Základy sálavého vytápění Přednáška 8

Transkript

1 Faulta strojní Ústav techniy prostředí Zálady sálavého vytápění Přednáša 8 Plynové sálavé vytápění 2.část Ing. Ondřej Hojer, Ph.D. Obsah 4. Plynové sálavé vytápění 4.1 Světlé zářiče cv Tmavé vysooteplotní zářiče cv Tmavé nízoteplotní zářiče 4.4 vytápění světlými a tmavými plynovými zářiči Fyziálně správné řešení Zjednodušené řešení praxe Kontrola maximální intenzity Regulace Odouření 5. Eletricé sálavé vytápění 5.1 Veloplošné podlahové 5.2 Nízoteplotní vytápění azetové 5.3 Vysooteplotní vytápění 5.4 Quartzové zářiče 1

2 vytápění světlými a tmavými zářiči Fyziálně správné řešení Vychází ze záladních fyziálních záonů (celové tepelné bilance) Zjednodušené řešení - Praxe Vychází ze zušeností a záladních vztahů Fyziálně správné řešení Rovnice tepelné rovnováhy prostoru (bilance stěn) Rovnice tepelné rovnováhy vzduchu Rovnice tepelné pohody při sálavém vytápění t i t r Cihela, J.: Sálavé vytápění Sálavé 2. dopl. - Zálady a průmyslové a přeprac. sálavého vytápění vydání. SNTL Praha. 376 str. vytápění 2

3 Rovnice tepelné rovnováhy prostoru Pro plochu S 1 α α ( 1) S1 ( ti t p1) + ( ϕn 1 α s( n 1) S1 ( t pn t p1 ) = Λ1 S1 ( t p1 tev ) s n T = σ ε ε 4 pn 4 p1 1 2 ( n 1) t t c ( t t ) pn T p1 c c = č 4 4 Tpn Tp 1 10 pn p 1 5,67e-8 W/m 2 K 4 5,67 W/m 2 K 4 t i t p i t pe t ev Λ 1 = 1 s 1 + λ α e n.. Číslo n-té stěny s, λ 23 W/m 2 K Cihela, J.: Sálavé vytápění Sálavé 2. dopl. - Zálady a průmyslové a přeprac. sálavého vytápění vydání. SNTL Praha. 376 str. vytápění V = vet ρ c Rovnice tepelné rovnováhy vzduchu ( t t ) ( α n Sn ( t pn ti )) + α p S p ( t p t i ) + V sp ρ sp c sp ( t sp t i ) n i i i ev = p sp pn otopná plocha spaliny povrchová n-té plochy Cihela, J.: Sálavé vytápění Sálavé 2. dopl. - Zálady a průmyslové a přeprac. sálavého vytápění vydání. SNTL Praha. 376 str. vytápění 3

4 q m n Rovnice tepelné pohody pro sálavé vytápění t g t = t i α + t α + α 4 r = 4 T pj ϕ j B j s r α s + α + α 27315, s Q ( α + α s ) Sod z Q z [W] S od [m 2 ] a s [W/m 2 K] a [W/m 2 K] f j-b [-] T j [K] t r [ C] t i [ C] t g [ C] Výon zářičů Povrch člověa (oděvu) Součinitel přestupu tepla sáláním u člověa Součinitel přestupu tepla onvecí u člověa Poměr osálání mezi j-tým povrchem a bodem B Absolutní teplota j-té stěny Střední radiační teplota Teplota vzduchu Výsledná teplota t i t r Cihela, J.: Sálavé vytápění Sálavé 2. dopl. - Zálady a průmyslové a přeprac. sálavého vytápění vydání. SNTL Praha. 376 str. vytápění Fyziálně správné řešení Vychází ze záladních fyziálních záonů (celové tepelné bilance) Zjednodušené řešení - Praxe Vychází ze zušeností a záladních vztahů 4

5 1. Zvolím typ zářiče 2. Vyberu onrétní typ a odhadnu výon, abych zísal: a) Rozměry zářiče b) Úhel jádrového sálání c) Výon 3. Na záladě 2a) a 2b) rozmístím zářiče 4. Rozdělím zářiče podle charateru prostoru, terý vytápí 5. Pro typicé zóny vypočtu tepelnou ztrátu 6. Pro přesný výpočet přepočtu tepelnou ztrátu na požadovaný instalovaný výon 7. Zvolím onrétní výonový typ zářiče a prověřím porytí vytápěné plochy 8. Případně změním návrh a opauji roy 2 až 6 Světlé zářiče Povrchová teplota: 750 až 900 C Náběh:3 až 5 min Optimální výša zavěšení: h > 5 až 6m Odtah spalin: nepřímo Tmavé zářiče Povrchová teplota 500 až 180 C Náběh:10 až 15 min Optimální výša zavěšení: h < 6 až 7m Odtah spalin: ouřovod 5

6 1. Zvolím druh zářiče 2. Vyberu onrétní typ a odhadnu výon, abych zísal: a) Rozměry zářiče b) Úhel jádrového sálání c) Výon 3. Na záladě 2a) a 2b) rozmístím zářiče 4. Rozdělím zářiče podle charateru prostoru, terý vytápí 5. Pro typicé zóny vypočtu tepelnou ztrátu 6. Pro přesný výpočet přepočtu tepelnou ztrátu na požadovaný instalovaný výon 7. Zvolím onrétní výonový typ zářiče a prověřím porytí vytápěné plochy 8. Případně změním návrh a opauji roy 2 až α[ ] úhel jádrového sálání 6

7 α[ ] úhel jádrového sálání 1. Zvolím druh zářiče 2. Vyberu onrétní typ a odhadnu výon, abych zísal: a) Rozměry zářiče b) Úhel jádrového sálání c) Výon 3. Na záladě 2a) a 2b) rozmístím zářiče 4. Rozdělím zářiče podle charateru prostoru, terý vytápí 5. Pro typicé zóny vypočtu tepelnou ztrátu 6. Pro přesný výpočet přepočtu tepelnou ztrátu na požadovaný instalovaný výon 7. Zvolím onrétní výonový typ zářiče a prověřím porytí vytápěné plochy 8. Případně změním návrh a opauji roy 2 až 6 7

8 Tmavé Světlé 1. Zvolím druh zářiče 2. Vyberu onrétní typ a odhadnu výon, abych zísal: a) Rozměry zářiče b) Úhel jádrového sálání c) Výon 3. Na záladě 2a) a 2b) rozmístím zářiče 4. Rozdělím zářiče podle charateru prostoru, terý vytápí 5. Pro typicé zóny vypočtu tepelnou ztrátu 6. Pro přesný výpočet přepočtu tepelnou ztrátu na požadovaný instalovaný výon 7. Zvolím onrétní výonový typ zářiče a prověřím porytí vytápěné plochy 8. Případně změním návrh a opauji roy 2 až 6 8

9 Tmavé Světlé 1. Zvolím druh zářiče 2. Vyberu onrétní typ a odhadnu výon, abych zísal: a) Rozměry zářiče b) Úhel jádrového sálání c) Výon 3. Na záladě 2a) a 2b) rozmístím zářiče 4. Rozdělím zářiče podle charateru prostoru, terý vytápí 5. Pro typicé zóny vypočtu tepelnou ztrátu 6. Pro přesný výpočet přepočtu tepelnou ztrátu na požadovaný instalovaný výon 7. Zvolím onrétní výonový typ zářiče a prověřím porytí vytápěné plochy 8. Případně změním návrh a opauji roy 2 až 6 9

10 Q inst C1 = 0,014 ε ( tg tev ) A Qcel ( tg tev ) A + f Qcel Podle DIN 3372 je zde ve vzorci t r, Behaglicheitstemperatur teplota, terou by se měla zadávat jao výsledná (operativní) (teplota pohody prostředí) Druh zářiče Koeficient C 1 Tmavý neizolovaný 0,0122 Tmavý izolovaný 0,0120 Světlý s otevřenou omorou Světlý s delta omorou neizolovaný Světlý s delta omorou izolovaný s mřížou 0,0125 0,0119 0,0098 e [-] součinitel využití spalin e = 0,95 nepřímý odvod spalin z vytápěného prostoru e = 0,86 přímý odvod spalin mimo vytápěný prostor (ouřovody) teplota spalin u tmavých zářičů 180 C e = 0,70 přímý odvod, vyšší teplota spalin A [m 2 ] vytápěná podlahová plocha Q cel [W] celová potřeba tepla Q inst [W] instalovaný výon Koletiv: Topenářsá příruča. 2001, Praha: GAS Sálavé Odvozeno - Zálady a průmyslové z DIN sálavého 3372 vytápění -1 vytápění Q inst C1 = 0,014 ε ( tg tev ) A Qcel ( tg tev ) A + f Qcel f = η φ A K s S F[-] střední sálavý účine F = 0,40 při vodorovném osazení F = 0,70 při šimém osazení Zářič T-N T-I S-O S-DN S-DI sálavá účinnost h S [-] osazení v prostoru, onstr. a provoz f [-] osazení v prostoru f [-] vodorovné 0,630 0,720 0,580 0,670 0,820 šimé 0,580 0,670 0,550 0,620 0,780 vodorovné 0,190 0,217 0,174 0,193 0,195 šimé 0,307 0,355 0,277 0,313 0,325 vodorovné 0,214 0,245 0,197 0,228 0,279 šimé 0,345 0,398 0,327 0,369 0,464 onstanta K [-] - 0,890 0,890 0,880 0,850 0,700 absorpce A S [-] - 0,850 Koletiv: Topenářsá příruča. 2001, Praha: GAS Sálavé Odvozeno - Zálady a průmyslové z DIN sálavého 3372 vytápění -1 vytápění 10

11 Přepočet instalovaného výonu nízoteplotní zářiče Přepočet instalovaného výonu nízoteplotní zářiče 11

12 Přepočet instalovaného výonu nízoteplotní zářiče 1. Zvolím druh zářiče 2. Vyberu onrétní typ a odhadnu výon, abych zísal: a) Rozměry zářiče b) Úhel jádrového sálání c) Výon 3. Na záladě 2a) a 2b) rozmístím zářiče 4. Rozdělím zářiče podle charateru prostoru, terý vytápí 5. Pro typicé zóny vypočtu tepelnou ztrátu 6. Pro přesný výpočet přepočtu tepelnou ztrátu na požadovaný instalovaný výon 7. Zvolím onrétní výonový typ zářiče a prověřím porytí vytápěné plochy 8. Případně změním návrh a opauji roy 2 až 6 12

13 Výpočet potřeby plynu a tepla na vytápění Roční potřeba plynu Roční potřeba plynu je vedle potřeby tepla závislá taé na druhu regulace, limaticých poměrech, druhu budovy, jao i na charateru používání, terý určuje, oli provozních hodin zařízení pracuje. Podle následujícího vztahu lze přibližnou potřebu plynu stanovit: V r bv Q = t potř,i max H D u [m 3 /ot.obd.] b v [h/den] denní počet provozních hodin na plný výon potřebný e rytí požadavu na dodávu tepla dle venovní výpočtové teploty dané limaticé oblasti 5 h při jednosměnném provozu 9 h při dvousměnném 12 h při třísměnném provozu Q potř,i [W] instalovaný tepelný výon minimální hodnota přepočtená z tepelné ztráty D [den K] počet denostupňů po dobu vytápění t max [K] maximální rozdíl mezi vnitřní výpočtovou (operativní) teplotou t g a venovní výpočtovou teplotou t ev H u [MJ/m 3 ] provozní výhřevnost plynu (poud není udáno přesněji 33,48 MJ/m 3 ) Kontrola maximální intenzity sálání Doporučené hodnoty Intenzita osálánítemena hlavy by neměla přeročit 200 W/m 2 Návrh: Měření: I t S f Q = A inst f = η φ S A S 4 8 0,6 4 [( t 273) 2,9 10 ( )] 1/ g + + wa tg t 273 mrt = i 6 [( ) ] 4 9 I = t mrt ,65 10 /17,3 10 Přílad: Při sálavém vytápění haly je výsledná teplota ve výšce hlavy pracovnía t g = 27 C (měřeno ulovým teploměrem Vernon-Jol, tj. φ100 mm), teplota vzduchu t i = 18 C, rychlost proudění vzduchu w a = 0,25 m.s -1. Zontrolujte požadave podle nařízení vlády č. 178/2001 Sb., ve znění pozdějších předpisů intenzita osálání hlavy pracovnía nesmí být větší než 200 W.m -2. Podle vztahu (1) je radiační teplota t mrt = 37 C, dosazením do vztahu (2) vychází intenzita sálání 33,9 W.m -2. Koletiv: Topenářsá příruča. 2001, Praha: GAS Vít, M., B. Mále, and Z. Matthauserová, Měření mirolimaticých parametrů pracovního prostředía vnitřního prostředí staveb, Sálavé - Zálady a průmyslové sálavého vytápění vytápění V.M. ČR, Editor. 2004, Ministerstvo Zdravotnictví. p (1) (2) 13

14 Regulace DOPORUČENÍ PRO NÁVRH: Referenční zářič (funce spojena s během ventilátoru) Typ čidla (t i, t g ) Umístění čidla (neosluněné, mimo průvan, v oblasti sálání referenčního zářiče) Týdenní program dle požadavů Vypínání jednotlivých zářičů (secí) Dálové ovládání Ovládání přes PC Petráš, D., M. Kotrbatý, a oletiv, Vytápění veloprostorových a halových objetů. Sálavé a průmyslové vytápění 1. ed. 2006, Bratislava: JAGA - Zálady GROUP, sálavého s.r.o. 205 vytápění str. ISBN Návrh plynovodu DOPORUČENÍ PRO NÁVRH: Zapojení do rámu Přípojy secím mírně naddimenzovat Uvažovat požární úsey aždý požární úse (místnost) musí mít samostatně uzavíratelný přívod plynu Měrná tlaová ztráta do 2 Pa / m 14

15 Celý výpočet se provádí např. dle TPG G Plynovod se rozdělí na úsey ve terých se nemění průto (dělícími uzly potrubní sítě jsou odbočy nebo stoupačy) 2. Stanovíme potřebu plynu V = součet potřeb plynu pro spotřebiče připojené na řešený úse Stanovíme počet spotřebičů stejného druhu vúseu, určíme součinitel současnosti pro daný úse a vypočteme reduovanou potřebu V r. Na tuto potřebu potom dimenzujeme potrubí & = V r 1 = & 1 V1 + 2 V2 + 3 V3 de V 1 1 log 10 ( n) V 2 V 3 Odměříme délu úseů l R = p [ Pa / m] L & & je součet spotřeb zapojených spotřebičů pro vaření a průtoový ohřev TUV [m 3 /h]; suma jmenovitých potřeb loálních topidel [m 3 /h]; n = 1 nebo 2 2 = 1,0 n 3 2 = 0,8 suma jmenovitých potřeb otlů [m 3 /h]; n = 1 nebo 2 3 = 1,0 n 3 3 = 0,8 Stanovíme evivalentní délu místních odporů l x = 0,5.l Celová výpočtová déla L = l + l x = 1,5.l Předběžná tlaová ztráta de n je počet spotřebičů Návrh plynovodu Hojer, O.: Geometrie sálání světlých zářičů. Praha str. Sálavé a průmyslové vytápění Diplomová práce na -Ú Zálady 12116, sálavého ČVUT v Praze, vytápění Faulta strojní. Návrh plynovodu Podle tabuly pro měrné tlaové ztráty a průto určíme vhodný průměr a ontrolujeme Dp. Minimální provozní přetla před aždým zářičem je stanoven pro jednotlivé typy zářičů výrobcem. Většinou se tato hodnota pohybuje oolo 2,5 Pa. U stoupacíchvedení nesmí Dp určený pro V r přeročit hodnotu vztlau. Poud je objet zapojen do více regulačních secí s rozdílným provozem, existuje rizio, že při rázovém sepnutí celé sece najednou dojde podtlau v síti a v druhé seci toto může automatia vyhodnotit jao riziový stav a zářiče odstavit. Proto je při návrhu plynového rozvodu pro tato zařízení dobré, poud je to možné, navrhnout rozvod plynu do rámu, nebo příslušná potrubí mírně předimenzovat. Je ovšem nutné dodržet taé normu požární ČSN Ta stanoví, že celý přívod plynu do jedné požární sece musí být z dostupného místa uzavíratelný. Hojer, O.: Geometrie sálání světlých zářičů. Praha str. Sálavé a průmyslové vytápění Diplomová práce na -Ú Zálady 12116, sálavého ČVUT v Praze, vytápění Faulta strojní. 15

16 Odouření Schéma odouření tmavých zářičů do střechy Petráš, D., M. Kotrbatý, a oletiv, Vytápění veloprostorových a halových objetů. Sálavé a průmyslové vytápění 1. ed. 2006, Bratislava: JAGA - Zálady GROUP, sálavého s.r.o. 205 vytápění str. ISBN Odouření Schéma odouření tmavých zářičů do stěny Petráš, D., M. Kotrbatý, a oletiv, Vytápění veloprostorových a halových objetů. Sálavé a průmyslové vytápění 1. ed. 2006, Bratislava: JAGA - Zálady GROUP, sálavého s.r.o. 205 vytápění str. ISBN

17 Co všechno může ovlivnit výsledný návrh: Finance!!! Požadavy na provoz Směnnost Typ pracoviště Vytížení pracoviště Otevírání dveří Technologie Vnitřní zisy Konstruce haly Vazníy Střecha Výša Na co nezapomenout! Regulace (čidla, sece) Plyn Odvod spalin Větrání Návrh vytápění zářiči 1. Volba druhu a typu zářiče dle výšy haly, možností zavěšení (hmotnost), charateru provozu (rychlost náběhu), onstruce haly) 2. Rozmístění zářičů dle úhlu jádrového sálání, možností zavěšení (vazníy, střecha), provozu a charateru budovy 3. Rozdělení objetu na části ochlazované stejným způsobem a se stejným druhem a typem zářiče 4. Výpočet tepelné ztráty standardními postupy ČSN , EN (teplota pod podlahou 10 C, venovní teplota pro výpočet infiltrace t e = t ev -8 C, teplotní gradient 0,5 K/m, zátopová přiráža 0,1 až 0,2 ostatní přirážy 0, rozlehlé haly M = 1) 5. Výpočet potřebného instalovaného výonu z tepelných ztrát oeficienty podle způsobu zavěšení, druhu a typu zářiče 6. Podělení výsledného instalovaného výonu uvažovaným počtem zářičů 7. Kontrola maximální intenzity sálání (Minimální hygienicé výšy zavěšení) 8. Návrh větrání, odvodu spalin, přívodu plynu, regulace 9. Výpočet finančních náladů 17

18 Poud je to možné, doporučuje se volit méně zářičů o vyšším výonu! Výsledem jsou nižší pořizovací i provozní nálady Systémové řešení ombinovaného vytápění halového objetu 18

19 Děuji za pozornost! Použitá literatura Cihela, J.: Sálavé vytápění. 2. dopl. a přeprac. vydání. SNTL Praha. 376 str. Kotrbatý, M.: Sálavé vytápění sálavé panely, infrazářiče. Společnost pro techniu prostředí Praha. 39 str. Kotrbatý, M.;Seidl, J.: Průmyslové otopné soustavy.společnost pro techniu prostředí Česé Budějovice. 64 str. Koletiv: Topenářsá příruča. 2001, Praha: GAS Brož, K.: Vytápění. Sripta ČVUT. Vydavatelství ČVUT Praha. 205 str. 205 ASHRAE: ASHRAE Handboo HVAC Applications Vít, M., Mále, B. a Z. Matthauserová: Měření mirolimaticých parametrů pracovního prostředí a vnitřního prostředí staveb. Věstní MZ. ČR, Editor. 2004, Ministerstvo Zdravotnictví. p ČNI: ČSN Tepelná ochrana budov část 2: Požadavy Kotrbatý, M. a ol.: Vytápění průmyslových a veloprostorových objetů (I-IVX). Seriál článů až