logo TZB-info

estav.tv nový videoportál

Reklama

Dimenzování solárních soustav pro bytové domy

Bytové domy mají obrovskou potřebu teplé vody. Střechy těchto objektů poskytují dostatek vhodného jinak nevyužitého prostoru. Jak využít této skutečnosti a dalších možností využití sluneční energie při regeneraci bytového fondu přináší následující článek autora.

Reklama

Úvod

Příprava teplé vody v budovách tvoří významnou část energetické potřeby. V případě zavádění úspor při regeneraci panelových budov je aktivní využití sluneční energie pro přípravu teplé vody logickým krokem spolu s omezováním tepelných ztrát prostupem (zateplování budov) a větráním (využití rekuperace tepla), případně pasivním využitím solárních zisků (zasklení lodžií). Solární soustavy určené pro přípravu TV mají dobrou využitelnost díky přibližně rovnoměrnému profilu potřeby tepla na TV v průběhu roku.

Předpoklady pro úspěšnou technickou realizaci solárních soustav zahrnují pečlivou analýzu výchozích provozních podmínek (doba provozu, spotřebitelská náročnost, životní styl uživatele, roční profil spotřeby, atd.), možnosti umístění solárních kolektorů s ohledem na architektonickou koncepci budovy a okolí, a dále prostorových nároků na související technologii (zásobník, rozvody).

Návrh solárních soustav pro přípravu teplé vody

Prvním krokem při návrhu a instalaci solárních soustav pro přípravu teplé vody v bytových domech je snaha omezit spotřebu teplé vody a tepla na její přípravu úspornými výtokovými armaturami, minimalizací délky rozvodů teplé vody, omezením tepelných ztrát rozvodů teplé vody a cirkulace, omezení běhu cirkulace na nezbytně nutnou dobu, případně využitím řízení cirkulace na základě teplotních čidel, u větších soustav teplé vody je nutné hydraulické zaregulování dlouhých tras rozvodů. Tím je možné snížit nároky na investiční náklady solární soustavy (kolektor, zásobník) a omezit provozní problémy způsobené předimenzováním v případě nasazení takových úsporných opatření v budoucnosti.

Při návrhu solární soustavy pro stávající bytové domy je nutné vycházet ze skutečné spotřeby teplé vody v objektu. Nejlepší metodou je dlouhodobé měření spotřeby teplé vody na patě objektu (nejlépe se zohledněním její teploty), případně souhrnné údaje o spotřebě energie na přípravu teplé vody za určité období (alespoň 1 poslední rok), v horším případě alespoň několik celodenních měření příložnými průtokoměry na patě objektu. V případě, že nelze žádným dostupným způsobem skutečnou spotřebu teplé vody zjistit (případ novostaveb), je možné použít s velkou opatrností směrných hodnot. Ve výpočtu potřeby teplé vody podle technické normy pro návrh zařízení pro přípravu teplé vody [4] je bohužel nadhodnocení cca 30 až 50 % oproti běžně naměřeným spotřebám [5, 6], což může vést k neekonomickému předimenzování solární soustavy a nízkým měrným ziskům soustavy. Na druhé straně orientační hodnoty z odborné literatury vykazují velké rozdíly denní spotřeby při různém životním standardu, stáří, povolání osob, ročním období, atd. Pro návrh solární soustavy je důležitý také roční profil spotřeby teplé vody s ohledem na letní dimenzování (přebytky tepla). Na obr. 1 jsou uvedeny orientační denní a roční profily vytvořené na základě porovnání hodnot z různých podkladů. Z ročního průběhu spotřeby TV v bytových domech je patrný letní pokles spotřeby teplé vody vlivem školních prázdnin a dovolených uživatelů o cca 25 % oproti ročnímu průměru. Průměrná spotřeba TV (o teplotě 50 °C) na osobu a den se v obytných budovách s více rodinami pohybuje průměrně mezi 30 až 50 litry.

 

Obr. 1 - Roční a denní měrný profil spotřeby teplé vody pro bytové domy (procentní rozložení) v ČR

Zvláště u velkých instalací, kde každé procento účinnosti či solárního podílu znamená velké ztráty nebo zisky energie, by neměla chybět optimalizace soustavy z hlediska požadavků investora. Při navrhování solárních tepelných soustav lze použít různá rozhodovací kritéria a podmínky:


Obr. 2 - Souvislost mezi solárním podílem f a měrnými solárními zisky qsu
  • maximální měrné solární zisky
  • maximální nahrazení primárních paliv (maximální solární podíl)
  • požadovaný solární podíl (optimalizace)
  • podmínky struktury budovy (velikost střechy, možný sklon kolektorů, architektonické souvislosti)

U solárních soustav platí, že čím vyšší požadavek na pokrytí potřeby tepla sluneční energií, tím horší jsou ekonomické parametry takového zařízení. Na obr. 2 je uvedena křivka solárního podílu f v závislosti na poměru mezi plochou kolektoru Ac [m2] a objemem zásobníku Vaku [m3] pro přípravu TV (objem zde odpovídá denní potřebě TV) a křivka využitelných ročních měrných zisků z kolektoru qsu [kWh/m2] (podklad pro ekonomické hodnocení). Z grafu je patrné, že solární podíl roste s plochou kolektoru, nicméně od určité hodnoty (f = 60 %) je nárůst velmi pozvolný. S rostoucím podílem na druhé straně klesají měrné zisky, vzhledem k tomu, že je doprovázen zvýšením průměrné provozní teploty v solární soustavě a poklesem průměrné účinnosti kolektoru či snížením využitelnosti solárních zisků především v letním období.

Dimenzování solární soustavy pro přípravu TV v panelových bytových domech, které nemají k dispozici v letním období žádný "spotřebič tepla", je omezeno plochou kolektorů pro krytí letní potřeby teplé vody s nižším celoročním solárním podílem než u soustav pro rodinné domy, kde je často možné letní přebytky smysluplně využít (ohřev bazénové vody, sušení palivového dřeva, sušení zahradních rostlin či plodin).

U solárních soustav pro přípravu TV v bytových domech se proto s ohledem na minimalizaci letních nevyužitelných přebytků energie navrhují soustavy do solárního podílu 50 %. Předimenzované soustavy s vyššími podíly mohou vést k provozním problémům spojeným v letním období se stagnací [7] (var teplonosné látky v kolektorech, pronikání přehřáté páry do rozvodů, nebezpečí poškození i prvků vzdálených od kolektorového pole) a dále ke zhoršení ekonomických parametrů instalace. Měrné solární zisky na jednotku plochy kolektorů, které jsou u bytových domů více zohledňovány než u rodinných, se při větších solárních podílech snižují. Na obr. 2 jsou vyznačeny běžné návrhové parametry solární soustavy pro bytové domy. Na obr. 3 jsou uvedeny průběh potřeby tepla na přípravu TV a průběh možných solárních zisků během typického meterologického roku (Praha ČR) pro různé stupně pokrytí potřeby tepla na přípravu teplé vody.


Obr. 3 - Průběh potřeby tepla na přípravu TV a solárních zisků soustavy během
roku pro dimenzování s pokrytím 50 %, 60 % a 70 %

Poděkování

Příspěvek byl vypracován s podporou projektu "VaV-SN-3-173-05 Integrace zařízení pro využití obnovitelných zdrojů energie do struktury budov".

Odkazy

[1] Sedlák, J. a kolektiv: Závěrečná zpráva řešení projektu VaV-SN-3-173-05 za rok 2006 a přílohy technologických listů instalací. Prosinec 2006.
[2] Ladener, H., Späte, F.: Solární zařízení, Grada Publishing 2003, Praha, ISBN 80-247-0362-9.
[3] Peterka, J.: Využití sluneční energie při rekonstrukci bytových (panelových) domů. Sborník z odborného semináře "Současnost a budoucnost využívání sluneční energie nejen v domech pro bydlení, STP a Asociace pro využití OZE, 2002.
[4] ČSN 06 0320 Ohřívání užitkové vody - Navrhování a projektování. Březen 1998.
[5] Skokan, V.: Problematika přesného stanovení množství teplé užitkové vody. Portál TZB-info, 2001
[6] Koubková, I.: Spotřeba vody v bytových domech v kontextu modernizace bytových jader. Portál TZB-info, 2006
[7] Matuška, T.: Problematika stagnace u solárních tepelných soustav. Portál TZB-info, 2006. ISSN 1801-4399.

 
 

Reklama


© Copyright Topinfo s.r.o. 2001-2024, všechna práva vyhrazena.