a domácími zvířaty; • je v souladu s předpisy vycházejícími ze Směrnice ECC; • je určena k mytí, koupání, praní, umývání a k úklidu; při poruše dodávky studené vody se může použít pro vaření, mytí a pro hygienické účely • musí splňovat bakteriologická, biologická a chemická kritéria pro pitnou vodu daná vyhláškou č. 252/2004 Sb. ve znění pozdějších předpisů, např. vyhlášky č. 187/2005 Sb. • s rostoucí teplotou vody roste reaktivita, >> koroze a vznik inkrustací 125ESB1 2014/2015


221

Ukazatelé jakosti vody pro ohřev TV • Minimální KNK4,5 • Hmotnostní koncentrace fosforečnanů • Hodnota pH při teplotě 20°C • Hmotnostní koncentrace chloridů

• Látková koncentrace vápníku a hořčíku a hmotnostní koncentrace volného CO2.

125ESB1 2014/2015



222

98


Úprava TV • odkyselovací filtr • dávkovač inhibitoru koroze • magnetická úprava vody

MUV

Odkyselovací filtr

125ESB1 2014/2015

Inhibitor koroze


223

Legionella pneumophila a TV • Tyčinková bakterie, průměr 0,2 až 0,7 μm a délku 1 až 4 μ m • v přírodě se vyskytují zcela běžně ve všech vodách a vlhké půdě • jsou přítomny v rozvodech vody, vzduchovodech, zařízeních pro solární ohřev TV • jsou citlivé na teplotu

125ESB1 2014/2015



224

99


Vliv teploty na život bakterií Legionella pneumophila 100°C

Parní zvlhčování

90°C 80°C

Teplovodní vytápění

ÚHYN BĚHEM NĚKOLIKA MINUT AŽ SEKUND

70°C 60°C 50°C

Teplá voda

40°C

Lázně Chladící věže

ÚHYN BĚHEM NĚKOLIKA HODIN OPTIMÁLNÍ PODMÍNKY PRO ROZMNOŽOVÁNÍ

Sprchy 30°C 20°C

ROZMNOŽOVÁNÍ Vodní zvlhčovače

Chladiče 10°C

Studená voda

125ESB1 2014/2015

MINIMÁLNÍ ROZMNOŽOVÁNÍ


225

Účinky na člověka • Bakterie LP jsou škodlivé, dostanou-li se do lidského organismu. • Způsobují onemocnění zvané legionářská nemoc (legionelóza) a pontiacká horečka • 10-20% případů končí úmrtím pacienta...

Nebezpečné je především vdechnutí !!! 125ESB1 2014/2015



226

100


Zdroje kontaminace v systémech TV • Obecně – stagnující teplá voda a usazeniny • Riziková místa: • Výtokové armatury • Zásobníkové ohřívače a zásobníky TV • Cirkulační potrubí • Bazény nad 25°C • Nevhodně použité materiály a chemikálie

125ESB1 2014/2015


227

Způsoby odstraňování bakterií Legionella pneumophila • sterilizace UV zářením • anodická oxidace • chlorování • filtrace • tepelná desinfekce

125ESB1 2014/2015



228

101


Schéma zařízení na tepelnou desinfekci TV

125ESB1 2014/2015


229


125ESB1 2014/2015



230

102



125ESB1 2014/2015


231

Jakost TV - normy • ČSN 830616 Jakost teplé užitkové vody – neplatná od 1.11.2001 • ČSN 757111 Pitná voda - neplatná od 1.11.2001 • ČSN 830615 Požadavky na jakost vody dopravované potrubím. Zrušena únor 1998 • ČSN 060320 Příprava teplé vody - Navrhování a projektování (2006)

125ESB1 2014/2015



232

103


Způsoby přípravy TV

125ESB1 2014/2015


233

Příprava TV Prvky systému Zdroj TV Energie

Distribuční síť

+ SV

TV

125ESB1 2014/2015


Výtokové armatury prof.Karel Kabele Kabele prof.Karel

234

104


Příprava teplé vody • Podle způsobu předávání tepla – přímé, nepřímé

• Podle místa ohřevu – místní, centrální

• Podle konstrukce zařízení – zásobníkové, průtočné, smíšené

• Podle počtu zdrojů tepla – jednoduché, kombinované 125ESB1 2014/2015


235

3. Prvky zařízení na přípravu TV

125ESB1 2014/2015



236

105


Prvky zařízení na přípravu TV • Zdroje TV

• Distribuční síť – materiály potrubí – kompenzace délkové teplotní roztažnosti – izolace potrubí – cirkulace TUV – přihřívání potrubí – výtokové armatury

– zásobníkový ohřev – průtočný ohřev – smíšený ohřev

125ESB1 2014/2015

prof.Karel prof.Karel KabeleKabele

237

Zařízení pro zásobníkový ohřev Zásobníkový ohřev

Zásobníkové ohřívače

Nepřímoohřívané

Kombinované

Přímoohřívané

125ESB1 2014/2015


Zásobníky TUV

Tlakové Beztlakové


238

106


Nepřímo ohřívaný zásobník Plynový kotel

Otopná soustava Odběr TUV

Odběr TV

Přívod studené vody Nepřímo ohřívaný zásobník

Princip zapojení nepřímo ohřívaného zásobníku s trojcestným ventilem

125ESB1 2014/2015


239

Beztlaký x tlakový zásobník Přepadová trubka

Uzavřená tlaková nádrž

Volná hladina

Volný výtok TV

125ESB1 2014/2015


Výtokový ventil


Pojistný, zpětný a uzavírací ventil 240

107


Příklad zapojení pro zásobníkový ohřev TV

125ESB1 2014/2015


241

Zařízení pro průtočný ohřev Průtočný ohřev

Plynové ohřívače

Elektrické ohřívače

Výměníky tepla Trubkové

125ESB1 2014/2015



Deskové

242

108


Příklad zapojení pro průtočný ohřev

TV

125ESB1 2014/2015


243

Zařízení pro smíšené ohřívání vody • kombinace zásobníkového a průtokového ohřevu • princip zařízení shodný se zásobníkovým ohřevem, jiný poměr výkonu ohřívače a objemu zásobníku nejčastější technická řešení • přímo ohřívaný plynový zásobník • nepřímonepřímoohřívaný zásobník s plynovým kotlem • elektrický zásobník s trvalým dohřevem 125ESB1 2014/2015



244

109


Příklad zapojení pro smíšený ohřev TV

125ESB1 2014/2015


245

Pojistné a zabezpečovací prvky přípravy TV TV TV

125ESB1 2014/2015



246

110


Distribuční síť TV Materiály • Materiály potrubí • ocelové, pozinkované trouby • plastové trubky

Ocel Měď PEX/ALU/PE

• PP, rPE,PB,CPVC, vrstvené trubky

C-PVC PB PP

• měděné potrubí

PE 0

0,05 0,1 0,15 0,2 Součinitel délkové teplotní roztažnosti (mm/m.K)

125ESB1 2014/2015


247

Distribuční síť TV Kompenzace délkové roztažnosti • Kompenzátory (osové vlnovcové, gumové) • Kompenzace trasou

125ESB1 2014/2015



248

111


Distribuční síť TV Izolace • Izolace potrubí – TUV i cirkulace se musí izolovat – Tloušťka tepelné izolace u vnitřních rozvodů do DN20 se volí ≥ 20 mm, DN20 až DN35 ≥30 mm, DN 40 až DN 100 se volí >DN (Vyhláška 151/2001 MPO Sb. částka 60)

125ESB1 2014/2015


249

Distribuční síť TV Cirkulace • Cirkulace TV – větší komfort x tepelné ztráty – přirozená - nucená – řízení oběhového čerpadla - časové, termostatické

• Přihřívání potrubí – samoregulační topný kabel

125ESB1 2014/2015



250

112


Přihřívání potrubí samoregulačním topným kabelem

125ESB1 2014/2015


251

Distribuční síť TV Armatury 60

60

• Výtokové amatury

49.4

50 l/sprchu 40

31.4 27.3

30

23.9 20

20 10 ?

Te rm os ta ča t s. sp ín Te ač rm em os ta t-s en zo r

Te rm

os ta t

s

Pá ko vá

ba t

0 Kl as ic ká

– beztlakové, tlakové – klasické, jednopákové, elektronické – ruční, termostatické

125ESB1 2014/2015



252

113


4.Navrhování systémů přípravy TV

125ESB1 2014/2015


253

Navrhování ohřevu TV • Energetické systémy budov (VYT,VZT, OSV, TV) zajišťují pokrytí energetických potřeb uživatelů. • Co je to optimální systém... ?

125ESB1 2014/2015



254

114


Příprava TV Systémy • Dle místa ohřevu – místní – ústřední – dálkový

Návrh :

• Dle způsobu ohřevu – průtokový – zásobníkový – smíšený

počet zdrojů (rozmístění v objektu) tepelný výkon zdrojů akumulační objem zdrojů

125ESB1 2014/2015

prof.Karel prof.Karel KabeleKabele

255

Navrhování přípravy TV • Vstupní údaje pro volbu systému přípravy TV – Dispoziční uspořádání odběrních míst – Dostupná energie – Potřeba TV

125ESB1 2014/2015



256

115


Navrhování koncepce systémů přípravy TV Rozmístění odběrních míst

125ESB1 2014/2015


257

Příprava TV Dispoziční řešení

• Na volbu systému TV má vliv umístění odběrních míst – soustředěné – rozptýlené

• Optimalizace systémů z hlediska – délky rozvodů – tepelných ztrát – cirkulace 125ESB1 2014/2015



258

116


Navrhování koncepce systémů přípravy TV Dostupná energie

125ESB1 2014/2015


259

Zdroje TV a energie Elektrická energie • Průtokový ohřev • příkon 1kW=0,5 l/min při dT=30K • sprcha= 6 l/min = 12 kW • Vana = 100 l = 10 l/min = 20 kW

• Zásobníkový ohřev • Zásobník na denní potřebu TV nahřátí 1x den (noční proud) • Zásobník maloobjemový - průběžný dohřev, zvýšený příkon, krátká doba dohřevu • Otevřený, uzavřený zásobník • Cirkulace ? 125ESB1 2014/2015



260

117


Zdroje TV a energie Dálkové vytápění Systém ohřevu TV Ústřední Dálkový Ohřev Průtokový Zásobníkový Smíšený 125ESB1 2014/2015


261

Zdroje TV a energie Plynná paliva • Průtokový ohřev – Průtokový ohřívač • do 28 kW (14 l/min), • požadavky na umístění plyn. spotřebiče, odvod spalin, • min.tlak ve vodovodní síti

– Kombinovaný kotel - nutnost porovnat výkon kotle s výkonem otopné soustavy

125ESB1 2014/2015



262

118


Zdroje TV a energie Plynná a pevná paliva • Zásobníkový ohřev – Nepřímoohřívaný zásobník • plynový kotel + zásobník

– Přímoohřívaný zásobník • plynový spotřebič 7-103 kW se zásobníkem 80-380l

• Pevná paliva – Kombinovaný zásobník – Přímo ohřívaný zásobník

125ESB1 2014/2015


263

Přímo ohřívané plynové zásobníky

125ESB1 2014/2015



264

119


Zdroje TV a energie Obnovitelné zdroje • Solární kolektory – zásobníkový ohřev – doplňkový zdroj, celoroční/sezónní provoz

• Tepelné čerpadlo – zásobníkový ohřev – čerpadlo odebírá energii ze země nebo vzduchu, topný faktor 2-3

125ESB1 2014/2015


265

Navrhování koncepce systémů přípravy TV Potřeba vody

125ESB1 2014/2015



266

120


Potřeba TV • • • • •

Potřeba TV během periody [l/den] Rozložení odběru TV v průběhu periody [l/hod] Křivka odběru tepla a dodávky tepla Maximální potřeba TV [l/sec] Interval max. potřeby a množství odebrané TV

125ESB1 2014/2015


267

Potřeba TV během periody Atypický objekt • • •

součet dávek TV na mytí osob nádobí úklid

125ESB1 2014/2015


Typický objekt z bilance potřeby TV podle počtu osob


268

121


Potřeba TV pro byt.fond – ČSN 060320 • 77 l/os/den při 60°C (všední den) • 103 l/os/den při 60°C (soboty a neděle) • tj. cca 82 l/os/den

– Rozbor provozu - firemní podklady • 30 - 60 l/os/den při 60°C dle vybavení a komfortu • potřeba vody na jednotlivé činnosti v denním rozložení

125ESB1 2014/2015


269

Potřeba TV Činnost

Potřebné množství [l]

Průtok [l/min]

Průměrná doba odběru [min]

Požadovaná

umývátko

6

umývadlo

10

1,5

4

35

2

5

luxusní

35

15

3

5

37

úsporné

30

6

5

40

běžné

48

8

6

40

komfortní

80

10

8

40

teplota [°C]

Myti rukou

Sprchování

Vanová koupel zkrácená vana

105

7

15

37

běžná vana

150

10

15

37

velkoobsahová

255

10

25

37

standard

24

3

8

40

30

3

10

55

Bidet Mytí nádobí

v dřezu 125ESB1 2014/2015



270

122


Charakteristiky výtoků TV Parametr

Značka

Jednotka

Baterie umyvadlo

Teplota na výtoku

θ4

Průtok vody o teplotě θ4 na výtoku

U4

Přítok TV 55 ºC do výtoku

ºC 3

dm .s 3

1)

-1

m .h 3

U3

dm .s

qv

-1

1)

sprcha

vana

40

55

40

40

0,06

0,08

0,095

0,20

0,21

0,30

0,34

0,70

0,04

0,08

0,065

0,13

m .h

0,14

0,30

0,23

0,47

kW

7,3

15,7 – 24,4

12,0

24,6

3

Tepelný výkon přítoku TV

-1

dřez

-1

Pro sterilizaci nádobí se používá voda o teplotě 70 až 80 °C.

125ESB1 2014/2015


271

Rozložení odběru v průběhu periody – rozbor provozu

Bytový dům dle DIN Klinika Sportovní zařízení Hotel Restaurace Bytový dům dle ČSN

% denní potřeby vody

25 20 15 10 5 0

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 hod

125ESB1 2014/2015



272

123


Bytové domy Rozložení spotřeby studené vody

Studená voda (bez TV) l/os/hod

7,00 6,00

Pondělí Úterý

5,00

Středa 4,00

Čtvrtek Pátek

3,00

Sobota Neděle

2,00

Průměr 1,00 0,00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 hod

Poděkování Vodárně Plzeň a.s. za spolupráci při zajištění měření. 125ESB1 2014/2015


273

Administrativní budovy Průběh středního odběru vody m ěřených adm inistrativních budov 4,00 3,50

spotřeba (l\os)

3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 1

3

5

7

Pondělí

Úterý

Sobota

Neděle

9

11

13

čas (h) Středa

15

17

19

21

Čtvrtek

23 Pátek

Poděkování Vodárně Plzeň a.s. za spolupráci při zajištění měření.

125ESB1 2014/2015



Součinitelé denní a maximální hodinové nerovnoměrnosti

274

124


Rozložení odběru v průběhu periody – křivka odběru Příklad součtové křivky odběru TUV pro hotel

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

Odběr v % denní potřeby

24 hod = 100%

Součtová křivka odběru Hod.

Rozbor provozu – hodinové potřeby vody 125ESB1 2014/2015


275

Křivka odběru a dodávky tepla Dodávka tepla trvalá Maximální rozdíl = kapacita zásobníku Dodávka tepla přerušovaná Odběr TV

1600 1400 1200

kWh

1000 800 600 400

Ztráty cirkulací

200 0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 hod

125ESB1 2014/2015



276

125


1200

k Wh

1000

800

Křivka odběru a dodávky tepla 600 Tepelný výkon zdroje při - trvalém dohřevu - přerušovaném dohřevu

400 200

0 0

125ESB1 2014/2015

1

2

3

4

5


6

7

8

9

10

277

Postup dimenzování 1. Potřeba TV – mytí osob, nádobí a úklid V2p = ni.Σ(nd.Uo.  d.pd) + nj.Vd + nu.Vd

2. Potřeba tepla E2t = c. V2p .(t1 – t2) [kWh.per-1] Ztráty v rozvodech E2z E2p = E2t + E2z [kWh.per-1] 125ESB1 2014/2015



278

126


Objem zásobníku, výkon zdroje Vz = ΔEmax /c/(t2 – t1)

Příklad součtové křivky potřeby a dodávky tepla Křivka dodávky tepla

1600

Průtočný ohřev

Dodávka

1400

Odebraná a dodaná energie kWh

Zásobníkový ohřev Q1n =(E1/ )max

Součtová křivka odběru tepla

1200

E2t

1000

Ztráty v rozvodech rozložené do 24 hod

800 600

Odběr

ΔEmax

400

E2z

Ztráty

200

Q1n = Σ (nv . qv). s

E2p

Příkon zdroje

0

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

Hod.

125ESB1 2014/2015


279

Příklad • Zásobníkovým ohřevem má být dodávána TV do 50 bytů se 200 osobami. Jaká bude velikost zásobníku a tepelný výkon ohřívače, je-li teplo dodáváno celodenně? • Výpočet: – Potřeba TV V2p = 200. 82= 16400 l/den – Potřeba tepla Q2t = c. V2p .(t1 – t2)= = 4200.16400.(55-10)/3600= 860 [kWh/den] – Ztráty v rozvodech 50% Q2z = z. Q2t = 0,5.860 = 430[kWh/den] – Celkem potřeba tepla 860+430 =

125ESB1 2014/2015


Q2p = Q2t + Q2z 1290

=

[kWh/den]


280

127


Příklad - Výpočet Objem zásobníku Vz = ΔEmax /c/(t2 – t1) Vz = 300/1,163/(55-10)= Vz = 5,7 m3

Dodávka

Příkon Q1n =(E1/ )max Q1n = 1290/24= Q1n = 53,8 kW

125ESB1 2014/2015

Odběr Ztráty


281

Maximální potřeba TV a interval odběru • K návrhu průtokového a smíšeného ohřevu [l/s] • Nelze použít křivku odběru TV bez úpravy !…….. Proč? • Protože : x [l/hod] ≠ x:3600[l/s] • Určující výtoky, výpočtový průtok TV • Doba špičky – rozbor provozu v minutovém časovém kroku

125ESB1 2014/2015



282

128


Postup návrhu systému TV • Určí

se primární zdroj energie pro TV, výkonová a časová omezení. (T) • Podle zdroje se navrhne způsob ohřevu a počet zdrojů TV (Z) • Podle typu objektu se stanoví potřeba TV, rozložení odběru, okamžitá (maximální) potřebu , interval maximálního odběru (Z) • Vypracuje se křivka odběru tepla (Z) • Navrhne se velikost zásobníku a příkon ohříváku (T) Napojí navržený zdroj na systém vytápění (T) • Napojí navržený zdroj na systém vnitřního vodovodu (Z) 125ESB1 2014/2015


283


284

Literatura

125ESB1 2014/2015


129


Děkuji za pozornost …

125ESB1 2014/2015



285

130

ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra technických zařízení budov. 125ESB Energetické systémy budov Část 1. prof. Ing. Karel Kabele, CSc

Recommend Documents