Úsporný systém vytápění budov

Stávající stav

Zdrojem tepla v systémech centrálního zásobení tepla (CZT) je nejčastěji plynová kotelna vyrábějící ekvitermně regulovanou topnou vodu o teplotě 90/70 oC se systémem předávacích stanic s měřením tepla a s akumulační přípravou teplé užitkové vody (TUV). Do jednotlivých bytů je rozváděna samostatným řadem s cirkulací pro zabezpečení pohotovosti odběru. Nevýhodou tohoto způsobu výroby tepla je jeho energetická náročnost, nesplňující přísná kritéria individuálního pocitu tepelné pohody v místě spotřeby. Regulace tepla okamžitého výkonu je nehospodárná (přirážka na zátop). Dochází k nucenému větrání místností, a tím k tepelným ztrátám. Rozvod je spojen se značnými tepelnými ztrátami a pro více objektů vyžaduje pro rozúčtování tepla instalaci kalorimetru na patě každého objektu. Způsob přípravy TUV je charakteristický tím, že se jedná o přípravu pro skupinu odběrů, která musí být vybavena cirkulací pro zajištění připravenosti odběru a akumulací pro pokrytí špičkového odběru. TUV musí splňovat parametry pitné vody až na teplotu. Její cirkulací dochází v cirkulačním rozvodu k vylučování kotelního kamene a k zanášení potrubí a k omezení připravenosti TUV zejména u nejvzdálenějších odběrů. Tím u uživatelů dochází k odpouštění studené vody a k zvýšeným odběrům TUV. Dávkování chemikálií do rozvodů je z hygienického hlediska nepřípustné. Vznikají až takové paradoxy, že pro zabezpečení cirkulačního průtoku je spotřebováno i několikanásobné množství tepla, nutného pro vlastní výrobu TUV. Měření spotřeby TUV je zatíženo touto tepelnou ztrátou cirkulace. Velkým problémem takto připravované TUV s akumulací je možnost kontaminace vody bakterií Legionella pneumophila. Chemikálie na odstranění kotelního kamene množení těchto bakterií urychlují. Tyto nevýhody odstraní, až polovinu vynakládaného tepla ušetří a výrobu hygienicky nezávadné vody zajistí nízkoteplotní energeticky úsporný systém vytápění budov EDDY.

Systém eddy

Tento systém (dále jen EDDY systém) je založen na myšlence, že regulace jednou vyrobeného tepla je obtížná, spojená s poměrně velkými tepelnými ztrátami. Budeme-li ale vyrábět pouze nezbytné ekvitermně regulované teplo pro temperování místností jednotlivých objektů a doplňkové teplo pro zajištění individuální tepelné pohody s optimálními regulačními vlastnostmi, snížíme celkovou spotřebu tepla na minimum. Této myšlence nejlépe vyhovuje dělená otopná soustava využívající současně dva druhy energie (teplo a elektřinu) a zdrojem obou energií je kogenerační jednotka, tj. energetické zařízení (motor - generátor), do kterého je na vstup přiváděn zemní plyn, který je spalován, a na výstupu je odebíráno teplo a elektřina. Dělená otopná soustava je charakteristická tím, že celková tepelná ztráta vytápěného prostoru je kryta dvěma na sobě nezávislými otopnými soustavami: [*] základní - nízkoteplotní s výstupní teplotou topné vody do 60 oC regulovaná ekvitermně směšovacím ventilem dle venkovní teploty ve zdroji, která zajišťuje základní tepelnou potřebu pro temperování místností jednotlivých objektů (bytů) na zhruba 15 oC až 18 oC, pokrývající podstatnou část tepelné ztráty 60 % až 70 %. Vytápění je provedeno buď stávajícím bytovým radiátorem nebo u nově budovaných objektů podlahovým topením. Rozúčtování spotřeby nízkoteplotního tepla se děje rovnoměrně podle plochy vytápěných místností a nevyžaduje instalaci kalorimetru. Základní energie je současně využíváno i pro ohřev TUV přes bytový deskový výměník, [*] doplňková - elektrické teplo zajišťované z vnitřní el. sítě a pokrývající zbytek tepelné ztráty a pružně reagující na okamžitý požadavek tepla. Je vybaveno veškerým komfortem regulace každé místnosti dle okamžité potřeby tepla. Zajišťuje požadovanou tepelnou pohodu individuálně beze ztrát pomocí elektrického sálavého (halogenového, infračerveného) nebo přímotopného tělesa. Na vnitřní elektrickou síť jsou připojeny všechna elektro - zařízení jak zdroje el. energie - kogenerační jednotka, tak elektrické spotřebiče - přímotopné elektrické spotřebiče doplňkové soustavy, motory tepelných čerpadel a horkovodních oběhových čerpadel. Celková spotřeba elektrické energie bytů se měří elektroměrem. Vnitřní elektrická sít je s vnější rozvodnou elektrickou sítí propojena přes měřící a kontrolní (fakturační) bod.

Individuální příprava TUV

Individuální způsob přípravy TUV v místě spotřeby (bytového odběru) pomocí deskového výměníku napájeného z rozvodu topné vody. Sekundární strana výměníku s výstupem TUV je provedena měděným potrubím s minimálními délkami bez akumulace. Uvedeným způsobem přípravy dochází k odstranění obou nedostatků klasického způsobu přípravy TUV. Oddělením primárního okruhu od sekundárního je možno použít pro rozvod tepla upravenou kotlovou vodu, zamezit narůstání kotelního kamene v trubním systému, a tím zabezpečit pohotovost i u nejvzdálenějších odběrů TUV. Minimalizací sekundárních rozvodů snížíme riziko kontaminace vody bakterií Legionella pneumophila na minimum. Měření spotřeby TUV je odvozeno od spotřeby studené vody na sekundární straně vynásobené koeficientem spotřeby tepla, který je stanoven kalorimetrickým měřením.

Využití tepla odpadních vod

Nejvýznamnějším znakem energetického EDDY systému je snížení nutného celkového provozního výkonu až na polovinu původního tepelného výkonu klasické plynové kotelny při plném zatížení. Využití tepla odpadních vod tepelným čerpadlem v systému nízkoteplotního vytápění s kogeneračním zdrojem tepla a elektřiny dochází k funkčnímu propojení kogenereční jednotky a tepelného čerpadla tím, že elektrická, popřípadě tepelná energie vyrobená v kogenerační jednotce je využita k pohonu tepelného čerpadla, odčerpávajícího teplo odpadních vod. Tím dochází k součtu tepelných zisků obou zařízení a podstatnému zvýšení celkové tepelné účinnosti.

Měření, regulace, provoz

Srdcem energetického systému EDDY je automatická řídící jednotka pro sběr dat, komunikaci s energetickými moduly a průběžné vyhodnocování naměřených údajů tak, aby byla zajištěna nejvyšší ekonomie provozu. Rozhodujícím údajem o spotřebě energií jsou fakturační měřidla vody, elektřiny a plynu v kontrolním a měřícím bodě, kde je realizováno připojení na vnější energetické sítě. Údaje bytových měřidel studené a teplé vody a elektřiny slouží jako doplňková poměrová měření. Rozúčtování spotřeby nízkoteplotního tepla se děje rovnoměrně podle plochy vytápěných místností a nevyžaduje instalaci kalorimetru. Za cenu vyšších, avšak ekonomicky návratných počátečních investičních nákladů (ve srovnání s dnešním stavem), získáváme moderní vytápěcí systém, který zajišťuje individuální tepelnou pohodu v jednotlivých místnostech i v panelovém domě, hygienicky nezávadnou TUV a ekonomické úspory energie, promítající se do relativně stálých provozních nákladů po celou dobu životnosti zařízení.

Petr Kopecký