Úvod, kvalita vzduchu, principy větrání a klimatizace. Ing. Daniel Adamovský, Ph.D. Katedra technických zařízení budov

Transkript

1 Úvod, kvalita vzduchu, principy větrání a klimatizace. Ing. Daniel Adamovský, Ph.D. Katedra technických zařízení budov

2 Osnova Kvalita vzduchu Proč větráme? Kvalita vzduchu Stanovení množství přiváděného vzduchu Principy větrání Přirozené větrání Nucené větrání Principy klimatizace Vzduchové systémy Kombinované systémy vzduch voda 2

3 10 důvodů 1. Budovy stavíme pro lidi. 2. Chceme, aby prostředí v budovách bylo příjemné. 3. a požadavky uživatelů na pohodu prostředí rostou. 4. Klimatizační systémy se více provazují s jinými systémy a společně plní komplexní úlohy. 5. Investiční podíl ve stavbě za systémy klimatizace je značný a roste. 6. Budovy dnes navrhujeme energeticky úsporné. 7. a chceme, aby při provozu skutečně byly. 8. Klimatizační systémy patří mezi nákladné na údržbu. 9. Ekologické hledisko nakládání s chladivy. 10. Chcete do sbírky další úspěšně uzavřený předmět. 3

4 Proč větráme? Vnitřní prostředí v budovách ve vztahu k člověku Tepelně vlhkostní mikroklima Toxické mikroklima Odérové mikroklima Aerosolové mikroklima Mikrobiální mikroklima Elektroinontové a elektrostatické mikroklima Přímo řeší větrání Nepřímo ovlivňuje Akustické mikroklima 4

5 Proč větráme? Další vlivy, např. tepelný komfort Zajištění čerstvého vzduchu obyvatelům prostředí Teplovzdušné vytápění a klimatizace Why PROČ Ventilation? VĚTRÁME? Kvalita vzduchu Zajistit vytápění a/nebo chlazení Zajistit pasivní chlazení Ředit a odvést škodliviny 5

6 Kvalita vzduchu - IAQ Kvalita vzduchu (IAQ indoor air quality): ukazatel druhů a množství znečišťujících látek v ovzduší, které by mohly způsobit diskomfort nebo riziko nepříznivých účinků na zdraví lidí (příp. zvířat, nebo poškození vegetace). (definice od ISIAQ - International Society of Indoor Air Quality and Climate) Přijatelná kvalita vzduchu: ovzduší, v němž nejsou žádné škodlivé koncentrace znečišťujících látek určené odbornými autoritami, a se kterým 80 % nebo více exponovaných uživatelů nevyjadřuje nespokojenost (definice ASHRAE - American Society of Heating and Air-Conditioning Engineers) 6

7 Vnímání kvality vzduchu Odéry a odérové mikroklima Odéry v ovzduší působí na člověka a spoluvytvářejí tak jeho celkový stav Odérové látky (odéry) jsou plynné složky v ovzduší vnímané jako pachy (jednak nepříjemné zápachy, jednak příjemné vůně) Schéma čichového ústrojí člověka: (M. Jokl :Zdravé obytné a pracovní prostředí) Faktory ovlivňující vnímanou kvalitu vzduchu Čichový smysl s vyšším věkem klesá, individuální vnímání Vlhkost a teplota s rostoucí t a rh roste nespokojenost Doba expozice adaptace, vnímaná koncentrace klesá po 5 až 15 min., 7

8 Vnímání kvality vzduchu Vnímaná kvalita vzduchu a koncentrace CO 2 8 CORGNATI, S.P., GAMIERO da SILVA: Indoor climate quality assessment, Rehva Guidebook 14, REHVA 2011

9 Základní důvody větrání Potřeba čerstvého vzduchu Potřeba pro dýchání Dospělý člověk dýchá 16 krát za minutu při nízké fyzické aktivitě 8 l/min. Spotřeba kyslíku je mezi ml/min Zajištění čerstvého vzduchu obyvatelům prostředí Produkce škodlivin člověkem Rozdíl složení vzduchu při vdechnutí a vydechnutí: Do plic vdechujeme okolní vzduch - 21 % O 2, 78 % N 2, 0,03 % CO 2 Z plic vydechujeme - 16 % O 2, 79 % N 2, 4 % CO 2 (plus vodní pára) 9

10 Základní důvody větrání Vlivy určující kvalitu vzduchu ve vnitřním prostředí Vnější Vnitřní Foto: Foto: Foto: foto: Ota Bartovský, MAFRA

11 Základní důvody větrání Produkce škodlivin v interiéru VOC - Volatile Organic Compounds (těkavé organické sloučeniny) Uhlovodíky: toluen, benzen, formaldehyd, xylen Zdroje: nátěry, rozpouštědla, koberce, lepidla, motorová vozidla, cigaretový kouř, kosmetika, čisticí prostředky Zajištění čerstvého vzduchu obyvatelům prostředí Ředit a odvést škodliviny Účinky: Krátkodobá expozice: dráždění očí, nosu, krku Dlouhodobá expozice: poruchy jater, ledvin a nervové soustavy 11

12 Základní důvody větrání Produkce škodlivin v interiéru Oxidy dusíku NO x Především oxid dusnatý (NO), oxid dusičitý (NO 2 ) Zdroje: procesy spalování plynové spotřebiče (sporák), tabákový kouř, (spalovací motory). Zajištění čerstvého vzduchu obyvatelům prostředí Ředit a odvést škodliviny Účinky: Krátkodobá expozice: dráždí sliznici, oči, nos, dýchací systém. Dlouhodobá expozice NO2: plicní otok, rozvoj akutní chronické bronchitidy 12

13 Základní důvody větrání Produkce škodlivin v interiéru Ozón O 3 Zdroje: kopírky, elektrostatické čističe vzduchu, Toxický v oblasti troposféry Účinky: Krátkodobá expozice: dráždí sliznici, oči, dýchací systém. Dlouhodobá expozice NO2: zintenzivňuje existující dýchací potíže Zajištění čerstvého vzduchu obyvatelům prostředí Ředit a odvést škodliviny funnypictures.picphotos.net 13

14 Základní důvody větrání Produkce škodlivin v interiéru Pevné částice, prach (PM - Particulate Matter ) Směs částic přírodního i umělého původu v pevné či tekuté formě, aerosoly. Pyly, prach, baktérie, viry, houby, plísně Hrubší částice > 2.5 mm Jemné částice mm velmi jemné částice <0.1 mm Zajištění čerstvého vzduchu obyvatelům prostředí Ředit a odvést škodliviny Účinky: Krátkodobá expozice: dráždí nos, oči, krk. Dlouhodobá expozice NO2: přímý vliv na dýchací systém, srdeční problémy, zhoršení chronických problémů, 14

15 Základní důvody větrání Produkce škodlivin v interiéru Pevné částice, prach (PM - Particulate Matter ) Zajištění čerstvého vzduchu obyvatelům prostředí Typ částice Aerodynamický průměr (μm) Lidský vlas Částečky kůže Viditelný prach >10 Běžný pyl Spóry 2 10 Bakterie 1 5 Tabákový kouř Organické plyny < Viry < 0.1 Ředit a odvést škodliviny 15

16 Základní důvody větrání a nebo také ne? 16

17 Základní důvody větrání Přípustné limity toxických plynů Vyhláška č. 6/2003 kterou se stanoví hygienické limity chemických, fyzikálních a biologických ukazatelů pro vnitřní prostředí pobytových místností některých staveb Zajištění čerstvého vzduchu obyvatelům prostředí Ředit a odvést škodliviny 125TB2A - Technická zařízení budov 2 17

18 Stanovení množství vzduchu Intenzita větrání Poměr množství přiváděného čerstvého vzduchu k objemu větrané místnosti n V V e o [ ] V e Průtok čerstvého vzduchu z exteriéru [m 3.h -1 ] V O Objem místnosti [m 3 ] n Intenzita větrání [h -1 ] 18

19 Stanovení množství vzduchu Podle produkce škodliviny Výpočet stanoví množství větracího vzduchu jenž zajistí při dané produkci škodliviny udržení koncentrace pod stanovenou mezí. V e max m e V e Průtok přiváděného vzduchu [m 3.h -1 ] m Produkce škodliviny [g.h -1 ] max Požadovaná mezní koncentrace v interiéru [g.g -1 ] e Koncentrace škodliviny ve venkovním prostředí [g.g -1 ] 19

20 Jak stanovíme množství vzduchu pro větrání? Co nejvíce ovlivní množství větracího vzduchu? V e max m e CO 2, vodní pára, aj. Čerstvý vzduch 20

21 Otázka Co si myslíte, že je největší překážkou účinnému větrání budov?? 1. Sám uživatel, který má rád svůj smrádek a své teplíčko. 2. Provozovatel budovy, který chce ušetřit za energie. 3. Špatně navržený systém větrání. 4. Komplikované řízení, které uživatele odradí. 21

22 Další důvody proč větráme Pasivní chlazení Snížení tepelné zátěže přívodem venkovního vzduchu o nižší teplotě Zajistit pasivní chlazení Klimatizace a teplovzdušné vytápění Zajistit vytápění a/nebo chlazení 22

23 Větrání - komplexní problém Požadavek: kvalitní vzduch, komfort, zdraví Problém: spotřeba energie Řešení: Větrání 23

24 Rozdělení větrání Jak dosáhneme účinku větrání? Obecná definice: Větrání představuje výměnu znehodnoceného vzduchu v prostoru za venkovní čerstvý vzduch, případně neznehodnocený vzduch přiváděný z okolních prostor. Jak větrání probíhá: Pro zajištění větrání musíme uvést vzduch do pohybu - vytvořit vzduchový proud určitého průtoku. Hybným činitelem je rozdíl tlaků vzduchu. 24

25 Rozdělení větrání Jak dosáhneme účinku větrání? Přirozené větrání Principem je účinek vztlakového proudění mezi interiérem a exteriérem o různé teplotě vzduchu a působením větru. Nucené větrání Nucené větrání je založeno výhradně na změně tlaku vynucené prací mechanického zařízení ventilátoru. Hybridní větrání Využívá obou principů přirozeného a nuceného větrání v takové kombinaci při níž je dosaženo cílů větrání při co nejnižší spotřebě energie. 25

26 Přirozené větrání Princip Základní principy podmiňující přirozené větrání: Účinek vztlaku daný rozdílem měrných hmotnostní vnitřního a venkovního vzduchu o různé teplotě. Dynamické působení větru. Okanagan College Centre of Excellence, 26 Natural ventilation,

27 Přirozené větrání Princip Účinek vztlaku daný rozdílem měrných hmotnostní vnitřního a venkovního vzduchu o různé teplotě p p e p i h g ( r e r ) i [Pa] LÉTO ZIMA t e, r e t e, r e N.R. neutrální rovina atmosférický tlak p a t i, r i v letním období: menší rozdíl t než v zimě nižší p vyšší požadovaná výška HL t i > t e r i < r e 27

28 Přirozené větrání Princip Působení větru Účinek tlaku a sání větru na budovu podporuje proudění vzduchu budovou. Proudění ve směru od návětrné na závětrnou stranu budovy. Oblast s pod tlakem vyvozeným prouděním vzduchu kolem budovy Vítr Větrem podpořený průtok vzduchu 28

29 Přirozené větrání Princip Působení větru Tlak větru na budovu p s : p s = C p p d [Pa] Dynamický tlak větru p d : p d = 1 2 ρv h 2 [Pa] C p souhrnný aerodynamický součinitel zohledňující vlivy okolí (terén, překážky, apod.) [-] v h rychlost větru ve výšce h [m/s], r měrná hmotnost vzduchu [kg/m 3 ], 29

30 Přirozené větrání Rozdělení: Infiltrace (průvzdušnost spár) výměna vzduchu spárami v obvodových konstrukcích (funkční spáry oken) Podle ČSN se nepřipouští netěsnosti a neutěsněné spáry - vzduchotěsnost Provětrávání cílené větrání otevíranými okenními otvory 30

31 Přirozené větrání Rozdělení: Aerace větrání místnosti pomocí otvorů pro přívod a odvod vzduchu umístěných s dostatečným výškovým rozdílem (účinný vztlak) Šachtové větrání pomocí kombinace otvorů a šachet h min h Aerační světlík h max p t i, r i t e, r e p p e p i h g ( r e r ) i [Pa] 31

32 Strategie přirozeného větrání Jednostranné provětrávání Přívod a odvod vzduchu stejným otvorem. Méně účinné. Příčné provětrávání Přívod a odvod na stejném podlaží Protilehlými otvory napříč podlažím Dveře, příčky vybavené větracími otvory Účinné při otevřených otvorech na návětrné straně Volné chlazení t e < t comfort Stínění Tepelná a vizuální pohoda Šachtové větrání Přívod vzduchu otvory v obvodových stěnách Odvod šachtou Není nutný vliv větru F. ALLARD- CHAMPS Seminar Nanjing 20-22/03/ Noční chlazení Dostatečná tepelná kapacita Minimální výměna vzduchu 10 h -1

33 Strategie přirozeného větrání Využití působení větru Badgir (WindCatcher) Příčné provětrávání 33

34 Strategie přirozeného větrání Využití působení větru Jednostranné větrání podpořené větrem Model De Gidds a Phaff Výměna vzduchu vypočtená pro místnost vysokou 2,7 m s okny vysokými 1,5 m o ploše 1/20 plochy podlahy místnosti A w efektivní plocha otevřeného okna v eff efektivní rychlost proudícího vzduchu v okně F. ALLARD- CHAMPS Seminar Nanjing 20-22/03/

35 Strategie přirozeného větrání Šachtové větrání Větrání využívající účinného vztlaku p h min p e p i h g ( r r ) p = p vstup + p šachta + p výstup p výstup e i [Pa] Účinný vztlak v závislosti na teplotním rozdílu vnitřního a venkovního vzduchu a výšce šachty F. ALLARD- CHAMPS Seminar Nanjing 20-22/03/2011 h max p šachta p vstup,2 p p vstup,1 35

36 Strategie přirozeného větrání Prvky pro přívod venkovního vzduchu Požadavek na minimální tlakovou ztrátu Samoregulační pro snížení vlivu intenzivního větru. samoregulační samoregulační S útlumem hluku z okolí 36

37 Příklady přirozeného větrání Library and Resource Centre Coventry University, UK. Základní fakta: Univerzitní knihovna otevřena v roce 2000; lokalita městského centra; rozlehlá budova (50 m x 50 m); čistě přirozené větrání bez podpory ventilátorů; noční chlazení; stínění přímému slunečnímu záření; čerstvý vzduch pro vnitřní atrium kanálem pod budovou; větrací šachty na obvodě v kombinaci s centrálním odvodem přes atrium; zónové řízení podle koncentrace CO 2 s kontrolou teploty vzduchu; klimatizace pouze v počítačových sálech. Vnímání uživateli: Tepelná pohoda přijatelná, Velmi pozitivní přijetí, Hlášen mírný přenos hluku knihovnou (Simons et al International Journal of Ventilation, Vol 2, N 1,2003) F. ALLARD- CHAMPS Seminar Nanjing 20-22/03/

38 Příklady přirozeného větrání 39 F. ALLARD- CHAMPS Seminar Nanjing 20-22/03/2011

39 Hybridní větrání Systém dvou režimů Režim přirozeného větrání Režim nuceného větrání Pokud systém je schopen zajistit požadavky větraného prostředí využije se co nejvíce přirozeného větrání. Pokud účinek přirozeného větrání není dostatečný doplňuje jej nebo nahrazuje větrání nucené 40

40 Hybridní větrání Cíle: Zajistit kvalitu vzduchu ve větraném prostředí Při maximální úspoře energie Aniž je degradována jiná složka vnitřního prostředí (např. tepelná pohoda průvanem). Účinek větrání Přirozené větrání Požadovaná úroveň Nucené větrání Rychlost větru 41

41 Hybridní větrání Strategie větrání: IAQ Tepelná pohoda Přirozené Nucené Alternativní provoz. Smíšený provoz 42

42 Hybridní větrání Rozdělení, typické příklady: Alternativní využití přirozeného a nuceného větrání Ventilátorem podporované přirozené větrání Šachtové větrání s podporou nuceného větrání Integrovaný přístup návrhu: Architektura Stavební řešení Stavební fyzika Nucené větrání Měření a řízení Nižší spotřeba energie 43

43 Kontrolní otázka Představte si dva byty, jeden v Dejvicích (levý obrázek), druhý na Smíchově (pravý obrázek). Popište mi rozdíly z hlediska podmínek pro využití přirozeného větrání.? GOOGLE Earth 47

44 Rozdělení nuceného větrání Rozdělení systémů z hlediska tlaku vzduchu ve větraném prostoru: systém přetlakový do větraného prostoru přivádíme více vzduchu než z něj odvádíme. tlak by v prostoru tlak narůstal rozdíl je kompenzován únikem vzduchu přes otvory v hranici (obálce) prostoru. systém podtlakový do větraného prostoru přivádíme méně vzduchu než z něj odvádíme. v prostoru by došlo ke snížení tlaku, rozdíl je vyrovnán přirozeným přívodem vzduchu otvory přes hranici prostoru. systém rovnotlaký do větraného prostoru přivádíme stejné množství vzduchu jako odvádíme. V prostoru nevzniká tlakový rozdíl. 48

45 Rozdělení nuceného větrání Rozdělení systémů z hlediska místního členění: Centrální systém Systém obsluhuje budovu, či její část, Sdílí společné hlavní zařízení (vzduchotechnická jednotka), Doplněn o nezbytné rozvody vzduchu. Může slučovat i více funkcí (větrání, klimatizace, aj.) Lokální (místní) systém Systém obsluhuje jednu místnost, či její část, Zajišťuje řešení místního problému (místní produkce škodlivin) Jednodušší zařízení obvykle s malým počtem funkcí (větrání). 49

46 Rozdělení nuceného větrání Systém nuceného odvodu vzduchu: Systém podtlakový Ventilátorem je odváděný vzduch z větraného prostoru se zdrojem škodlivin bráníme šíření škodlivin do okolních prostor. Využití: větrání koupelen, WC Odpadní vzduch - EHA Ventilátor Odváděný vzduch - ETA Větrané prostředí s produkcí škodliviny Sousedící chráněné prostředí Přívod čerstvého vzduchu Převod vzduchu mezi prostory větracími otvory 50

47 Rozdělení nuceného větrání Systém nuceného odvodu vzduchu: Varianty řešení Lokální ventilátor s odvodem vzduchu přes stěnu Lokální ventilátory s odvodem do společného potrubí Centrální ventilátor s odvodem vzduchu z více místností Zpětná klapka 51

48 Rozdělení nuceného větrání Systém nuceného odvodu vzduchu: Možnosti řízení: Ručně spínačem Spínačem společně s osvětlením Podle senzoru měřícího množství škodliviny 52

49 Rozdělení nuceného větrání Systém nuceného odvodu vzduchu: Výhody: Určené množství odváděného vzduchu Okamžitý odvod škodlivin při spuštění Snadná obsluha Jednoduchý, levný systém Snadná instalace Nevýhody: Hluk Závislost provozu na uvážení uživatele 53

50 Rozdělení nuceného větrání Systém nuceného přívodu vzduchu: Systém přetlakový Ventilátorem je přiváděn vzduch do větraného prostoru Využití: Pomocné větrání Speciální čisté prostory (operační sály přetlakem bráníme vniknutí škodlivin z okolních prostor.) Venkovní vzduch - ODA Ventilátor Přiváděný vzduch - SUP Větrané prostředí Sousedící prostředí Odvod odpadního vzduchu Převod vzduchu mezi prostory větracími otvory 54

51 Rozdělení nuceného větrání Systém nuceného přívodu vzduchu: Výhody: Určené množství odváděného vzduchu Můžeme převést tepelný zisk z prostoru do sousedních Snadná obsluha Jednoduchý, levný systém, snadná instalace (vyjma speciálních aplikací pro čisté prostory) Nevýhody: Hluk Riziko průvanu přiváděným venkovním vzduchem 55

52 Rozdělení nuceného větrání Systém rovnotlakého větrání: Ventilátorem je řízeně přiváděn i odváděn vzduch do a z větraného prostředí Využití: Standardní aplikace pro řízené větrání jediné místnosti i celého domu Venkovní vzduch - ODA Odpadní vzduch - EHA Vzduchotechnická jednotka Přiváděný vzduch - SUP Odváděný vzduch - ETA Větrané prostředí Větrané prostředí 56

53 Rozdělení nuceného větrání Systém rovnotlakého větrání: Základní vlastnosti: Určené množství přiváděného i odváděného vzduchu Úprava kvality přiváděného vzduchu (filtrace, aj.) Možnost využít zpětné získávání tepla z odváděného vzduchu Typy systémů rovnotlakého větrání Podle řízení průtoku vzduchu: Konstantní průtok vzduchu CAV systémy Proměnný průtok vzduchu VAV systémy, DCV systémy. 57

54 Rozdělení nuceného větrání Systém rovnotlakého větrání: Zařízení pracující s konstantním průtokem vzduchu Constant Air Volume (CAV) Při provozu ve větraném prostředí je v provozu větrací systém udržující stálý průtok vzduchu. Výkon nezohledňuje aktuální potřebu vzduchu. Regulace v režimu vypnuto/zapnuto. Řízení teploty přiváděného vzduchu. Vhodné pro jednotlivé místnosti, nebo menší budovy, které nemají v jednotlivých místnostech rozdílné požadavky. 58

55 Rozdělení nuceného větrání Systém rovnotlakého větrání: Zařízení pracující s proměnným průtokem vzduchu Variable Air Volume (VAV) Průtok přiváděného vzduchu je řízený podle potřeby ve větraném prostředí. Řízení ventilátoru Řízení průtoku (škrcení) v zónových jednotkách VAV box 59

56 Rozdělení nuceného větrání Systém rovnotlakého větrání: Zařízení pracující s proměnným průtokem vzduchu M M Ventilátor odvodu vzduchu Ventilátor přívodu vzduchu M M M M VAV box 60

57 Rozdělení nuceného větrání Systém rovnotlakého větrání: Zařízení pracující s proměnným průtokem vzduchu Regulátor systému Ventilátor přívodu vzduchu R M M Ri IAQ M M Ventilátor odvodu vzduchu dp dp M Ri IAQ M do R Ri IAQ VAV box Regulátor místnosti Snímač kvality vzduchu 61

58 Rozdělení nuceného větrání Systém rovnotlakého větrání: Zařízení pracující s proměnným průtokem vzduchu VAV box Koncové zařízení pro řízení průtoku vzduchu Možné vybavit ohřívačem a chladičem pro řízení teploty Statický tlak Dynamický tlak Výstupní teplota O C H Měření rychlosti vzduchu Pohon klapky Měření statického a dynamického tlaku dp M Řízení tlakového rozdílu Řízení topného a chladicího výkonu t Senzory v prostředí t IAQ 62

59 Rozdělení nuceného větrání Systém rovnotlakého větrání: Zařízení pracující s proměnným průtokem vzduchu DCV demand control ventilation Řízení větrání podle požadavků Modernější aplikace systémů s proměnným průtokem vzduchu Neklade tak velký důraz na škrcení jako klasické VAV Řízení se zaměřuje na změnu statického tlaku ventilátoru při změně průtoku v koncových prvcích systému. Kdežto klasické VAV se snaží udržet konstantní statický tlak na jednotce případně na koncové regulační klapce. Využívá moderních řešení měření a regulace Klade velké požadavky na kvalitu ventilátorů účinnost při nízkých průtocích 63

60 Rozdělení nuceného větrání Systém rovnotlakého větrání: Zařízení pracující s proměnným průtokem vzduchu Výhody: Zónová regulace průtoku a případně teploty vzduchu Velký potenciál úspor energie spotřebované k úpravě vzduchu i provozu systému. Nutná spolupráce při řízení koncových klapek v VAV boxech s ventilátory v jednotce. Nevýhody: Složitý systém měření a regulace Dynamický systém náročnější na návrh a uvedení do provozu Hlučnost při téměř uzavřené regulační klapce 64

61 Rozdělení nuceného větrání Systém rovnotlakého větrání: A) Řešení pro místnost B) Řešení pro dům C) Řešení pro halu Obvyklé vlastnosti: Pozor na akustický výkon Řešení zkratu mezi odváděným a přiváděným vzduchem Nízká účinnost ZZT Jednoduché řízení (konstantní průtok, přerušovaný provoz) Snadná instalace Snadná údržba Výhodné pro STZB rekonstrukce LS 2017/2018 Venkovní vzduch - ODA Odpadní vzduch - EHA Přiváděný vzduch - SUP Odváděný vzduch - ETA 1 přední díl skříně 2 přívodní ventilátor 3 protiproudý výměník 4 spojovací díl skříně 5 řídící elektronika 6 servisní klíč na vyjmutí výměníku 7 stěnový díl skříně 8 odvodní ventilátor. Zdroj: ELEKTRODESIGN ventilátory spol. s r.o. 65

62 Rozdělení nuceného větrání Systém rovnotlakého větrání: A) Řešení pro místnost B) Řešení pro dům C) Řešení pro halu Obvyklé vlastnosti: Řízené množství čerstvého a odváděného vzduchu. Lepší distribuce čerstvého vzduchu ve větraném prostoru. Filtrace vzduchu. Účinnější ZZT Vyšší nároky na údržbu výměny filtrů. Vyšší spotřeba elektrické energie STZB dvojice LS 2017/2018 ventilátorů. Vyšší investiční náklady. 66

63 Rozdělení nuceného větrání Systém rovnotlakého větrání: A) Řešení pro místnost B) Řešení pro dům C) Řešení pro halu Decentrální řešení Obvyklé vlastnosti: možnost zónování, decentrální řešení nevyžaduje potrubí, čerstvý vzduch není znehodnocován v obtížně čistitelných vzduchovodech, zužitkování tepelného polštáře pod střechou, větší počet menších zařízení (údržba), náročnější rozvody teplonosných látek, 67

64 Kontrolní otázka 2 Jaký z představených systémů přirozeného větrání byste zvolili pro následující objekty: A) Mateřská školka B) Horská chata C) Kanceláře v historické budově? 68

65 Klimatizace Definice: Klimatizace zajišťuje komplexní úpravu teploty, vlhkosti a kvality přiváděného vzduchu. Odvádí tepelnou zátěž klimatizovaného prostoru, Podílí se na krytí tepelné ztráty při vytápění, Řídí množství vlhkosti v klimatizovaném prostoru, Zajišťuje kvalitu vzduchu odlučování prachu, aerosolů, apod. 69

66 Klimatizace Co je problém? Krásná prosklená fasáda otevřená slunečnímu záření Elektronická zařízení Nadšení a výkonní pracovníci a budovy se přehřívají. 70

67 Klimatizace Množství přiváděného vzduchu klimatizací Přiváděný vzduch odvádí tepelnou zátěž a snižuje přehřívání interiéru v létě. V otopném období se podílí na vytápění. V p Q zátěá( ztráta) r c a t 1,2 kg / m 3 900W J / kg K 6K 0,123 m s 445,5m h Q tepelná zátěž, nebo ztráta interiéru [W] C p,a měrná tepelná kapacita vzduchu [J.kg -1.K -1 ] r Hustota vzduchu [ 1.2 kg.m -3 ] t rozdíl teplot mezi přiváděným a interiérovým vzduchem t i teplota vzduchu v interiéru [ C] t p teplota přiváděného vzduchu [ C] t p > t i - vytápění t p < t i - chlazení 71

68 Klimatizace Rozdělení klimatizačních systémů: Vzduchové systémy Kombinované systémy vzduch voda 72

69 Klimatizace Výsledný průtok přiváděného vzduchu Průtok přiváděného vzduchu V p Průtok čerstvého vzduchu V e Průtok cirkulačního (oběhového) vzduchu V c Venkovní prostředí V e t e Vnitřní prostředí V p = V e +V c t p V c V odp t i V odv 73

70 Klimatizace Klimatizace vzduchové systémy: Tepelnou zátěž i ztrátu kompenzuje pouze přiváděný vzduch. Při doporučeném teplotním rozdílu přiváděného interiérového vzduchu 4 až 6 (8) K pro odvod tepelné zátěže vychází velké průtoky vzduchu. Vysoký podíl cirkulačního vzduchu. Rozhodující pro návrh je letní provozní stav. 74

71 Klimatizace Klimatizace vzduchové systémy: Nízkotlaké jednokanálové systémy Centrální zařízení upravuje parametry přiváděného vzduchu pro celý systém. Rozvod vzduchu jedním přívodním a jedním odvodním potrubím. Přiváděný vzduch může být jen čerstvý, směs čerstvého a cirkulačního, nebo jen cirkulační (pro degradaci vzduchu se již nepoužívá). 75

72 Klimatizace Klimatizace vzduchové systémy: Nízkotlaké jednokanálové systémy 76

73 Klimatizace Klimatizace vzduchové systémy: Nízkotlaké jednokanálové systémy Zimní provoz 77 77

74 Klimatizace Klimatizace vzduchové systémy: Nízkotlaké jednokanálové systémy Letní provoz 78 78

75 Klimatizace Klimatizace vzduchové systémy: Nízkotlaké dvoukanálové systémy Zónování objektu Přívod vzduchu samostatná potrubí ohřátého a ochlazeného vzduchu. Studený vzduch 10 až 14 C Teplý vzduch 24 až 28 C Před vstupem do místnosti se z každého kanálu směšuje množství podle požadované teploty. 79

76 Klimatizace Klimatizace vzduchové systémy: Nízkotlaké dvoukanálové systémy 80

77 Klimatizace Klimatizace vzduchové systémy: Vysokotlaké systémy Navrhují se s vysokými rychlostmi vzduchu v potrubí 12 až 20 m/s, Vysoké tlakové ztráty (výrazně přes 300 Pa u jednoduchých systémů), Jedno i více kanálové, Vysoké požadavky na těsnot potrubí a aerodynamické řešení, Speciální prvky v soustavě (zejm. expanzní boxy pro udržení konstantního průtoku při kolísání tlaku v síti), HLUK! Pro velkou spotřebu energie pro pohon ventilátorů se dnes již nově nenavrhují. 81

78 Klimatizace Kombinované systémy vzduch voda: Centrální zařízení upravuje pouze nezbytné hygienické množství čerstvého vzduchu primární vzduch. Primární vzduch je distribuován sítí do klimatizovaných prostor, do koncových jednotek. Koncové jednotky zajistí směšování s cirkulačním vzduchem a prostřednictvím instalovaných vodních výměníků tepla a chladu úpravu teplotních (vlhkostních) parametrů přiváděného vzduchu. Koncové jednotky indukční jednotky, ventilátorové konvektory, trámce, VAV boxy, aj. Systém je propojen s vodní soustavou vytápění a soustavou chlazení. 82

79 Klimatizace Kombinované systémy vzduch voda: Rozdělení funkcí: Primární vzduch - větrání Koncové jednotky a jejich tepelné výměníky napojené na soustavy vytápění a chlazení řešení tepelné zátěže a ztráty. 83

80 Klimatizace Kombinované systémy vzduch voda: Principiální schéma: Koncová jednotka pro úpravu vzduchu Odváděný vzduch - ETA Otopná soustava Zdroj tepla Cirkulační vzduch Chladící soustava Zdroj chladu Odpadní vzduch - EHA Vzduchotechnická jednotka Venkovní vzduch - ODA Přiváděný - upravený venkovní vzduch - SUP 84

81 Klimatizace Kombinované systémy vzduch voda: Koncové jednotky: Indukční jednotky původně především vysokotlaká klimatizace. Do tlakové komory se přivádí primární vzduch o tlaku více než 100 Pa a systémem trysek je vysokou rychlostí vyfukován do jednotky ejekčním účinkem se přisává cirkulační vzduch. Poměr množství cirkulačního a primárního vzduchu - indukční poměr, obvykle 2 až 8. Hluk, vysoká tlaková ztráta a zanášení výměníku. 85

82 Klimatizace Kombinované systémy vzduch voda: Koncové jednotky: Chladicí trámce Pasivní volné proudění vzduchu, teplý vzduch v místnosti stoupá pod strop, kde jej ochlazuje výměník chladicího trámce a ochlazený vzduch volně klesá k podlaze. Přívod čerstvého vzduchu je řešen jiným distribučním prvkem. Aktivní (indukční jednotka v podstropním provedení) chlazení a přívod větracího vzduchu. Upravený venkovní vzduch je přiváděn do přívodní komory chladicího trámu, odkud je vyfukován tryskami. Vzniklou indukcí primárního vzduchu je přisáván sekundární teplý vzduch z místnosti, který je ochlazován na výměníku trámu a vyfukován do místnosti. Přívod upraveného čerstvého vzduchu Trox.co.uk Chlazený vzduch Cirkulační vzduch z místnosti Odváděný vzduch Chlazený vzduch 86

83 Klimatizace Kombinované systémy vzduch voda: Koncové jednotky: Ventilátorové jednotky FCU (fancoil unit) jednotka s ventilátorem a výměníky (chlazení a/nebo ohřev vzduchu) Varianty provedení: centralizovaný přívod upraveného primárního vzduchu do jednotky decentralizovaný přímý přívod čerstvého venkovního vzduchu bez úpravy cirkulační jednotka pracuje pouze s cirkulačním vzduchem Varianty umístění: nástěnné, podstropní, parapetní, kazetové v podhledu, potrubní zabudované do vzduchotechnického potrubí, aj. Další možné součásti filtr prachu (tabákového kouře, pachů, pylu apod.), ionizátor vzduchu 1 ohřívač 2 chladič 3 ventilátor 87

84 Klimatizace Kombinované systémy vzduch voda: Koncové jednotky: Ventilátorové jednotky FCU (fancoil unit) Zapojení do systému: Samostatný přívod čerstvého vzduchu Rozvody otopné a chladící soustavy distribuční mřížky 88

85 Klimatizace Kombinované systémy vzduch voda: Koncové jednotky: Připojení na otopnou a chladicí soustavu. Dvoutrubní systém - přívod a zpátečka UT+CHL, nutné přepínání režimu, obtížná regulace při časté změně mezi vytápěním a chlazením. Třítrubní systém - přívod UT+CHL oddělené, zpátečka společná. Čtyřtrubní systém - oddělený přívod i zpátečka pro UT+CHL, systémy nezávislé, optimální řízení. Dvojtrubní rozvod Třítrubní rozvod Čtyřtrubní rozvod 89

86 Klimatizace Kombinované systémy vzduch voda: Zimní provoz 90 90

87 Klimatizace Kombinované systémy vzduch voda: Letní provoz 91 91

88 Závěr Kvalita vzduchu je jeden z klíčových faktorů kvality vnitřního prostředí s dopadem na spokojenost, pracovní výkonost a zdraví uživatelů. Větrání = přívod čerstvého vzduchu a odvod či ředění škodlivin. Větrání musí být v provozu v návaznosti na produkci škodlivin (stále, nebo řízené podle aktuální koncentrace). Vzduchotechnické klimatizační systémy v dnešních budovách v průběhu roku zajišťují převážně odvod tepelné zátěže (často od vnitřních zisků)

89 děkuji za pozornost! Ing. Daniel Adamovský, Ph.D. Katedra technických zařízení budov