Moderné vykurovanie domu a bytu (3) - iDB Journal

idbjournal.sk

Moderné vykurovanie domu a bytu (3) - iDB Journal

Moderné vykurovanie domu a bytu (3)

Komfortný ohrev teplej vody

Tepelná potreba nízkoenergetických domov pre vykurovanie a vetranie

predstavuje cca 40 W/m 2 . Pre vyku rovanie domu s obytnou

plochou 150 m 2 v najchladnejší deň by bol potrebný vykurovací

výkon 6 kW. Výkon vykurovacieho kotla by sa však nemal riadiť iba

podľa tepelnej potreby budovy, ale tiež podľa potreby komfortného

ohrevu vody.

Priemerná spotreba vody

Táto spotreba v priemere predstavuje 30 až 50 l na osobu a deň.

U bežných budov to predstavuje 20 až 35%, pri nízkoeneregetických

domoch môže však teplo, použité na ohrev pitnej vody,

predstavovať až 50% z celkovej energetickej spotreby. V prípade

komfortu nás predovšetkým zaujíma rýchla dostupnosť teplej vody

a krátky čas pre naplnenie vane na klasické kúpanie.

Výhoda centrálneho ohrevu teplej vody

V prospech centrálneho ohrevu teplej vody hovorí jeho hospodárnosť,

komfort a aj ekologickosť.

Príprava teplej vody ako aj jej uloženie v zásobníku pomocou modernej

vykurovacej techniky znižuje celkové náklady, a to aj pri

zohľadnení nákladov na samotné zariadenia, oproti decentrálnemu,

elektrickému ohrevu teplej vody. Domáce spotrebiče, akými sú umývačky

riadu a práčky, je možné prevádzkovať vodou predohriatou

pomocou solárnych zariadení, čo znižuje prevádzkový čas a elektrickú

spotrebu týchto zariadení. Týmto dochádza aj k zníženiu emisií.

Zásobníkové ohrievače teplej vody sa dajú ľahko kombinovať s už

existujúcimi vykurovacími systémami a tým pádom predstavujú

ideálnu metódu prípravy teplej vody a súčasných energetických

úspor. Veľkosť a konštrukcia zásobníkového ohrievača teplej vody

ovplyvňuje aj komfort bývania: musí totiž umožniť dodávku teplej

vody vo veľkých množstvách bez dlhej čakacej doby.

Ušľachtilá oceľ – nerez: bez údržby a hygienická

Zásobníkové ohrievače vody z ušľachtilej nehrdzavejúcej ocele sú

bezúdržbové a pri samotnej prevádzke nespôsobujú žiadne ďalšie

náklady. Predstavujú ideálne hygienické riešenie.

Tiež je možné používať emailované zásobníkové ohrievače vody,

ktoré musia mať dodatočnú katodickú protikoróznu ochranu, ktorej

účinnosť je potrebné v pravidelných intervaloch

kontrolovať. Na výmenu pohlcovacej anódy, resp. pre prevádzku

anódy na elektrický prúd, je potrebné počítať s príslušnými prevádzkovými

nákladmi.

Dimenzovanie prípravy teplej vody

Komfort zásobovania teplou vodou je v podstate charakterizovaný

konštantnosťou (stálosťou) teploty na mieste odberu ako aj maximálnym

odberným výkonom teplej vody. V priemere je potrebné

vychádzať z potreby 30 až 60 l na osobu a deň, pri teplote 45 °C,

pričom túto hodnotu je možné dosadiť pre klasické rodinné domy

ako aj pre bytové domy s viacerými rodinami. V prípade rodinného

domu s obytnou plochou 150 m 2 , tým pádom v prípade domácnosti

so štyrmi osobami, vyplýva denná potreba teplej vody 160 l denne.

Potrebné množstvo tepla, pomocou ktorého denne ohrejeme 160 l

vody z prívodnej teploty 10 °C na výstupnú teplotu 45 °C, predstavuje

6,51 kW. Na jeden rok a jeden m 2 obytnej plochy z toho

vyplýva špecifická tepelná potreba 15,8 kWh (m 2·a).

HVAC

Vzhľadom na stúpajúci komfort v tejto oblasti v budúcnosti nemô

žeme počítať s akýmsi výraznejším potenciálom pre úspory.

Význam ohrevu pitnej vody pre dimenzovanie zdroja tepla je ešte výraznejší,

keď sa namiesto na tepelnú potrebu pozrieme na potrebný

vykurovací výkon. Vyššie uvedená potreba (160 l teplej vody denne)

sa v extrémnom prípade spotrebuje vlastne v priebehu niekoľkých

minút naraz – napr. v prípade klasického vaňového kúpeľa. Z nákladových

dôvodov sa na uchovávanie tejto vody pri rodinných domoch

(pre jednu rodinu) využívajú predovšetkým zásobníkové ohrievače

vody, ktoré sú zriedkavo väčšie ako 200 l.

Aby sme aj po naplnení vane mali v rozumnom čase k dispozícii zase

celý objem zásobníka, musí byť zdroj tepla schopný poskytnúť krátkodobo

potrebný výkon na opätovné ohriatie nášho zásobníkového

ohrievača vody. Práve tento výkon dnes predstavuje rozhodujúce

kritérium pre dimenzovanie zdroja tepla v dobre izolovaných domov,

nakoľko prevyšu je výkon potrebný na vykurovanie miestnosti.

Z tohto dôvodu by vykurovací kotol rodinného domu mal disponovať

menovitým tepelným výkonom minimálne 15 kW.

Inteligentný energetický manažment

Efektívne využitie energie si vyžaduje kombináciu technicky zladených

systémových komponentov. Regulácia vykurovania predstavuje

dôležitý komponent pri splnení požiadaviek na moderné vykurovacie

zariadenia vzhľadom na ich hospodárnosť, ekológiu a komfort

obsluhy.

Komfort pomocou regulácie na základe vonkajšej

teploty

Pre nízkoteplotnú alebo kondenzačnú prevádzku sa používajú moderné

regulátory, ktoré fungujú na základe snímania vonkajšej teploty

a nastaviteľných parametrov systému, kde regulujú optimálnu

výstupnú teplotu a zabezpečujú vysoký užívateľský komfort.

Trh v súčasnosti ponúka na mieru šité regulačné programy pre

každú potrebu – od jednoduchého až pre komplexné vykurovacie

zariadenia. K dispozícii sú napríklad regulátory vykurovacích systémov

pre zariadenia bez zmiešavača. Ich prednosťami je inovatívna

technika, vysoká kvalita, spoľahlivosť, ako aj jednoduchá obsluha.

Okrem toho ponúkajú množstvo komfortných vlastností, ktoré vyhovujú

moderným nárokom a požiadavkám – ako napr. jednoduchá

a jednotná obsluha, indikácia servisných intervalov, veľký LCDdisplej

so zobrazením zrozumiteľného textu, automatické prestavenie

letného/zimného času, resp. funkciou pre vysušovanie poteru.

Termostatické ventily

Dodatočne k centrálnej regulácii zabezpečujú termostatické ventily

na radiátoroch požadovanú teplotu v miestnosti. Termostatické

ventily zohľadňujú dodatočné tepelné zisky a znižujú tepelný výstup

radiátora automaticky, keď miestnosť (napr. v dôsledku priameho

slnečného svitu) presiahne požadovanú teplotu.

Jednoduchá obsluha a údržba

Pri vývoji regulátorov sa kladie dôraz aj na podporu servisu

a údržby. Z tohto dôvodu zariadenia podchytávajú a aj zobrazujú

pre potreby údržby nielen počet prevádzkových hodín horáku, ale

takisto je možné definovať zmysluplné údržbové parametre – napr.

pevný počet prevádzkových hodín horáku, istý časový interval alebo

najvyššiu prípustnú teplotu spalín. Pri dosiahnutí alebo prekročení

preddefinovaných prevádzkových parametrov dôjde k zobrazeniu

príslušného hlásenia alebo (na želanie) automatickému upozorneniu

údržbárskej firmy prostredníctvom ďalšieho zariadenia.

4/2011

35


Jednoduchá poruchová diagnostika a parametrizácia

Pre prepojenie vykurovacích zariadení s prenosným počítačom slúžia

softvérové moduly.

To zjednodušuje prevádzkovanie, údržbu a servis priamo v teréne

a vyhotovuje automaticky protokol zariadenia po zadaní označenia

zariadenia, ako aj údajov, špecifických pre dané zariadenie.

Pripojenie na regulátor sa realizuje cez osvedčené rozhrania.

Obsluha je mimoriadne jednoduchá

– pomocou známeho rozhrania, asistentom pre sprevádzkovanie

a automatického rozpoznania regulačného technického

vybavenia.

Grafickým znázornením hydrauliky zariadenia s aktuálnymi teplotami

a údajmi získame rýchly prehľad

o celom zariadení. Aby sme zabezpečili hodpodárnu prevádzku

zariadenia, môžeme parametre, ako aj kódovanie zariadenia nastaviť

a zmeniť centrálne pomocou softvéru. Softvér je možné aktualizovať

cez internet.

Automatizácia domu

Výhody domovej automatizácie sú zrejmé: zvýšenie komfortu prostredníctvom

predprogramovaných denných sekvencií a (podľa toho

aká technika je zabudovaná) diaľkové ovládanie funkcií dokonca

aj priamo z dovolenky. Energetické úspory sa dosahujú optimalizovaným

tepelným manažmentom a zvýšenou mierou bezpečnosti.

Na trhu sa preto v tejto oblasti v naj bližších rokoch predpokladá

výrazné zvýšenie dopytu po tomto druhu techniky.

Okrem klasických „drôtových“ systémov (zbernice KNX alebo LON)

sú vhodné predovšetkým rádiové zariadenia, nakoľko inaštalačné

nároky sú v tomto prípade minimálne: vysielač a prijímacie zariadenia

si dáta a príkazy vymieňajú pomocou rádio vých vĺn, čím

odpadá (odhliadnúc od pripojenia na elektrické napájanie) akákoľvek

kabeláž.

Srdcom inteligentnej regulácie pre jednotlivé miestnosti je centrálna

obslužná jednotka, ktorú je možné nainštalovať kdekoľvek v byte na

stenu, pričom potrebujeme iba sieťovú zástrčku na 230 V.

Táto centrálna obslužná jednotka spravuje zadefinované teplotné

požiadavky obyvateľov a podľa nich rádiovo na diaľku koriguje teplotné

regulátory v jednotlivých miestnos tiach, ktoré sú napájané

z batérií, umiestnených na vykurovacích telesách alebo na podlahovom

vykurovaní.

Snímače na vykurovacích telesách resp. snímače podlahového vykurovania

hlásia skutočné tepelné požiadavky centrálnej obslužnej

jednotke, ktorá vysiela údaje do adresovacej jednotky kotla, prepojenej

s elektronickou reguláciou kotla. Regulácia vykurovacieho

okruhu potom zabezpečí, aby prívodná teplota teplo generujúceho

zariadenia bola prispôsobená teplotným požiadavkám v jednotlivých

miestnostiach. Vykurovací kotol teda produkuje len také množstvo

tepla, ktoré radiátory skutočne odovzdajú do miestnosti. K energetickým

úsporám prispieva tiež funkcia „rozpoznania otvorených

okien“, ktorou je centrálna jednotka vybavená. Teplotný regulátor

jednotlivých miestností rozpozná otvorené okno na základe výrazného

poklesu teploty v miestnosti a následne uzavrie ventil radiátora.

Preddefinované teploty pre danú miestnosť sú v danom prípade ignorované,

pričom je zabezpečená protimrazová ochrana zariadenia.

Regulácia podľa časových profilov, ktorou je obslužná jednotka

vybavená, umožňuje silne individuálne riadenie tepelnej potreby

v každej miestnosti. Podľa individuálneho Životného rytmu obyvateľov

je možné preddefinovať pre každý deň v týždni ako aj pre

každú miestnosť vykurovacie profily ako aj časy prítomnosti či neprítomnosti

prostredníctvom centrálnej obslužnej jednotky. Používateľ

môže preddefinovať celé „vykurovacie scenáre“, tzv. „Lifestyles“,

a to jednoducho a rýchlo prostredníctvom centrálnej obslužnej

jednotky.

Porovnanie systémov

Z opísaných možností výroby tepla a vetrania vyplývajú rôzne

varianty zariadení. Na príklade rodinného domu s parametrami

uvedenými nižšie budeme porovnávať rôzne varianty.

Moderný dom, 180 m 2 , A/V = 0,84

Špecifická potreba tepla na vykurovanie: 100 kWh/(m 2 .a) Ročná

potreba vykurovacieho tepla: 18 000 kWh/a. Potreba pre ohrev

teplej vody: 3560 kWh/a

Vykurovanie

– podlahové kúrenie (výnimka platí pri elektrickom kúrení)

– rozdelenie vo vykurovanej oblasti

– 6 hodín denne z cirkulačnej prevádzky pre teplú vodu (výnimka

platí pre prietokové ohrievače)

Vetrací systém

– odvetrávací systém: výmena vzduchu – 0,5 1/h

– spätné získavanie tepla: stupeň spätného využitia tepla 70%

Solárny systém

– solárne krytie prípravy teplej vody 60%

Tepelné čerpadlo

– voda/voda, ročné výkonové číslo 5

Spotreba primárnej energie

Porovnanie potrebnej primárnej energie ukazuje, že rôzne vykurovacie

systémy napriek rovnakej tepelnej potrebe budovy vykazujú

značne rozdielne hodnoty potreby primárnej energie (obr. 21).

Obr. 21 Porovnanie energetickej spotreby

Kondenzačná technika je v dôsledku dodatočného získavania kondenzačného

tepla a nízkej teplote spalín veľmi efektívna z hľadiska

primárnej energie v porovnaní s nízkoteplotnou technikou. Pri použití

vetracieho zariadenia so spätným získavaním tepla sa veľká

časť tepla zo spotrebovaného vzduchu zasa využije, čo zabezpečuje

podiel regeneratívnej energie na celkovej energetickej spotrebe.

Tepelné čerpadlá zapríčiňujú najnižšiu spotrebu fosívnych palív aj

keì účinnosť výroby elektrickej energie je relatívne nízka a tak nie

je možné extrémne nízku spotrebu koncovej energie preniesť na

potrebu primárnej energie (účinnosť prevodu primárnej energie na

koncovú energiu vo forme „prúdu“ dosahuje iba cca 34 %). Priame

vykurovanie elektrickým prúdom je preto z hľadiska nízkej účinnosti

elektrární nepriaznivé z hľadiska primárnej energie.

Náklady

Pre rozhodnutie sú dôležité celkové ročné náklady. Z energetickej

potreby vyplývajú náklady na výrobu tepla, prevádzku ako údržbu,

36 4/2011 HVAC


v ktorých sú zohľadnené aj ročné odpisy (náklady na zaobstaranie

zdroja tepla rozpočítané na 15 rokov).

Tieto prevádzkové náklady samozrejme závisia od samotnej ceny

energií, pričom sme v našom príklade vychádzali zo základu

0,042 €/kWh zemného plynu, 0,372 €/kWh pre elektrickú energiu

(vysoká tarifa) a 0,073/kWh (nízka tarifa).

Frekvenčné meniče

šetria energiu

Stúpajúce ceny energie nútia podniky a spoločnosti stále

častejšie vyvíjať úsilie vedúce k úspore energií a znižovať

tak náklady. Diskusie v tejto oblasti sa dnes zameriavajú

predovšetkým na alternatívne zdroje energie a nové

technologické riešenia šetrenia energiou. Existujúcim technickým

riešeniam, ktoré ponúkajú možnosti veľkých úspor v podstate

okamžite, sa venuje relatívne málo pozornosti. Osvedčené

a ekonomicky výhodné riešenie je použitie frekvenčných meničov

(FC) na reguláciu otáčok v aplikáciách vykurovania, vetrania

a klimatizácie (HVAC). Iba málo iných technológií sa zaplatí ako

táto, za dobu kratšiu ako jeden rok. Táto alternatíva súčasne

ponúka veľa ďalších predností zlepšenou reguláciou systému

HVAC.

Úspora energie reguláciou otáčok s FC

Obr. 22 Porovnanie ročných nákladov

Ochrana životného prostredia

Energeticky úsporná výstavba a vykurovanie môžu výrazne prispieť

k potrebnému zníženiu emisií oxidu uhličitého a tým aj k ochrane

zemskej atmosféry. Preto aj v najlepšie tepelne izolovanom dome

nie je jedno, ktorý energetický nosič budeme využívať, ak chceme

dosiahnuť zníženie emisií CO 2

.

Zariadenia pre objemový prúd ako sú ventilátory, čerpadlá a kompresory

sa ešte stále často používajú bez regulácie otáčok. Namiesto

toho sa prietok kontroluje konvenčným spôsobom pomocou škrtenia,

ventilov alebo klapiek. Ak však nie je objemový prúd regulovaný

variabilnými otáčkami motora, beží motor kontinuálne s plnou rýchlosťou.

Pretože systémy HVAC len málokedy potrebujú maximálne

prietočné množstvo, systém bez regulácie otáčok premrhá väčšinu

času značné množstvo energie. Regulácia otáčok motora s FC poskytuje

možnosť úspory energie až 70 %. Obr. 1 objasňuje základný

princíp.

Obr. 23 Špecifické emisie rôznych energetických nosičov (zdroj:

VDEW-GEMIS 2001)

V tomto prípade je smerodajná správna technika ako aj použitie energetických

nosičov s nízkou produkciou CO 2

. Palivá, bohaté na uhlík

a chudobné na vodík, zákonite spôsobujú vyššie emisie CO 2

ako palivá

s nižším obsahom uhlíka a s vyšším obsahom vodíka. Spaľovanie

vykurovacieho oleja spôsobuje emisie CO 2

s hodnotou 0,26 kg/kWh,

pričom spaľovanie zemného plynu spôsobuje 0,2 kg/kWh, teda o 23%

menej.

www.viessmann.sk

-bb-

Pohony

Obr. 1 Princíp úspory energie reguláciou otáčok s FC

Čo je pohon s variabilným kmitočtom?

U väčšiny elektromotorov, ktoré sa používajú v systémoch HVAC a vo

vodovodných systémoch, sa jedná o asynchrónne motory s kotvou

nakrátko, známe tiež ako indukčné alebo asynchrónne motory. Ich

popularita súvisí s relatívne výhodnou cenou, nízkymi nákladmi na

údržbu a vysokou spoľahlivosťou. Jediná možnosť kontroly otáčok

motora však u týchto modelov spočíva v tom, že sa zmení kmitočet

vstupného prúdu (striedavý prúd). A tu prichádza do hry princíp FC.

Frekvenčné meniče sú známe pod mnohými názvami, ako invertory,

Variable Speed Drives (VSD), Variable Frequency Drives (VFD), prevodníky

kmitočtu alebo meniče frekvencie. Všetky tieto označenia

sú pre ten istý princíp: elektronické zariadenie na plynulú reguláciu

otáčok elektromotorov. Dnešné VFD systémy však ponúkajú ďalšie

užitočné vlastnosti, ako sú regulačné a ochranné funkcie pre iné

komponenty v rámci systému.

4/2011

37

More magazines by this user
Similar magazines