REGULACE V TECHNICE PROSTŘEDÍ (STAVEB) Cvičení č. 2

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "www.utp.fs.cvut.cz REGULACE V TECHNICE PROSTŘEDÍ (STAVEB) Cvičení č. 2"

Iva Švecová
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 REGULACE V TECHNICE PROSTŘEDÍ (STAVEB) Cvičení č. 2 1

2 REGULACE V TECHNICE PROSTŘEDÍ (STAVEB) Cvičení: Inteligentní budovy - sudé středy až hod v místnosti č. 366 Strojní inženýrství - liché středy až hod v místnosti č. H2-143 Celkem: 5 cvičení + 1 určené na zápočtový test Požadavky: prezenční forma - účast nejméně na 4 cvičeních + 1 test kombinovaná forma - účast na 1 cvičení pro psaní záp. testu + Úspěšné zvládnutí zápočtového testu (3 pokusy) 2

3 REGULACE TEPELNÉHO VÝKONU TEPLOVODNÍCH OTOPNÝCH SOUSTAV Dva základní způsoby regulace - kvalitativní regulace - kvantitativní PRO OBA ZPŮSOBY JE ZÁSADNÍ PARAMETR NAZVANÝ ZATÍŽENÍ OTOPNÉ SOUSTAVY ϕ φ = Q Q N t i t e t i t e 3

4 KVALITATIVNÍ REGULACE m = konst. a měním vstupní teplotu vody! Z kalorimetrické rovnice: φ = δt δt N = t w1 t w2 t w1n t w2n Z fyziky prostupu tepla teplosměnnou plochou tělesa: φ = t t N n = t w1 + t w2 t 2 i t w1n + t w2n t 2 in n Vyjádřením z výše uvedených rovnic: t w1 = t i + t N. φ 1 n + 0,5. δt N. φ 4

5 KVALITATIVNÍ REGULACE m = konst. a měním vstupní teplotu vody! Příklad: Vypočtěte, jaká bude vstupní teplota vody t w1 do článkového otopného tělesa (teplotní exponent n=1,25) napojeného na otopnou soustavu navrženou se jmenovitými teplotními parametry (75/65/20 C) pro oblast s venkovní výpočtovou teplotou t e = -13 C, když je venkovní teplota aktuálně 0 C? φ t i t e t i t e = t N = t w1n + t w2n 2 t in = = 0, = 50K δt N = t w1n t w2n = = 10K t w1 = t i + t N. φ 1 n + 0,5. δt N. φ = ,611,25 + 0,5.10.0,61 = 56, 7 C 1 Změna parametru cca 25 % 5

6 KVALITATIVNÍ REGULACE m = konst. a měním vstupní teplotu vody! 6

7 Z kalorimetrické rovnice: KVANTITATIVNÍ REGULACE t w1 = konst. a měním průtok! φ = m m N. δt δt N = ψ. t w1 t w2 t w1n t w2n Z fyziky prostupu tepla teplosměnnou plochou tělesa: φ = t t N n = t w1 + t w2 t 2 i t w1n + t w2n t 2 in n Vyjádřením z výše uvedených rovnic: ψ = 0,5. δt N. φ t w1 t i t N. φ 1 n 7

8 KVANTITATIVNÍ REGULACE t w1 = konst. a měním průtok! Příklad: Vypočtěte, jaký bude aktuální (regulovaný) průtok vody m vstupující do článkového otopného tělesa o jmenovitém výkonu 1000 W (teplotní exponent n=1,25) napojeného na otopnou soustavu navrženou se jmenovitými teplotními parametry (75/65/20 C) pro oblast s venkovní výpočtovou teplotou t e = -13 C, když je venkovní teplota aktuálně 0 C? m N = Q N c. δt N = (75 65) = 0,0239 kg s φ t i t e = 20 0 t i t e = 0, 61 t N = t w1n + t w2n t 2 in = δt N = t w1n t w2n = = 10K = 86 kg h = 50K ψ = 0,5. δt N. φ t w1 t i t N. φ 1 n = 0,5.10.0, ,61 1 1,25 = 0, 143 Změna parametru cca 86 %! m = ψ. m N = 0, = 12, 3 kg h 8

9 KVANTITATIVNÍ REGULACE t w1 = konst. a měním průtok! 9

10 10

11 REGULAČNÍ ARMATURY Základní veličinou je k v [m 3 /h] hodnota k vs (=k v100 ) se označuje hodnota pro maximální otevření ventilu (zdvih h = 100 %). k vs hodnotou je určena velikost ventilu a představuje jmenovitý průtok armaturou v [m 3 /h] při jeho maximálním otevření při tlakové ztrátě Δp 0 = 100 kpa. Pro vodu počítáme se zjednodušeným vztahem: k v(s) = V. p 0 p v kde: V - objemový průtok armaturou [m 3 /h] Δp 0 - tlaková ztráta 100 kpa (1 bar) Δp v - tlaková ztráta ventilu [kpa] 11

12 REGULAČNÍ ARMATURY Ze vztahu lze ze známe hodnoty k vs (výrobce ) určit při známém průtoku (dle návrhu ) tlakovou ztrátu ventilu, či podle požadované tlakové ztráty ventilu a známého průtoku určit k vs hodnotu a vybrat ventil od výrobce nebo lze určit průtok ventilem K určení k vs hodnoty je zapotřebí jmenovitý objemový průtok a tlaková ztráta plně otevřeného ventilu. Tuto tlakovou ztrátu lze určit z tzv. autority ventilu. Autorita ventilu je teoreticky definována viz vztah níže (v praxi se však volí podle toho jakou instaluji armaturu v rozmezí 0,3 až 1): P v = p v100 p v0 p v100 = P v. p v0 kde: Δp v100 - tlaková ztráta při plném (100%) otevření [Pa] Δp v0 - tlaková ztráta plně zavřeného ventilu [Pa] 12

13 REGULAČNÍ ARMATURY p v100 = P v. p v0 Nicméně tento vztah je v praxi nepoužitelný, protože tlaková ztráta ventilu je sama závislá na tlakové ztrátě otevřeného ventilu a proto se do vzorce promítne tlaková ztráta potrubní sítě v okruhu, která přísluší k danému ventilu: p v100 = P v. p v100 + p PS = P v 1 P v. p PS = P v. p PS kde: Δp v100 - tlaková ztráta při plném (100%) otevření [Pa] Δp PS - tlaková ztráta okruhu regulační armatury [Pa] P v - zvolená autorita ventilu [-] P v - poměrná autorita ventilu [-] 13

14 Příklad 1) Volba regulačního ventilu: 2 - cestný škrtící ventil: Pro regulaci potrubní sítě na obrázku zvolte 2-C regulační ventil z podkladů výrobce. Tlaková ztráta potrubní sítě příslušející k ventilu Δp ps = 22 kpa. Potrubní síť je z potrubí DN 50. Tepelný výkon přenášený potrubní sítí Q = 180 kw při teplotním rozdílu 20 K. Pro 2-C armatury jako autoritu ventilu volíme hodnotu Pv minimálně 0,33! (rozsah cca 0,3 až 0,5) 14

15 Příklad volby regulačního ventilu: 2 - cestný škrtící ventil: Pro regulaci potrubní sítě na obrázku zvolte 2-C regulační ventil z podkladů výrobce. Tlaková ztráta potrubní sítě příslušející k ventilu Δp ps = 22 kpa. Potrubní síť je z potrubí DN 50. Tepelný výkon přenášený potrubní sítí Q = 180 kw při teplotním rozdílu 20 K. V = Q ρ. c. δt = = 0,00215 m3 s = 7,74 m3 h P v = P v = 0,33 = 1 P v 1 0,33 0,5 tzn. při P v = 0,33 má plně otevřený ventil tlakovou ztrátu rovnou polovině tlakové ztráty příslušného okruhu sítě! p v100 = P v. p PS = 0,5.22 = 11 kpa požadovaná tlaková ztráta otevřeného ventilu k vs = V. p 0 p v100 = 7, = 23,3 m3 /h 15

16 Příklad volby regulačního ventilu: 2 - cestný škrtící ventil: Pro regulaci potrubní sítě na obrázku zvolte 2-C regulační ventil z podkladů výrobce. Tlaková ztráta potrubní sítě příslušející k ventilu Δp ps = 22 kpa. Potrubní síť je z potrubí DN 50. Tepelný výkon přenášený potrubní sítí Q = 180 kw při teplotním rozdílu 20 K. k vs = V. p 0 p v = 7, = 23, 3 m3 /h Vyberu nejbližší vyšší k vs hodnoty k vs hodnoty 16

17 Příklad 2) Návrh regulačního ventilu: 2 - cestný škrtící ventil Kompletně navrhněte 2-C regulační ventil pro příslušné schéma zapojení. Dispoziční rozdíl tlaků v místě připojení okruhu Δp disp = 80 kpa, tlaková ztráta potrubní Δp potrubí = 15 kpa, tlaková ztráta, Δp spotřebič = 25 kpa. Jmenovitý průtok V = 8 m 3 /h. 17

18 Příklad 2) Návrh regulačního ventilu: 2 - cestný škrtící ventil: Navrhněte 2-C regulační ventil pro příslušné schéma zapojení. Dispoziční rozdíl tlaků v místě připojení okruhu Δp disp = 80 kpa, tlaková ztráta potrubní Δp potrubí = 15 kpa, tlaková ztráta, Δp spotřebič = 25 kpa. Jmenovitý průtok V = 8 m 3 /h. p disp = p v + p spotřebič + p potrubí p v = p disp p spotřebič p potrubí = = 40 kpa k v = V. p 0 p v = = 12,65 m3 /h k vs hodnoty k vs hodnoty 18

19 Příklad 2) Návrh regulačního ventilu: 2 - cestný škrtící ventil: Navrhněte 2-C regulační ventil pro příslušné schéma zapojení. Dispoziční rozdíl tlaků v místě připojení okruhu Δp disp = 80 kpa, tlaková ztráta potrubní Δp potrubí = 15 kpa, tlaková ztráta, Δp spotřebič = 25 kpa. Jmenovitý průtok V = 8 m 3 /h. Vybrali jsme ventil s k vs hodnotou 15 m 3 /h - jakou bude mít tedy skutečnou tlakovou ztrátu? p v = p 0. V k vs 2 = = 28,4 kpa Je autorita zvoleného ventilu v doporučeném rozmezí 0,3 až 0,5 pro 2-C armatury? P v = p v100 p v100 p v100 28,4 = = = p v0 p 80 = 0,36 VYHOVUJE! disp p v + p spotřebič + p potrubí 19

20 REGULACE V TECHNICE PROSTŘEDÍ (STAVEB) DĚKUJI ZA POZORNOST! 20

Podobné dokumenty

2. Základní teorie regulace / Regulace ve vytápění

Regulace v technice prostředí (staveb) (2161087 + 2161109) 2. Základní teorie regulace / Regulace ve vytápění 9. 3. 2016 a 16. 3. 2016 Ing. Jindřich Boháč Regulace v technice prostředí Ing. Jindřich Boháč