Potreba energie na teplú vodu v rodinnom dome s cirkuláciou teplej vody

1. ÚVOD

Tento príspevok nadväzuje na príspevok s názvom "Potreba energie na teplú vodu v rodinnom dome bez cirkulácie teplej vody". V príspevku sa zaoberám potrebou energie na prípravu teplej vody v rodinnom dome, v ktorom bude zabezpečená konštantná teplota teplej vody v distribučnom systéme cirkuláciou. Taktiež chcem poukázať na efektívnosť využitia spotrebovanej energie na prípravu teplej vody. Problematiku demonštrujem na zadanom rodinnom dome, kde je potreba energie na teplú vodu vypočítaná podľa EN 15316-3-1 [3], EN 15316-3-2 [4], EN 15316-3-3 [5], a vyhlášky [2].

2. ENERGIA DODANÁ TEPLEJ VODE

Energia dodaná teplej vode pre rodinný dom podľa požadovaného množstva vody bola vypočítaná v príspevku s názvom "Potreba energie na teplú vodu v rodinnom dome bez cirkulácie teplej vody" a ostáva pre tento výpočet nezmenená z dôvodu neskoršieho porovnania oboch systémov.

Energia dodaná teplej vode pre zadaný rodinný dom podľa požadovaného množstva vody je 6,69 kWh/deň.

3. SPOTREBA ENERGIE NA PREVÁDZKU DISTRIBUČNÉHO SYSTÉMU

Spotrebu energie na prevádzku distribučného systému s cirkuláciou teplej vody som vypočítal podľa technickej normy EN 15316-3-2 [4]. Zadaný systém teplej vody podľa uvedenej normy je charakterizovaný ako systém s jednou zónou a jedným systémom.

Spotreba energie na prevádzku distribučného systému je počítaná samostatne pre systém, kedy teplá voda cirkuluje v systéme a samostatne kedy teplá voda necirkuluje v systéme, ale vychladne na teplotu okolia. Pri výpočte je potrebné zohľadniť počet cirkulovania teplej vody počas dňa.

Zadané a vypočítané údaje:

Sú uvedené v príspevku s názvom "Potreba energie na teplú vodu v rodinnom dome bez cirkulácie teplej vody" a sú doplnené prípadne zmenené o nasledovné:

• Dĺžka úseku rúry
  • DN15 L₁₅ = 34m,
  • DN20 L₂₀ = 24m
• Denná doba používania (cirkulovania) rozvodov TV t_tv = 12 h/deň
• vypočítaný objem vody v rúrach DN15 V_tv,15 = 0,007 m³
• vypočítaný objem vody v rúrach DN20 V_tv,20 = 0,009 m³
• počet cyklov cirkulovania TV v priebehu dňa n_tv,cikl = 2 -/deň

Spotreba energie na prevádzku distribučného systému počas cirkulovania teplej vody sa vypočíta podľa vzorca (1).

Po dosadení do vzorca (2) je spotreba energie na prevádzku distribučného systému počas necirkulovania teplej vody 1,3 kWh/deň.

Spotreba energie na prevádzku distribučného systému počas necirkulovania teplej vody sa vypočíta podľa vzorca (2).

Po dosadení do vzorca (2) je spotreba energie na prevádzku distribučného systému počas necirkulovania teplej vody 1,3 kWh/deň.

Celková spotreba energie na prevádzku distribučného systému počas cirkulovania a necirkulovania teplej vody sa vypočíta podľa vzorca (3).

Po dosadení do vzorca (3) celková spotreba energie na prevádzku distribučného systému pri zabezpečení konštantnej teploty teplej vody jej cirkuláciou je 6,53 kWh/deň.

4. DOPLNKOVÁ ELEKTRICKÁ ENERGIA OD CIRKULAČNÉHO ČERPADLA

V distribučnom systéme je zaradené cirkulačné čerpadlo, z ktorého som vypočítal doplnkovú elektrickú energiu zjednodušenou metódou podľa vzorca:

Výkon cirkulačného čerpadla je P_cerp = 0,025 kW
Doba prevádzky čerpadla je podľa predošlej kapitoly t_tv = 12 hodín.

V príklade nie je uvažované cirkulačné čerpadlo s frekvenčným meničom, pomocou ktorého by sme pri väčších distribučných sústavách mohli znížiť spotrebu energie [6]. Po dosadení do vzorca (4) je doplnková elektrická energia od cirkulačného čerpadla cca 0,3 kWh.

5. TEPELNÁ STRATA ZÁSOBNÍKA TEPLEJ VODY A TEPELNÉ STRATY Z RÚR OD ZDROJA KU ZÁSOBNÍKU TV

Tepelná strata zásobníka teplej vody a tepelné straty z vykurovacích rúr od zdroja ku zásobníku TV boli vypočítané v príspevku s názvom "Potreba energie na teplú vodu v rodinnom dome bez cirkulácie teplej vody".

Tepelná strata zásobníka teplej vody je 1,4 kWh/deň.
Tepelné straty z vykurovacích rúr od zdroja ku zásobníku TV sú 0,19 kWh/deň.

6. CELKOVÁ ENERGIA DODANÁ TEPLEJ VODE

Celková energia dodaná teplej vode je súčtom všetkých potrieb energie, ktoré boli vypočítané.

Po dosadení do vzorca (5) je celková energia dodaná teplej vode 15,11 kWh/deň, čo je vlastne potreba energie pre zdroj.

ZÁVER

Uvedený systém teplej vody v rodinnom dome je možné zatriediť podľa vyhlášky 625/2006 do energetickej triedy B, ktorej rozsah je 12 až 24 kWh/(rok.m²)). V porovnaní s distribučným systémom bez cirkulácie teplej vody, pri ktorej bol systém teplej vody v rodinnom dome zatriedený tiež do energetickej triedy B, ide o uspokojivú prípravu a distribúciu teplej vody v rodinnom dome.

Je však dôležité aj zistenie, koľko percent z celkovej spotrebovanej energie bude využitej na priamu spotrebu.

Na obrázku 1 je znázornené porovnanie systému teplej vody s cirkuláciou so systémom teplej vody bez cirkulácie z hľadiska energie dodanej teplej vode. Na obrázku 2 je znázornené porovnanie systému teplej vody s cirkuláciou so systémom teplej vody bez cirkulácie z hľadiska percentuálneho rozdelenia množstva energie potrebnej na prípravu teplej vody pri prevádzke distribučného systému.

Obrázok 1: Porovnanie systému teplej vody s cirkuláciou so systémom teplej vody
bez cirkulácie z hľadiska energie dodanej teplej vode.

Obrázku 2: Percentuálne rozdelenie množstva energie potrebnej na prípravu teplej vody
pri prevádzke distribučného systému s cirkuláciou a systému bez cirkulácie teplej vody.

Na základe jednoduchého porovnania oboch systémov distribúcie teplej vody nám z hľadiska spotreby energie vychádza pre zadaný rodinný dom výhodnejší systém bez cirkulácie teplej vody, kde je spotreba menšia o 1512 kWh ročne. Naproti tomu v systéme bez cirkulácie teplej vody nie je splnená podmienka uvedená vo vyhláške 625/2006 [2], že z výtoku TV má vytekať do 30 sekúnd voda s výpočtovou teplotou od jeho otvorenia. V tomto prípade bude voda vytekať po 80 - 110 sekundách.

Príspevok slúži pre širšiu odbornú verejnosť aj ako predbežná informácia na možný výpočet celkovej energie dodanej teplej vode v rodinných domoch. Uvedené technické údaje a postup výpočtu sú informatívne a nemôžu byť priamo aplikované pri konkrétnych výpočtoch v praxi.

Príspevok je súčasťou riešenia projektov VEGA 1/3234/06 a NATO - ESP.NUKR.CLG 982978.

Literatúra

[1] Zákon 555/2005 Z.z. o energetickej hospodárnosti budov a o zmene a doplnení niektorých zákonov
[2] Vyhláška č. 625/2006 Ministerstva výstavby a regionálneho rozvoja Slovenskej republiky z 22. novembra 2006 sa vykonáva zákon č. 555/2005 Z. z. o energetickej hospodárnosti budov a o zmene a doplnení niektorých zákonov.
[3] EN 15316-3-1 Vykurovacie systémy v budovách. Metódy výpočtu energetických požiadaviek systému a účinnosti systému).
[4] EN 15316-3-2 Vykurovacie systémy v budovách. Metódy výpočtu energetických požiadaviek systému a účinnosti systému. Systémy prípravy teplej vody, distribúcia.
[5] EN 15316-3-3 - Vykurovacie systémy v budovách. Systémy teplej vody. Výroba.
[6] Lukáč, P.: Vzájomné porovnanie efektívnosti niektorých spôsobov regulácie pri obehových čerpadlách. Topenářství instalace 6/2006. str.: 30 - 31.