TZ1 – Vytápění Vytápění yp - Katedra technických zařízení budov

TZ1 – Vytápění Vytápění yp - Katedra technických zařízení budov

ČVUT v Praze
Fakulta stavební
Katedra technických zařízení budov
Elektrická energie - výroba
Situace v ČR
•55% uhelné
•42% jádro
•3% vodní
•0,1 % ostatní (vítr, fotovoltaická)
TZ1 – Vytápění
y p
Zdroje tepla - elektrické vytápění,
obnovitelné zdroje
TZ1 - prof.Ing.Karel Kabele, CSc.
TZ1 - prof.Ing.Karel Kabele, CSc.
1
Fyzikální principy elektrického
vytápění 1
Elektrická energie - dodávka
„
„
Jouleův - Lenzův zákon vyjadřuje práci W ve
stacionárním elektrickém poli:
W = UIt = RI2t = (U2/R).t [J]
„
„
„
„
„
TZ1 - prof.Ing.Karel Kabele, CSc.
„
„
„
„
Zákon experimentálně objevil pomocí kalorimetru v roce 1844
James Prescott Joule (24. 12. 1818 - 11. 10. 1889
1889)) a
profesor petrohradské univerzity Lenz
Lenz.. Vyvinuté teplo se
nazývá Joulovo teplo (Joulova ztráta). Tímto teplem se
zahřívá vodič až na teplotu, při které sse
e přiváděný výkon
vyrovná se ztrátami tepla do okolí. Při vhodných podmínkách
se může vodič roztavit.
TZ1 - prof.Ing.Karel Kabele, CSc.
James Prescott
4
Elektrické vytápění
„
Peltieruv efekt (Jean Charles
Athanase Peltier (1785
(1785––1845)
1845)
„
U - napětí
I - proud
t - čas
R – odpor
3
Fyzikální principy elektrického
vytápění 2
„
2
přímotopné
„
„
zavedením el. proudu do okruhu
složeného ze dvou polovodičů
(vizmutvizmut-telluridy)
telluridy) dojde v místě spojů
ke zvýšení a snížení teploty v
závislosti
á i l ti na polaritě.
l itě
Využití - chlazení, topení
„
„
infrazářiče
radiátory
konvektory,
teplovzdušné
jednotky
sálavé p
plochy
y
„
„
Pro tepelný výkon Pp tudíž
platí:
Pp = p I
kde p je tzv. Peltierův
„
„
„
panely
závěsy
folie
topné kabely
„
akumulační
„
kamna
„
„
„
„
statická
dynamická
hybridní
y
teplovodní
(elektrokotelna)
teplovodní
(elektrokotel)
koeficient.
TZ1 - prof.Ing.Karel Kabele, CSc.
5
TZ1 - prof.Ing.Karel Kabele, CSc.
6
1
Akumulační elektrokotelna
Obnovitelné zdroje energie
Zákon 406/2000 Sb o hospodaření energií
OZE=nefosilní přírodní zdroje energie, jimiž jsou
OZE=nefosilní
energie
„
„
„
„
„
„
„
„
„
„
TZ1 - prof.Ing.Karel Kabele, CSc.
vody,
půdy,
vzduchu
zduchu,,
větru,
slunečního záření,
geotermální
eotermální,,
biomasy
skládkového plynu
kalového plynu a bioplynu
7
TZ1 - prof.Ing.Karel Kabele, CSc.
Využití energie
vody, půdy, vzduchu
Tepeln
epelné
é čerpadl
čerpadlo
o
„
„
„
Nízkopotenciální zdroj - teplota v rozmezí
cca -20 až +30
+30°°C
Nutno zvýšit
ýš teplotníí úroveň
ú
ň -> tepelné
é
čerpadlo …
„
„
„
„
TZ1 - prof.Ing.Karel Kabele, CSc.
Tepelný stroj, umožňující využití
nízkopotenciálního tepla okolí pro
energetické systémy budov.
Výparník--kompresorVýparník
kompresor-kondenzátorkondenzátorredukční ventil
Kompresorové x absorpční
Topný faktor
„ Podíl výkonu a příkonu >1,opt
>1,opt 3
„ Závislý na pracovních
podmínkách
Chladivo
„ Freony!!!
9
Zdroje nízkopotenciálního tepla pro
tepelné čerpadlo
„
Vzduch
TZ1 - prof.Ing.Karel Kabele, CSc.
Voda
„
Studniční
„ Dvě studny
„ Další čerpadlo
„
Povrchová
„
11
10
Zdroje nízkopotenciálního tepla pro
tepelné čerpadlo
„
Venkovní vzduch
„ -18 +30
+30°°C
„ Proměnná teplota
ovlivňuje
li ň j topný
t
ý
faktor
„ Instalace venkovní
jednotky s
ventilátorem
„
TZ1 - prof.Ing.Karel Kabele, CSc.
8
výměník nebo
čerpání?
TZ1 - prof.Ing.Karel Kabele, CSc.
12
2
Zdroje nízkopotenciálního tepla pro
tepelné čerpadlo
„ Země
„ Zemní
Použití TČ
„
Teplovodní vytápění
Nízkoteplotní zdroj → nízkoteplotní
soustava, podlahové vytápění, desková
tělesa, konvektory?
„ Bivalentní nebo monovaletní zdroj ?
(elektrokotel, pevná paliva, solární
kolektory)
„ Konstantní pracovní podmínky
„ X požadavky na proměnný výkon otopné
soustavy
„ → akumulace tepla, hydraulické řešení
„
kolektor
1,0-1,8 m hluboko,
1,0
15--35 W/m2, rozteč
15
0
0,6
0,66-1 m, délka
délk 100 m
„ Vrty
(20--100 W/
(20
W/m),
čtyři trubky DN 2525-32
hloubka 7575-150 m
TZ1 - prof.Ing.Karel Kabele, CSc.
13
TZ1 - prof.Ing.Karel Kabele, CSc.
Zapojení - příklady řešení 1
Č3
14
Zdroje - příklady řešení 2
Č2
TRB
Č3
2xTRV
Č2
2xTRV
PV
PV
Č1
EN
RS
Č5
Č1
EN
RS
3xZV
PV
Příklad 1: Tepelné čerpadlo s akumulační nádrží – pouze vytápění
Zapojení umožňuje prá
Zapojení
práci zdroje v optimá
optimáln
lníích podmí
podmínk
nkáách a přeruš
přerušovaný chod
zdroje s přestá
přestávkami v řá
řádu dnů.Průtočný ohřev TUV je ve srovn
srovnáání se
zásobn
sobnííkovým pří
příznivý z hlediska stagnace TUV (legionell
(legionella
a).
TZ1 - prof.Ing.Karel Kabele, CSc.
15
Použití TČ
„
TZ1 - prof.Ing.Karel Kabele, CSc.
16
Solární energie
Příprava teplé vody
Optimální pracovní podmínky
„ Systémy vzduchvzduch-voda, chlazení sklepa…
„ Samostatné zařízení nebo kombinace s TČ
pro vytápění?
„
„
Slunce - pohyb po obloze
„
difúzní a přímé záření
„
solární konstanta 1360 W/m2
„
zaclonění mraky
„
skutečně dopadající energie
max 1000 W/m2
Globální sluneční záření dopadající na území ČR [MJ . m-2 .rok]
TZ1 - prof.Ing.Karel Kabele, CSc.
18
TZ1 - prof.Ing.Karel Kabele, CSc.
19
3
Solární energie
„
Využití solární energie
Pasivní systémy
„
„
„
solární okno
skleník (zimní zahrada)
akumulační stěna TROMBE
„
Aktivní solární systémy
„
„
TZ1 - prof.Ing.Karel Kabele, CSc.
vodní, vzdušné kolektory
fotovoltaické články
20
TZ1 - prof.Ing.Karel Kabele, CSc.
Zapojení solárního kolektoru pro
Zapojení
přípravu teplé vody
Kogenerace
TV C
„
plynový motor s elektrickým
generátorem
„
topným zdrojem je chlazení motoru
„
výkon např 42 kW tepla + 25 kW
elektřiny
TRB
Č
„
X hluk
„
X nesoučasnost odběru tepla a
elektřiny
„
problém s prodejem el.energie
Č
PV
21
3xZV
TZ1 - prof.Ing.Karel Kabele, CSc.
SV
22
TZ1 - prof.Ing.Karel Kabele, CSc.
Biomasa
Přednosti a nevýhody biomasy
Biomasa je definována jako hmota organického původu. V souvislosti s energetikou jde
nejčastěji o dřevo a dřevní odpad, slámu a jiné zemědělské zbytky včetně exkrementů
užitkových zvířat.
Suchý proces
-
+
™
™
™
Mokrý proces
23
Obnovitelná energie.
Lokální zdroj
Do ovzduší se dostane jen CO2,
které rostliny spotřebovaly při
fotosyntéze pro svůj růst. proces
nepřispívá, na rozdíl od fosilních
paliv, ke skleníkovému efektu.
™
™
™
™
Obsah vody má velký vliv
na výhřevnost.
Větší nároky na prostor.
N t á lik
Nutná
likvidace
id
popela.
l
Menší komfort provozu.
Výhřevnost
Polena
Brikety, peletky
16 MJ/kg
19 MJ/kg
TZ1 - prof.Ing.Karel Kabele, CSc.
26
TZ1 - prof.Ing.Karel Kabele, CSc.
27
4
Kotle na spalování biomasy –
zplynovací kotel
Mokrý proces – výroba bioplynu
TZ1 - prof.Ing.Karel Kabele, CSc.
28
TZ1 - prof.Ing.Karel Kabele, CSc.
Kotel na peletky
„
29
Doprava peletek
= kotel na zplynování dřeva + zásobník
paliva + dopravník
TZ1 - prof.Ing.Karel Kabele, CSc.
30
TZ1 - prof.Ing.Karel Kabele, CSc.
Náklady na vytápění RD 100GJ
www.tzb--info.cz
www.tzb
2007
Zkouška
„
Zkouška probíhá písemnou a ústní formou s přihlédnutím
k výsledku práce na cvičení. Před zahájením písemné
části zkoušky musí mít student zapsán zápočet v indexu.
„
Písemná část zkoušky má 20 otázek; z toho 10 ze
zdravotní techniky (vodovod,kanalizace,plynovod) a 10 z
vytápění.
á ě í
„
Délka písemné zkoušky je 2x50 minut.
Minimální počet úspěšně zodpovězených otázek je 7 z
každé části.
Výsledná klasifikace je na základě výsledku z písemné
části, hodnocení ze cvičení a případné doplňující otázky
při ústní části zkoušky.
2008
2009
„
„
TZ1 - prof.Ing.Karel Kabele, CSc.
31
32
TZ1 - prof.Ing.Karel Kabele, CSc.
34
5
ČVUT v Praze
Fakulta stavební
Katedra technických zařízení budov
Děkujij za p
pozornost
TZ1 - prof.Ing.Karel Kabele, CSc.
35
6