Ciepła woda uŝytkowa Mgr inŝ.andrzej Jurkiewicz andrzej.jurkiewicz@.egie.pl 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,gśrednia sezonowa sprawność wytworzenia nośnika ciepła z energii dostarczanej do granicy bilansowej budynku (energii końcowej), ηw,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,eśrednia 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 1.2 2.1 2.2 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 jednorodzinne wielorodzinna Hotele z gastronomią/hotele pozostałe/schroniska i pensjonaty Koszary, wiezienia Szpitale Szkoła Biura, mag-prod. Budynki handlowe Gastronomia/usługi Dworce, muzea, wystawy osoba osoba łóŝko łóŝko łóŝko uczeń pracownik pracownik pracownik pracownik 35/28 (lcw) 48/38 (lcw) 112/75/50 70 352 8 7 25 30 5 Tab.3 Sprawności źródeł ciepła (inne) Lp. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Rodzaj źródła ciepła Kotły na paliwo płynne z otwartą komorą spalania i palnikiem 2-stopniowym j.w. lecz z zamkniętą komorą spalania i palnikiem modulowanym Kotły gazowe kondensacyjne Podgrzewacz gazowy przepływowy Kotły węglowe wyprodukowane po 2000 roku j.w. lecz w latach 1980-2000 j.w. lecz przed 1980 Wymienniki ciepła (węzły cieplne) ηg 0,86 0,88 0,95 (0,92 cwu) 0,86 0,82 0,65-0,75 0,5-0,65 0,98 8
Tab.4 Sprawność przesyłu cwu Lp. 1. 2. 3. 4. Rodzaj instalacji ciepłej wody 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 Spr. ηp 1,0 0,8 0,85 0,6 Tab.4 Sprawność przesyłu cwu c.d. Lp. 5. 6. 7. Rodzaj instalacji Centralne przygotowanie cwu z cyrkulacją, piony nie izolowane, przewody rozprowadzające izolowane (lub z tworzyw sztucznych) Instalacje małe do 30 pkt. poboru cwu j.w. lecz 30-100 pkt. j.w.lecz powyŝej 100 pkt. Spr. ηp 0,6 0,5 0,4 9
Tab.4 Sprawność przesyłu cwu c.d. Lp. 8. 9. 10. Rodzaj instalacji 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. j.w.lecz powyŝej 100 pkt. Spr. ηp 0,7 0,6 0,5 Tab.4 Sprawność przesyłu cwu c.d. Lp. 11. 12. 13. Rodzaj instalacji Centralne przygotowanie cwu z cyrkulacją z ograniczaniem czasu pracy, piony i przewody rozprowadzające izolowane (lubtw.sz) Instalacje małe do 30 pkt. poboru cwu j.w. lecz 30-100 pkt. j.w. lecz powyŝej 100 pkt. ηp 0,8 0,7 0,6 10
Tab.5 Współczynnik korekcyjny kt Lp. 1 2 3 Temperatura wody w podgrzewaczu [ C] 55 50 45 kt 1 1,12 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 ηws = 0,30-0,59 2 Zasobnik w systemie wg standardu z lat 1977-1995 ηws = 0,55-0,69 3 Zasobnik w systemie wg standardu z lat 1995-2000 ηws = 0,60-0,74 4 Zasobnik w systemie wg standardu budynku niskoenergetycznego ηws = 0,83-0,86 11
Jest lepiej Uwagi końcowe Metodyka dla mieszkań jest inna niŝ dla cwu budynku Czekamy na ostateczną wersję 12