Tepelné čerpadlo a příprava teplé vody

Datum: 21.12.2015  |  Autor: Ing. Roman Vavřička, Ph.D., ČVUT v Praze, Fakulta strojní, Ústav techniky prostředí  |  Recenzent: prof. Ing. Jiří Bašta, Ph.D.

Využití alternativních systémů dodávek energie je dnes v oblasti vytápění běžnou praxí. Příspěvek je zaměřen na využití tepelných čerpadel pro provoz otopných soustav a přípravu teplé vody.

Úvod

Využití alternativních systémů dodávek energie je dnes v oblasti vytápění běžnou praxí. Z pohledu vyhlášky č. 78/2013 Sb. o energetické náročnosti budov (§7) [L1] jsou alternativní systémy dodávek energie členěny na:

  1. místní systémy dodávky energie využívající energie z obnovitelných zdrojů (OZE),
  2. kombinovaná výroba elektřiny a tepla (KVET),
  3. soustava zásobování tepelnou energií (CZT),
  4. tepelné čerpadlo (TČ).

Samostatnou kapitolou je ovšem jejich využití v rámci zdravotně technických instalací, resp. v oblasti přípravy teplé vody (dále TV). U systémů OZE, kogenerace a CZT jsou způsoby návrhu přípravy TV dostatečně popsány a existuje celá řada úspěšně realizovaných projektů. V případě požadavku na přípravu TV u tepelných čerpadel, ale mohou nastat výrazné problémy.

Příprava teplé vody – výpočet velikosti zásobníku TV [L2 až L4]

Zásadním problémem pro projektanta je výpočet velikosti zásobníku TV. Normy z pohledu sestavení časových způsobů odběru TV, lze v zásadě využít dvě, buď ČSN EN 15316-3-1 až 3 nebo ČSN 06 0320. Další možnost poskytuje Nařízení komise v přenesené pravomoci (EU) č. 812/2013 týkající se ohřívačů vody o jmenovitém tepelném výkonu ≤ 70 kW a zásobníků teplé vody s užitným objemem ≤ 500 litrů. V příloze č. 7 zmíněného nařízení komise jsou uvedeny typické zátěžové profily ohřívačů vody. Hlavním parametrem pro sestavení zátěžového profilu odběru TV je požadovaná teplota na výstupu ze zásobníku (nebo zdroje tepla) pro distribuci TV. V evropské normě (ČSN EN 15316-3) se uvažuje s teplotou TV pro stanovení potřeby tepla tTV = 60 °C, v české normě (ČSN 06 0320) s teplotou tTV = 55 °C. Dále v evropské normě je uvažováno s teplotou na vstupu do zásobníku tSV = 13,5 °C, v české tSV = 10 °C.

Návrh velikosti akumulačního zásobníku TV je z hlediska hospodárného provozování přípravy TV rozhodující. Velmi často dochází ze strany projektantů k podcenění nebo naopak předimenzování velikosti akumulačního zásobníku. Následkem čehož je buď velmi nízká efektivita systému přípravy TV, nebo jeho nefunkčnost. Z hlediska potřeby TV v domácnostech lze uvažovat, že reálná průměrná hodnota potřeby TV se pohybuje od V2p = 0,035 do 0,05 m3/osoba∙den. Z tohoto čísla lze dále vypočítat potřebu tepla odebraného z ohřívače TV za danou periodu Q2p (obvykle 1 den = 24 hodin) ve tvaru

vzorec 1 (1)
 

Hodnoty poměrné ztráty tepla při ohřevu a distribuci tepla z jsou závislé na kvalitě tepelné izolace rozvodů TV, tepelné izolaci zásobníku tepla, tepelných ztrát ve zdroji tepla a v neposlední řadě také na tepelných ztrátách v cirkulačním potrubí. Pro bytové domy by hodnota tohoto součinitele u novostaveb neměla přesáhnout 50 %, pro standardně navržené tloušťky tepelné izolace rozvodů TV, lze pro výpočet uvažovat z = 0,2 až 0,3. V případě dálkového vedení potrubních rozvodů TV lze uvažovat z = 1,0, nicméně pro rozvody ve starších stavbách, nebo budovách s nekvalitně provedeným způsobem izolování rozvodů TV, může hodnota ztrátového součinitele nabývat hodnot z = 1 až 5.

Obr. 1 Porovnání průběhu pro křivky dodávky tepla (trvalý ohřev pro periodu 24 hodin – 1 den) a sestavených křivek odběru tepla v TV dle ČSN 06 0320 z tabulkových hodnot dle ČSN EN 15316-3-1
Obr. 1 Porovnání průběhu pro křivky dodávky tepla (trvalý ohřev pro periodu 24 hodin – 1 den) a sestavených křivek odběru tepla v TV dle ČSN 06 0320 z tabulkových hodnot dle ČSN EN 15316-3-1

Při návrhu velikosti zásobníku je využívána metoda křivek dodávky a odběru tepla. Křivka dodávky tepla musí být vždy nad křivkou odběru tepla, jinak by nastal nedostatek tepla pro ohřev vody na požadovanou teplotu. Křivky dodávky a odběru tepla s rostoucím časem neklesají. Sklon tečny k těmto křivkám k časové ose představuje hodnotu tepelného výkonu. Při nulovém výkonu je průběh křivky vodorovný s osou x, při největší strmosti křivky je předpokládaný tepelný výkon maximální. Objem zásobníku TV se stanoví z maximálního rozdílu mezi křivkami dodávky a odběru tepla. Matematicky lze objem zásobníku TV vypočítat jako

vzorec 2 (2)
 

Jak vyplývá z obr. 1 a vzorce (2) pro časově omezenou dodávku tepla do zásobníku TV je nutné navrhovat větší objem zásobníku TV. Na druhou stranu potřebný tepelný výkon zdroje tepla pro ohřev TV bude pro přerušovaný provoz nižší. Výpočet tepelného výkonu zdroje tepla lze vyjádřit z dodávky tepla Q1 a uvažovaného času provozu zdroje tepla τ jako

vzorec 3 (3)
 

Poměr vzorec vyjadřuje maximální sklon tečny k časové ose a v případě přerušovaného provozu v několika různých časových fázích jedné periody ohřevu TV se pro výpočet dle (2) uvažuje maximální hodnota. Z průběhu křivek na obr. 1 je také zřejmé, že pokud bychom měli dostatečně velký zdroj tepla se spojitou regulací tepelného výkonu v celém rozsahu tepelného výkonu, bylo by možné navrhnout ohřev TV bez zásobníku TV, tj. průtočným způsobem.

Tepelné čerpadlo (TČ) vs. vytápění

Obr. 2 Průběh křivky trvání venkovních teplot pro oblast Prahy
Obr. 2 Průběh křivky trvání venkovních teplot pro oblast Prahy

Návrh tepelného čerpadla s ohledem na potřebu tepla pro vytápění musí splnit řadu podmínek. Samozřejmě volba typu tepelného čerpadla je důležitá, ale je většinou dána lokálními možnostmi instalace a v neposlední řadě také finančními možnostmi investora. Z těchto pohledů je nejrozšířenějším typem tepelné čerpadlo vzduch-voda. U těchto tepelných čerpadel je problém s hodnotou topného faktoru. Je zřejmé, že s klesající venkovní teplotou klesá topný faktor a tepelný výkon, a proto je vhodné tepelné čerpadlo provozovat v tzv. bivalentním provozu (tj. s dalším zdrojem tepla). Bivalentní bod tepelného čerpadla vzduch-voda lze stanovit např. z křivky tepelného výkonu v závislosti na venkovní teplotě a požadované výstupní teplotě otopné vody. Volba bivalentního bodu ve vazbě na typ a provozní parametry tepelného čerpadla pak má přímý vliv na stanovení předpokládané potřeby tepla. Potřebu tepla lze stanovit z křivky trvání venkovních teplot (tj. plocha pod křivkou – obr. 2). Její příklad zobrazení společně s vyznačením venkovní teploty te = −5 °C (možný bivalentní bod) ukazuje obr. 2. Pro úplné vyjádření potřeby tepla je pak nutné vzít v úvahu způsob bivalentního provozu TČ. Tzv. paralelně bivalentní = k TČ pod teplotou bivalence se připíná další zdroj a TČ pracuje i pod bodem bivalence. Alternativně bivalentní = při poklesu pod stanovenou teplotu bivalence, vytápění zajišťuje jiný zdroj. Nebo částečně paralelně bivalentní provoz = pod teplotou bivalence se připíná další zdroj tepla, ale zároveň při nedosažení potřebné výstupní teploty otopné vody (v závislosti na regulaci) se TČ vypíná [L8].

Tepelné čerpadlo vs. příprava teplé vody

V případě teplé vody jsou výstupní požadavky z tepelného čerpadla v podstatě konstantní. Problémem je ale požadavek na výstupní teplotu z tepelného čerpadla (tj. 55 °C nebo 60 °C). Z pohledu technologických možností je tato teplota vody sice dosažitelná, např. tepelné čerpadlo vzduch-voda s technologií parního vstřiku umožňuje vysokou výstupní teplotu vody i při nízkých teplotách venkovního vzduchu, ale zásadní otázkou zůstává jaký je pak skutečný topný faktor a následně pak reálný sezónní topný faktor (SPF). Hodnoty sezonních topných faktorů u tepelných čerpadel vzduch-voda provozované výhradně pro přípravu teplé vody lze najít např. v [L5] a jak dokazují další studie, sezónní topný faktor se u špičkových zařízení v průměru pohybuje okolo hodnot SPF = 2,4 až 2,5 [–]. Závažnějším problémem je však otázka provozování tepelného čerpadla při požadavku nabíjení akumulačního zásobníku TV. Významnou roli v tomto pohledu sehrává skutečný provozní režim tepelného čerpadla resp. způsob řízení provozu tepelného čerpadla. Pokud je např. výstupní požadavek na teplotu vody 55 °C, který není za určený časový úsek provozu tepelného čerpadla dodržen, pak tepelné čerpadlo přepíná na záložní (většinou elektrický) zdroj tepla. To vede v reálném provozu ke značným problémům a ve většině případů to způsobuje výrazný nárůst spotřeby elektrické energie, a tím i dražší provoz tepelného čerpadla oproti předpokladu daného projektem. Na tento jev má největší vliv jednak hodnota požadované výstupní teploty vody ze zásobníku (pro přípravu TV tTV ≈ 55 až 60 °C), dále charakter odběru TV, ale současně i velikost zásobníku TV. Čím větší zásobník TV projektant navrhl, tím je vyšší pravděpodobnost neschopnosti tepelného čerpadla zajistit požadovanou hodnotu TV pro celý objem zásobníku v daném časovém úseku.

Tepelné čerpadlo vs. vytápění a příprava teplé vody

Toto je nejčastější provozní případ navrženého systému tepelného čerpadla. Provozní podmínky pro oba systémy byly popsány v předchozím textu. V následujícím se budeme zabývat typickým řešením pro rodinné budovy.

Příklad 1

Rodinný dům budou obývat 4 osoby (35 l/osoba∙den), poměrný ztrátový součinitel z = 0,2. Způsob zajištění přípravy TV bude řešen elektrickým přímo ohřívaným zásobníkem TV. Celková potřeba tepla je pak Q2p = 8,79 kWh/den.

Obr. 3 Křivky odběru a dodávky pro rodinný dům dle zadání příkladu 1
Obr. 3 Křivky odběru a dodávky pro rodinný dům dle zadání příkladu 1

Pro řešení přímo ohřívaného zásobníku TV byl zvolen tarif D25d, kde dodavatel garantuje platnost nízkého tarifu po dobu 8 hodin. Časový průběh byl stanoven dle platného spínacího času společnosti ČEZ pro oblast střed v rozložení sepnutí nízkého tarifu od 2:10 do 6:15 a od 18:10 do 22:10. Pro zajištění odchylek od standardních charakteristik způsobu odběru TV bylo uvažováno se zbytkovým teplem v zásobníku TV v hodnotě 25 % z celkové potřeby tepla za celou periodu (tj. 1 den). Výsledek časových křivek odběru a dodávky tepla ukazuje obr. 3. Dle vzorce (2) pak vypočítáme velikost zásobníku VTV = 115 l (teploty TV a způsob odběru dle ČSN 06 0320) nebo 119 l (teploty TV a způsob odběru dle ČSN EN 15316-3-1). Z hlediska praktického řešení, kdy jsou standardně dodávané velikosti elektricky přímo ohřívaných zásobníku cca 120 litrů je vidět, že obě metody poskytují dobrou shodu výsledku. Následně potřebná velikost zdroje tepla (v tomto případě elektrické topné patrony) je QTV ≈ 1100 W.

Příklad 2

Zadání je shodné s příkladem 1, ale dodávku tepelné energie pro nepřímo ohřívaný zásobník TV bude zajišťovat tepelné čerpadlo vzduch-voda, které zároveň řeší vytápění objektu. Z pohledu provozních charakteristik je důležité si uvědomit způsob nabíjení zásobníku TV. Regulační pochod tepelného čerpadla ve většině případů pracuje s tzv. přednostním ohřevem TV. Tzn., že při registraci nízké teploty zásobníku TV je veškerý aktuální tepelný výkon zdroje tepla přesměrován k nabíjení zásobníku TV. Součástí regulace tepelného čerpadla je pak sledování doby nabíjení zásobníku nebo schopnosti dosažení požadované výstupní teploty pro nabití zásobníku. Při nesplnění požadavku ať prvního či druhého, tepelné čerpadlo přepíná na záložní zdroj tepla (většinou elektrickou topnou patronu). Časová prodleva, po kterou TČ sleduje schopnost dosažení požadovaných hodnot, se pohybuje v řádu několika minut (cca 10 až 15 minut) a poté následuje spínání záložního zdroje tepla. Přepnutí na záložní zdroj, při nesplnění požadovaných výstupních hodnot TČ, pak způsobuje neúměrný nárůst spotřeby elektrické energie. Z pohledu projektanta je však většinou důležitější otopná soustava, resp. provozní charakteristika otopných ploch objektu. Časové konstanty různých typů otopných ploch udává tabulka 1 [L6].

Tab. 1 Provozní charakteristiky vybraných druhů otopných ploch
Druh otopné plochySetrvačnost náběhuSetrvačnost chladnutí
Tn63
[min]
Tn90
[min]
Tch63
[min]
Tch90
[min]
Deskové otopné těleso (typ 10 – 500 × 1000)3,55,218,444,7
otopné těleso – litinové (Kalor 10/500/70)7,511,750,5132,1
Článkové otopné těleso – hliníkové (Solar 500/80)3,55,818,250,1
Trubkové otopné těleso (KL 1200.600)8,717,818,748,8
Podlahové vytápění – mokrý způsob (tloušťka betonové mazaniny 8 cm)117,1215,3306,3563,6
Obr. 4 Křivky odběru a dodávky pro rodinný dům dle zadání příkladu 2 – řešení pro odběr dle ČSN 06 0320
Obr. 4 Křivky odběru a dodávky pro rodinný dům dle zadání příkladu 2 – řešení pro odběr dle ČSN 06 0320
Obr. 5 Křivky odběru a dodávky pro rodinný dům dle zadání příkladu 2 – řešení pro odběr dle ČSN EN 15316-3-1
Obr. 5 Křivky odběru a dodávky pro rodinný dům dle zadání příkladu 2 – řešení pro odběr dle ČSN EN 15316-3-1
Obr. 6 Křivky odběru a dodávky pro rodinný dům dle zadání příkladu 2 – řešení pro odběr dle ČSN EN 15316-3-1 pro snížený tepelný výkon zdroje Q = 3 kW
Obr. 6 Křivky odběru a dodávky pro rodinný dům dle zadání příkladu 2 – řešení pro odběr dle ČSN EN 15316-3-1 pro snížený tepelný výkon zdroje Q = 3 kW

Pro náš příklad budeme uvažovat standardní otopnou soustavu s deskovými otopnými tělesy, a navrhneme maximální dobu přerušení dodávky tepla pro otopnou soustavu na 10 minut (cca 20 minut je doba, kdy u deskových otopných těles poklesne jejich výkon o cca 63 % – viz tabulka 1). Následná dodávka tepla pro otopnou soustavu bude minimálně 30 minut (tj. doba, po kterou nebudeme v žádném případě požadovat dodávku tepla pro TV). Dobu dodávky tepla (obr. 4 a 5) vypracujeme záměrně tak, aby bylo možné navrhnout co nejmenší požadovaný zásobník TV (pozn. což není z pohledu provozu ZAP/VYP pro TČ ideální). Z pohledu možností nestandardního charakteru způsobu odběru TV je mezi křivkou odběru a dodávky navržen minimální požadovaný rozdíl 5 % aktuálního rozdílu odebíraného množství tepla (křivka odběru – modrá) a požadovaného množství tepla přiváděného (křivka dodávky – červená) pro daný časový úsek.

Po odečtení maximálních rozdílů mezi křivkou dodávky a odběru TV (obr. 4 a 5) lze vypočítat velikost zásobníku TV pro VZ-ČSN = 30 l, nebo pro VZ-EN = 25 l. Z hlediska metodiky postupu výpočtu projektant žádnou chybu neudělal a výsledek je správný. Nicméně s ohledem na reálný provoz TČ (je nežádoucí systém ZAP/VYP) a minimální odebrané množství TV (např. na 1 sprchu nebo na napuštění 1 vany) je výsledek pro reálný provoz zcela nepřijatelný!

Jak tedy ve skutečnosti (alespoň přibližně) bude vypadat reálný provoz TČ pro nabíjení zásobníku TV? Nejprve je nutné si uvědomit, že na obr. 4 a 5 je uvažováno s konstantním tepelným výkonem tepelného čerpadla (Q = 8 kW). Jak ale víme, tepelný výkon TČ závisí na aktuálních venkovních podmínkách. Jak se změní průběh nabíjení zásobníku TV, pokud budeme uvažovat aktuální tepelný výkon TČ např. jen Q = 3 kW, ukazuje obr. 6.

V případě snížení aktuální hodnoty tepelného výkonu zdroje tepla pro přípravu TV z předpokládaných 8 kW na 3 kW (např. pokles venkovní teploty vzduchu a tím snížení topného faktoru TČ), nastává pro tento příklad v ranních (cca od 6:00 do 8:30) a večerních hodinách (cca od 19:00 do 22:00) výrazný problém se zajištěním potřeby přípravy TV. V těchto časových úsecích se výrazně setkává potřeba tepla pro zajištění přípravy TV a zároveň potřeby tepla pro vytápění. Časový krok mezi nutností sepnutí jednotlivých úseků ohřevu TV by se pohyboval mezi 8 až 17 minutami. Tzn. že TČ současně nestačí zásobovat objekt teplem pro vytápění (nastává pokles střední teploty otopných ploch) a teplem pro přípravu TV (nedosažení požadované teploty zásobníku TV). Následkem toho je, že regulace TČ je nucena sepnout záložní zdroj – většinou elektrickou topnou patronu. Obr. 6 tak reprezentuje běžný případ, kdy TČ nestačí pokrývat současně požadavek tepla na přípravu TV ve špičkách a zároveň plnit požadavky otopné soustavy. Z uvedeného trendu je samozřejmě jasné, že jak klesá tepelný výkon TČ, je požadavek na potřebnou dobu pro přípravu TV časově delší. Pro komplexní posouzení je nutné připomenout další již zmíněný případ, a sice když TČ není schopné v závislosti na aktuálních venkovních podmínkách dosáhnout požadované výstupní teploty TV. V praxi se pak pro tyto případy běžně stává, že podíl doplňkového elektrického zdroje tepla na celkové dodávce tepla pro otopnou soustavu a přípravu TV za otopnou sezónu může dosáhnout 30 až 40 %. To představuje neočekávanou finanční zátěž provozovatele TČ a zároveň prodloužení doby návratnosti investice do TČ.

Dalším problémem obrázků 4 a 5, resp. metodiky pro stanovení velikosti zásobníku TV dle ČSN 06 0320, je množství odebrané TV v daném objektu. Pro jednu sprchu je jmenovitý výtok armaturou pro TV (ČSN EN 806-3) VTV = 0,2 l/s. Průměrná doba použití sprchy je cca 5 až 6 minut. Doporučená maximální teplota po směšování na výtoku je 43 °C (ČSN EN 806-2). Ve sprchách, např. v mateřských školách a speciálních odděleních pečovatelských domovů, má být zajištěno, aby teplota nepřekročila hodnotu 38 °C. Pokud tedy vypočítáme množství TV (55 °C) pro zajištění směšování se SV (10 °C) ve sprchové hlavici v rozsahu požadovaných výstupních teplot od 38 °C do 43 °C, jedná se o potřebu TV o objemu mezi 40 až 45 litry na jednu sprchu. To představuje pro 4člennou rodinu potřebu TV (pouze na sprchování) cca 160 až 180 litrů za den. Pokud bychom zvážili další odběrná místa (vana, umyvadla, kuchyňský dřez atd.), je nutné návrh zásobníku TV přizpůsobit nejen schopnostem zdroje tepla (v tomto případě TČ), ale také požadavkům na jednotlivá odběrná místa TV v objektu.

Lze tedy použít metodiku návrhu objemu zásobníku dle ČSN 06 0320? Ano, ale je nutné provést následující úpravy. V principu se jedná o navýšení velikosti zásobníku TV tak, aby byly splněny dvě základní podmínky. První je, že nabíjení zásobníku by mělo probíhat v časových úsecích, kdy lze očekávat sníženou potřebu tepla pro otopnou soustavu a zároveň lze očekávat minimální odběr TV. To prakticky odpovídá požadavkům na provoz domu v zimním období mezi 10:00 až 15:00. Druhou podmínkou pak je, že regulace zdroje tepla by měla být schopna reagovat na aktuální podmínky uvnitř domu, např. ekvitermní regulace s vazbou na vnitřní teplotu. Tím je možné upravovat dobu nabíjení zásobníku TV, tzn. možnost vyššího časového využití provozu TČ, aniž by byla narušena tepelná pohoda vytápěného prostoru. Příklad návrhu splňující následující předpoklady je na obr. 7.

Obr. 7 Křivky odběru a dodávky pro rodinný dům dle zadání příkladu 2 – optimalizace nabíjení zásobníku TV při proměnlivém tepelném výkonu TČ
Obr. 7 Křivky odběru a dodávky pro rodinný dům dle zadání příkladu 2 – optimalizace nabíjení zásobníku TV při proměnlivém tepelném výkonu TČ

Průběh křivky dodávky tepla dle obr. 7 byl sestaven pro průběh venkovní teploty v měsíci lednu pro jasnou oblohu, kdy nejnižší teplota je ráno přibližně při východu slunce a nejvyšší teplota je mezi 14:00 až 15:00. Rozdíl mezi nejvyšší a nejnižší denní teplotou (závisí samozřejmě na oblačnosti) je při jasné obloze v zimě cca 10 K [L7]. Tomu byl sestaven odpovídající průběh tepelného výkonu TČ dle jeho charakteristiky. Jak je vidět důležitá je volba dostatečného akumulačního prostoru pro minimalizaci potřeby dodávky tepla v ranních hodinách (tj. při nejnižší venkovní teplotě vzduchu). Pro tento konkrétní případ je pro období mezi 0:00 až 9:00 uvažováno s podílem akumulovaného objemu TV 50 % z celkové dodávky tepla za 24 hodin. Z pohledu provozu TČ a jeho nabíjecích cyklech jsou navrženy čtyři cykly, tj. od 8:45 do 9:20, od 11:45 do 12:30, od 15:00 do 15:40 a od 17:45 do 18:10. Tyto doby byly voleny záměrně, neboť mezi cca 9:00 až 17:00 lze očekávat nejvyšší hodnoty venkovní teploty, což představuje vyšší potenciál tepelného výkonu TČ. Velikost navrženého zásobníku TV dle obr. 7, by poté měla být VTV ≈ 170 l.

Závěr

Cílem článku bylo přiblížit čtenáři problematiku provozu tepelných čerpadel v režimu vytápění a přípravy TV. Na první pohled je jasné, že problém je v požadované teplotě na výstupu ze zásobníku TV, tj. tTV = 55 °C až 60 °C. Současný trend pro přípravu TV je uvážení provozních možností na snížení požadované teploty na např. tTV = 40 °C. To by představovalo samozřejmě výrazné zlepšení ve využívání OZE, ale na druhou stranu to představuje hygienické riziko (bakterie legionella pneumophila – optimální teplota pro její množení je mezi 20 až 45 °C) a také problém s návrhem zásobníku TV. Pokud vyřešíme hygienické riziko (dodatečnou chemickou úpravou nebo sterilizací UV zářením apod.), je nutné si uvědomit, že např. pro sprchu s požadavkem na koncovou teplotu vody pro sprchování 40 °C by při snížení teploty TV v zásobníku došlo k navýšení požadovaného průtoku TV. V současně uvažovaných hodnotách tTV = 55 °C to je přibližně 0,13 l/s, při snížení teploty v zásobníku např. právě na tTV = 40 °C by vlastně nedocházelo ke směšování ve sprchové baterii a požadovaný průtok TV by pak byl jmenovitý pro návrh vodovodu, tj. 0,2 l/s. Výsledkem by pak byla samozřejmě nutnost většího objemu zásobníku TV a tím i vyšších investičních nákladů.

Literatura

  • [L1] Vyhláška č. 78/2013 Sb. o energetické náročnosti budov.
  • [L2] Vavřička, R.: Metody návrhu zásobníku teplé vody – 1. část. In: VVI, 2011, roč. 20, č. 3, s. 108–112. ISSN 1210-1389.
  • [L3] Vavřička, R.: Metody návrhu zásobníku teplé vody – 2. část. In:VVI, 2012, roč. 21, č. 2, s. 54–57. ISSN 1210-1389.
  • [L4] Vavřička, R.: Metody návrhu zásobníku teplé vody – 3. část. In:VVI, 2012, roč. 21, č. 5, s. 194–197. ISSN 1210-1389.
  • [L5] Krainer, R.: Zkušenosti s tepelnými čerpadly v panelových domech. In: Topenářství, instalace, 2014, roč. 48, č. 2, s. 32–33. ISSN 1211-0906.
  • [L6] Vavřička, R.: Provozní charakteristiky otopných těles. In: VVI, 2011, roč. 20, č. 4a, s. 235–244. ISSN 1210-1389.
  • [L7] Cihelka, J. a kol: Vytápění a větrání. SNTL – Nakladatelství technické literatury, Praha 1975, 704 s. ISBN 04-216-75.
  • [L8] Matuška, T.: Vybrané přednášky z Kurzu Vytápění, větrání a příprava teplé vody v energeticky šetrných domech 2014, STP, Praha, 2014.

Seznam označení

Q2p
– teplo odebrané z ohřívače TV [kWh/periodu],
Q2t
– teoretické teplo odebrané z ohřívače TV [kWh/periodu],
Q2z
– teplo ztracené při ohřevu a distribuci TV [kWh/periodu],
z
– poměrná ztráta tepla při ohřevu a distribuci TV [–],
V2p
– celková potřeba teplé vody [m3/periodu],
ρ
– hustota vody při střední teplotě zásobníku [kg/m3],
c
– měrná tepelná kapacita [J/kg∙K],
t1
– teplota studené vody [°C],
t2
– teplota teplé vody [°C],
VZ
– objem zásobníku TV [m3],
ΔQmax
– maximální rozdíl tepla mezi křivkou dodávky Q1 a odběru tepla Q2 [kWh],
PZ
– tepelný výkon zdroje tepla [W],
τ
– čas [hod],
vzorec
– maximální sklon křivky dodávky tepla během periody [W].
 
English Synopsis
Heat pump and preparation of domestic hot water

The fundamental problem for designer is to calculate right size of hot water tank. Designers tend to underestimte or oversize the size of the storage tank very often. It results in very low efficiency of DHW or malfunction. Author of the article shows a possible design approach.

 

Hodnotit:  

Datum: 21.12.2015
Autor: Ing. Roman Vavřička, Ph.D., ČVUT v Praze, Fakulta strojní, Ústav techniky prostředí   všechny články autora
Recenzent: prof. Ing. Jiří Bašta, Ph.D.



Sdílet:  ikona Facebook  ikona Twitter  ikona Blogger  ikona Linkuj.cz  ikona Vybrali.sme.skTisk Poslat e-mailem Hledat v článcíchDiskuse (4 příspěvky, poslední 16.01.2016 21:15)


Projekty 2016

AKTUÁLNĚ

Související rubriky

Reklama






Partneři oboru

logo DANFOSS
logo THERMONA
logo FV PLAST
logo GEMINOX logo ENBRA

Slunce v domě on-line


E-mailový zpravodaj

WebArchiv - stránky archivovány národní knihovnou ČR

Spolupracujeme

logo Asociace odborných velkoobchodů

Nejnovější články

 
 
 

Aktuální články na ESTAV.czNové vedení Středočeského kraje zrušilo výstavbu rozhledny u ZdicOriginální svítidla a opojné světlo Ingo MaureraRozdíly v instalaci plastového a laminátového bazénu