Výpočet ohřevu vody
O výpočtu ohřevu vody
Tato kalkulačka pro ohřev vody určuje energii potřebnou k ohřevu vody mezi dvěma teplotami, spotřebu energie zdroje se zohledněním účinnosti, dobu ohřevu a cenu jednoho cyklu ohřevu. Pro zemní plyn navíc počítá spotřebu plynu a průtok teplé vody v litrech za minutu. Výpočet je vhodný pro elektrické ohřívače vody, plynové kotle a systémy přípravy teplé vody.
Orientační hodnoty a doporučení
Tepelná energie potřebná k ohřevu vody
Rozdíl teplot. Nejprve se vypočítá potřebné zvýšení teploty jako rozdíl mezi cílovou a počáteční teplotou vody. Pokud cílová teplota není vyšší než počáteční, zvýšení teploty použité pro výpočet energie se bere jako 0 °C.
ΔT = max(T2 - T1, 0)
Hustota a měrná tepelná kapacita vody. Výpočet používá přibližný vztah 1 litr vody = 1 kg a měrnou tepelnou kapacitu vody 4,186 kJ/(kg·°C). Po převodu joulů na kilowatthodiny tomu odpovídá koeficient 0,0011627778 kWh/(l·°C).
Q = V · ΔT · 0.0011627778
Zde Q představuje tepelnou energii, kterou je nutné předat vodě, kWh, V je objem vody, l, a ΔT je zvýšení teploty, °C. Například zdvojnásobení objemu vody nebo rozdílu teplot také zdvojnásobí potřebné množství tepla.
Účinnost a spotřeba energie zdroje
Účinnost. Účinnost vyjadřuje, jaká část energie ze zdroje se přemění na užitečné teplo předané vodě. Pokud je účinnost zahrnuta do výpočtu, spotřeba energie zdroje se určí vydělením potřebné tepelné energie účinností vyjádřenou desetinným číslem od 0 do 1.
Qsource = Q / η
Například při účinnosti 90 % je η = 0.90, takže pro předání 5 kWh tepla vodě je potřeba přibližně 5,56 kWh energie ze zdroje. Pokud se účinnost nezohledňuje, výpočet používá η = 1, tedy bez zahrnutí dodatečných ztrát.
Typické hodnoty účinnosti. U elektrického odporového ohřevu se při přímém ohřevu vody často uvažuje účinnost blízká 100 %. U plynových kotlů se jako orientační rozsah běžně používá přibližně 85-95 %, ale pokud je to možné, je vhodné použít hodnotu z technické dokumentace konkrétního zařízení. Při volbě zemního plynu používá kalkulačka výchozí účinnost 90 %.
Spotřeba zemního plynu
Výhřevnost plynu. Objem zemního plynu se vypočítá z množství energie paliva, kterou ohřívač potřebuje. Výchozí výhřevnost je 10,5 kWh/m3. Skutečný energetický obsah zemního plynu závisí na jeho složení a dodavateli, proto je pro přesnější výsledek vhodné použít hodnotu uvedenou dodavatelem plynu.
Vgas = Qsource / Hgas
Zde Vgas představuje spotřebu zemního plynu, m3, Qsource je potřebná energie paliva včetně ztrát zohledněných účinností, kWh, a Hgas je výhřevnost plynu, kWh/m3. Čím vyšší je účinnost zařízení a výhřevnost plynu, tím menší je vypočtený objem paliva.
Výkon ohřívače a doba ohřevu
Užitečný tepelný výkon. V tomto výpočtu výkon znamená rychlost, jakou může ohřívač předávat teplo vodě. Doba ohřevu se proto určuje z tepelné energie potřebné pro vodu a užitečného tepelného výkonu, zatímco účinnost samostatně ovlivňuje množství spotřebované energie ze zdroje.
t = Q / P
Zde t je doba ohřevu, h, Q je tepelná energie potřebná pro vodu, kWh, a P je užitečný tepelný výkon, kW. Vypočtený čas se navíc převádí na minuty vynásobením hodnotou 60. Při volbě elektřiny používá kalkulačka výchozí výkon 2 kW, při volbě zemního plynu 20 kW. Jde o počáteční hodnoty, které lze nahradit výkonem konkrétního zařízení.
Výkon plynového kotle. U kombinovaného nebo průtokového plynového kotle použijte výkon dostupný pro přípravu teplé vody. Pokud výrobce uvádí samostatný výkon pro přípravu teplé vody, je pro výpočet vhodnější použít právě tuto hodnotu.
Průtok teplé vody
Průtok v litrech za minutu. U plynového ohřívače kalkulačka také určuje objem vody, který může zařízení teoreticky nepřetržitě ohřívat při zadaném výkonu a zvýšení teploty. Tento výsledek nezávisí na celkovém objemu vody zadaném pro výpočet energie.
q = P / (60 · ΔT · 0.0011627778)
Zde q představuje průtok teplé vody, l/min. Při stejném výkonu ohřívače se snížením požadovaného zvýšení teploty zvyšuje dostupný průtok vody. Například stejný kotel může poskytovat vyšší průtok při ohřevu vody o 30 °C než při ohřevu o 45 °C.
Výpočet nákladů
Elektřina. Náklady se vypočítají vynásobením spotřeby energie zdroje v kWh tarifem za 1 kWh.
Cel = Qsource · tariffel
Zemní plyn. U plynu se náklady vypočítají z odhadovaného objemu paliva v m3 a tarifu za 1 m3.
Cgas = Vgas · tariffgas
Kalkulačka neurčuje měnu tarifu. Výsledná cena se zobrazí ve stejné měnové jednotce, ve které byl tarif zadán.
Teploty a evropské normy
Typické teploty. Pro studenou vodu z vodovodní sítě se často používá orientační rozsah 5-15 °C v závislosti na ročním období a oblasti. Pro akumulovanou teplou vodu se běžně používají hodnoty přibližně 50-60 °C. Pro konkrétní systém je vhodné zadat skutečné nebo návrhové teploty, pokud jsou známé.
Evropské normy. Při navrhování systémů přípravy teplé vody a hodnocení jejich energetické náročnosti se používají následující související evropské normy:
- EN 806 - „Technické požadavky na vnitřní vodovody pro vodu určenou k lidské spotřebě“.
- EN 12831-3:2017 - „Energetická náročnost budov. Metoda výpočtu návrhového tepelného zatížení. Část 3: Tepelné zatížení systémů přípravy teplé vody a charakteristika potřeb“.
- EN 15316-3:2017 - „Energetická náročnost budov. Metoda výpočtu potřeby energie systému a účinnosti systému. Část 3: Rozvodné systémy pro přípravu teplé vody, vytápění a chlazení“.
Tyto dokumenty se používají při volbě parametrů a návrhu systémů zásobování vodou a vytápění. Základní energetický výpočet v této kalkulačce vychází z tepelné bilance vody, zadaného užitečného tepelného výkonu a podle potřeby také z účinnosti a výhřevnosti zemního plynu.
FAQs
Proč účinnost ovlivňuje spotřebu plynu nebo elektřiny, ale ne dobu ohřevu?
Doba ohřevu se počítá z užitečného tepelného výkonu, tedy z výkonu skutečně předávaného vodě. Účinnost představuje dodatečnou energii ze zdroje potřebnou k dosažení tohoto užitečného výkonu. Nižší účinnost proto zvyšuje spotřebu plynu nebo elektřiny, ale při stejném užitečném tepelném výkonu nemění vypočtenou dobu ohřevu.
Proč objem vody neovlivňuje průtok plynového kotle v l/min?
Průtok průtokového ohřívače je určen výkonem kotle a požadovaným zvýšením teploty. Celkový objem vody ovlivňuje celkovou potřebu energie, spotřebu plynu a dobu provozu, ale ne počet litrů, které kotel dokáže ohřát za minutu při stálých podmínkách.
Jakou výhřevnost zemního plynu mám použít?
Pro počáteční odhad lze použít výchozí hodnotu 10,5 kWh/m3. Pro přesnější výpočet spotřeby zemního plynu použijte výhřevnost uvedenou dodavatelem plynu nebo stanovenou pro místní plynárenskou síť.
Jaký výkon mám zadat pro kombinovaný plynový kotel?
Použijte užitečný výkon dostupný v režimu přípravy teplé vody. U některých kotlů se liší od výkonu pro vytápění, takže pokud technická dokumentace uvádí samostatný výkon pro přípravu teplé vody, použijte tuto hodnotu.
Proč se skutečný průtok teplé vody a doba ohřevu mohou lišit od vypočtených hodnot?
V praxi je ohřev ovlivněn tepelnými ztrátami zařízení a potrubí, změnami teploty vstupní vody, modulací výkonu a chováním regulace. U průtokového ohřevu mají význam také skutečné průtokové podmínky a výkon výměníku tepla, proto je třeba vypočtený výsledek považovat za technický odhad pro zadané vstupní podmínky.