asb-portal.cz - Odborný portál pro profesionály v oblasti stavebnictví
Partneři kategorie

NTC – software pro návrh tepelného čerpadla

15.02.2013
V praxi je možné se tu a tam setkat s nevhodnými postupy při návrhu tepelných čerpadel. V nejhorším případě je čerpadlo navrhováno tak, jako by šlo o plynový kotel, aniž by byla respektována specifika tepelných čerpadel. Při správném návrhu tepelného čerpadla do objektů pro bydlení je třeba vycházet z celoroční bilance potřeby tepla na vytápění a přípravu teplé vody. Článek se zabývá softwarem, který jsme vytvořili pro návrh tepelných čerpadel. Program pracuje s celoroční tepelnou bilancí a vychází z platné legislativy [1].
Představení aplikace NTC
V rámci projektu specifického výzkumu byla vytvořena volně dostupná aplikace vycházející z ČSN EN 15316-4-2 pro návrh tepelného čerpadla (TČ). Návrh spočívá ve zhodnocení a posouzení provozu tepelného čerpadla v závislosti na potřebě energie pro vytápění a přípravu teplé vody v průběhu roku (obr. 1).


Obr. 1 Okno programu po spuštění

Práce s programem
Nejprve se vybere druh tepelného čerpadla, které má být navrženo. Je na výběr ze tří možností TČ: vzduch – voda, země – voda, voda – voda. V každé kategorii je možné vybrat několik předdefinovaných čerpadel. Postup, jak přidat další typ TČ, bude zde ještě vysvětlen. U typu voda – voda lze zvolit teplotu vody na výparníku; primárně lze počítat s hodnotou 10 °C.

Dále je potřeba zvolit klimatickou oblast konkrétního výpočtu. Zatím je možnost vybrat si z oblasti Brna – Kuchařovic, Zlína – Štípy či Prahy – Mořiny. Je možné si však importovat do programu vlastní meteorologická data. O tom, jak na to, více v kapitole Import vlastních dat. Následně se zvolí venkovní výpočtová teplotu vzduchu a mezní teplota otopného období, obvykle 13 °C (obr. 2).


Obr. 2 Nastavení klimatické oblasti

Důležité je vyplnit údaje o daném vytápěném objektu. Zde se v souladu s normou zadává druh otopných ploch, návrhová vnitřní teplota v interiéru, teplota připravované teplé vody a teploty přívodní a vratné vody v otopné soustavě (obr. 3).


Obr. 3 Údaje o objektu

Také je nutné uvést roční potřebu tepla na ohřev teplé vody i na vytápění. Lze je získat buď měřením, nebo použitím různých metod výpočtu, jako jsou dennostupňová metoda či metody uvedené v ČSN EN ISO 13790, ČSN EN 15316-3 a podobně. Rovněž se musí do výpočtu zadat hodnoty pomocných elektrických příkonů pro zařízení vytápění a ohřevu vody.

Posledním krokem je volba metody bilančního výpočtu. Máme zde varianty buď podle četnosti venkovních teplot, anebo podle časových kroků chronologicky od roku přes měsíce, týdny a dny, až po hodinové rozlišení (obr. 4).


Obr. 4 Možnosti intervalů výpočtu

Výsledek a výstup z programu
Po spuštění výpočtu se v pravé části programu ukážou výsledky s přehledem vstupních hodnot. Tento výpis je možné exportovat do formátu CSV, který je následně možné otevřít v programu MS Excel či OpenOffice Calc (obr. 5).


Obr. 5 Textový výpis spočtených hodnot

Pro názornost je také vygenerován graf energie potřebné na provoz tepelného čerpadla. Je možno jej taktéž exportovat ve formátu PNG k dalšímu zpracování (obr. 6, 7 a 8). Diagramy přehledně znázorňují jednotlivou potřebu energie.


Obr. 6 Bilance provozu tepelného čerpadla podle venkovní teploty


Obr. 7 Bilance provozu tepelného čerpadla s měsíčním rozlišením


Obr. 8 Bilance provozu tepelného čerpadla s denním rozlišením

Tlačítko „Kopírovat“ slouží k uložení dat výpočtu či grafu do systémové schránky počítače. Závisí na právě aktivním oknu programu.


Obr. 9 Ukázka klimatických dat


Obr. 10 Ukázka dat tepelných čerpadel

Import vlastních dat
V případě, že chce uživatel v programu použít vlastní data, ať už v podobě jiných typů tepelných čerpadel či jiných klimatických údajů, jsou spolu s aplikací přiloženy dva soubory: KlimData.csv a TCerpadla.csv. V souboru KlimData.csv je možno přidat další sloupec, přičemž na prvním řádku musí být název místa pořízených klimatických dat a od druhého řádku 8760 záznamů hodinových teplot (365 dní * 24 hodin).

Přidání vlastních tepelných čerpadel do souboru TCerpadla.csv je složitější. První čtyři sloupce tvoří databázi čerpadel voda – voda. První sloupec značí unikátní název čerpadla. Všechny řádky s tímto názvem se budou považovat za jedno čerpadlo a program bude mezi nimi interpolovat.

Ve druhém sloupci naleznete teplotní spád čerpadla. Je nutné jej zadat ve formátu (teplota otopné vody)/(teplota zdroje tepla).

Třetí sloupec pak značí odpovídající výkon tepelného čerpadla a čtvrtý jeho výkonové číslo.
Sloupce 5 až 8 slouží obdobně k zadání parametrů čerpadel země – voda a sloupce 9 až 12 pro čerpadla vzduch – voda.

Závěr
Aplikace NTC je určena k návrhu tepelného čerpadla podle ČSN EN 15316-4-2 na základě energetické bilance. Své uplatnění může najít nejen u projektantů, ale také u studentů vysokých a středních škol technického zaměření. Aplikace je volně dostupná, její používání v praxi je na vlastní zodpovědnost uživatele. Aplikace  NTC je volně ke stažení na domovské stránce programu: http://www.fce.vutbr.cz/TZB/horak.p/ntc.rar

Poděkování
Tento článek vznikl za podpory projektu specifického výzkumu FAST-S-12-17 – Systémy techniky prostředí pro trvale udržitelnou výstavbu. Projekt byl realizován v roce 2012 na Vysokém učení technickém v Brně, Fakultě stavební, Ústavu TZB.

Literatura
[1]    ČSN EN 15316-4-2: Tepelné soustavy v budovách – výpočtová metoda pro stanovení energetické potřeby a účinnosti soustavy – Část 4-2: Výroba tepla pro vytápění, tepelná čerpadla. Říjen 2011.

Ing. Marcel Koňařík, Ing. Petr Horák, Ph.D.
Ilustrační foto: Vaillant

Autoří působí v Ústavu technických zařízení budov Fakulty stavební VUT v Brně.

Článok bol uverejnený v časopise TZB HAUSTECHNIK.

Komentáře

Prepíšte text z obrázku do poľa. Ak nedokážete text rozoznať, kliknite na obrázok.
Radim Koutňák
Zajímalo by mne, odkud byly čerpány klimatické údaje - hodinové teploty. Rád bych si doplnil Ostravu, ale nemohu se dopátrat takto podrobných dat.
Odpovědět | 21.12.2013, 22:13

Další z Jaga Media