Sálavé a průmyslové vytápění

Transkript

1 Fakulta strojní Ústav techniky prostředí Cvičení 5 Světlé a Tmavé plynové zářiče Ing. Ondřej Hojer, Ph.D. 1

2 Použitá literatura Cihelka, J.: Sálavé vytápění. 2. dopl. a přeprac. vydání. SNTL Praha. 376 str. Kotrbatý, M.: Sálavé vytápění sálavé panely, infrazářiče. Společnost pro techniku prostředí Praha. 39 str. Kotrbatý, M.; Seidl, J.: Průmyslové otopné soustavy. Společnost pro techniku prostředí České Budějovice. 64 str. Kolektiv: Topenářská příručka. 2001, Praha: GAS Brož, K.: Vytápění. Skripta ČVUT. Vydavatelství ČVUT Praha. 205 str. ASHRAE: ASHRAE Handbook HVAC Applications Vít, M., Málek, B. a Z. Matthauserová: Měření mikroklimatických parametrů pracovního prostředí a vnitřního prostředí staveb. Věstník MZ. ČR, Editor. 2004, Ministerstvo Zdravotnictví. p ČNI: ČSN Tepelná ochrana budov část 2: Požadavky Kotrbatý, M. a kol.: Vytápění průmyslových a velkoprostorových objektů (IIVX). Seriál článků až 2007 Návrh vytápění zářiči Teorie vs. Praxe Návrh tepelného výkonu a umístění zářičů Z rovnice tepelné rovnováhy prostoru se vypočítá teplota osálaných stěn a teplota vnitřního vzduchu Zkontroluje se výsledná teplota v různých místech Pokud není výsledek uspokojivý, změní se tepelný výkon (rozmístění) a postup se opakuje Rozmístění zářičů dle úhlu jádrového sálání a možností zavěšení Rozdělení objektu na části ochlazované stejným způsobem Výpočet tepelné ztráty standardními postupy (teplota pod podlahou 10 C, venkovní teplota pro výpočet infiltrace te = tev - 8 C, teplotní gradient 0,5 K/m, zátopová přirážka 0,1 až 0,2 ) Výpočet instalovaného výkonu z tepelných ztrát koeficienty podle způsobu zavěšení, typu zářiče Podělení výsledného instalovaného výkonu uvažovaným počtem zářičů Kontrola maximální intenzity sálání Návrh větrání, odvodu spalin, přívodu plynu 2

3 Příklad: Navrhněte sálavé vytápění objektu montážní haly (tg = 16 C) viz. výkresová dokumentace. Hala se nachází v obci Domažlice (venkovní výpočtová teplota -15 C, krajina s intenzivními větry, chráněná, osaměle stojící B = 8 Pa0,67). Ze severní strany je připojen administrativní přístavek, který bude řešen samostatným projektem vytápění administrativní části. Základem haly je vazníková konstrukce o rozteči 6 m. Celkové rozměry haly jsou 54 x 60 x 6 m pod vazník. Celý prostor bude provozován na dvě směny bez sobot a nedělí. Jedná se o chladný provoz bez trvalých vnitřních zisků. Počítejte s 0,5 násobnou výměnou vzduchu. Obvodová konstrukce je sendvičová Okna jsou dvouvrstvá Podlaha je standardní Vrata budou opatřena vzduchovou clonou a jejich Střecha má součinitel prostupu tepla Světlík U = 0,30 W/m2K. U = 1,50 W/m2K U = 0,60 W/m2K U = 1,70 W/m2K U = 0,24 W/m2K. U = 1,50 W/m2K ČNI: ČSN Tepelná ochrana budov část 2: Požadavky Kotrbatý, M.; Seidl, J.: Průmyslové otopné soustavy. Společnost provytápění techniku prostředí České Budějovice. 64 str. Sálavé a průmyslové 3

4 4

5 Světlík 2 x 3,0 x 48,0 m Okno 2,5 x 46,0 m Vrata 3,0 x 4,5 m 1 2 Celkové tepelné ztráty Potřebný instalovaný výkon Qcelk = 460 kw 3 Q1 = 71,2 kw Q2 = 56,2 kw Q3 = 31,8 kw Q4 = 28,0 kw 4 Q1inst = Q2inst = Q3inst = Q4inst = kw kw kw kw Qinst C1 t g tev A Qcelk 0,014 k t g tev A f Qcelk Druh zářiče Koeficient C1 Tmavý neizolovaný 0,0122 Tmavý izolovaný 0,0120 Světlý s otevřenou komorou 0,0125 Světlý s delta komorou neizolovaný 0,0119 Světlý s delta komorou izolovaný s mřížkou 0,0098 ek [-] Podle DIN 3372 je zde ve vzorci tr, Behaglichkeitstemperatur teplota, kterou bych spíš zadával jako výslednou (operativní) (teplota pohody prostředí) součinitel využití spalin ek = 0,95 nepřímý odvod spalin z vytápěného prostoru ek = 0,86 přímý odvod spalin mimo vytápěný prostor (kouřovody) teplota spalin u tmavých zářičů 180 C ek = 0,70 přímý odvod, vyšší teplota spalin A [m2] vytápěná podlahová plocha Qcelk [kw] celkové tepelné ztráty Qinst [kw] instalovaný výkon Kolektiv: Topenářská příručka. 2001, Praha: GAS Sálavé a průmyslové vytápění Odvozeno z DIN

6 Qinst C1 t g tev A Qcelk 0,014 k t g tev A f Qcelk f s AS K Zářič hs [-] sálavá účinnost osazení v prostoru, konstr. a provoz f [-] F [-] střední sálavý účinek F = 0,40 při vodorovném osazení F = 0,70 při šikmém osazení T-N T-I S-O S-DN S-DI vodorovné 0,630 0,720 0,580 0,670 0,820 šikmé 0,580 0,670 0,550 0,620 0,780 vodorovné 0,190 0,217 0,174 0,193 0,195 šikmé 0,307 0,355 0,277 0,313 0,325 vodorovné 0,214 0,245 0,197 0,228 0,279 šikmé 0,345 0,398 0,327 0,369 0,464 0,890 0,890 0,880 0,850 0,700 osazení v prostoru f [-] konstanta K [-] - absorpce AS [-] - 0,850 Kolektiv: Topenářská příručka. 2001, Praha: GAS Sálavé a průmyslové vytápění Odvozeno z DIN Celkové tepelné ztráty Potřebný instalovaný výkon Qcelk = 230 kw 3 4 Q1 = 35,6 kw Q2 = 28,1 kw Q3 = 15,9 kw Q4 = 14,0 kw Q1inst = 34,6 kw Q2inst = 27,7kW Q3inst = 15,0 kw Q4inst = 13,7 kw 6

7 h=58% h=63% h=82% h=67% h=73% Kolektiv: Topenářská příručka. Praha: GAS Sálavé a 2001, průmyslové vytápění h=72% h=63% h=50% Kolektiv: Topenářská příručka. Praha: GAS Sálavé a 2001, průmyslové vytápění 7

8 Rozmisťování Rozmisťování Schéma pro navrhování světlých zářičů v příčném a podélném směru 8

9 Rozmisťování Doporučené vzdálenosti tmavých zářičů v podélném směru Kontrola maximální intenzity sálání Hygienické požadavky Intenzita osálání temena hlavy nesmí překročit 200 W/m2 Návrh: IS Měření: f Qinst A f S AS ti t g 0,0716 I S t mrt t g 273 2,9 108 wa0, 6 t g ti 4 1/ 4 I t mrt 273 8, / 17, (1) (2) Příklad: Při sálavém vytápění haly je výsledná teplota ve výšce hlavy pracovníka tg = 27 C (měřeno kulovým teploměrem Vernon-Jokl, tj. 100 mm), teplota vzduchu ti = 18 C, rychlost proudění vzduchu wa = 0,25 m.s-1. Zkontrolujte požadavek podle nařízení vlády č. 178/2001 Sb., ve znění pozdějších předpisů intenzita osálání hlavy pracovníka nesmí být větší než 200 W.m-2. Podle vztahu (1) je radiační teplota tmrt = 37 C, dosazením do vztahu (2) vychází intenzita sálání 33,9 W.m-2. Kolektiv: Topenářská příručka. 2001, Praha: GAS Vít, M., B. Málek, and Z. Matthauserová, Měření mikroklimatických parametrů pracovního prostředí a vnitřního prostředí staveb, V.M. ČR, Editor. 2004, Ministerstvo Zdravotnictví. p

10 I-23 kw I-23 kw I-17 kw I-17 kw I-23 kw 2 x 12 kw 23 kw I-23 kw 2 x 12 kw I-23 kw I-17 kw 2 x 12 kw 23 kw I-23 kw 2 x 12 kw I-17 kw I-17 kw 2 x 12 kw I-17 kw 17 kw 2 x 12 kw 23 kw 17 kw 10

11 Co všechno může ovlivnit výsledný návrh: Finance!!! Požadavky na provoz Směnnost Typ pracoviště Vytížení pracoviště Otevírání dveří Technologie Vnitřní zisky Konstrukce haly Vazníky Střecha Výška Na co nezapomenout! Regulace (čidla, sekce) Plyn Odvod spalin Větrání Shrnutí návrhu vytápění plynovými zářiči Volba druhu a typu zářiče dle výšky haly, možností zavěšení (hmotnost), charakteru provozu (rychlost náběhu), konstrukce haly) Rozmístění zářičů dle úhlu jádrového sálání, možností zavěšení (vazníky, střecha), provozu a charakteru budovy Rozdělení objektu na části ochlazované stejným způsobem a se stejným druhem a typem zářiče Výpočet tepelné ztráty standardními postupy ČSN , EN (teplota pod podlahou 10 C, venkovní teplota pro výpočet infiltrace te = tev - 8 C, teplotní gradient 0,5 K/m, zátopová přirážka 0,1 až 0,2 ostatní přirážky 0, rozlehlé haly M = 1) Výpočet potřebného instalovaného výkonu z tepelných ztrát koeficienty podle způsobu zavěšení, druhu a typu zářiče Podělení výsledného instalovaného výkonu uvažovaným počtem zářičů Kontrola maximální intenzity sálání (Minimální hygienické výšky zavěšení) Návrh větrání, odvodu spalin, přívodu plynu, regulace Výpočet finančních nákladů 11

12 Světlé zářiče 45 zářičů Světlé zářiče 30 zářičů Tmavé zářiče Tmavé zářiče 24 zářičů 24 zářičů Zářiče Montáž Regulace Plyn Vzduch Celkem pořizovací 1,6 mil 1,2 mil 1,4 mil 1,3 mil Provozní 836 MWh/rok m3/h Kč Cca 9 Kč/m3 12