รtlm vykurovania v energetickom manaลพmente budov
Energetickรฝ manaลพment budov rozhoduje okrem inรฉho aj o spรดsobe regulรกcie vykurovania budov, teda o tom, na akรบ teplotu sa bude poฤas dลa vykurovaลฅ a ฤi sa zavedรบ รบtlmy vykurovania. ฤlรกnok sa zaoberรก porovnanรญm rรดznych รบtlmov vykurovania bytovรฉho domu metรณdami poฤรญtaฤovej simulรกcie a ich vplyvom na tepelnรฝ komfort a spotrebu tepla budovy na vykurovanie, a sรบฤasne poukazuje na vplyv prijatรฝch zjednoduลกenรญ spoฤรญvajรบci v zanedbanรญ vplyvu dynamiky vykurovacรญch telies a termostatickรฉho ventilu.
รtlm vykurovania mรก ekonomickรฝ, energetickรฝ, ale aj zdravotnรฝ vรฝznam. Jeho pouลพitie je motivovanรฉ minimalizรกciou spotreby tepla miestnosลฅami v ฤase mimo ich hlavnรฉho vyuลพitia. V bytovรฝch domoch ide o ฤas odchodu uลพรญvateฤพov do zamestnania, prรญpadne vรญkendovรฝ รบtlm vykurovania pri odchode uลพรญvateฤพov na vรญkend. Na pracoviskรกch sa realizuje v ฤase mimo pracovnej doby (noc, dni pracovnรฉho voฤพna a pod.).
V prรญpade, ลพe je objekt vykurovanรฝ elektrinou, mรดลพe byลฅ รบtlm vykurovania determinovanรฝ ฤasom, poฤas ktorรฉho sa รบฤtuje znรญลพenรก sadzba elektrickej energie a pod. Zdravotnรฝ prรญnos รบtlmu vykurovania v bytovรฝch domoch spoฤรญva predovลกetkรฝm v zdravลกom a kvalitnejลกom spรกnku, ktorรฝ bรฝva pri niลพลกรญch teplotรกch vzduchu v miestnosti.
Nevรฝhodou รบtlmu vykurovania mรดลพu byลฅ hlukovรฉ prejavy pri nabiehanรญ vykurovacej sรบstavy a nevyhnutnosลฅ navรฝลกiลฅ vรฝkon zdroja tepla vplyvom tepelnรฉho vรฝkonu na zakรบrenie, v sรบvislosti s ktorรฝm sa podฤพa normy ฤSN EN 12831 [3] zavรกdza korekฤnรฝ sรบฤiniteฤพ fRH (W/m2), zvyลกujรบci potrebnรฝ nรกvrhovรฝ tepelnรฝ vรฝkon na vykurovanie danรฉho priestoru.
Prvรฝm cieฤพom tohto ฤlรกnku je poukรกzaลฅ na vplyv รบtlmu vykurovania na znรญลพenie spotreby tepla na vykurovanie v konkrรฉtnom bytovom dome, ฤalej na jeho vplyv na znรญลพenie teploty v miestnostiach v ฤase รบtlmu a tieลพ posรบdiลฅ vplyv na potrebu vรฝkonu na zakรบrenie a na dฤบลพku vykurovacieho obdobia, a to pri budove v jestvujรบcom stave a pri budove zateplenej pribliลพne na รบroveล nรญzkoenergetickรฉho ลกtandardu.
Na dosiahnutie tรฝchto cieฤพov sme pouลพili teoretickรบ metรณdu ฤasovo neustรกlenej poฤรญtaฤovej simulรกcie v softvรฉri BSim 2000 โ podrobne uvedenรฉ v [1] a [2]. รtlm vykurovania je spojenรฝ s nรกbehom a รบtlmom โ teda typicky veฤพmi dynamickรฝmi javmi, ktorรฝmi prechรกdza vykurovacia sรบstava.
Druhรฝm cieฤพom je poukรกzaลฅ vo vลกeobecnosti na dynamickรฉ javy pri regulรกcii vykurovacรญch plรดch vykurovacรญch systรฉmov s kvantitatรญvnou regulรกciou [4] ich tepelnรฉho vรฝkonu a na ich vplyv na poฤรญtaฤovรฉ modelovanie a spotrebu tepla na vykurovanie.
Posudzovanรฝ bytovรฝ dom
Teoretickรฉ รบspory tepla sa simulovali na vybranom objekte v Brne [1]. Ide o ลกtvorpodlaลพnรฝ murovanรฝ bytovรฝ dom s typovรฝm oznaฤenรญm T12/51 z prvej polovice 50. rokov 20. storoฤia s tromi sekciami (obr. 1). Hlavnรฉ vstupy do objektu sรบ na รบrovni medzipodlaลพia domovรฉho schodiska medzi podzemnรฝm a nadzemnรฝm podlaลพรญm. Pri vลกetkรฝch nadzemnรฝch podlaลพiach sรบ vลพdy dva byty na jednom poschodรญ.
Spolu je tu 24 rovnakรฝch bytov. V kaลพdom z nich je kuchyลa, spรกlลa, jedna izba a kรบpeฤพลa s WC. รลพitkovรก plocha jednรฉho bytu je pribliลพne 50 m2. Celkovรก รบลพitkovรก plocha domu je pribliลพne 1 200 m2. Na รบrovni podzemnรฉho podlaลพia je priechodnรก chodba, v ktorej sa nachรกdzajรบ pivniฤnรฉ boxy jednotlivรฝch bytov spoloฤne s priestormi na domovรฉ vybavenie.
Na obr. 1 sรบ vรฝkresy jednej sekcie bytovรฉho domu s rovnakรฝm konลกtrukฤnรฝm variantom, ako mรก rieลกenรฝ dom, len menลกieho o jedno nadzemnรฉ podlaลพie s bytmi. Na simulรกciu sa pouลพili reรกlne hodinovรฉ klimatickรฉ dรกta z meteorologickej stanice Brno Tuลany za rok 2005. ฤalej sa pouลพili modely podrobnรฉho uลพรญvania s vnรบtornรฝmi ziskami podฤพa [5].
ล pecifikรกcia simulovanรฝch variantov รบtlmu
Poฤรญtalo sa s dvomi druhmi รบtlmu vykurovania. Najskรดr s โtotรกlnymโ (s oznaฤenรญm โTโ), spoฤรญvajรบcim v รบplnom vypnutรญ zdroja tepla po celรฝ nastavenรฝ ฤas. Tento typ รบtlmu mรดลพe nastaลฅ v prรญpade, ลพe je objekt napojenรฝ naprรญklad na systรฉm centralizovanรฉho zรกsobovania teplom s preruลกovanou dodรกvkou tepla alebo mรก elektrickรฉ vykurovanie vyuลพรญvajรบce vรฝluฤne tarifu s nรญzkou sadzbou elektrickej energie bez jej riadenej akumulรกcie.
Druhรฝ typ รบtlmu, takzvanรฝ โregulovanรฝโ (s oznaฤenรญm โRโ), je takรฝ, pri ktorom zdroj tepla udrลพiava poฤas รบtlmu minimรกlnu poลพadovanรบ teplotu v bytoch โ v danom prรญpade 18 ยฐC. V rรกmci oboch variantov tepelnotechnickรฉho stavu budovy sa vykonalo jedenรกsลฅ simulรกciรญ pri zhodnรฝch klimatickรฝch dรกtach a โprofiloch uลพรญvaniaโ. รtlm vykurovania sa posudzoval vo variantoch podฤพa tab. 3.
Vรฝsledky รบtlmu
Energetickรฝ vรฝznam รบtlmu vykurovania
Na obr. 4 a 5 sรบ uvedenรฉ podrobnรฉ priebehy spotrieb tepelnej energie v jednotlivรฝch mesiacoch posudzovanรฉho roka 2005. Tรกto รบspora tepelnej energie pri รบtlme vykurovania sa dosiahla primรกrne znรญลพenรญm tepelnej straty prestupom a sekundรกrne znรญลพenรญm tepelnej straty vetranรญm.
Vplyv na dฤบลพku vykurovacieho obdobia
Zateplenie objektu mรก vplyv na skrรกtenie vykurovacieho obdobia, a tรฝm pรกdom aj na teplotu vonkajลกieho vzduchu, pri ktorej sa s vykurovanรญm zaฤne, resp. skonฤรญ. V prรญpade pรดvodnรฉho stavu a akรฉhokoฤพvek ฤasu regulovanรฉho รบtlmu vykurovania trvalo vykurovacie obdobie od 16. 9. do 27. 5., teda spolu 253 dnรญ. V prรญpade zateplenรฉho stavu budovy trvalo vykurovacie obdobie od 7. 11. do 24. 3., teda spolu 137 dnรญ, ฤo znamenรก skrรกtenie vykurovacieho obdobia o 116 dnรญ.
Vplyv na vรฝkon na zakรบrenie
Z dosiahnutรฝch vรฝsledkov vyplรฝva, ลพe nastavenรฝ vรฝkon zdroja tepla 150,1 kW, ktorรฝ sa vypoฤรญtal, plne postaฤuje na pokrytie tepelnรฝch strรกt objektu aj potrebnรฉho vรฝkonu na zakรบrenie (ลกpecifikovanรฉho vyลกลกie), a to pri vลกetkรฝch typoch a ฤasoch รบtlmu. O maximรกlnom aktuรกlne potrebnom vรฝkone zdroja tepla rozhoduje totiลพ jednak typ a kvalita regulรกcie, a to na vลกetkรฝch stupลoch systรฉmu, a potom aj istรก nรกhodnosลฅ v sรบbehu tepelnรฝch ziskov a strรกt.
รspory tepla a tepelnรฝ komfort โ pรดvodnรฝ verzus zateplenรฝ stav
Porovnanรญm รบtlmu vykurovania v objekte v pรดvodnom a zateplenom stave zisลฅujeme, ลพe samotnรฝm zateplenรญm objektu doลกlo โ bez zapoฤรญtania vplyvu รบtlmu vykurovania โ k znรญลพeniu spotreby tepelnej energie aลพ na max. 14,6 % pรดvodnej hodnoty. Z vรฝsledkov vyplรฝva, ลพe regulovanรฝ รบtlm vykurovania je v zateplenom stave s narastajรบcim ฤasom รบtlmu relatรญvne stรกle menej vรฝhodnรฝ (aj keฤ len nepatrne), zatiaฤพ ฤo totรกlny รบtlm je v tomto zmysle stรกle vรฝhodnejลกรญ.
Dynamickรฉ javy pri regulรกcii vykurovacรญch plรดch
Z vรฝsledkov predchรกdzajรบcich simulรกciรญ je zrejmรฉ (konkrรฉtne z obr. 2), ลพe nรกbeh ฤi odstรกvka zdroja tepla na zaฤiatku ฤi konci รบtlmu vykurovania sรบ takmer okamลพitรฉ. Vรฝpoฤtovรฝ model pouลพitรฝ v tomto prรญpade vลกak berie do รบvahy len dynamiku vonkajลกieho prostredia, vnรบtornรฝch tepelnรฝch ziskov a dynamickรฉ chovanie stavebnรฝch konลกtrukciรญ, no zanedbรกva dynamiku vykurovacej sรบstavy vrรกtane jej regulรกcie.
Na obr. 6 vidieลฅ proces regulรกcie vykurovacรญch plรดch termostatickรฝm ventilom (TRV) vrรกtane oneskorenia a ฤasu otvรกrania ฤi zatvรกrania ventilu. Vplyv TRV na spotrebu tepla sa skรบmal pomocou poฤรญtaฤovej simulรกcie dynamickรฉho vykurovacieho telesa Tomton R1 [12] metรณdou CFD, ktorej vรฝsledky sa ฤalej prevzali do simulรกciรญ spracovanรฝch v softvรฉri TRNSYS, viac v [4].
Vรฝsledky dvoch krajnรฝch spรดsobov regulรกcie sรบ ukรกzanรฉ v rรกmci modelovรฉho prรญpadu a veฤพmi krรกtkeho ฤasovรฉho รบseku na obr. 7. Z vรฝsledkov vyplรฝva, ลพe ak pouลพijeme na regulรกciu vykurovacieho telesa regulaฤnรฝ prvok s okamลพitou reakciou (teda prvok nevykazujรบci ฤasovรฉ oneskorenie a umoลพลujรบci skokovรบ zmenu z maximรกlneho prietoku na nulovรฝ), usporรญme โ v danom konkrรฉtnom prรญpade โ pribliลพne 30 %.
Tรกto hodnota vลกak nie je absolรบtna, je vypoฤรญtanรก z modelovรฉho prรญpadu (vzhฤพadom na dฤบลพku vykurovacieho obdobia) v extrรฉmne krรกtkom ฤasovom รบseku, priฤom sa tu prejavujรบ aj ฤalลกie vplyvy, preto ju nemoลพno chรกpaลฅ ako reรกlne dosiahnuteฤพnรบ roฤnรบ รบsporu tepla โ tรก bude oproti tejto hodnote vลพdy menลกia. Tento prezentovanรฝ vplyv prรญtomnosti TRV vo vykurovacej sรบstave vลกak bude vลพdy negatรญvne ovplyvลovaลฅ teoretickรบ, vyลกลกie vypoฤรญtanรบ รบsporu tepla pri zavedenรญ รบtlmu vykurovania.
Zรกver
ฤlรกnok ukรกzal vplyv รบtlmu vykurovania v konkrรฉtnom bytovom dome na znรญลพenie spotreby tepla na vykurovanie, ฤalej vplyv รบtlmu na znรญลพenie teploty v miestnostiach v danom ฤase a zรกroveล posรบdil vplyv na potrebu vรฝkonu na zakรบrenie a na dฤบลพku vykurovacieho obdobia, a to pri budove v jestvujรบcom stave a pri budove zateplenej pribliลพne na รบroveล nรญzkoenergetickรฉho ลกtandardu.
Z hฤพadiska energetickรฉho manaลพmentu budovy moลพno na aplikรกciu odporuฤiลฅ vลพdy regulovanรฝ รบtlm. Ak vynechรกme extrรฉmne dlhรฉ ฤasy รบtlmu, moลพno tรฝmto opatrenรญm realizovaลฅ รบsporu tepla na vykurovanie do 10 %. Na dosiahnutie tรฝchto vรฝsledkov sa vลกak pouลพila zjednoduลกenรก metรณda ฤasovo neustรกlenej poฤรญtaฤovej simulรกcie v softvรฉri BSim 2000, ktorรก nereลกpektuje dynamiku vykurovacรญch plรดch a kvantitatรญvnej regulรกcie ich vรฝkonu.
V nadvรคznosti na to ฤlรกnok ฤalej vo vลกeobecnosti poukรกzal na dynamickรฉ javy, ktorรฉ sa vyskytujรบ pri regulรกcii vykurovacรญch plรดch vykurovacรญch systรฉmov s kvantitatรญvnou regulรกciou tepelnรฉho vรฝkonu, a ich principiรกlny vplyv na spotrebu tepla na vykurovanie.
Z prezentovanรฝch vรฝsledkov moลพno oฤakรกvaลฅ, ลพe aplikรกcia reรกlnych termostatickรฝch ventilov povedie k znรญลพeniu vyลกลกie prezentovanej รบspory tepla dosiahnutej รบtlmom vykurovania a sรบฤasne k horลกiemu tepelnรฉmu komfortu vo vykurovanรฝch priestoroch. Podrobnejลกie zhodnotenie ich vplyvu na รบtlm vykurovania na pokroฤilejลกรญch modeloch zohฤพadลujรบcich funkciu TRV bude nรกplลou ฤalลกieho vรฝskumu.
Foto a obrรกzky: autori
Prรญspevok bol podporenรฝ projektom ฤ. LO1408 AdMaS UP โ Advanced Materials, Structures and Technologies prostrednรญctvom Mล MT ฤeskej republiky v rรกmci programu National Sustainability Programme I. a projektom Podunajskรก spoluprรกca DS-2016-0030 Energy efficiency and indoor environment of nearly zero energy building.
Prรญspevok zรกroveล odznel na konferencii Vykurovanie 2018.
Literatรบra
- 1. ล IKULA, O. โ PLรล EK, J.: Vliv noฤnรญho รบtlumu vytรกpฤnรญ na roฤnรญ potลebu tepla. Vytรกpฤnรญ, vฤtrรกnรญ, instalace, 2010, roฤ. 2010, ฤ. 3, s. 124 โ 130.
- ล IKULA, O. โ PLรล EK, J.: Simulation of energy demands for the internal microclimate formation in BSimsoftware and its verification. In: Simulace budov a techniky prostลedรญ, Sbornรญk 5. konference IBPSA-CZ. Brno, IBPSA-CZ. 2008. p. 85 โ 90.
- ฤSN EN 12831: Tepelnรฉ soustavy v budovรกch โ vรฝpoฤet tepelnรฉho vรฝkonu.
- ล IKULA, O. โ CHARVรT, P. โ ADJLOUT, L. โ LADJEDEL, O.: Modeling of radiators with mass flow control. In: Buildings and Environment: From Research to Application. Applied Mechanics and Materials. Switzerland: Trans Tech Publications, 2017. s. 1 โ 8.
- Zweifel G.: Case study building โElfenauโ, Lucerne โ Specification, IEA ECBCS Annex 50.
- Wittchen, K. B. โ Johnsen, K. โ Grau, K.: BSim 2000 โ User`s Guide, November 2000.
- Bohรกฤ, J. โ Baลกta, J.: Temperature fields dynamic of panel radiators. Vytapeni, Vetrani, Instalace 25.1 (2016): 2 โ 5.
- Janฤรญk, L. โ Baลกta, J.: Setrvaฤnost nรกbฤhu a chladnutรญ otopnรฝch tฤles. TZB-info 2008.1 (2008): 1 โ 3. 18 Jan. 2017.
- Petrรกลก, D.: Nรญzkoteplotnรฉ vykurovanie a obnovitelโnรฉ zdroje energie. Bratislava: JAGA Group, 2001. Print.
- Danfoss Ltd, RA2000 Commercial TRVs, Part No: 410v06 05/16.
- Danfoss HS, Data sheet, Radiator thermostats type RA2000, valve bodies type RA-FN (series D) and RA-G. 12/2010 | VDSXG202.
- Radiator TOMTON R1. Technickรก specifikace. Dosaลพitelnรฉ z: http://www.tomton-radiators.com/.
ฤlรกnokย bol uverejnenรฝ v ฤasopise ASB 8-9/2018.