Úspory tepla v termicky vyvážených soustavách
Na výstupních datech výpočtu termicky vyvážené otopné soustavy jsou demonstrovány automatické úspory tepla regulační technikou při působení tepelných zisků. Předvedeno je dynamické chování soustavy a poprvé jsou kvantifikovány změny pracovních parametrů soustav, ke kterým při působení tepelných zisků dochází. Výsledky dokazují, že termicky vyvážené otopné soustavy uspoří podstatně více tepelné energie.
Tepelné zisky z oslunění, vaření, koupání, činnosti osob, provozu elektrospotřebičů, osvětlení, atd., způsobují vzestup vnitřní teploty místností, na který má regulační technika reagovat omezením odběru tepelné energie ze zdroje tepla. Do příchodu termohydrauliky byly úspory tepla spojovány se snížením vnitřní teploty místností a "úspor tepla" se začalo dosahovat uzavíráním otopných těles, ke kterému by žádná regulační technika nebyla potřebná. Vžila se představa, že 100% "úspor tepla" lze dosáhnout pouze v objektu nevytápěném, tedy při zásadním porušení vnitřní tepelné pohody.
Skutečné úspory tepla snížením odběru energie ze zdroje při zachování původní vnitřní teploty zůstávaly nevyřešeny a tento článek nás přesvědčí, že v termohydraulicky seřízených soustavách s termickým vyvážením lze dosáhnout 100% úspor tepla, aniž by vnitřní teplota místností poklesla. Poznáme, že vzestup vnitřní teploty o pouhý 1°C přinese v termicky vyvážené soustavě větší úspory tepla než průměrných 12%, kterých je regulační technikou dosahováno v klasicky projektovaných a uživatelem regulovaných soustavách.
Nedosáhneme toho však klasickým projektováním s hydraulickým vyvážením a nestačí k tomu ani hydronické vyvážení, ale soustavu budeme muset v koncových bodech vyvážit termicky a "hydronické" průtoky budeme muset funkčně přiřadit k multivalentním řídicím teplotám lokální kvantitativní regulace, tj. k teplotám vzduchu vytápěných místností, působícím na teplotní čidla TRV.
Aby zde regulační technika poprvé splnila účel, ke kterému byla v polovině minulého století původně vyvinuta, bude muset být seřízena zcela jinak než v klasickém projektu. Pro automatickou reakci TRV na vzestup vnitřní teploty bude muset být i hydraulické vyvážení na počátku soustavy provedeno na jiné průtoky než klasicky určené a bude muset být použito poznatků a výpočtových algoritmů, uvedených v našich minulých příspěvcích na TZB-info. Získáme však otopnou soustavu, která 100% tepla z tepelných zisků ušetří automaticky a bez poklesu vnitřní teploty místností.
Automatických úspor tepla bude přitom dosahováno 24 hodin denně, i když uživatel bytu nebude přítomen, nebo nebude na působení tepelných zisků nijak reagovat. Klasické manipulování s regulační technikou zde nahradí automatické regulační procesy, schopné řídit spotřebu tepla daleko efektivněji. Kdo přesto na nevhodných manipulacích trvá, může se po manipulacích s termostatickými hlavicemi vždy k ekonomickému seřízení soustavy vrátit, protože toto seřízení je na termostatických hlavicích termicky vyvážených soustav vyznačeno.
V TAB 1 jsou uvedeny klasicky projektované hodnoty seřízení regulační techniky, při kterých otopná soustava dosáhnout automatických úspor tepla nemůže, stejně jako nemůže garantovat správnou funkci vytápění nezávisle na vzdálenosti od tepelného zdroje.
| Místnost | Průtok G (kg.h-1) | Δpv TRV (Pa) | Kv (m3.h-1) | Nast.hlavice NH20 | Nast.TRV N20 |
|---|---|---|---|---|---|
| -501- 20°C | 42,90 | 11308,28 | 0,12985 | 3,00 | 1,55 |
| -401- 20°C | 42,90 | 10990,72 | 0,13171 | 3,00 | 1,56 |
| -301- 20°C | 42,90 | 10676,55 | 0,13364 | 3,00 | 1,58 |
| -201- 20°C | 42,90 | 10402,98 | 0,13538 | 3,00 | 1,60 |
| -101- 20°C | 42,90 | 10098,20 | 0,13741 | 3,00 | 1,62 |
| Pata ST | 214,49 | Klasický projekt TAB 1 | |||
Klasicky projektované hodnoty průtoků, diferenčních tlaků a seřízení regulační techniky můžeme porovnat s hodnotami, potřebnými pro automatické úspory tepla v OBR.1, které mohou čtenáři portálu TZB-info vidět jako první na světě. Skutečně, protože tyto hodnoty přesahují rámec výpočtů potřebných k vlastnímu projektování oboru vytápění, jejich získání je náročné, ale jsou potřebné pro důkazní analýzu skutečného chování dynamických otopných soustav a regulačních prvků v reálném provozu, které bylo dosud vždy jen předpokládáno, ale nikdy nebylo prokázáno komplexním výpočtem.
Tento článek se proto zabývá chováním dynamických soustav. Budeme sledovat, které parametry se při působení tepelných zisků v soustavě mění, zdůvodníme nutnost odlišného seřízení regulační techniky od klasického projektu a ukážeme úspory, jakých lze novou metodou návrhu regulační techniky dosáhnout.
Symbolika výstupních dat v OBR.1
tv (°C) teplota vzduchu vytápěného prostoru
tp (°C) teplota přívodní vody vstupující do spotřebiče tepla
tz (°C) teplota zpětné vody vystupující ze spotřebiče tepla
tstř (°C) střední teplota vody ve spotřebiči tepla
G (kg.h-1) korigovaný (hydronický) průtok topné vody zajišťující přenos tepla od počátku soustavy k příslušnému spotřebiči
Δpv (Pa) diferenční tlak působící na regulační prvek (TRV)
XP (K) proporcionální pásmo regulačního prvku (TRV)
Kv (m3.h-1) požadovaný průtokový součinitel regulačního prvku (TRV) odpovídající pásmu XP
N20 (-) základní projektované nastavení regulačního prvku (TRV), při kterém bez působení tepelných zisků nastane průtok "G" při základním průtokovém součiniteli "Kv" a při základním proporcio-nálním pásmu XP2, ke kterému se vztahují výrobcem uvedené hodnoty nastavení N20
NH20 (-) základní projektované nastavení termostatické hlavice, při kterém je v konkrétních teplotních podmínkách zajištěno proporcionální pásmo XP2 (termické vyvážení soustavy)
Q (W) součtový tepelný výkon těles na patě stoupací větve
QZ (W) tepelná ztráta potrubí stoupací větve při teplotě místnosti "tv" způsobené tepelnými zisky
ΣQ+QZ (W) celkový požadovaný tepelný výkon na patě stoupací větve
H (Pa) diferenční tlak na patě stoupací větve
n (-) nastavení regulátoru diferenčního tlaku a přidružené vyvažovací armatury
1. Analýza chování termicky vyvážené soustavy v reálném provozu
Pro analýzu chování termicky vyvážené soustavy je v OBR.1 použita reálná stoupačka s konkrétními průměry potrubí a armatur. Pro lepší orientaci jsou zvoleny shodné požadované tepelné výkony v jednotlivých podlažích (1000 W), ke kterým budou změny parametrů, vyvolaných tepelnými zisky, vztaženy. Aby výsledky výpočtu nebyly zkresleny zaokrouhlením velikosti otopných těles dle výrobní řady, je počítáno s jednotným počtem 8,616861 článků radiátoru KALOR 500/160, jehož základní výkon při výchozích parametrech 90/70/20°C činí přesně 1000 W. Význam provedených výpočtů získá těmito úpravami obecnou platnost a vlastní trendy změn parametrů tak budou platné pro jakékoliv spotřebiče tepla připojené k tepelné síti a kvantitativně regulované změnami vnitřní teploty vytápěného prostoru. Výsledky výpočtů chování soustavy jsou vztaženy k vnitřním teplotám vzduchu vytápěného prostoru, vyvolaným působením tepelných zisků nebo nedotápěním místností.
2. Základní výpočtový stav seřízení termicky vyvážené soustavy
Výsledkem termohydraulického projektu je seřízení všech prvků soustavy na základní stav bez působení tepelných zisků, který je v OBR.1 vyznačen tučně tištěnými hodnotami v modrých polích. Tento stav seřízení soustavy se v provozu nemění a veškeré úspory tepla nastávají automatickými regulačními procesy, které jsou automatickou regulační odezvou na působící tepelné zisky. Ke změnám hydraulických poměrů v sítích tak dochází pouze při působení tepelných zisků, v soustavě nezůstávají trvalé zkratové průtoky po uživatelských manipulacích a pominou-li tepelné zisky, soustava se automaticky vrátí k původnímu ekonomickému seřízení regulační techniky základního stavu.
Zdůvodnění rozdílů hodnot základního seřízení soustavy proti hodnotám klasického projektu v TAB.1:
Zatímco klasický projekt předpokládá u tělesa -501- vstupní teplotu vody 90°C, skutečná vstupní teplota po ochlazení vody v potrubí činí v tomto případě 85,41°C a má-li být dosaženo výkonu tělesa 1000 W +/- 1%, při současném dodržení teploty zpětné vody 70°C na patě stoupačky, pak výstupní teplota vody z tělesa musí být 72,77°C a těleso -501- musí pracovat s teplotním spádem 12,64 K (nikoliv 20 K). Tomu odpovídá průtok 67,85 kg.h-1 a nikoliv klasicky projektovaný průtok 42,90 kg.h-1, což současně vysvětluje v klasických projektech běžné nedotápění otopných těles a objektů, narůstající se vzdáleností od tepelného zdroje.
Správnými průtoky je zajištěn správný přenos tepla od zdroje k jednotlivým spotřebičům a správná aktivace teplotních čidel, při které je pro pásmo XP2 výrobcem TRV garantována závislost nastavení armatury na požadovaných hodnotách Kv. Z hlediska hydrauliky pak seřízením TRV na hodnoty N20 platí projekt vytápění, který při klasickém řešení neplatí, protože není dodrženo pásmo XP, k němuž se nastavení hodnot N váže. Termické vyvážení nastavením hlavic na hodnoty NH20 pak zajistí, že při teplotě místností 20°C bude u všech TRV dosažen stejný zdvih kuželky, potřebný pro správnou reakci soustavy na tepelné zisky.
Požadavek na dokonalou funkci soustavy, při zajištění nejúspornějšího provozu, pak vede k odlišnému nastavení všech prvků. Z výsledků uvedených na OBR.1 vidíme, že otopné soustavy jsou termické a podle hydraulických teorií, předpokladů a výpočtů se nechovají. Jejich funkci nelze napravit hydraulickým vyvažováním (protože klasické průtoky jsou chybné), ani měřením, protože naměřené hodnoty jsou porovnávány s chybnými výstupními daty a předpoklady klasického projektování.
3. Vliv působení tepelných zisků na změny parametrů termicky vyvážených soustav
Stoupne-li působením tepelných zisků teplota místností, všechny parametry v soustavě se změní.
Komentář ke změnám parametrů soustavy v GRAFECH 1 až 3
Na průběhu funkcí můžeme poprvé sledovat změny parametrů, k jakým dochází u dynamické soustavy v závislosti na změnách teploty vytápěného prostoru. U klasicky projektovaných soustav jsou tyto změny chaotické, vyvolené náhodnými uživatelskými zásahy, takže nahodilé průběhy funkcí leží mimo oblast zaručených regulačních procesů. Každý regulační proces vyžaduje jasně definovanou závislost řízené veličiny na řídicí veličině a takto definovaná závislost u klasické soustavy neexistuje. Klasická soustava proto nemůže šetřit teplo regulačními procesy. Klasicky uvažovaný jednotný spád (zde 20 K) je ve všech provozních stavech soustavy chybný a s ním i všechny výsledky klasického projektování a hydraulického vyvažování. Nesmyslné je i měření, jehož výsledky není s čím porovnat, protože správný projekt neexistuje. Nedostatečné úspory tepla v klasicky projektovaných soustavách tedy nejsou "záhadou", ale fyzikální zákonitostí.
Klasicky projektovaná soustava nemá průtokové, tlakové a teplotní parametry funkčně přiřazeny k řídicím vnitřním teplotám místností, průběh funkcí v GRAFECH 1 a 2 u ní proto není garantován a není spolehlivým signálem pro regulaci vyráběné tepelné energie ve zdroji. Údaje o teplotě referenční místnosti neposkytují věrohodný obraz o celkovém působení tepelných zisků na soustavy připojené k síti, působení zisků nemůže být správně rozpoznáno a okamžitá výroba tepla proto nemůže být správně optimalizována. Aby bylo vyhověno požadavkům na vytápění referenční místnosti (ve které třeba žádné tepelné zisky nepůsobí), musí být vyráběn a distribuován přebytek tepla, který je u ostatních spotřebičů následně eliminován, jako nepotřebný (zbytečně vyrobená tepelná energie).
U termicky vyvážených soustav se naopak parametry mění podle jasných fyzikálních vztahů a pravidel a soustavy mohou nejen automaticky šetřit teplo regulačními procesy, ale také vysílat jasné signály pro korekci okamžité výroby energie v tepelném zdroji. Tepelná energie pod kontrolou tedy v klasických soustavách není, ale v termicky vyvážených soustavách ano a navíc má tuto kontrolu jak spotřebitel, tak i dodavatel tepla. Hlavní význam této kontroly spočívá v tom, že žádná energie není vyráběná zbytečně a veškerá vyrobená energie se plně využije k vytápění.
U termohydraulicky řešených a termicky vyvážených soustav lze podle průtoku v GRAFU 1 a podle rozdílu mezi teplotou zpětné vody "tz" v GRAFU 2 od hodnoty "tz" otopové křivky, působení tepelných zisků bezpečně rozpoznat a výrobu tepla pak tomuto působení tepelných zisků automaticky přizpůsobit. Plné využití vyráběné energie k vytápění bez zkratových průtoků a optimalizovaná výroba tepla pro okamžitou spotřebu, jsou nejdůležitějšími podmínkami pro racionální hospodaření s tepelnou energií.
Termohydraulicky projektované a termicky seřízené soustavy nemají žádné neekonomické zkratové průtoky a se 100% účinností pracují nejen TRV ve všech bodech, ale se 100% účinností pracuje též kvalitativní (ekvitermní) regulace, protože ve všech úrovních působení tepelných zisků mají všechny připojené spotřebiče tepla vždy prakticky shodnou střední teplotu jako tepelný zdroj.
Termicky vyvážené soustavy, pracující se zajištěnými vztahy mezi řídicími a řízenými veličinami regulačních procesů, proto dosahují podstatně vyšších celkových i okamžitých úspor tepla, vyjádřených v GRAFU 4.
4. Termické vyvážení a úspory tepla
Fyzikálně zdůvodněnou úsporou tepelné energie je snížený odběr tepelného výkonu ze zdroje, při zachování původní projektované teploty místnosti. Údaje z OBR.1 ukazují, že stoupne-li působením tepelných zisků projektovaná teplota místnosti v koncovém bodě o 1°C, odebírá soustava ze zdroje výkon pouze 812,35 W, což je 812,35/1000*100 = 81,24% a okamžitá úspora tepla činí 18,76%. Stoupne-li však teplota místnosti o 2°C, odběr tepla ze zdroje je po dobu působení vlivu tepelných zisků nulový a okamžitá úspora tepla činí 100%.
Na počátku soustavy je, včetně tepelných ztrát potrubí a bez působení tepelných zisků, požadován tepelný výkon 6233,83 W a stoupne-li působením tepelných zisků teplota místností o 1°C, je soustavou odebírán výkon 5172,69 W, což je 82,97% a úspory tepla činí 17,03% na 1°C.. Stoupne-li teplota místností o 2°C, odběr tepla ze zdroje je po dobu působení tepelných zisků opět nulový a okamžitá úspora tepla činí opět 100%. Termicky seřízená soustava tedy zajišťuje významné úspory tepla ve všech svých bodech.
Tepelné zisky jsou vysoce proměnné v čase i intenzitě a při extrémním působení mohou vyvolat zvýšení vnitřní teploty místností o 5°C i více. Okamžité úspory tepla regulačními procesy, reagujícími na vzestup teploty, proto nelze zaměňovat s průměrnými celoročními úsporami tepla při poklesu vnitřní teploty o 1°C, které činí cca 6% a platí pro pasivní úspory tepla. Ale regulačním procesem může být dosaženo úspor třeba 50% i více.
Regulační technikou dosáhneme bez působení tepelných zisků nulových úspor tepla, protože musí být zajištěno základní vytápění, tj. rovnovážný stav mezi přiváděným tepelným výkonem a tepelnými ztrátami místností. Naopak, u místností s teplem akumulovaným do stavebních konstrukcí, nábytku a dalších předmětů, se při vzestupu vnitřní teploty o 2°C odběr tepla ze zdroje zcela přeruší. Z průběhu funkcí v GRAFU 4 plyne, že k dosažení průměrných úspor tepla 30 až 40% regulační technikou u termicky vyvážených soustav stačí, aby se působením oslunění, vaření, koupání, provozu elektrospotřebičů, činností lidí, atd., zvýšila vnitřní teplota místností o 1,2°C až 1,4°C.
V objektu VVÚ-ETA se zateplením stavebních konstrukcí a osazením oken, při intenzitě výměny vzduchu 0,6.h-1 dosáhne pasivních úspor tepla 48,48% (viz studie z roku 2005). Okamžité aktivní úspory tepla termickým vyvážením soustavy, se k pasivním úsporám tepla přičítají. Velkou váhu má přitom automatická reakce regulační techniky na tepelné zisky, která není závislá na pocitovém vyhodnocení uživatelem bytu. Zvýšení vnitřní teploty o 1°C leží pod prahem vnímání člověka, ale regulační technika na ni v termicky vyvážené soustavě okamžitě reaguje úsporou tepla cca 18%.
Na správné funkci regulační techniky získá i dodavatel tepla, protože při vzestupu vnitřní teploty místností o pouhý 1°C klesne podle OBR.1 teplota zpětné vody z původních 70°C na 58,73°C a ve stejném poměru klesnou i tepelné ztráty na trase mezi zdrojem a termicky vyváženou soustavou. Termické vyvážení proto představuje nový způsob hospodaření s nákladně vyráběnou tepelnou energií a navíc je okamžitě k dispozici všem provozovatelům otopných soustav, tepelných zdrojů i rozvodných sítí.
5. Kvantifikace celoročních úspor tepla termickým vyvážením
Je potřebné začít důležitou poznámkou, týkající se rozdílů mezi termicky vyváženými a klasickými soustavami. Zatímco klasická soustava pracuje se zkratovými průtoky a bez přiřazení průtoků k okamžitým teplotám místností, termicky vyvážená soustava má průtoky k teplotám místností přiřazeny a může na změny teplot okamžitě automaticky reagovat v plné úrovni tepelných zisků.
Okamžité hodnoty tepelných zisků přitom mohou převýšit i tepelné ztráty.
| vaření | 1800 W |
| koupání | 400 W |
| pobyt 4 osob | 280 W |
| oslunění 6m2 oken | 1680 W |
| televizor | 100 W |
| počítač | 300 W |
| celkem | 4560 W |
Pozn.: Kdyby tyto zisky působily stále, nemuseli bychom byt vůbec vytápět, ale museli bychom jej chladit.
Silná závislost celkových tepelných zisků na způsobu užívání bytů ospravedlňuje používání jednoduchých metod a jednou z nich je například určení tepelných zisků podle vyhlášky č.291/2001, s podstatně umírněnějším hodnocením.
K vyhodnocení použijme konkrétní byt v zatepleném panelovém objektu VVÚ-ETA
| ložnice | 514,18 W |
| ložnice | 830,68 W |
| pokoj + jídelní kout | 1308,00 W |
| tepelné ztráty celkem | 2652,86 W |
Celoroční spotřeba energie na vytápění zjednodušeně
Er = 0,0021 * 2652,86 = 5,571 MWh/rok
Obestavěný prostor bytu V = 198,22 m3
Zisky z vnitřních zdrojů podle vyhlášky č.291
Evz = 6 * 198,22 = 1189,32 kWh/rok = 1,189 MWh/rok
Oslunění podle vyhlášky č.291 (odpovídá přibližně též vztahům VDI)
Ezs = 3 * 198,22 = 594,66 kWh/rok = 0,595 MWh/rok
Zisky celkem 1,784 MWh/rok
Zisky pro úspory tepla regulační technikou celkem 1,784/5,571*100 = 32,02% celoroční spotřeby tepla.
Termicky vyváženou soustavou, plně reagující na tepelné zisky, se dosáhne 32,02/48,48 = 66% úspor tepla, kterých bylo dosaženo zateplením objektu, a jsou případy, kdy se úspory zateplením a termickým vyvážením dokonce vyrovnají, ale regulací jsou 160x levnější. Proti původnímu nezateplenému stavu objektu by se zateplením obvodového pláště, výměnou oken a správnou funkcí regulační techniky, mělo dosáhnout celkem 32,02 + 48,48 = 80,5% úspor tepelné energie, ale dosahuje se průměrně kolem 15% až 20%.
Samozřejmě lze polemizovat a oboustranně dokazovat, zda tato čísla jsou přehnaná nebo naopak ještě podhodnocená (!), ale to by nic nezměnilo na skutečnosti, že prostě nemůžeme trpět stav, kdy jsou v zateplených objektech vykazovány sotva poloviční úspory tepla, než jaké by odpovídaly samotnému zateplení, bez jakékoliv regulační techniky. Takový stav totiž vede k situaci, že místo 30 let, bychom půjčky na zateplení budov spláceli 60 let a možná bychom se zisku z úspor tepla ani nedožili.
Termické vyvažování dynamických soustav je proto logickým krokem vývoje oboru vytápění k nápravě tohoto stavu a může být v soustavách panelových domů aplikováno ihned. Je k tomu potřebné, jen změnit nesprávné představy, které chybně předpokládají, že regulační technika může úsporně fungovat bez jakéhokoliv signálu k regulačnímu kroku a může být ovládaná náhodnými ručními manipulacemi, jako obyčejné uzavírací armatury, jak to z neznalosti principů vytápění doporučují a přednášejí někteří prodejci.
Termicky vyvážená soustava uspoří veškeré teplo z tepelných zisků, ať je jejich úroveň jakákoliv a při extrémních tepelných ziscích uspoří dokonce více tepla, než samotné zateplení.
Termické vyvažování dnes pomáhá spotřebitelům i dodavatelům tepelné energie zásadně změnit současný neutěšený stav v hospodaření s tepelnou energií. Přineslo dosud chybějící zpětnou vazbu mezi výrobou a spotřebou tepelné energie, na jejímž základě už nemusíme zbytečně vyrábět energii, která je pro spotřebiče tepla přebytečná, a proto je regulačními prvky vzápětí zase zmařena. Můžeme šetřit teplo doopravdy a nevydávat za "úspory tepla" omezené vytápění, které žádnou úsporou tepla není, protože jsme v časovém úseku těchto "úspor" nedodrželi vnitřní teplotu, nebo dokonce ani žádné teplo nikam nedodávali.
6. Podklady pro termické vyvážení
Každá otopná soustava s regulační technikou může být postupem, uvedeným v OBR 1, termicky vyvážena a seřízena. Termické vyvážení v sobě již obsahuje plné hydraulické vyvážení na správné průtoky, takže termicky seřízené soustavy se již dále nevyvažují a úspory tepla se zajišťují pouze správným seřízením plynule regulovatelné regulační techniky. Smyslem termického vyvážení je přiřazení fyzikálně správných průtoků k řídicím vnitřním teplotám místností, proto nezáleží na tom, zda je budova zateplena. Průtoky topné vody jsou v zateplených i nezateplených budovách záměrně shodné, aby jejich snížením nedocházelo k poklesu koncových teplot vody na vstupu do vzdálenějších otopných těles. Úspor je proto dosaženo v zateplených i nezateplených budovách a po zateplení se pouze sníží parametry otopové křivky.
Podkladem pro termické vyvážení je původní projekt otopné soustavy v měřítku, ze kterého lze čerpat údaje o geometrickém tvaru soustavy, délkách i průměrech potrubí, typu a velikosti otopných těles a typu i světlostí všech instalovaných armatur. Předpokladem je, že velikosti otopných ploch odpovídají tepelným ztrátám místností, nebo je lze určit výpočtem tepelných ztrát.
Termické vyvážení se řeší vydáním nového projektu s termohydraulickým přepočtem soustavy a projekt obsahuje nově vypočtené nastavení všech armatur a teplotních čidel v základním stavu, podle kterého se soustava seřídí. Na termostatických hlavicích jsou následně vyznačeny hodnoty optimálního nastavení, při kterých je garantována nejvyšší účinnost regulační techniky a její nejefektivnější reakce na tepelné zisky. Úspory tepla jsou pak výsledkem plně automatické funkce regulační techniky v soustavě.
Nový termohydraulický projekt obsahuje současně všechny fyzikálně správné údaje pro uzavírání smluv o dodávkách s dodavatelem tepla. U sídliště s celkovým termickým vyvážením všech objektů společně připojených k síti, může dodavatel tepla ihned přistoupit k optimalizaci pracovních parametrů rozvodné sítě i tepelného zdroje.
Dokončení procesu zateplení všech objektů společně připojených k rozvodné síti podmínkou není. V zateplených i nezateplených objektech reaguje regulační technika na pokles nebo vzestup vnitřní teploty místností stejně, podobně jako by reagovaly prostorové termostaty, umístěné v každé místnosti a rozdíl mezi zateplenými a nezateplenými objekty se projevuje časovým posunem odběru tepla, nebo je řešen lokální úpravou teplotních parametrů v zateplených objektech (kvalitativní ekvitermní subregulací podle prováděcí vyhlášky zákona č.406/2000 Sb.). Termické vyvážení spoří teplo v zateplených i nezateplených objektech.
7. Úspory na straně dodavatele tepla po zateplení všech objektů
Po dokončení procesu zateplování stavebních konstrukcí všech objektů společně připojených k tepelnému zdroji, nebude dodavatel tepla šetřit už jen poklesem teploty vody ve zpětném potrubí při tepelných ziscích, (tj. na OBR.1 uvedeným poklesem "tz" z hodnoty 70°C na 58,73°C při vzestupu vnitřní teploty místností o 1°C), ale upraví se celá otopová křivka tepelného zdroje. Touto úpravou klesne teplota vstupní vody do objektů z původní hodnoty 90°C cca na 60°C a dodavatel tepla bude šetřit na podstatném snížení tepelných ztrát veškerých rozvodných sítí. Současně nebude muset vyrábět zbytečný přebytek tepla pro zajištění tepelné pohody v koncových objektech, ani doplácet na sníženou účinnost tepelného zdroje následkem návratu vody, nevychlazené zkratovými průtoky.
Celý proces výroby, distribuce a spotřeby tepla se zvýšením úspor až o 28% zefektivní, s významným vlivem na ekonomiku, i na snížení exhalací při výrobě tepelné energie.
Samotné snížení teplot topné vody po zateplení budov by požadované úspory nepřineslo, protože soustavy bez termického vyvážení by nebyly schopny ušetřit veškeré teplo z tepelných zisků, nebyly by schopny pracovat bez neekonomických zkratových průtoků a nebylo by odstraněno nedotápění koncových objektů, kvůli kterému se ve zdrojích musí vyrábět přebytek tepla.
Nová metoda se tedy netýká jen vnitřních otopných zařízení stavebních objektů, ale například významně zdokonaluje navrhování akčních členů všech okruhů automatické regulace, všech druhů regulačních, vyvažovacích, směšovacích a přepouštěcích armatur, vlastních tepelných zdrojů i čerpací techniky a je využitelná v celé oblasti zásobování teplem.
Závěr
Revoluční metoda termohydraulikého projektování a termického vyvážení dynamických otopných soustav je vyřešením problému hospodárného využívání vyráběné tepelné energie a ekonomického vytápění budov. Plně odpovídá trendům a cílům trvale udržitelného rozvoje, zakotveným v legislativě. Je použitelná ve všech oblastech sdílení tepla mezi tepelným zdrojem, distribuční sítí a spotřebiči tepla, bez ohledu na jejich druh. Představuje kvalitativně vyšší úroveň řešení ekonomiky provozu otopných zařízení, s výrazně kladným vlivem na životní prostředí.
Pro výrobce regulačních prvků, ani pro montážní organizace, se nemění nic. Regulační prvky se pouze seřídí na fyzikálně správné hodnoty, garantující jak správnou funkci vytápění, tak i nejvyšší dosažitelné úspory tepla regulační technikou.
ÚSPORY TEPLA V TERMICKY VYVÁŽENÝCH SOUSTAVÁCH
J.V.Ráž,DiS.
Recenzent: Ing. Vladimír Galád
Autor podrobně rozebírá možnosti úspor tepla při respektování termických vlastností otopné soustavy, které obecně nejsou plně využívány při projektování otopných soustav. Autor objasňuje rozpory mezi termicky vyváženou soustavou a klasickým přístupem při vyvažování. Bližší podrobnosti v článku ukazují a vysvětlují detaily v rozdílech mezi klasickým a termohydraulickým řešením i s příkladem možného potenciálu ročních úspor.
The output data of the calculations of thermally balanced heating systems demonstrate automatic heat savings of the control technology when exposed to heat gain. The dynamic behaviour of systems has been demonstrated, and for the first time the changes in operating parameters that occur when they are exposed to heat gain have been quantified. The results show that thermally balanced heating systems save substantially more energy.