Potřeba tepla

Obsah kapitoly

14.1 Stanovení potřeby tepla
1. 14.1.1 Celková potřeba tepla na přípravu teplé vody
2. 14.1.2 Potřeba tepla na vytápění

Jako podklad k energetickému, ekologickému a ekonomickému hodnocení zatím nerealizovaných solárních soustav je zcela nezbytné nejdříve správně vyhodnotit reálné energetické přínosy dané instalace výpočtem.

Solární tepelné zisky nejsou závislé pouze na kvalitě navržených komponent (kolektor, zásobník), ale především na návrhu celkové plochy solárních kolektorů vzhledem k potřebě tepla, resp. na požadovaném solárním podílu, na tepelných ztrátách soustavy (potrubí, solární zásobník) a na orientaci a sklonu solárních kolektorů. Velmi často se však v energetických analýzách lze setkat s poněkud nereálným bilancováním solárních soustav bez započtení tepelných ztrát vlastní soustavy, případně kalkulujících také s přebytky tepelné energie ze solární soustavy, které nelze například v letním období využít. Výpočtový postup pro stanovení energetických zisků solárních soustav je založen na tepelné bilanci potřeby tepla v dané aplikaci, dodaného tepla solárními kolektory, včetně uvažování tepelných ztrát rozvodů a využitelnosti solárního tepla v dané aplikaci. Metodika se zaměřuje na základní typy solárních soustav:

solární soustavy pro přípravu teplé vody
kombinované solární soustavy pro přípravu teplé vody a vytápění
solární soustavy pro ohřev bazénové vody

Okrajovými podmínkami výpočtu jsou jednotné údaje o provozních parametrech soustav a jednotné hodnoty klimatických veličin (teplota, vlhkost, ozáření, dávka ozáření) bez ohledu na skutečné místní podmínky instalace.

Zpět na začátek

14.1 Stanovení potřeby tepla

Prvním krokem při bilancování využitelných tepelných zisků solární soustavy je stanovení vlastní potřeby tepla v dané aplikaci. Pro bilancování reálných tepelných zisků solární soustavy pro přípravu teplé užitkové vody je nutné mít k dispozici v první řadě reálné údaje o celkové potřebě tepla na přípravu TUV. Ty získáme u stávajících objektů změřením, odečtením na kalorimetru (speciální zařízení, které je schopno měřit množství dodaného tepla). U novostaveb se tyto údaje vypočtou jako předpokládané.

Zpět na začátek

14.1.1 Celková potřeba tepla na přípravu teplé vody

Q_p,TV [kWh/měs] se v jednotlivých měsících výpočtem stanovuje jako potřeba tepla na ohřev teplé užitkové vody, včetně zahrnutí tepelných ztrát vlastní soustavy pro přípravu teplé užitkové vody (související pouze s přípravou TUV).

n – počet dní v daném měsíci;
ρ – hustota vody – 1 000 kg/m³
c – měrná tepelná kapacita vody – 4186 J/kg K
z – koeficient ztrát systému (viz příloha tabulka 2)
t_TV – teplota teplé vody, uvažována 60 °C
t_SV – teplota studené vody uvažována 15 °C

V_t,den – průměrná denní potřeba teplé vody (při teplotním spádu 60/15 °C) v m³/den, stanoví se podle reálné spotřeby, případně z měrné potřeby teplé vody vztažené na uživatele (viz příloha tabulka 1).

Celková měsíční potřeba tepla na přípravu teplé vody Q_p,c [kWh/měs] při bilancování solární soustavy je potom Q_p,c = Q_p,TV

Zpět na začátek

14.1.2 Potřeba tepla na vytápění

Pro bilancování kombinovaných solárních soustav pro přípravu teplé vody a vytápění je nutné kromě celkové potřeby tepla na přípravu TUV znát i potřebu tepla na vytápění Q_VYT [kWh/měs] v jednotlivých měsících.

Měsíční potřebu tepla na vytápění lze stanovit různými způsoby s použitím různých zdrojů. Často mohou být investorovi k dispozici také výsledky měsíčního výpočtu v rámci energetického hodnocení stavby a lze je tak použít pro bilancování solární soustavy.

Využití kombinovaných soustav pro přípravu teplé vody a vytápění předpokládá alespoň nízko energetický standard budov (nízká potřeba tepla pro vytápění, nízkoteplotní otopná soustava).

Kombinované solární soustavy zpravidla využívají centrálního zásobníku otopné vody, do kterého je přiváděn tepelný zisk ze solárních kolektorů a teplo z dodatkového zdroje energie.

S ohledem na použití přirážky (ztráty) „z“ pro stanovení celkové potřeby tepla na přípravu TUV se ke stanovené potřebě tepla na vytápění Q_VYT připočítají tepelné ztráty spojené s provozem akumulačního zásobníku pro vytápění paušálně přirážkou v = 5 %, které může solární soustava hradit.

Tepelné ztráty rozvodů otopné vody přispívají k vytápění a jsou v podstatě zahrnuty ve výpočtu potřeby tepla (vnitřní zisky).Pro spolehlivé stanovení potřeby tepla na vytápění budov Q_VYT je doporučen standardizovaný výpočet, který zahrnuje výpočet solárních zisků okny, vnitřních tepelných zisků, vliv akumulace tepla do vnitřních částí konstrukcí na využití tepelných zisků (včetně stanovení časové konstanty objektu). Výpočet potřeby tepla se provádí pro jednotlivé měsíce.

Celková potřeba tepla pro krytí vytápění je potom

Q_VYT - čistá potřeba tepla na vytápění v jednotlivých měsících, v kWh/měs;
v - přirážka na tepelné ztráty.

Velmi často se však v energetických analýzách lze setkat s poněkud nereálným bilancováním solárních soustav bez započtení tepelných ztrát vlastní soustavy, případně kalkulujících i s přebytky tepelné energie ze solární soustavy, které nelze v letním období využít.

Výpočtový postup pro stanovení energetických zisků solárních soustav je založen na tepelné bilanci potřeby tepla v dané aplikaci, dodaného tepla solárními kolektory, včetně uvažování tepelných ztrát rozvodů a využitelnosti solárního tepla v dané aplikaci. Metodika se zaměřuje na základní typy solárních soustav:

solární soustavy pro přípravu teplé vody
kombinované solární soustavy pro přípravu teplé vody a vytápění
solární soustavy pro ohřev bazénové vody

Zjednodušení uvedené metodiky bilancování spočívají především v uvažování celoročně konstantní průměrné měsíční teploty v kolektorech a v paušálním vyjádření podílu tepelných ztrát jak v dané aplikaci (ztráty kryté solárním teplem, součást potřeby tepla), tak tepelných ztrát vlastní solární soustavy. Okrajovými podmínkami výpočtu jsou jednotné údaje o provozních parametrech soustav a jednotné hodnoty klimatických veličin (teplota, vlhkost, ozáření, dávka ozáření) bez ohledu na skutečné místní podmínky instalace.

Zpět na začátek