Návrh veľkosti zásobníkov TÚV

1. ZÁKLADNÉ ÚDAJE

Podkladom pre určenie závislosti veľkosti zásobníka na prípravu TÚV boli merania, ktoré boli aplikované v troch zdrojoch - vymeníkových staniciach v Košiciach. Údaje, ktoré som získala, boli presným zaznamenaním odberu vody v priebehu dňa, týždňa a mesiaca. Na vstupe do vymeníkovej stanice bol osadený združený vodomer a prístroj, korý zaznamenával okamžitý prietok s intervalom načítania 3 minúty. Takýchto meraní som za deň získala 480. Takéto merania som urobila v priebehu 14-tich mesiacov. Výstup z merania obsahoval údaje o čase, okamžitom prietoku na hlavnom a vedľajšom vodomere. Diagramy, ktoré som získala, mi umožnili určiť charakteristický týždeň pre každú vymeníkovú stanicu. Tieto vymeníkové stanice boli rôznej veľkosti a s rôznym obyvateľstvom.

Pre všetky tri typy vymeníkových staníc boli charakteristické odberové špičky v doobedňajších a poobedňajších časoch.

Obr. 1: Príklad typického priebehu spotreby TÚV v priebehu dňa

Analýza denného priebehu:

• Najväčšie odbery som namerala v dňoch pracovného voľna a cez sviatky. V týchto dňoch nedochádza ku veľmi výrazným špičkám, priebeh spotreby je rovnomernejší, s menšími výkyvmi.
• V dňoch pracovného voľna nastupuje aj časový posun rastu spotreby TÚV do neskorších ranných hodín. Zaujímavosťou je, že priebeh meraných veličín vo všetkých troch vymeníkových staniciach v dňoch pracovného pokoja mal veľmi podobný priebeh, odlíšené sú iba maximálne hodnoty spotreby v perióde a priemerné hodnoty, ktoré sú závislé od veľkosti spotrebiska.

Počas pracovných dní je priebeh spotreby teplej úžitkovej vody rozličný, závislý od prevažujúceho druhu obyvateľstva.

V^d   je priemerná spotreba určená v m³.hod^-1 v priebehu 24 hodín
V^str,t   je priemerná spotreba určená v m³.hod^-1 za týždeň
V^max   je maximálna spotreba určená v m³.hod^-1 v danom dni
K_h   súčiniteľ hodinovej nerovnomernosti spotreby tepla za deň
K_d   súčiniteľ dennej nerovnomernosti spotreby tepla za týždeň

2. VYHODNOTENIE ÚDAJOV

Nasledujúce súčtové grafy sú zostavené na stanovenie veľkosti zásobníka V_z a maximálneho tepelného príkonu v priebehu dňa ΔQ_max na určenie menovitého tepelného výkonu ohrevu. Pre hodnotenie boli vybrané najnepriaznivejšie celodenné odbery s prepočítaním na hodinové intervaly. Keďže sústavy majú akumuláciu, krátkodobé špičkové výkyvy neovplyvnia výrazne teplotu teplej úžitkovej vody.

Kde:
Q_m   menovitý tepelný výkon ohrevu   (kW)
V_z   objem zásobníka z odberového diagramu   (m³)
ΔQ_max   maximálny rozdiel súradníc medzi krivkou dodávky a krivkou odberu   (kWh)
Q_celkové   celkové množstvo tepla potrebné na ohrev TÚV za 24 hodín   (kWh)
Q_stratové   tepelné straty pri ohreve a distribúcii TÚV za deň   (kWh)
Q_denné   celkové množstvo tepla na prípravu a distribúciu TÚV za 24 hodín   (kWh)
V_denné   objemové množstvo TÚV za deň   (m³)

Pre každý objekt je možné presne určiť percentuálne množstvo v danom okamihu. Pomocou svojich meraní som mohla určiť hodinové rozpätie spotreby, vyjadrené v % ku celodennej spotrebe. Spotrebu som rozdelila do časových periód:
0-4,00 hod (4,5%), 5-7,00 hod (3,5%), 8-12,00 hod (25%), 13-17,00 hod (28%), 18-23,00 hod (38%), 24-0,00 hod (1%).

Vysledovaním priebehov vo všetkých troch objektoch som zistila, že kolísanie odberu sa pohybuje v celodennom meradle okolo 10 % nad a pod priemer. Teda v globále možno predpokladať, že ak sa určia charakteristické odbery v priebehu dňa, bude možné podobnú prevádzku pomerne spoľahlivo nadimenzovať s rezervou 10 %. Táto analýza mi umožnila zostaviť závislosť pre určenie objemu zásobníkov TÚV pre rôzny počet osôb. Pre upresnenie som pridala 2 objekty, kde som zostrojila podľa odberu predošlých troch objektov súčtové grafy a odčítať objem zásobníka a množstvo tepla potrebné na ohrevnú vložku zásobníka v čase odberovej špičky.

Graf 1: Príklad návrhu zásobníka a požadovaného výkonu pre 1000 obyvateľov

Jedná sa o dva zdroje - objekt č. 4 - s počtom obyvateľstva 44 osôb a priemernou spotrebou 2,3 m³ za deň a objekt č. 5 s počtom obyvateľstva 910 osôb a priemernou dennou spotrebou 70,5 m³ za deň. Priemernú spotrebu som navýšila o požadovaných 10 %. Výsledkom zo súčtového grafu sú údaje:
Pre objekt č. 4 - 44 obyvateľov s rozmanitou štruktúrou obyvateľstva, objem zásobníka V = 0,47 m³ a množstvo tepla potrebné na ohrev vykurovacej vložky zásobníka TÚV v čase špičky Q = 24 kWh, menovitý tepelný výkon ohrevu = 10 kW.
Pre objekt č. 5 - 910 obyvateľov s rozmanitou štruktúrou obyvateľstva, objem zásobníka V = 14 m³, množstvo tepla potrebné na ohrev vykurovacej vložky zásobníka TÚV v čase špičky Q = 750 kWh, menovitý tepelný výkon ohrevu = 239,6 kW.
Keďže závislosť pre výkon zásobníka je kvadratická, je využiteľná iba v intervale od 0 do 2500 obyvateľov.

ZÁVER

Pre určenie veľkosti zásobníka je potrebné jednoznačne poznať správanie spotrebiteľov a spôsob života. Vo veľkej miere je spotreba podobná percentuálnemu vyjadreniu, ktorý je uvádzaný v článku. Výkyvy v spotrebe boli namerané iba cez obdobie sviatkov - štedrý deň a Silvester. Spotreba v týchto dňoch však nebola väčšia, ale mala iba jednu odberovú špičku (cez obed), ktorá nedosahovala maximálne odbery bežných dní. Grafy sú vhodné pre väčšie zásobníky bytových domov, domov pre bývanie a aj pre centrálnu prípravu TÚV. Pri takomto režime odberu vody je zásobník vo veľkosti 21-25 % celodennej spotreby vody, ak počítame s priebežným dohrevom zásobníka cez deň.
Do budúcnosti budú spracované aj návrhy objemov zásobníkov a výkonov aj pre iné percentuálne vyjadrenie spotreby cez deň - odberová špička v doobedňajších hodinách a odberová špička v poobedňajších hodinách.