Stanovení potřeby teplé vody a tepla pro její přípravu a rozvod podle nové ČSN EN 15316-3
Podle potřeby tepla pro přípravu teplé vody a ztrát tepla při její přípravě a rozvodu se stanovuje energetický požadavek na zdroj tepla. Stanovení potřeby teplé vody a potřeby tepla pro její přípravu a rozvod je nutné také při energetickém hodnocení budov.
1. Úvod
Potřeba teplé vody je jedním z důležitých údajů pro stanovení potřeb energie v budovách. Podle potřeby tepla pro přípravu teplé vody a ztrát tepla při její přípravě a rozvodu se stanovuje energetický požadavek na zdroj tepla. Stanovení potřeby teplé vody a potřeby tepla pro její přípravu a rozvod je nutné také při energetickém hodnocení budov.
Při výpočtech potřeby teplé vody a tepla pro její přípravu a rozvod se má postupovat podle ČSN EN 15316-3- 1, 2, 3. Metoda výpočtu podle této evropské normy je stručně popsána v tomto článku. Terminologie uvedená v normě se v některých případech neshoduje s terminologií používanou ve zdravotní technice. Odlišné termíny používané v normě jsou uvedeny v závorkách.
2. Potřeba teplé vody
Pokud nejsou známy údaje o skutečné spotřebě teplé vody, je možné potřebu teplé vody stanovit dle ČSN EN 15316-3-1. Denní potřeba (objem) teplé vody VW,day [m3/den] se stanoví podle vztahu:
(1)
kde
- VW,f,day
- – specifická denní potřeba teplé vody na měrnou jednotku (počet litrů teplé vody na jednotku a den) [l]
- f
- – počet měrných (zohledňovaných) jednotek
V ČSN EN 15316-3-1 je pro rodinné domy uvedena specifická denní potřeba teplé vody 36 až 67 l na obyvatele a den. Předpokládá se teplota teplé vody 60 °C.
Měřením v jednom brněnském bytovém domě o 150 bytech vybavených záchodem, vanou, umyvadlem, dřezem a většinou i automatickou pračkou byly zjištěny údaje o spotřebě vody uvedené v tab. 1. Teplá voda měla u výtokové armatury teplotu průměrně 50 °C. Studená voda měla u výtokové armatury teplotu průměrně 19 °C.
Přepočtem ze směrných čísel roční potřeby vody uvedených v novele vyhlášky č. 428/2001 Sb. je možné stanovit orientační specifickou denní potřebu teplé vody v bytech 34 l na obyvatele a den. Specifická denní potřeba studené i teplé vody celkem se v této vyhlášce v bytech předpokládá 96 l na obyvatele a den.
Orientační hodnoty specifické denní potřeby teplé vody pro jiné než obytné budovy jsou uvedeny v tab. 2 (pro teplotu teplé vody 60 °C a teplotu studené vody 13,5 °C).
| Voda | Průměrná denní spotřeba vody [l/(obyvatele a den)] | Rozdělení denní spotřeby vody [%] |
|---|---|---|
| Teplá i studená celkem | 85 | 100 |
| Studená | 55 | 65 |
| Teplá | 30 | 35 |
V rodinných domech se specifická denní potřeba teplé vody na měrnou jednotku VW,f,day [l/(m2.den)] může stanovit také v závislosti na podlahové ploše f [m2] podle vztahu:
(2)
pokud f > 27 m2
nebo
| Druh budovy | Specifická denní potřeba teplé vody na měrnou jednotku VW,f,day [l/(měrná jednotka . den)] | Měrná (zohledňovaná) jednotka |
|---|---|---|
| Ubytovací zařízení | 28 | lůžko |
| Jednohvězdičkový hotel bez prádelny | 56 | lůžko |
| Jednohvězdičkový hotel s prádelnou | 70 | lůžko |
| Dvouhvězdičkový hotel bez prádelny | 76 | lůžko |
| Dvouhvězdičkový hotel s prádelnou | 90 | lůžko |
| Tříhvězdičkový hotel bez prádelny | 97 | lůžko |
| Tříhvězdičkový hotel s prádelnou | 111 | lůžko |
| Čtyřhvězdičkový hotel a golfový klub bez prádelny | 118 | lůžko |
| Čtyřhvězdičkový hotel a golfový klub s prádelnou | 132 | lůžko |
| Restaurace | 10 až 21 | jídlo |
| Nemocnice bez prádelny | 56 | lůžko |
| Nemocnice s prádelnou | 88 | lůžko |
3. Energetický požadavek na zdroj tepla
Energetický požadavek na zdroj tepla (celkový výkon zdroje tepla) pro přípravu teplé vody QW,gen,out [MJ/den] se stanoví podle vztahu:
(3)
kde
- Qw
- – potřeba tepla pro přípravu teplé vody (ČSN EN 15316-3-1) [MJ/den]
- Qw,dis,ls
- – ztráta tepla v rozvodu teplé vody (ČSN EN 15316-3-2) [MJ/den]
- Qw,st,ls
- – ztráta tepla v zásobníku teplé vody (ČSN EN 15316-3-3) [MJ/den]
- Qw,p,ls
- – ztráta tepla v přívodním a zpětném potrubí otopné vody k ohřívači vody (v potrubním okruhu zdroje tepla) (ČSN EN 15316-3-3) [MJ/den]
3.1 Potřeba tepla pro přípravu teplé vody
Potřeba tepla pro přípravu teplé vody QW [MJ/den] se stanoví ze vztahu:
(4)
kde
- VW,day
- – denní potřeba (objem) teplé vody [m3/den]
- θW,del
- – výstupní teplota teplé vody (60 °C) [°C]
- θW,0
- – vstupní teplota studené vody přiváděné do ohřívače (13,5 °C) [°C]
3.2 Ztráty tepla v rozvodu teplé vody
Celkové ztráty tepla v rozvodu teplé vody QW,dis,ls [MJ/den] se stanoví ze vztahu:
(5)
kde
- ΣQW,dis,ls,ind
- – součet ztrát tepla jednotlivých přívodních potrubí, která nejsou opatřena cirkulačním potrubím [MJ/den]
- QW,dis,ls,col
- – ztráta tepla přívodního potrubí s cirkulačním potrubím [MJ/den]
Ztráta tepla přívodního potrubí, které není opatřeno cirkulačním potrubím QW,dis,ls,ind [MJ/den], se vypočítá dle vztahu:
(6)
kde
- ρW
- – měrná hmotnost vody [kg/m3]
- cW
- – měrná tepelná kapacita vody [kJ/(kg.K)]
- VW,dis
- – je objem vody v potrubí [m3]
- θamb
- – průměrná teplota okolí potrubí [°C]
- θW,dis,nom
- – teplota teplé vody přiváděné do potrubí [°C]
- ntap
- – počet odběrů teplé vody v průběhu dne
Ztráty tepla přívodního potrubí s cirkulačním potrubím QW,dis,ls,col [MJ/den] se stanoví ze vztahu:
(7)
kde
- QW,dis,ls,col,on
- – ztráta tepla potrubí při cirkulaci teplé vody [MJ/den]
- QW,dis,ls,col,off
- – ztráta tepla potrubí po dobu bez cirkulace [MJ/den]
Ztráta tepla potrubí při cirkulaci teplé vody QW,dis,ls,col,on [MJ/den] se stanoví ze vztahu:
(8)
kde
- UW,i
- – lineární součinitel prostupu tepla úseku potrubí (viz požadavky v tab. 3) [W/(m.K)]
- LW,i
- – délka úseku potrubí včetně délkových přirážek (tab. 4) [m]
- θW,dis,avg,i
- – průměrná teplota teplé vody v úseku potrubí [°C]
- θamb,i
- – průměrná teplota v okolí úseku potrubí [°C]
- tW
- – doba provozu cirkulačního čerpadla (denní doba využití) [h/den]
| DN potrubí | 10 až 15 | 20 až 32 | 40 až 65 | 80 až 125 | 150 až 200 |
| UW [W/(m.K)] | 0,15 | 0,18 | 0,27 | 0,34 | 0,40 |
| Prvek | Délková přirážka | |
|---|---|---|
| Přírubový spoj | neizolovaný | 1,0 m tepelně izolovaného potrubí |
| izolovaný | 0,5 m tepelně izolovaného potrubí | |
| Armatura | neizolovaná | 1,6 m tepelně izolovaného potrubí |
| izolovaná | 0,8 m tepelně izolovaného potrubí | |
| Uložení potrubí | 10 až 20 % délky tepelně izolovaného potrubí (podle kvality provedení) | |
Ztráta tepla potrubí po dobu bez cirkulace QW,dis,ls,col,off [MJ/den] se stanoví podle vztahu:
(9)
kde
- ρW
- – měrná hmotnost vody [kg/m3]
- cW
- – měrná tepelná kapacita vody [kJ/(kg.K)]
- VW,dis,i
- – objem vody v úseku potrubí [m3]
- θamb,i
- – průměrná teplota v okolí úseku potrubí [°C]
- θW,dis,avg,i
- – teplota teplé vody přiváděné do úseku potrubí [°C]
- nnorm
- – počet provozních cyklů cirkulačního čerpadla v průběhu dne
3.3 Ztráta tepla zásobníkového ohřívače teplé vody
Ztráta tepla nepřímo ohřívaného zásobníkového ohřívače teplé vody QW,st,ls [MJ/den] se stanoví podle ztráty tepla QW,st,sby zjištěné z dokumentace výrobce podle vztahu:
(10)
kde
- θW,st,avg
- – průměrná teplota vody v zásobníku teplé vody [°C]
- θamb,avg
- – průměrná teplota v okolí zásobníku teplé vody [°C]
- ΔθW,st,sby
- – průměrný rozdíl mezi teplotou vody v zásobníku a jeho okolí při měření ztráty tepla při zkouškách (podle ČSN EN 12897 ΔθW,st,sby = 45 °C) [°C]
- QW,st,sby
- – ztráta tepla v pohotovostním stavu změřená např. podle ČSN EN 12897 [MJ/den]
3.4 Ztráta tepla přívodního a zpětného potrubí otopné vody k ohřívači vody
Výpočet ztráty tepla přívodního a zpětného potrubí otopné vody k ohřívači vody je stejný jako výpočet ztráty tepla potrubí při cirkulaci teplé vody. Ztráta tepla přívodního a zpětného potrubí otopné vody k ohřívači vody QW,p,ls [MJ/den] se stanoví podle vztahu (8).
4. Závěr
V tomto článku jsou uvedeny postupy stanovení potřeby teplé vody a potřeby tepla pro její přípravu a rozvod související s vnitřním vodovodem a okruhem otopné vody mezi zdrojem tepla a ohřívačem. Kromě těchto nároků na energii se při přípravě a rozvodu teplé vody vyskytují ještě další nároky, kterými jsou:
- potřeba energie na přihřívání rozvodného potrubí elektrickým topným kabelem, pokud je instalován;
- potřeba energie pro provoz cirkulačního čerpadla, pokud je instalováno;
- ztráty tepla výtokových armatur;
- ztráty tepla zdroje tepla.
Měření spotřeby vody v bytovém domě bylo provedeno v rámci projektu TA01020311 Využití šedé a dešťové vody v budovách.
Literatura
- [1] KA PALO, P. Energetická hospodárnost budov – energia dodaná teplej vode. Zborník prednášok 14. medzinárodnej konferencie SANHYGA 2009. Piešťany: SSTP 2009. ISBN 978-80-89216-29-1.
- [2] K OŠIČANOVÁ, D. Komentár k normám STN EN 15316-3 – Systémy prípravy teplej vody. Zborník prednášok 13. medzinárodnej konferencie SANHYGA 2008. Piešťany: SSTP 2008. ISBN 978-80-89216-24-6.
- [3] K OŠIČANOVÁ, D.-VRANA YOVÁ, Z. Príprava a distribúcia teplej vody. Košice: TU v Košiciach, Stavebná fakulta, 2009. ISBN 978-80-553-0209-6.
- [4] Vyhláška č. 428/2001 Sb., kterou se provádí zákon č. 274/2001 Sb. o vodovodech a kanalizacích pro veřejnou potřebu a o změně některých zákonů (zákon o vodovodech a kanalizacích), ve znění vyhlášky č. 120/2011 Sb.
- [5] Vyhláška č. 193/2007 Sb., kterou se stanoví podrobnosti účinnosti užití energie při rozvodu tepelné energie a vnitřním rozvodu tepelné energie a chladu.
- [6] ČSN EN 15316-3-1 (06 0401): 2008 Tepelné soustavy v budovách – Výpočtová metoda pro stanovení energetických potřeb a účinností soustavy – Část 3-1: Soustavy teplé vody, charakteristiky potřeb (požadavky na odběr vody).
- [7] ČSN EN 15316-3-2 (06 0401): 2008 Tepelné soustavy v budovách – Výpočtová metoda pro stanovení energetických potřeb a účinností soustavy – Část 3-2: Soustavy teplé vody, rozvody.
- [8] ČSN EN 15316-3-3 (06 0401): 2008 Tepelné soustavy v budovách – Výpočtová metoda pro stanovení energetických potřeb a účinností soustavy – Část 3-3: Soustavy teplé vody, příprava.
- [9] ČSN EN 12897 (75 5360): 2007 Zásobování vodou – Nepřímo ohřívané uzavřené zásobníkové ohřívače vody.
- [10] ČSN 75 5455: 2007 Výpočet vnitřních vodovodů.
According to heat need for hot water and heat loss during its generation and distribution it is determined the energy demand for heat source. Identification of hot water need and heating demand for its generation and distribution is also necessary for energy certification of buildings.