1

ČVUT v Praze Fakulta stavební

Katedra technických zařízení budov

TBA1 – Vytápění

Zdroje tepla - obnovitelné zdroje

1

Obnovitelné zdroje energie

• Zákon 406/2000 Sb o hospodaření energií OZE=nefosilní přírodní zdroje energie, jimiž jsou energie

– vody, – půdy, – vzduchu, – větru, – slunečního záření, – geotermální, – biomasy – skládkového plynu – kalového plynu a bioplynu

2

2

Využití energie vody, půdy, vzduchu

• Nízkopotenciální zdroj - teplota v rozmezí cca -20 až +30°C

• Nutno zvýšit teplotní úroveň -> tepelné čerpadlo …

3

Tepelné čerpadlo

• Tepelný stroj, umožňující využití nízkopotenciálního tepla okolí pro energetické systémy budov.

• Výparník-kompresor-kondenzátor-redukční ventil

• Kompresorové x absorpční

• Topný faktor (COP)

– Podíl výkonu a příkonu >1 opt 3

– Závislý na pracovních podmínkách

• Chladivo

– Freony!!!

4

3

Zdroje nízkopotenciálního tepla pro tepelné čerpadlo

– Vzduch

• Venkovní vzduch

• -18 +30°C

• Proměnná teplota ovlivňuje topný faktor

• Instalace venkovní jednotky s ventilátorem

5

Zdroje nízkopotenciálního tepla pro tepelné čerpadlo

– Voda

• Studniční

– Dvě studny

– Další čerpadlo

• Povrchová – výměník nebo

čerpání?

6

4

Zdroje nízkopotenciálního tepla pro tepelné čerpadlo

– Země

• Zemní kolektor 1,0-1,8 m hluboko, 15-35 W/m2, rozteč 0,6-1 m, délka 100 m

• Vrty (20-100 W/m),

čtyři trubky DN 25-32

hloubka 75-150 m

7

Použití TČ

• Příprava teplé vody, ohřev bazénu

– Optimální pracovní podmínky

– Systémy vzduch-voda, chlazení sklepa…

– Samostatné zařízení nebo kombinace s TČ pro vytápění?

8

5

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

9

Zapojení - příklady řešení 1

10

Příklad 1: Tepelné čerpadlo s akumulační nádrží – pouze vytápění

Č 1

PV

EN

Č 2

2xTRV

RS

Č 3

6

Zdroje - příklady řešení 2

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).

11

Č 1

PV

EN

Č 2

2xTRV

RS

Č 3

TRB

Č 5

PV

3xZV

Zdroje - příklady řešení 3

12

Příklad 3: Bivalentní zdroj – tepelné čerpadlo s nízkoteplotními

kolektory.Teplovodní vytápění,průtočný ohřev TUV. Použití teplotně

stratifikovaného zásobníku umožňuje využití nízkopotenciálního tepla

kolektorů k předehřevu teplé vody.

Č1

PV

EN

Č4

Č2

2xTRV

RS

Č3

TRB

Č5

PV

3xZV

7

Solární energie

• Slunce - pohyb po obloze

• difúzní a přímé záření

• solární konstanta 1360 W/m2

• zaclonění mraky

• skutečně dopadající energie max

1000 W/m2

13

Globální sluneční záření dopadající na území ČR [MJ . m-2 .rok]

Solární energie

• Pasivní systémy • solární okno

• skleník (zimní zahrada)

• akumulační stěna TROMBE

14

8

Využití solární energie

• Aktivní solární systémy

– vodní, vzdušné kolektory

– fotovoltaické články

15

Zapojení solárního kolektoru pro přípravu teplé vody

16

Č

TRB

Č

PV 3xZV

SV

TV C

9

Kogenerace • plynový motor s elektrickým generátorem

• topným zdrojem je chlazení motoru

• výkon např 42 kW tepla + 25 kW elektřiny

• X hluk

• X nesoučasnost odběru tepla a elektřiny

• problém s prodejem el.energie

17

Palivové články

Zdroj elektrické energie a tepla

Oxidací (spalováním) chemických látek se u nich chemická energie mění na energii elektrickou.

Obdobně jako u galvanických článků i zde probíhají chemické reakce, ale rozdíl je v tom, že se k jedné elektrodě přivádí palivo (např. vodík) a ke druhé okysličovadlo (např. kyslík).

Během provozu lze u palivových článků palivo doplňovat, takže mohou pracovat trvale.

Klasický palivový článek je kyslíko-vodíkový článek, který má dvě pórovité platinové elektrody, mezi nimiž je elektrolyt.

Palivové články se používají v elektromobilech.

18

10

Palivový článek ve vytápění

19

Biomasa

20

Výhřevnost

Polena 16 MJ/kg

Brikety, peletky 19 MJ/kg

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

11

Přednosti a nevýhody biomasy

+ 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.

21

- Obsah vody má velký vliv

na výhřevnost.

Větší nároky na prostor.

Nutná likvidace popela.

Menší komfort provozu.

Mokrý proces – výroba bioplynu

22

12

Kotle na spalování biomasy – zplynovací kotel

23

Kotel na peletky

• = kotel na zplynování dřeva + zásobník paliva + dopravník

24

13

Doprava peletek

25

Náklady na vytápění RD 100GJ www.tzb-info.cz

26

2007 2008

2009 2010

14

ČVUT v Praze Fakulta stavební

Katedra technických zařízení budov

Děkuji za pozornost

28