M09-Zpětné získávání tepla

a 50% účinnost ventilátorů platí pro vícenáklady vztah 5a
Vícenáklady na provoz oběhového čerpadla K
5
(Kč.rok
-1
)
V případě rovnosti tepelných kapacit přívodního a odváděného vzduchu pro
vícenáklady rov. 5b.
(5a,b) KVp P
wc t42
9
10=
−
....∆ τ KVpP
vv e51
6
4=
−
.. ...∆ τ
Roční amortizace zařízení ZZT K
6
(Kč.rok
-1
)
Výše amortizace K
6
se odvozuje z nákladů spojených s realizací zařízení (in-
vestiční náklady - projekt, dodávka, montáž atd.) a umořovatele u určeného na
základě přepisů o odpisech investic.
K
6
= I.u (Kč.rok
-1
) (6 )
kde V
v
- průtok vzduchu zařízením (m
3
s
-1
)
M
w
- hmotnostní průtok kapaliny čerpadlem (kg.s
-1
)
P
t
, P
e
- cena tepla a elektrické energie tepla (Kč.MWh
-1
)
∆t
m
= t
i
- t
em
teplotní rozdíl pro teplotu interiéru t
i
a střední teplotu venkov-
ního vzduchu t
em

ε
1
- teplotní účinnost zařízení ZZT vztažená teplotní rozdíl ∆t
m

η
c
- účinnost čerpadla (-),
c, ρ - tepelná kapacita, hustota tekutiny
τ
1
- počet hodin provozu vzduchotechniky za rok (h.rok
-1
)
τ
2
- počet hodin provozu zařízení ZZT za rok (h.rok
-1
)
∆p
1
- tlaková ztráta zařízení ZZT na straně vstupu vzduchu (Pa)
∆p
c
- tlaková ztráta kapalinového okruhu zařízení ZZT (Pa)
- 11 (15) -
TZB – Vzduchotechnika, modul BT51-09 Zpětné získávání tepla
I - investiční náklady (Kč) u - odpisy (-)
Jednodušší algoritmus pro systémy vzduch-vzduch s deskovými výměníky a
zimní provoz tvoří složky:
1. Střední tepelný výkon vodního ohřívače VZT pro výstupní teplotu t
p

( )
empvoh
ttcVQ −= ...ρ (W) (7)
2. Střední tepelný výkon deskového výměníku ZZT jeho účinnost η
zzt

zztohzzt
QQ η.= (W) (8)
3. Průměrné roční zisky z ušetřeného tepla K
1
pro roční provozní doba ZZT
τ
2
a cenu tepla P
t

K
1
= Q
zzt
.τ
2
.P
t
(Kč.rok
-1
) (9)
4. Vícenáklady na provoz ventilátorů K
2
(Kč.rok
-1
) pro zvýšení el. příkonu ven-
tilátoru ∆N
K
2
= ∆N.τ
1
.P
e
(Kč.rok
-1
) (10)
5. Finanční úspory provozem ZZT
E
p
= K
1
- K
2
(Kč.rok
-1
) (11)
6. Tepelná účinnost výměníku ZZT
eo
ee
o
p
tt
tt
V
V
−
−
⋅=
/
ψ (-) (12)
2.8 Obecný postup při návrhu zařízení ZZT
• Kritéria užití ZZT stanoví [6]. Pokud je celková intenzita výměny vzduchu
v budově větší než n = 2 po dobu nejméně 8 hodin denně, požaduje se ZZT
s účinnosti min. 60 %, pokud je intenzita n > 1 pak se ZZT doporučuje.
• Specifikace vstupních hodnot představující průtok vzduchu, průměrné ven-
kovní teploty, roční dobu provozu vzduchotechnického systémů a využívaní
ZZZ, ceny tepla a elektrické energie, pořizovací ceny zařízení, odpisy a ná-
klady na opravy a údržbu.
• Volba reálných variant.
• Návrh tepelných prvků zvolených variant zejména výměníků s cílem určení
velikosti výměníku, teploty na výstupu z výměníku a tlakových ztrát.
• Ekonomické hodnocení variant.
• Výběr optimální varianty dle ekonomického řešení a stavebních podmínek.
• Podrobný návrh technických prvků celého zařízení.
• Řešení regulace, ovládání provozu a protimrazové ochrany.
• Nutnost užití ZZT v ČR stanoví vyhlášky a ČSN 730540-2. Pokud je celko-
vá intenzita výměny vzduchu v budově větší než n = 2 po dobu nejméně 8
- 12 (15) -
Zpětné získávání tepla ve vzduchotechnice
hodin denně, požaduje se ZZT s účinnosti min. 60 %, pokud větší je n = 1
pak se ZZT doporučuje.
2.9 Příklad
1. Zadání: Úkolem je návrh systému zpětného využití tepla a jeho zjednoduše-
né ekonomické hodnocení pro zimní provoz klimatizace ve variantách rekuper-
ačních systémů:
a. Lamelové výměníky s kapalinovým okruhem VKV
b. Deskové výměníky VV
c. Deskové výměníky v komorách sestavných strojoven´
2. Nástin řešení
Cílem návrhu zařízení ZZT je teplota vzduchu na výstupu z výměníku, tepelný
výkon, tlakové ztráty event. teplosměnná plocha. Obecné řešení vychází
z problematiky návrhu výměníků sledující vyčíslení tepelných a hydraulických
poměrů. Charakteristika - nestacionární sdílení tepla a hmoty, (proměnná teplo-
ta venkovního vzduchu, geometrie (tlakové ztráty, zanášení povrchu prachem)
3. Postup:
a. Přehled výchozích hodnot
b. Návrh výměníku (optimálního počtu řad výměníku)
c. Určení teploty vzduchu recyklovaného vzduchu
d. Návrh zařízení a grafické řešení systému
e. Ekonomické vyhodnocení
4. Výchozí hodnoty
Objemový průtok vnějšího vzduchu V
e
, teplota vnitřního vzduchu t
i
, zvolená
střední výpočtová teplota vnějšího vzduchu t
em
, rychlost vzduchu ve výměníku
w, otopná plocha řady výměníku S na 1 m
2
průřezu, hustota a měrná tepelná
kapacita teplonosné tekutiny ρ
k
, c
k
, cena el. energie P
1
, cena tepelné energie
P
2
, roční provozní doba klimatizační soustavy τ
1
, předpokládaná doba vyžívá-
ní soustavy ZZT τ
2
, investiční náklady na jednu řadu výměníku včetně poměr-
ných nákladu na potrubí a kapalinu C , odpisy o
5. Řešení vyžaduje technické a fyzikální údaje přesahující rozsah opor. Nume-
rické a grafické řešení je dokumentováno v [2].
2.10 Úkol
Zadání: Úkolem je návrh systému zpětného využití tepla a jeho ekonomické
hodnocení pro zimní provoz vzduchové klimatizace kina. Systém pracuje
s průtokem vzduchu 4 m
3
s
-1
.
Řešení uvádí [2].

- 13 (15) -
TZB – Vzduchotechnika, modul BT51-09 Zpětné získávání tepla
2.11 Kontrolní otázky
Zpětné využití tepla – princip, klasifikace, užití
Rekuperační systémy ZZT - princip, systémy, návrh, užití
Regenerační systémy ZZT - princip, systémy, návrh, užití
Kritéria aplikace ZZT
Tepelné trubice – funkce, návrh užití
Tepelná čerpadla – aplikace při zpětném získávání tepla
Ekonomická kritéria ZZT
- 14 (15) -
Závěr
3 Závěr
3.1 Shrnutí
Aktuálním trendem hospodaření energiemi je zpětné získávání tepla (ZZT),
jenž nachází široké uplatnění i ve vzduchotechnice. Ta při svém provozu, zajiš-
ťujícím vnitřní prostředí, pracuje s jistým podílem venkovního vzduchu. Průtok
venkovního odpovídá průtoku odváděného vzduchu, jehož teplo lze využít po-
mocí systémů ZZT. Efekty z provozu systémů závisí na řadě faktorů. Konkrét-
ní efekty lze vyčíslit pomocí ročních energetických bilancí a s ohledem na výši
kladných efektů vyplývajících z investičních a provozních nákladů zvolit opti-
mální řešení.
3.2 Studijní prameny
3.2.1 Seznam použité literatury
[1] Gebauer, G., Rubinová, O., Horká, H. Vzduchotechnika. Brno, ERA
2005
[2] Hirš, J., Gebauer, G., Rubinová, O. Vzduchotechnika – příklady a návr-
hy. Brno, Cerm 2006
[3] Chyský, J., Hemzal, K., a kol. Větrání a klimatizace. Bolit, Brno 1993
[4] ČSN 12 0000 Vzduchotechnická zařízení. Názvosloví
[5] ČSN 12 7010 Vzduchotechnická zařízení. Navrhování větracích a kli-
matizačních zařízení. Všeobecná ustanovení
[6] ČSN 73 0540 Tepelná ochrana budov
3.2.2 Seznam doplňkové studijní literatury
[7] Chyský, J., Hemzal, K., a kol. Větrání a klimatizace. Brno, Bolit 1993
[8] ČSN EN 832 Tepelné chování budov – Výpočet potřeby energie na vy-
tápění – Obytné budovy
3.2.3 Odkazy na další studijní zdroje a prameny
[9] www.tzbinfo.cz
- 15 (15) -