CVIČENÍ 1 - část 3: PROVOZNÍ STAVY VZDUCHOTECHNICKÉ JEDNOTKY

Transkript

1 CVIČENÍ 1 - část 3: PROVOZNÍ STAVY VZDUCHOTECHNICKÉ JEDNOTKY Na úvod řehled Jak vyočítat množství řiváděného vzduchu - ouze řiomenutí a ár dolňkových informací Množství řiváděného vzduchu V : Standardně: V = V e + V c (1) V říadě nadměrné rodukce škodlivin, nebo toxických škodlivin: V = V e (2) V e množství venkovního vzduchu [m 3 /h] V c množství cirkulačního vzduchu [m 3 /h] Výočet množství řiváděného vzduchu odle známé situace v cílovém rostoru - studenti ozor na jednotky A) odle teelné zátěže Q zisk / teelné ztráty Q ztráta Qzisk ro chlazení rostoru: V = ρ.c.( t t ) [m 3 /s] (3) ro telovzdušné vytáění: V i Qztráta = [m 3 /s] (4) ρ.c.( t t ) i Q zisk, Q ztráta uvažovaná celková teelná zátěž/ztráta nebo její část ve větraném rostoru [kw] c měrná teelná kaacita vzduchu [1,01 kj/kg.k] t i telota vzduchu v interiéru [ C] t telota řiváděného vzduchu [ C] ozn.: rovnice latí ouze ro citelné telo! V cílovém rostoru je důležité dodržet maximální rozdíl telot mezi řiváděným a vnitřním vzduchem. Rozdíl je závislý na tyu rovozu, charakteru roudu řiváděného vzduchu, vzdáleností rostoru s obytem lidí od distribučního rvku aj. V zásadě: - okud řivádíme vzduch římo do rostoru obývaného lidmi je nutné volit nižší rozdíl telot a rychlosti - naoak ři neřímém řívodu (haly) můžeme dovolit vyšší telotní rozdíl a vyšší rychlosti roudu vzduchu t t i ro: telovzdušné vytáění: K ro obytné stavby, kanceláře aj. menší místnosti 30 K ro větší shromažďovací rostory s velkou světlou výškou K ro růmyslové haly chlazení: 4 6 K ro kanceláře a místnosti s distribucí římo do obytové zóny 8 10 K zajistíme-li vysokou indukci řiváděného vzduchu s vnitřním - vyšší rozdíly jsou výjimečné s ohledem na kondenzaci vodní áry, komfort v obytové zóně. V B) odle rodukce vlhkosti G = ρ.( x x ) i [m 3 /s] (5) 1/11

2 G rodukce vlhkosti ve větraném rostoru [g/s] x i měrná vlhkost interiérového vzduchu [g/kg s.v.] x měrná vlhkost řiváděného vzduchu [g/kg s.v.] Z tohoto vzorce lze zětně odvodit měrnou vlhkost řiváděného vzduchu x. okud ro výočet množství řiváděného vzduchu rozhoduje teelná složka. - tato může být shodná s x i ro rostory s malým očtem lidí - ovšem ro shromažďovací rostory (kina, zasedačka aj.) bude hrát významnou roli Provozní stavy vzduchotechnických jednotek Pro jednotlivé varianty bude dále ředstaven zimní a letní rovozní stav. Okrajové klimatické odmínky: Interiér t i = 20 C ϕ i = 0,4 (max. 0,6) Exteriér t i = -12 C x e = 1,0 g/kg Interiér: t i = 26 C (min. 22 C) ϕ i = max. 0,6 Exteriér t e = 30 C (max. 32 C) h e = 58 kj/kg ozn.: stav vzduchu v interiéru je možné korigovat odle konkrétního studentova zadání Změna stavu v interiéru: - vzduch řiváděný do rostoru má vyjma větrání obvykle jiné arametry (telota, vlhkost) než vnitřní - v interiéru je teelná ztráta / teelná zátěž, rodukce vlhkosti aj. roto je ro dodržení ožadovaného stavu vzduchu otřeba řivádět telejší / studenější říadně odvlhčený vzduch - v interiéru robíhá roces, jehož výsledkem je stav vzduchu I. Postu: - známe teelnou ztrátu / zisk a množství rodukované vodní áry - vyočítáme množství řiváděného vzduchu vzorce 3,4,5 rozhoduje maximum - v odstatě volíme mezi dvěma možnostmi rozhoduje teelný nebo vlhkostní ožadavek - okud rozhoduje teelný ožadavek (vytáění, nebo chlazení) doočítáme ze vzorce (6) x - okud rozhoduje vlhkostní ožadavek (rodukce vlhkosti v interiéru) doočítáme ze vzorce (6) t V Q = ρ.c.( t t i G = ) ρ.( x x i ) x, t (6) 2/11

3 Obr 1. Změna vzduchu v interiéru - v odstatě se jedná o tutéž vazbu mezi citelným a vázaným telem viz. cvičení č.1 art 2 3/11

4 Pois návrhových stavů jednotlivých variant centrální VZT jednotky - každou z variant je možné ojmout i jinak nejsou to jediná řešení A) Jednoduchý systém s řívodem venkovního vzduchu - ouze větráme - ohřev venkovního vzduchu na arametry vzduchu v interiéru - v interiéru vznikne rozdíl mezi měrnou vlhkostí x i a x, x << x i - systém je možné dolnit o vlhčení, ovšem u takto jednoduchých systémů se to obvykle zanedbává - důsledkem je v odstatě vysušování interiéru - výkon ohřívače Q o : Q o = m a. (h h e ) [kw] (7) m a - hmotnostní růtok vzduchu [kg/s] h měrná entalie vzduchu [kj/kg s.v.] Obr 2. Průběh změn v zimním a letním stavu ro řetlakový systém větrání - u těchto systémů řevážně dochází ouze k řívodu neuraveného venkovního vzduchu - na obr.2 je zobrazena varianta s chlazením nutno zvolit ovrchovou telotu chladiče t ch - t ch nejčastěji 9 C (ro racovní sád 6/12 C okruhu chlazení) - chladíme na telotu rovnou se stavem I - nikdy jej nelze římo trefit - výkon chladiče Q ch : Q ch = m a. (h e h ) [kw] (7) m a - hmotnostní růtok vzduchu [kg/s] h měrná entalie vzduchu [kj/kg s.v.] 4/11

5 - množství zkondenzované vodní áry na chladiči m w = m a. (x e x ) [kg/s] (8) B) Standardní rovnotlaký systém ři telovzdušném vytáění - zětné získávání tela + směšování + ohřev - stav řiváděného vzduchu dosáhne ožadované teloty, ovšem u systémů telovzdušného vytáění obecně není regulace vlhkosti tudíž nelze kontrolovat ožadavek změny vlhkosti mezi x a x i - změna ředehřevem omocí ZZT (E 2): - robíhá jako standardní ohřev vzduchu o x = konst. (vyjma výměníku s řenosem vlhkosti) - musíme odle vzorce telotní účinnosti doočítat telotu venkovního vzduchu za výměníkem ZZT - zvolíme účinnost 65 % deskový rekuerační výměník, 75 % rotační regen. výměník te2 te 1 η = [-] (9) t t i1 e1 η telotní účinnost t e2 telota venkovního vzduchu za výměníkem ZZT t e1 - telota venkovního vzduchu (řed výměníkem ZZT) t i1 telota odváděného vzduchu řed výměníkem rovná se telotě vnitřního vzduchu Obr 3. Průběh změn v zimním stavu ro standardní systém ři telovzdušném vytáění - změna směšováním (2, I 3): - směšujeme stav o ředehřevu výměníkem ZZT a cirkulační vzduch ozor na množství vzduchu! lze oužít výočtu nebo grafické metody - dohřev vzduchu (3 P): - dohříváme na telotu řiváděného vzduchu t, kterou jsme sočítali (zvolili) na začátku - vyočítat výkon ohřívače Q o 5/11

6 - jednotka omezí svůj rovoz na řívod čerstvého vzduchu - zětné získávání tela není oužíváno obtok výměníku by-assem - u systémů běžného telovzdušného vytáění není aktivní systém chlazení součástí - bez aktivního chlazení nelze dosáhnout ožadované teloty t i C) Systém s roměnlivým růtokem vzduchu - klimatizace - systém kryje celou (ří. část) otřebu tela na vytáění a otřebu chladu - úravy se skládají ze dvou částí - centrální VZT jednotka ZZT + směšování + dohřev 1.stuně, ří. chlazení 1.stuně + vlhčení vodou - koncové air-boxy 2. stueň chlazení a dohřevu - využíváme-li i vlhčení můžeme řesně docílit ožadovaného stavu řiváděného vzduchu telotu i měrnou vlhkost - změna ředehřevem omocí ZZT (E 2): - změna směšováním (2, I 3): Obr 4. Průběh změn v zimním a letním stavu ro VAV systém ři klimatizaci - změna vlhčením (3 4): - vlhčení vodou robíhá ro h = konst. adiabatický roces - stav 4 nalezneme na růsečíku h 3 a ožadované měrné vlhkosti x = x 5 = x 4 - množství vody rozrašované do roudu vzduchu m w = m a. (x 4 x 3 ) [kg/s] (10) - dohřev vzduchu 1. stueň (4 5): - ohřev vzduchu ve VZT jednotce - cílová telota se volí obvykle mírně větší než telota vzduchu v místnosti 6/11

7 - výkon ohřívače Q jednotka : Q jednotka = m a. (h h 5 ) [kw] (11) - dohřev vzduchu 2. stueň (5 P): - finální dohřev v koncovém air-boxu na ožadovanou telotu řiváděného vzduchu t - výměník nemá obvykle vysoký teelný výkon uvažujme do 8 kw - okud by vyšel výkon větší zvyšte telotu t 5 - výkon ohřívače Q air-box : Q air-box = m a. (h 5 h 4 ) [kw] (12) - zětné získávání tela není obvykle oužíváno obtok výměníku by-assem - chlazení 1. stueň (3 5) - chlazení ve VZT jednotce - nutno zvolit ovrchovou telotu chladiče t ch - t ch nejčastěji 9 C (ro racovní sád 6/12 C okruhu chlazení) - chladíme na zvolenou telotu t 5 mírně vyšší než t cca 5-8 K - stav 5 lze definovat růsečíkem čáry mokrého chlazení a suchého chlazení ve VAV boxu - výkon chladiče Q ch_jednotka : Q ch_jednotka = m a. (h 3 h 5 ) [kw] (13) - množství zkondenzované vodní áry na chladiči m w = m a. (x 3 x 5 ) [kg/s] (14) - chlazení 2. stueň (5 P) - dochlazování v koncovém VAV air-boxu - odle otřebného chladícího výkonu lze volit mezi suchým a mokrým chlazením řiojení na kanalizaci - malý chladící výkon uvažujme oět do 8 kw - výkon chladiče Q ch_air-box : Q ch_ air-box = m a. (h 5 h P ) [kw] (15) D) Systém s fan-coily / indukčními jednotkami - klimatizace - systém kryje celou (ří. část) otřebu tela na vytáění a otřebu chladu - úravy se skládají ze dvou částí - centrální VZT jednotka ouze úravy čerstvého vzduchu ZZT + dohřev 1.stuně, ří. chlazení 1.stuně + vlhčení vodou - koncové air-boxy směšování + 2. stueň chlazení a dohřevu 7/11

8 Obr 5. Průběh změn v zimním a letním stavu ro systém s fancoily ři klimatizaci - rotože směšování robíhá až v koncových rvcích je třeba v zimním stavu řekonat velký rozdíl měrné vlhkosti roto je třeba kombinovat ohřev a vlhčení - změna ředehřevem omocí ZZT (E 2): - ředehřev 1. stuně řed vlhčením (2 3 ) - koncový stav 3 je třeba určit zkusmo odle následující změny 3-4 vlhčením tak abychom umožnili co největší změnu měrné vlhkosti ři rocesu - výkon ohřívače Q 1_jednotka : Q 1_jednotka = m e. (h 3 h 2 ) [kw] (16) m e hmotnostní růtok venkovního vzduchu [kg/s] - vlhčení (3 4) - vlhčení vodou robíhá ro h = konst. adiabatický roces - stav 4 zvolíme v blízkosti křivky sytosti maximální relativní vlhkost 90 % - množství vody rozrašované do roudu vzduchu m w = m e. (x 4 x 3 ) [kg/s] (17) - ohřev 2. stuně (4 5) - koncovou telotu volíme v blízkosti teloty t i - výkon ohřívače Q 2_jednotka : Q 2_jednotka = m e. (h 5 h 4 ) [kw] (18) 8/11

9 - směšování ve fancoilu (5,I 6) - důležité dodržet oměr čerstvého E a cirkulačního vzduchu I - dohřev ve fancoilu (6 P) - odobně jako v říadě VAV air-boxu nejsou koncové výměníky velkých výkonů uvažujme oět max. 8 kw - dohříváme ze stavu o smíšení na telotu řiváděného vzduchu t - okud vychází vysoký teelný výkon zvýšíme telotu t 5 - výkon ohřívače Q fancoil : Q fancoil = m a. (h P h 6 ) [kw] (19) m a hmotnostní růtok řiváděného vzduchu [kg/s] - úrava ve VZT jednotce se omezuje na chlazení - zbylé úravy řebírá jednotka fancoil směšování a suché chlazení - chlazení 1. stueň (E 5) - mokré chlazení s ovrchovou telotou chladiče 9 C - chladíme výhradně venkovní vzduch - koncovou telotu volíme tak, aby většina chladícího výkonu byla soustředěna na VZT jednotku - výkon chladiče Q ch_jednotka : Q ch_jednotka = m e. (h E h 5 ) [kw] (20) - množství zkondenzované vodní áry na chladiči m w = m e. (x E x 5 ) [kg/s] (21) - směšování ve fancoilu (5,I 6) - důležité dodržet oměr čerstvého E a cirkulačního vzduchu I - chlazení 2.stueň (6 P) - odle otřebného chladícího výkonu lze volit mezi suchým a mokrým chlazením řiojení na kanalizaci - chladíme celkový růtok řiváděného vzduchu - výkon chladiče Q ch_fancoil : Q ch_fancoil = m a. (h 6 h P ) [kw] (22) - je možné, že ři dodržení oměrů smíšení čerstvého a cirkulačního vzduchu bude očáteční stav řed chlazením 6 vykazovat rozdíl měrné vlhkosti k x - zanedbáme E) Dvoukanálový systém - dvoukanálový systém standardně vzhledem ke své konstrukci kryje část teelné ztráty a část otřeby chladu v cílovém rostoru není ideální ro krytí celé otřeby, zejména ři velkých rozdílech - hlavní část VZT jednotky rekuerace + směšování + vlhčení - rozdělení na dvě větve horká větev ohřev a studená větev - chlazení 9/11

10 Obr 6. Průběh změn v zimním a letním stavu ro dvoukanálový systém - změna ředehřevem omocí ZZT (E 2): - směšování (2,I 3) - vlhčení vodou (3 4) - koncový stav 4 volíme tak, aby čára následujícího ohřevu 4 H byla jemně vravo od stavu řiváděného vzduchu (měla mírně větší x) - množství vody rozrašované do roudu vzduchu m w = m e. (x 4 x 3 ) [kg/s] (23) - rozdělení do dvou větví 4 - stejný objemový růtok vzduchu 1/2m a - horká větev ohřev vzduchu (4 H) - koncový stav H volíme s telotou vyšší než stav řiváděného vzduchu P dvoukanálový systém musí vždy směšovat z obou větví, jinak dojde k výraznému oklesu růtoku vzduchu - výkon ohřívače Q H : Q H = 1/2. m a. (h H h 4 ) [kw] (24) - studená větev chlazení vzduchu (4 S) - v zimním rovozním stavu volíme ochlazení ouze o telotu do o 5 K nižší než t 4 - směšování H a S - výsledný stav P musí ležet na sojnici H a S - sladění jednotlivých čar vyžaduje několik úrav oloh bodů H a S 10/11

11 - souslednost úrav je obdobná jako u zimního stavu - v říadě letního extrému není nutné uvažovat vlhčení vzduchu - horkou větev H ohříváme ouze ne nejméně zbytnou telotu - vzhledem k vyřazení vlhčení může nastat osun stavu řiváděného vzduchu P na P - okud je měrná vlhkost P nižší není to v letním stavu roblémem - nutné doočítat výkony chladiče a ohřívače v odstatě rovedeme korekci k zimnímu stavu návrhové výkony budou maxima z obou stavů ro jednotlivé výměníky 11/11