Ciepla woda uzytkowa

Ciepła woda uŜytkowa
Mgr inŜ.Andrzej Jurkiewicz
[email protected]
Norma EN 15316: 2007
Instalacje grzewcze w budynkach
Metoda obliczania zapotrzebowania na
energię instalacji i sprawności instalacji
Cz.3.1 Instalacje centralnej ciepłej wody,
charakterystyka zapotrzebowania (wymagania
dotyczące rozbioru cwu – 17 sron)
Cz.3.2 Rozprowadzenie cwu - 28 stron
Cz.3.3 Przygotowania cwu – 23 strony
(Polską Normę przygotowuje Komitet Techniczny
PKN nr KT 279 ds. ciepłownictwa, ogrzewnictwa
i wentylacji)
1
ZuŜycie i parametry c.w.u.
• Normowe zuŜycie cwu: mieszkaniec 120 dm3/M/dobę
(szkoła 20/ucznia; hotel 240/łóŜko; szpital 400/łóŜko)
• Rzeczywiste zuŜycie cwu: mieszkaniec 40-80 dm3/M/dobę
(szkoła 6; hotel 120-200; szpital 120-350/łóŜko)
•
-
Temperatura wody:
zimnej: 10 st.C (2-22°C )
ciepłej: 60 st.C (+ - 5°C ) – pytanie po co?
przegrzew: 70°C (+chemiczne)
Średnie:
dobowa: Qśr=(Qr/365);
Qr – roczne zuŜycie cwu
godzinowa: Qśrh = (Qd/24)
Struktura zuŜycia wody
Cel
Dm3/Md
Zimna 10°C Cwu 55-60°C
Picie gotowanie
4
4
0
Mycie naczyń
12
6
6
Mycie ciała
12
6
6
Kąpiel (pry/wan)
33
16,5
16,5
ubikacja
38
38
0
pranie
18
18
0
Sprzątanie i in.
8
4
4
Razem
125
92,5
32,5
%
100
74
26
2
Energia na cwu
Q cwu = c*ρ*V*(tc-tz)/10^6 [GJ]
Qcwu – energia potrzebna do przygotowania cwu
c- ciepło właściwe 4,19 kJ/kg*K
ρ - gęstość wody 1000kg/m3 (999-970 w zal. od
temperatury)
V- ilość wody do podgrzania w m3
tc – temperatura wody ciepłej
tz – temperatura wody zimnej
Moc dla cwu
Φcw=Vhśr*Qcwu*Nh*277,7 (kW)
Vhśr = Vdoba/18h
Uwaga: czas dyspozycji 18h/12h/8h
Qcwu – ciepło na podgrzanie 1m3 wody
Nh=9,32*U^(–0,244)
Nh- współczynnik nierównomierności
rozbioru ciepłej wody
U- liczba mieszkańców
3
Przykład
Budynek zamieszkany przez 68 osób.
• ZuŜycie c.w.u. na 1 osobę w ciągu doby:
80 l = 0,08 m3/d
• ZuŜycie c.w.u. w budynku w ciągu doby :
V d śr = 0,08 * 68 = 5,44 m3/d
• Średnie godzinowe zuŜycie c.w.u.w budynku:
V h śr = 5,44 /18 = 0,30 m3/h
• ZuŜycie ciepła na ogrzanie 1m3 wody:
4,2 * (55 – 10) * 1000 /10^6 = 0,189 GJ/m3
• Roczne zuŜycie ciepła na c.w.u. w budynku:
Q = 5,44 * 365 * 0,189 = 375 GJ/a
• Max moc cieplna Φ = V h śr * Qcwj * Nh*278 =
0,30 * 0,189 * 3.33*278 = 52,48 kW
Metodyka wyliczania kosztów przygotowania cwu
Liczba uŜytkowników
Jednostkowe dobowe zapotrzebowanie na ciepłą wodę dla 1 uŜytkownika
Średnie dobowe zapotrzebowanie c.w.u. w obiekcie
Średnie godzinowe zapotrzebowanie c.w.u. w obiekcie (18 godzin) [Vhśr]
temperatura wody zimnej
temperatura wody ciepłej
Zapotrzebowanie na ciepło do przygotowania 1m3 c.w.u. [Q]
Moc maksymalna: F= Vhśr*Q*Nh
Współczynnik nierównomierności rozbioru ciepłej wody Nh
Nh = 9,32*U (do potęgi -0,244) ….. U zaleŜy od ilości osób wg normy
Maksymalna moc cieplna
Φcw=Vhśr·QcwuNh· 277,7 (kW)
Roczne zuŜycie c.w.u.
Zapotrzebowanie na ciepło do przygotowania cwu
Koszt przygotowania c.w.u.
Koszt wody zimnej
Koszty roczne
4
Podgrzewacze cwu
• Zasobnikowe
• Przepływowe
• Kombinowawne
•
•
•
•
•
•
Gazowe
Elektryczne
Msc
Msc+elektryczne zasobnikowe
Kolektor słoneczny
Pompa ciepła
Priorytet cwu!!!
Węzeł dwufunkcyjny – błędny pomiar cwu!!!
5
Oszczędzamy cwu
- Perlator (mieszanka wodno-powietrzna)
Np. bateria 10-15 dm3/min
perlator 5-8 dm3/min
- Bateria jednouchwytowa: 25% oszczędności
- Bateria termostatyczna: 50% oszczędności
- Bateria bezdotykowa: 60% oszczędności
Dodatkowo:
- Regulacja hydrauliczna instalacji cyrkulacji: 5%
- Ograniczenia nocne (zegar pompy cyrk.): 5%
- Zawory podpionowe termostatyczne cwu: 10%
- Izolacja przewodów cwu: 5%
Ciepła woda w świadectwach
Obliczenie miesięcznego zapotrzebowania na energię QK,W wyraŜoną w kWh/miesiąc
QK,W = Q W,nd/ηw,tot
ηw,tot = ηW,g*ηW,d*ηW,s*ηW,e
gdzie:
QW,nd zapotrzebowanie ciepła uŜytkowego do podgrzania ciepłej wody kWh/rok
−
ηW,g średnia sezonowa sprawność wytworzenia nośnika ciepła z energii dostarczanej
do
granicy bilansowej budynku (energii końcowej),
η
− W,d średnia sezonowa sprawność transportu (dystrybucji) ciepłej wody w obrębie
budynku (osłony bilansowej lub poza nią),
−
ηW,s średnia sezonowa sprawność akumulacji ciepłej wody w elementach
pojemnościowych systemu ciepłej wody (w obrębie osłony bilansowej lub poza nią),
− ηW,e średnia sezonowa sprawność wykorzystania (przyjmuje się 1,0)
6
Sprawności cząstkowe wyznaczamy wg:
1) obowiązujących przepisów
2) Dokumentację techniczną budynku i
instalacji oraz urządzeń
3) Wiedzę techniczną oraz wizję lokalną
obiektu
4) Dostępne dane katalogowe urządzeń,
elementów instalacji ogrzewczej i cwu
lub wg zasad podanych poniŜej (tabele)
Roczne zapotrzebowanie cwu
Qw,nd = Vcwi*Li*cw*ρ*(θcw-θo)*kt*tuz/(1000*3600)
gdzie:
VCW - Jednostkowe dobowe zuŜycie ciepłej wody uŜytkowej naleŜy przyjmowaŜ na
podstawie dokumentacji projektowej, pomiarów zuŜycia w obiekcie istniejącym
lub w przypadku braku danych na podstawie tabeli 15. w dm3/(j.o.)×doba
Li - liczba jednostek odniesienia osoby
tUZ - czas uŜytkowania (miesiąc, rok - przewaŜnie 365 dni), czas uŜytkowania
naleŜy zmniejszyć o przerwy urlopowe i wyjazdy i inne uzasadnione sytuacje,
średnio w ciagu roku o 10%
kt - mnoŜnik korekcyjny dla temperatury ciepłej wody innej ni 55oC, wg
dokumentacji projektowej lub Tabeli 14
cw - ciepło właściwe wody, przyjmowane jako 4,19 kJ/(kgK), kJ/(kgK)
ρw - gestość wody, przyjmowana jako 1000 kg/m3 kg/m3
θCW - temperatura ciepłej wody w zaworze czerpalnym, 55oC
θO - temperatura wody zimnej, przyjmowana jako 10oC oC
7
Tab.1 Jednostkowe dobowe ilości cwu dla róŜnych typów budynków
lp
Rodzaj budynku
Jedn. odn.
dm3/(j.o)*d
o tc=60°C
1.1
jednorodzinne
osoba
35/28 (lcw)
1.2
wielorodzinna
osoba
48/38 (lcw)
2.1
Hotele z gastronomią/hotele
pozostałe/schroniska i
pensjonaty
łóŜko
112/75/50
2.2
Koszary, wiezienia
łóŜko
70
3.1
Szpitale
łóŜko
352
3.2
Szkoła
uczeń
8
3.3
Biura, mag-prod.
pracownik
7
3.4
Budynki handlowe
pracownik
25
3.5
Gastronomia/usługi
pracownik
30
3.6
Dworce, muzea, wystawy
pracownik
5
Tab.3 Sprawności źródeł ciepła
(inne)
ηg
Lp. Rodzaj źródła ciepła
1.
Kotły na paliwo płynne z otwartą komorą spalania i
palnikiem 2-stopniowym
0,86
2.
j.w. lecz z zamkniętą komorą spalania i palnikiem
modulowanym
0,88
3.
Kotły gazowe kondensacyjne
0,95 (0,92 cwu)
4.
Podgrzewacz gazowy przepływowy
0,86
5.
Kotły węglowe wyprodukowane po 2000 roku
0,82
6.
j.w. lecz w latach 1980-2000
0,65-0,75
7.
j.w. lecz przed 1980
0,5-0,65
8.
Wymienniki ciepła (węzły cieplne)
0,98
8
Tab.4 Sprawność przesyłu cwu
Lp. Rodzaj instalacji ciepłej wody
Spr. ηp
1.
1,0
2.
3.
4.
Miejscowe przygotowanie cwu
bezpośrednio przy punkcie poboru
wody, instalacja bez cyrkulacji
j.w. lecz dla kilku poborów w jednym
pomieszczeniu (bez cyrkulacji)
Kompaktowy węzeł cieplny dla
pojedynczego mieszkania (bez
cyrkulacji)
Instalacje cwu w budynku
jednorodzinnym bez cyrkulacji
0,8
0,85
0,6
Tab.4 Sprawność przesyłu cwu c.d.
Lp. Rodzaj instalacji
5.
Spr. ηp
6.
Centralne przygotowanie cwu z
0,6
cyrkulacją, piony nie izolowane,
przewody rozprowadzające izolowane
(lub z tworzyw sztucznych)
Instalacje małe do 30 pkt. poboru cwu
j.w. lecz 30-100 pkt.
0,5
7.
j.w.lecz powyŜej 100 pkt.
0,4
9
Tab.4 Sprawność przesyłu cwu c.d.
Lp. Rodzaj instalacji
Spr. ηp
8.
0,7
9.
Centralne przygotowanie cwu z
cyrkulacją, piony i przewody
rozprowadzające izolowane (lub z
tw.sz.) Instalacje małe do 30 pkt.
poboru cwu
j.w. lecz 30-100 pkt.
10. j.w.lecz powyŜej 100 pkt.
0,6
0,5
Tab.4 Sprawność przesyłu cwu c.d.
Lp. Rodzaj instalacji
ηp
11. Centralne przygotowanie cwu z
0,8
cyrkulacją z ograniczaniem czasu
pracy, piony i przewody
rozprowadzające izolowane (lubtw.sz)
Instalacje małe do 30 pkt. poboru cwu
12. j.w. lecz 30-100 pkt.
0,7
13. j.w. lecz powyŜej 100 pkt.
0,6
10
Tab.5 Współczynnik korekcyjny kt
Lp. Temperatura wody w podgrzewaczu [°C]
kt
1
55
1
2
50
1,12
3
45
1,28
Dla wartości pośrednich temperatury - interpolować liniowo
Sprawność akumulacji ciepła ηws
• Tabela 13b.
Parametry zasobnika ciepłej wody
1 Zasobnik w systemie wg standardu z lat 1970-tych
2 Zasobnik w systemie wg standardu z lat 1977-1995
3 Zasobnik w systemie wg standardu z lat 1995-2000
ηws = 0,30-0,59
ηws = 0,55-0,69
ηws = 0,60-0,74
4 Zasobnik w systemie wg standardu budynku niskoenergetycznego
ηws = 0,83-0,86
11
Uwagi końcowe
• Jest lepiej
• Metodyka dla mieszkań jest inna niŜ dla
cwu budynku
• Czekamy na ostateczną wersję
12