KLIMATIZACE KUCHYNĚ A VÝDEJNY JÍDEL

Transkript

1 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ENERGETICKÝ ÚSTAV FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING ENERGY INSTITUTE KLIMATIZACE KUCHYNĚ A VÝDEJNY JÍDEL AIR CONDITIONING OF KITCHEN AND BUTTTERY HATCH DIPLOMOVÁ PRÁCE MASTER'S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR Bc. VLASTIMIL DVOŘÁK doc. Ing. EVA JANOTKOVÁ, CSc. BRNO 2012

2

3 Vysoké učení techncké v Brně, Fakulta strojního nženýrství Energetcký ústav Akademcký rok: 2011/2012 ZADÁNÍ DIPLOMOVÉ PRÁCE student(ka): Bc. Vlastml Dvořák který/která studuje v magsterském navazujícím studjním programu obor: Technka prostředí (2301T024) Ředtel ústavu Vám v souladu se zákonem č.111/1998 o vysokých školách a se Studjním a zkušebním řádem VUT v Brně určuje následující téma dplomové práce: v anglckém jazyce: Klmatzace kuchyně a výdejny jídel Ar condtonng of ktchen and butttery hatch Stručná charakterstka problematky úkolu: Návrh a dmenzování zeřízení pro klmatzac kuchyně a výdejny jídel v admnstratvní budově. Budova se nachází v lokaltě s letní nýpočtovou teplotou 32 C a steplotou mokrého teploměru 20 C a s výpočtovou teplotou zmní -12 C. Dspozce objektu, stavební materály a vybavení kuchyně spotřebč dle dodané dokumentace. Cíle dplomové práce: Stanovení množství větracího vzduchu. Výpočet tepelných ztrát a tepelné zátěže klmatzovaných prostor. Psychrometrcký výpočet letního a zmního provozu. Návrh strojovny klmatzace, dstrbuce vzduchu, dmenzování vzduchovodů a ventlátorů. Rozps materálů. Zpracování potřebné výkresové dokumentace.

4 Seznam odborné lteratury: Chyský, J. - Hemzal, K. a kol.: Větrání a klmatzace. Techncký průvodce sv. 31. BOLIT, Brno Székyová, M. - Ferstl, K. - Nový, R.: Větrání a klmatzace. JAGA, Bratslava ČSN EN Tepelné soustavy v budovách - Výpočet tepelného výkonu: březen ČSN Výpočet tepelné zátěže klmatzovaných prostorů: ČSN Tepelná ochrana budov Část 3: Návrhové hodnoty velčn: Nařízení vlády 361/2007 Sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví př prác. Větrání kuchyní. Společnost pro technku prostředí Fremní podklady. Vedoucí dplomové práce: doc. Ing. Eva Janotková, CSc. Termín odevzdání dplomové práce je stanoven časovým plánem akademckého roku 2011/2012. V Brně, dne L.S. doc. Ing. Zdeněk Skála, CSc. prof. RNDr. Mroslav Doupovec, CSc., dr. h. c. Ředtel ústavu Děkan fakulty

5 Abstrakt Dplomová práce se zabývá návrhem a dmenzováním zařízení pro klmatzac kuchyně a výdejny jídel v admnstratvní budově dle zadaných parametrů. Dplomová práce začíná výpočtovou částí, která obsahuje stanovení množství větracího vzduchu, výpočet tepelných ztrát a tepelné zátěže objektu. Dále jsou zde uvedeny psychrometrcké výpočty klmatzačního zařízení pro letní a pro zmní provoz. Následuje část návrhová, která obsahuje návrh koncových prvků, návrh a dmenzování vzduchovodů a návrh a umístění klmatzační jednotky. Součástí práce je techncká zpráva, seznam použtého materálu a výkresová dokumentace. Abstract Ths thess descrbes the desgn and dmensonng of a devce for ar condtonng n ktchen and dspensng room n the admnstratve buldng accordng to the gven parameters. The thess begns wth a calculaton part that contans the determnaton of ventlaton ar, the calculaton of heat losses and heat load of the object. In addton, here are psychrometrcs calculatons of ar-condtonng devce for summer and wnter operaton. The followng s part of the desgn, whch ncludes desgn of termnal components, desgn and szng ductwork and the desgn and locaton of ar-condtonng unt. The thess ncludes a techncal report, lst of used materals and drawng documentaton. Klíčová slova Klmatzace, větrání, kuchyně Key words Ar-condtonng, ventlaton, ktchen Bblografcká ctace DVOŘÁK, V. Klmatzace kuchyně a výdejny jídel. Brno: Vysoké učení techncké v Brně, Fakulta strojního nženýrství, s. Vedoucí dplomové práce doc. Ing. Eva Janotková, CSc.

6

7 Čestné prohlášení Prohlašuj, že jsem tuto dplomovou prác vypracoval samostatně s využtím doporučené lteratury a odborných konzultací s vedoucí dplomové práce doc. Ing. Evou Janotkovou, CSc. V Brně dne: podps

8

9 Poděkování Úvodem bych rád poděkoval vedoucí mé dplomové práce doc. Ing. Evě Janotkové, CSc. za ochotu, vstřícnost a cenné oborné rady př zpracování mé dplomové práce. Dále bych chtěl poděkovat svým rodčům, bratrov a přítelkyn za neustálou podporu během celé doby studa.

10

11 OBSAH Úvod Úvod do problematky Větrání a klmatzace kuchyní Způsoby přívodu vzduchu do kuchyně Typy výústí používané pro přívod vzduchu do kuchyní Odsávání vzduchu z kuchyní Výpočet množství větracího vzduchu Uspořádání kuchyně Návrh rozměrů odsávacích dgestoří Stanovení produkce ctelného tepla a vlhkost Výpočet konvekční tepelné zátěže Výpočet termckého proudu vzduchu Výpočet množství vzduchu odsávaného dgestořem Výpočet množství vzduchu odváděného z kuchyně Kontrolní výpočet podle vlhkostní blance Kontrola množství přváděného vzduchu Výpočet tepelných ztrát Stanovení součntelů prostupu tepla stavebních částí Výpočet celkové návrhové tepelné ztráty vytápěného prostoru Návrhová tepelná ztráta prostupem tepla Návrhová tepelná ztráta větráním Návrhový tepelný výkon vytápěného prostoru Výpočet tepelné zátěže Tepelné zsky od vntřních zdrojů tepla Produkce tepla ldí Produkce tepla svítdel Tepelné zsky od technologe Tepelné zsky od ventlátorů Tepelné zsky ze sousedních místností Celkové tepelné zsky od vntřních zdrojů

12 4.2 Tepelné zsky z vnějšího prostředí Tepelné zsky okny Tepelné zsky prostupem stěnou Celková tepelná zátěž klmatzovaného prostoru ctelným teplem Tepelné zsky vázaným teplem (vodní zsky) Psychrometrcké výpočty klmatzačního zařízení Letní provoz klmatzačního zařízení Počáteční parametry Určení faktoru ctelného tepla Volba obtokového součntele Určení efektvního faktoru ctelného tepla Určení rosného bodu chladče Určení stavu vzduchu za chladčem Určení stavu přívodního vzduchu P Určení hmotnostního toku vzduchu chladčem Kontrola pracovního rozdílu teplot Výpočet chladče klmatzačního zařízení Zmní provoz klmatzačního zařízení Počáteční parametry Určení faktoru ctelného tepla Určení stavu vzduchu přváděného do místnost Návrh zařízení pro zpětné získávání tepla Výkon ohřívače Návrh koncových prvků Návrh koncových prvků pro odvod vzduchu z kuchyně Návrh dgestoře D Návrh dgestoře D Návrh dgestoře D Návrh výústky do sběrného potrubí pro zařízení Návrh koncových prvků pro přívod vzduchu do kuchyně Základní parametry pro návrh Objemový tok vzduchu přváděného do místnost všem výústkam Objemový tok vzduchu přváděného do místnost jednou výústkou Návrh výústky Výstupní rychlost vzduchu z výústky

13 6.2.6 Stanovení rychlost vzduchu v pracovní výšce Kontrola pracovního rozdílu teplot Stanovení tlakové ztráty a hladny akustckého výkonu výústky Návrh vzduchovodů Návrh přívodního vzduchovodu Vztahy pro výpočty jednotlvých velčn Určení tlakových ztrát jednotlvých úseků Určení magstrály Doregulování vzduchovodů Návrh odtahového vzduchovodu Vztahy pro výpočty jednotlvých velčn Určení tlakových ztrát jednotlvých úseků Určení magstrály Doregulování vzduchovodů Návrh klmatzační jednotky Techncká zpráva Závěr SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ SEZNAM PŘÍLOH

14 Úvod Klmatzace vntřních prostor se v dnešní době stále více rozšřuje, v některých případech se dokonce považuje za samozřejmost. Nezbytná je klmatzace vekých kuchyní. Malé kuchyně postačuje větrat přrozeně otevřeným okny, ale u větších je zapotřebí nstalovat klmatzační zařízení s dostatečným parametry. Spotřebče zde umístěné produkují velké množství odpadního tepla a páry, v případě plynových sporáků spaln. Př nesprávně navrženém systému se v těchto provozech může objevt celá řada problémů. Nadměrná produkce vlhkost může vést ke kondenzac par na chladnějších površích a stěnách, kde mohou růst různé plísně. Nezanedbatelný faktor je tepelná pohoda zaměstnanců pracujících v kuchyn u spotřebčů, kteří jsou zatížen sálavým teplem. Správně navržený systém by měl všechny tyto škodlvé faktory elmnovat. Dplomová práce se zabývá návrhem tohoto zařízení na základě zadaných údajů, dspozce objektu, rozmístění a typu spotřebčů v kuchyn. Prvním krokem je stanovení produkce páry a ctelného tepla spotřebč. Z těchto údajů se určí množství větracího vzduchu, které je třeba z provozu odvádět a přvádět. Dále dle zadaných údajů určíme tepelnou ztrátu a tepelné zsky. Tepelnou ztrátu počítáme pro venkovní teplotu -15 C a tepelné zsky pro 21. července a venkovní teplotu 32 C. Z vypočtených údajů se dmenzuje klmatzační zařízení pro letní a zmní provoz, dále následuje návrh koncových prvků, vzduchovodů a klmatzační jednotky. Součástí práce je techncká zpráva, seznam použtého materálu a výkresová dokumentace. 13

15 1. Úvod do problematky 1.1 Větrání a klmatzace kuchyní Kuchyňské provozy jsou specfckou skupnou a je zapotřebí věnovat zvýšenou pozornost stavu vzduchu uvntř kuchyní. Kuchyně jsou specfcké velkou produkcí tepla, vodní páry, pachů a zplodn, které je nutné odvádět. Dále je nutné zamezt vnkání vzduchu z kuchyně do okolních prostor, jelkož vzduch z kuchyně je znečštěn různým zápachy. Stejnou pozornost je zapotřebí věnovat zamezení vnkání vzduchu z okolních místností do kuchyně, protože tento může být zdrojem choroboplodných zárodků, které by se mohly dostávat do přpravovaných jídel. Z těchto důvodů je u kuchyňských provozů použt systém rovnotlakého větrání nebo klmatzace, kdy do prostoru přvádíme stejné množství vzduchu, jako z něj odvádíme. Nedostatečné větrání způsobuje dskomfort zaměstnanců a v důsledku zvýšené kondenzace vlhkost na chladnějších površích se zde mohou začít množt různé mkroorgansmy a plísně. Kuchyně rozdělujeme podle prodkuce jídel na velm malé, malé, střední a velké. Do velm malých kuchní se řadí provozy, kde se vaří pro přblžně 10 ldí. Tyto kuchyně postačuje větrat přrozeně okny nebo větracím šachtam. Malé kuchyně menších produkcí, maxmálně 100 jídel za den, mají umístěné nucené odsávání v místě vznku škodlvn. Zařízení pro odsávání je ovládáno ndvduálně podle potřeby. Přívod vzduchu je zajštěn nfltrací nebo větracím otvory. Střední kuchyně, které mají produkc do 250 jídel za den mají nucený přívod odvod vzduchu. Odsávací prvky musí být umístěny co nejblíže zdrojům škodlvn. Větrací nebo klmatzační zařízení pracuje pouze s venkovním vzduchem. Obéhový vzduch se zde nepoužívá, protože je znečštěn zápachy a částcem tuku. Vhodné je zde využít zařízení pro zpětné získávání tepla. Velké kuchyně mají produkc jídel větší než 250 jídel za den a způsob větrání je stejný jako u kuchyní s produkcí jídel do 250 za den. 1.2 Způsoby přívodu vzduchu do kuchyně Vzduch se do kuchyně přvádí dvěma způsoby. Zaplavovacím a směšovacím. Př zaplavovacím způsobu přívodu vzduchu je vzduch do místnost přváděn velkoplošným výústkam umístěným u podlahy. Vzduch má malé výtokové rychlost, přblžně do 0,5 m/s. Přváděný vzduch má menší teplotu než vzduch v místnost a dochází k jeho přlnutí k podlaze, odkud se pohybuje vzhůru vlvem konvekce u zdrojů tepla. Ohřátý vzduch stoupá ke stropu, kde je následně odsáván. Obraz proudění vzduchu v místnost př použtí zaplavovacho způsobu přívodu vzduchu je uveden na obr

16 Obr. 1.1 Obraz proudění vzduchu v místnost př zaplavovacím způsobu přívodu vzduchu [2] Druhý způsob přívodu vzduchu je směšovací, který je možno použít jako horzontální, vz obr. 1.2, nebo jako vertkální, vz obr Pro přívod vzduchu jsou používány prvky, které musí zajstt dostatečné promíšení vzduchu přívodního se vzduchem v místnost. Jako hlavní prvky se používají obdelníkové výústky, štěrbny, anemostaty a vířvé anemostaty. Jednotlvé typy prvků jsou popsány v kap Obr. 1.2 Obraz proudění vzduchu v místnost př horzontálním přívodu vzduchu směšováním [2] Obr. 1.3 Obraz proudění vzduchu v místnost př vertkálním přívodu vzduchu směšováním [2] 15

17 1.2.1 Typy výústí používané pro přívod vzduchu do kuchyní Obdelníkové výústky Obdelníkové výústky bývají většnou dvouřadé s lamelam vertkálním a horzontálním. Natočením lamel můžeme regulovat směr proudění vzduchu z výústky. Pracovní rozdíl teplot pro obdelníkové výústky může být až 6 K. Štěrbny U štěrbnových výústek jejch délka několnásobně převyšuje šířku a lze jm vytvořt plošné proudění. Pracovní rozdíl teplot pro štěrbny může být až 6 K, ale nevýhodou těchto koncových prvků je jejch hlučnost. Anemostaty Anemostaty se vyznačují tím, že umožňují používat větší pracovní rozdíl teplot (až 8 K). Instalují se většnou do stropních podhledů a zajšťují rovnoměrný přívod vzduchu do všech směrů. Vířvé anemostaty Vířvé anemostaty mají na výstupu lamely, které mohou být pevné nebo nastavtelné. Vířvé anemostaty zajšťují ntenzvní smíšení vzduchu přívodního se vzduchem v místnost a umožňují vysoký pracovní rozdí teplot, který může být až 12 K. Velkoplošné výústky Velkoplošné výústky se používají pouze pro přívod vzduchu a bývají umístěny blízko podlahy nebo v podlaze. Způsobují přlnutí proudu k podlaze a zajšťují lepší kvaltu vzduchu v zóně pobytu. Př použtí velkoplošných výústek se pracuje s malou rychlostí proudění a s malým pracovním rozdílem teplot, který se pohybuje kolem 2 K. 1.3 Odsávání vzduchu z kuchyní Vzduch je z kuchyní odsáván koncovým prvky, které se umsťují co nejblíže zdrojům škodlvn. Nutné je také dodržet předepsaný přesah koncového prvku přes obrysy spotřebčů nebo skupn spotřebčů. Mnmální přesah přes obrysy spotřebču nebo skupn spotřebčů je 200 mm, u spotřebčů s dvířky je mnmální přesah 400 mm, aby se zamezlo únku škodlvn př otevřených dvířkách spotřebče. Všechny odsávací koncové prvky musí být opatřeny lapač tuku. Lapače tuku obsahují fltrační vložky, které musí být snadno přístupné kvůl jejch výměně nebo čštění. Nejvhodnější je svslé umístění fltračních vložek, aby se zamezlo odkapávání tuku a zkondenzované vlhkost. Z tohoto důvodu musí být ve spodní část opatřeny žlábkem pro záchyt a odvod zachyceného tuku. Z důvodu rychlého zanášení lapačů tuku je potřeba dbát na jejch údržbu. Lapače tuku se musí nejdéle po čtyřech týdnech měnt nebo čstt, aby mohly správně plnt svoj funkc a nezvyšovaly neúměrně tlakovou ztrátu v potrubí. 16

18 2. Výpočet množství větracího vzduchu Př výpočtu bylo postupováno dle VDI 2052 lteratury [2]. 2.1 Uspořádání kuchyně V kuchyn se nachází celkem 8 spotřebčů o celkovém výkonu 89 kw. Jejch seznam s rozměry je uveden v tab. 2.1, rozmístění a prostorové uspořádání na obr Označení jednotlvých místností uvedených na obr. 2.1 je uvedeno v tab Tab. 2.1 Rozměry spotřebčů Číslo spotřebče Typ spotřebče Rozměry Délka Šířka Výška L 0 B 0 H 0 [mm] [mm] [mm] 1 Plyn. sporák Plyn. plotna El. frtéza El. vařč Konvektomat Plyn. sporák Výdejní pult Myčka nádobí Návrh rozměrů odsávacích dgestoří Základní rozměry dgestoří vycházejí z mnmálního požadovaného přesahu přes obrysy spotřebčů nebo skupn spotřebčů. Označení dgestoří a jejch navrhované rozměry jsou uvedeny v tab Tab. 2.2 Navrhnuté rozměry dgestoří Název dgestoře Odsávané spotřebče Délka dgestoře L [mm] Šířka dgestoře B [mm] D 1 1, 2, 3, D 2 5, D Výška spodní hrany všech dgestoří je standardně H = 2100 mm. Centrální dgestoř D 1 a dgestoř D 3 mají přesahy přes okrajové hrany spotřebčů mnmálně 200 mm. Dgestoř D 2 je umístěna jednou stranou u stěny a její šířka přesahuje rozměr spotřebčů mnmálně o 400 mm, jelkož je zde umístěn spotřebč s dvířky a je potřeba zamezt únku škodlvn do prostoru př otevřených dvířkách. Pro zařízení 8 (myčka nádobí) bude použto odsávání sběrným potrubím umístěným ve výšce 2500 mm. 17

19 Obr. 2.1 Uspořádání kuchyně 18

20 Tab. 2.3 Tabulka místností Číslo místnost Účel místnost 1.02 RESTAURACE 1.06 PŘEDSÍN WC 1.07 WC 1.08 WC 1.10 KUCHYNĚ 1.13 SKLAD POTRAVIN 1.15 ŠATNA, DENNÍ MÍSTNOST 1.20 WC+SPRCHA 1.24 NAKLÁDACÍ RAMPA Pro výpočet podlahové plochy byla místnost rozdělěna na 3 část vz obr U každé část je uvedena její plocha a rozměry. Celková plocha místnost je uvedena pod jejím číslem. Př výpočtu podlahové plochy se k délce vntřních stěn přpočítává ještě polovna tloušťky okrajové zd a výsledná křvka, jejíž plochu počítáme, prochází zdm, jak je patrné z obr Obr. 2.2 Výpočet podlahové plochy kuchyně 19

21 2.3 Stanovení produkce ctelného tepla a vlhkost Stanovení celkové produkce tepla a vlhkost od jednotlvých spotřebčů je uvedeno v tab Výpočet dle vztahů (2.1) a (2.2) vychází z typu spotřebče (elektrcký nebo plynový), zadaného příkonu spotřebče a tabulkové hodnoty jeho produkce ctelného tepla a vlhkost uvedené v [2], s. 37, 38, tab. 3. Tab. 2.3 Produkce tepla a vlhkost jednotlvých spotřebčů Číslo spotřebče Typ spotřebče Jmenovtý výkon P & Produkce ctelného tepla Q & S Produkce páry Q & D & C m& W [ kw] [W/kW] [W] [g/(h kw)] [g/h] 1 Plyn. sporák 9, Plyn. plotna 6, El. frtéza 13, El. vařč 11, Konvektomat 17, Plyn. sporák 20, Výdejní pult 2, Myčka nádobí 9, Q & & m W = P& & C Q S = P& D& Q & S produkce ctelného tepla spotřebče na 1 kw příkonu [W/kW] Q & C celková produkce ctelného tepla spotřebče [W] P & jmenovtý příkon spotřebče [kw] D & produkce vlhkost spotřebče na 1 kw příkonu [g/(h kw)] m& W celková produkce vlhkost spotřebče [g/h] (2.1) (2.2) 2.4 Výpočet konvekční tepelné zátěže Konvekční tepelná zátež od každého spotřebče se spočítá dle vztahu (2.3). Vzorový výpočet je uveden pro spotřebč č. 1, hodnoty pro ostatní spotřebče jsou uvedeny v tab Hodnota φ je zvolena dle [2], s. 38, tab. 4. & C, K Q = Q& b ϕ C Q & C, K = ,5 0,7 Q & C, K = 813,75W (2.3) 20

22 & konvekční tepelná zátež od spotřebče [W] Q C, K Q & C celková produkce ctelného tepla spotřebče [W] b konvekční složka předaného tepla, b = 0,5 [-] φ součntel současnost chodu spotřebčů, φ = 0,7 pro [-] hotelové kuchyně dle [2], s. 38, tab. 4 Tab. 2.4 Hodnoty konvekční tepelné zátěže pro dané spotřebče Číslo spotřebče Vypočtená konvekční tepelná zátěž & Q C, K [W] Celkem pro Celkem pro 5 a Výpočet termckého proudu vzduchu Výpočet termckého proudu vzduchu se provádí dle vztahu (2.4). Je to proud teplého vzduchu, který vznká v důsledku produkce tepla spotřebč. Vzorový výpočet je proveden pro spotřebč č C, K ( h ) 3 V & = k Q& 3 z+ 1,7 d β (2.4) th V & th = ,75 (1,2 + 1,7 1,02) 1 V & = 1519,37 m 3 /h th 5 V & th termcký proud vzduchu [m 3 /h] k emprcky stanovený koefcent, k = 18 [m 4/3 W -1/3 h -1 ] & konvekční tepelná zátež od spotřebče [W] Q C, K z účnná odsávací výška dle (2.5) [m] d h hydraulcký průměr spotřebče dle (2.6) [m] β redukční polohový faktor dle [2], s. 39, tab. 6 [-] 21

23 z = h (2.5) H 0 z = 2,1 0,9 z = 1,2 m z účnná odsávací výška [m] h výška odsávání, h = 2,1 m, pro myčku h = 2,5 m [m] H 0 výška spotřebče [m] = L B 0 d h 2 L0 + d h d h 0 B 0 0,7 0,4 = 2 0,7+ 0,4 = 0,51m d h hydraulcký průměr spotřebče [m] L 0 délka spotřebče [m] B 0 šířka spotřebče [m] (2.6) Vypočtené hodnoty termckého proudu vzduchu pro všechny spotřebče jsou uvedeny v tab Tab. 2.5 Výpočet termckého proudu vzduchu od spotřebčů Číslo sp. Typ sp. L 0 B 0 H 0 d h z Q & β C, K V & th [mm] [mm] [mm] [m] [m] [W] [-] [m 3 /h] 1 Plyn. sporák ,51 1, ,00 562,94 2 Plyn. plotna ,51 1, ,00 553,08 3 El. frtéza ,51 1, ,00 453,43 4 El. vařč ,51 1, ,00 552,67 Celkem pro spotřebče 1-4 odsávané dgestoří D ,12 5 Konvektomat ,85 1, ,63 426,17 6 Plyn. sporák ,75 1, ,63 616,49 Celkem pro spotřebče 5 a 6 odsávané dgestoří D ,66 7 Výdejní pult ,80 1, ,00 389,19 Pro spotřebč 7 odsávaný dgestoří D 3 389,19 8 Myčka nádobí ,69 0, ,40 155, Výpočet množství vzduchu odsávaného dgestořem Výpočet se provede dle vztahu (2.7) vynásobením termckého proudu vzduchu přrážkovým faktorem a. Dle [2], s. 40, tab. 7, volíme a = 1,20 pro směšovací proudění. Vzorový výpočet je proveden pro spotřebč č

24 & ods, dg V = V & th a V & ods, dg = 562,94 1,20 V & ods, dg = 675,53 m 3 /h & množství vzduchu odsávaného dgestořem [m 3 /h] V ods, dg (2.7) V & th termcký proud vzduchu jednotlvých spotřebčů [m 3 /h] a přrážkový faktor poruch termckého proudu [-] Hodnoty množství vzduchu odsávaného dgestořem pro všechny spotřebče jsou uvedeny v tab V tabulce není uveden spotřebč č. 8 (myčka), protože je odsáván pod stropem, nkol dgestoří. Tab. 2.6 Množství vzduchu odsávaného dgestořem Číslo spotřebče V & th & V ods, dg [m 3 /h] [m 3 /h] 1 562,94 675, ,08 663, ,43 544, ,67 663,20 Celkem pro sp , ,17 511, ,49 739,79 Celkem pro sp. 5 a , ,19 467, Výpočet množství vzduchu odváděného z kuchyně Množství odváděného vzduchu z kuchyně spočítáme dle vztahu (2.8) jako součet množství vzduchu odsávaného dgestořem od jednotlvých spotřebčů, množství vzduchu odsávaného pod stropem (spotřebče, které nejsou pod žádnou dgestoří) a vyrovnávacího množství vzduchu. Zda budeme do výpočtu dle vztahu (2.8) zahrnovat vyrovnávací množství vzduchu, zjstíme dle vztahu (2.9). 7 ods V& ods dg V& = + th, ex 1 V & a + V&, (2.8) V & ods A = ( 2546, , ,03) + 155,45 1, V & = 4722,31 m 3 /h ods 23

25 V & ods množství vzduchu odváděného z kuchyně [m 3 /h] & množství vzduchu odsávaného dgestořem [m 3 /h] V ods, dg od spotřebčů 1-7 & termcký proud vzduchu pro spotřebče mmo dgestoře [m 3 /h] V th, ex a přrážkový faktor poruch termckého proudu [-] V & A vyrovnávací proud vzduchu [m 3 /h] Musí platt, že: 7 V & th, ex + V& A 0, 1 V& ods, dg (2.9) 155,45+ V& 155,45+ V& A A V & 271 m 3 /h A 1 0,1 (2546, , ,03) 426,5 Uvažujeme množství vyrovnávacího proudu vzduchu V & = 271 m 3 /h. A 2.8 Kontrolní výpočet podle vlhkostní blance Zde se provádí výpočet potřebného množství odváděného vzduchu na základě produkce vlhkost dle vztahu (2.10), aby se zamezlo kondenzac vlhkost ze vzduchu. Hodnoty V& ods, W V & ods, W = ( x m& W jsou uvedeny v tab Hodnota φ je zvolena dle [2], s. 38, tab ods m& W x ϕ př ) ρ ( ) 0,7 = 6 1,2 V & ods, W = 2796 m 3 /h & množství odváděného vzduchu podle produkce vlhkost [m 3 /h] V ods, W m& W produkce vlhkost jednotlvých spotřebčů [g/h] φ součntel současnost chodu spotřebčů [-] dle [2], s. 38, tab. 4, φ = 0,7 pro hotelové kuchyně x x ) rozdíl měrných vhkostí vzduchu odsávaného a [g/kg s.v. ] ( ods př přváděného x x ) = 6 g/kg s.v. dle [2] ( ods př ρ hustota vzduchu [kg/m 3 ] (2.10) 24

26 Pro určení potřebného množství odsávaného vzduchu se uvažuje s větší hodnotou V & ods, W a V & ods. V & ods, W = 2796 m 3 /h V & = 4722,31 m 3 /h ods Celkové množství odsávaného vzduchu je tedy rovno V & = 4722, 31 m 3 /h, přepočteno V & = 1,31 m 3 /s. ods 2.9 Kontrola množství přváděného vzduchu Větrání kuchyně je zajšťováno jako rovnotlaké, takže množství vzduchu přváděného se musí rovnat množství vzduchu odváděného dle vztahu (2.11). Je třeba provést kontrolní výpočet ntenzty výměny vzduchu dle vztahu (2.12), aby ldé uvntř místnost nebyl obtěžován průvanem. V & V& = 4722,31 m 3 /h (2.11) př = ods V & př množství vzduchu přváděného [m 3 /h] V & ods množství vzduchu odváděného z kuchyně [m 3 /h] Aby nevznklo obtěžování průvanem, musí být ntenzta výměny vzduchu v místnost I & 90m 3 /(h m 2 ). Intenzta výměny vzduchu se spočítá dle vztahu (2.12). vým V& I& vým = A I & vým př m 4722,31 = 67,76 I & = 69,7 m 3 /(h m 2 ) vým ods (2.12) I & vým ntenzta výměny vzduchu v místnost [m 3 /(h m 2 )] V & př množství vzduchu přváděného [m 3 /h] A m plocha místnost [m 2 ] Intenzta výměny vzduchu vyhovuje. 25

27 3. Výpočet tepelných ztrát Výpočet byl proveden dle normy ČSN EN [3]. Pohled na kuchyn včetně přlehlých místností a jejch teplot je na obr Všechny místnost sousedící s kuchyní, včetně mítností v 2. patře, jsou vytápěny na 24 C jako kuchyně, takže tepelné ztráty do vedlejších místností budou nulové. Tepelné mosty v budově jsou zolované. Místnost sousedící s kuchyní jsou uvedeny v tab Tab. 3.1 Tabulka místností Číslo místnost Účel místnost 26 Teplota v místnost 1.02 RESTAURACE 24 C 1.06 PŘEDSÍN WC 24 C 1.07 WC 24 C 1.08 WC 24 C 1.10 KUCHYNĚ 24 C 1.13 SKLAD POTRAVIN 24 C 1.15 ŠATNA, DENNÍ MÍSTNOST 24 C 1.20 WC+SPRCHA 24 C 1.24 NAKLÁDACÍ RAMPA Stanovení součntelů prostupu tepla stavebních částí Pro každou stavební část se její součntel prostupu tepla stanoví dle vztahu (3.1). Hodnoty λ pro jednotlvé vrstvy jsou vyhledány v ČSN [14], pro okna a dveře [6]. 1 U k = (3.1) R R R S + + Se U k součntel prostupu tepla stavební částí [W/(m 2 K)] R R S odpor prot vedení tepla jednotlvým vrstvam stav. část [m 2 K/W] odpor prot přestupu tepla na vntřní straně stavební část [m 2 K/W] R Se odpor prot přestupu tepla na vnější straně stavební část [m 2 K/W] Hodnota odporu prot vedení tepla jednotlvým vrstvam stavební část se vypočítá dle vztahu (3.2). Hodnoty R S a R d = λ R R Se byly odečteny z normy ČSN [14]. odpor prot prostupu tepla jednotlvým vrstvam st. část [m 2 K/W] d tloušťka vrstvy [m] λ součntel tepelné vodvost [W/(m K)] Hodnoty součntele prostupu tepla pro všechny stavební část jsou uvedeny v tab (3.2)

28 Obr. 3.1 Teploty v kuchyn a sousedních místnostech 27

29 Tab. 3.2 Tepelné vlastnost stavebních částí pro stanovení součntele prostupu tepla d λ R U S Pops m W/m K m 2 K/W W/m 2 K Označení stavebních částí Název vntřní lamnární vrstvy Rs =1/α Kody stavebních částí Název materálu d 1 λ 1 R 1 =d 1 /λ Název materálu d n λ n R n =d n /λ n Název vnější lamnární vrstvy Rs e =1/α e Celková tloušťka a U k Σd ΣR 1/ΣR Podlaha Odpor př přestupu tepla na vntřní straně (tep. tok směrem dolu) 0,170 Keramcká dlažba 0,015 1,010 0,015 Anhyhdrt potěr 0,050 1,200 0,042 Separační fóle 0,001 0,200 0,005 Tepelná zolace EPS 0,080 0,034 2,353 Hydrozolace - Radonelast 0,004 0,200 0,020 Železobeton 0,100 1,430 0,070 Hutněný štěrkopískový zásyp 0,100 0,800 0,125 Celková tloušťka a U k 0,350 2,799 0,357 Strop Odp. př přestupu tepla na vntřní straně (tep. tok směrem nahoru) 0,100 Železobeton 0,250 1,430 0,175 Tepelná zolace EPS 0,080 0,034 2,353 Separační fóle 0,001 0,200 0,005 Anhyhdrt potěr 0,045 1,200 0,038 Lamno 0,015 0,160 0,094 Odpor př přestupu tepla na vnější straně (tep. tok směrem nahoru) 0,100 Celková tloušťka a U k 0,391 2,864 0,349 Vnější stěna bez obkladu Odpor př přestupu tepla na vntřní straně (vodorovný tepelný tok) 0,125 Omítka vápennocementová 0,015 0,990 0,015 Zdvo z keramckých tvárnc 44 P+D P8 0,440 0,174 2,529 Strukturální omítka 0,015 0,600 0,025 Odpor př přestupu tepla na vnější straně (vodorovný tepelný tok) 0,125 Celková tloušťka a U k 0,470 2,819 0,355 28

30 Vnější stěna s obkladem Odpor př přestupu tepla na vntřní straně (vodorovný tepelný tok) 0,125 Keramcký obklad 0,015 1,010 0,015 Omítka vápennocementová 0,015 0,990 0,015 Zdvo z keramckých tvárnc 44 P+D P8 0,440 0,174 2,529 Strukturální omítka 0,015 0,600 0,025 Odpor př přestupu tepla na vnější straně (vodorovný tepelný tok) 0,125 Celková tloušťka a U k 0,485 2,834 0,353 Vntřní stěna bez obkladu Odpor př přestupu tepla na vntřní straně (vodorovný tepelný tok) 0,125 Omítka vápennocementová 0,015 0,990 0,015 Zdvo z keramckých tvárnc 30 P+D P10 0,300 0,174 1,724 Omítka vápennocementová 0,015 0,990 0,015 Odpor př přestupu tepla na vnější straně (vodorovný tepelný tok) 0,125 Celková tloušťka a U k 0,330 2,004 0,499 Vntřní stěna s obkladem Odpor př přestupu tepla na vntřní straně (vodorovný tepelný tok) 0,125 Keramcký obklad 0,015 1,010 0,015 Omítka vápennocementová 0,015 0,990 0,015 Zdvo z keramckých tvárnc 30 P+D P10 0,300 0,174 1,724 Omítka vápennocementová 0,015 0,990 0,015 Odpor př přestupu tepla na vnější straně (vodorovný tepelný tok) 0,125 Celková tloušťka a U k 0,345 2,019 0,495 Příčka bez obkladu Odpor př přestupu tepla na vntřní straně (vodorovný tepelný tok) 0,125 Omítka vápennocementová 0,015 0,990 0,015 Zdvo z keramckých tvárnc 14 P+D P10 0,140 0,174 0,805 Omítka vápennocementová 0,015 0,990 0,015 Odpor př přestupu tepla na vnější straně (vodorovný tepelný tok) 0,125 Celková tloušťka a U k 0,170 1,085 0,922 29

31 Příčka s obkladem Odpor př přestupu tepla na vntřní straně (vodorovný tepelný tok) 0,125 Keramcký obklad 0,015 1,010 0,015 Omítka vápennocementová 0,015 0,990 0,015 Zdvo z keramckých tvárnc 14 P+D P10 0,140 0,174 0,805 Omítka vápennocementová 0,015 0,990 0,015 Odpor př přestupu tepla na vnější straně (vodorovný tepelný tok) 0,125 Celková tloušťka a U k 0,185 1,100 0,909 Okno plastové s dvojtým zasklením Plocha okna S = 2,04 m 2 U k 1,600 Dveře Plocha dveří S = 1,6, 1,9, 2,2 m 2 U k 2, Výpočet celkové návrhové tepelné ztráty vytápěného prostoru ( Q& θ (3.3) Φ = ΦT, +ΦV, ) f, t Φ celková návrhová tepelná ztráta vytápěného prostoru [W] Φ T, návrhová tepelná ztráta prostupem tepla dle vztahu (3.4) [W] Φ V, návrhová tepelná ztráta větráním [W] f θ, teplotní korekční čntel zohledňující dodatečné tepelné [-] ztráty místností vytápěných na vyšší teplotu než sousední místnost dle [3], s. 66, tab. D.12. Q & t stálé tepelné zsky od technologe (spotřebčů), výpočet [W] proveden v kaptole 4 dle vztahu (4.4) Návrhová tepelná ztráta prostupem tepla Φ = f A U θ θ ) (3.4) T, k k k ( nt, e k Φ T, návrhová tepelná ztráta prostupem tepla [W] f k teplotní korekční čntel pro stavební část (k) př [-] uvažování rozdílu teploty uvažovaného případu a výpočtové venkovní teploty dle [3], s. 66, tab. D.11 A k plocha stavební část [m 2 ] 30

32 U k součntel prostupu tepla stavební část vz tab. 3.1 [W/(m 2 K)] θ nt, výpočtová vntřní teplota [ C] θ e výpočtová venkovní teplota [ C] Návrhová tepelná ztráta větráním Návrhová tepelná ztráta větráním Φ se vypočítá dle vztahu (3.5). Φ = ( θ ) V, HV, nt, θ e Φ V ( 24 15), = 14,9 + Φ V, = 581W H V H V V, Φ V, návrhová tepelná ztráta větráním [W] H, součntel návrhové tepelné ztráty větráním dle (3.6) [W/K] V θ nt, výpočtová vntřní teplota [ C] (3.5) θ e výpočtová venkovní teplota [ C], = 0, 34 V& nf, (3.6), = 0,34 43,9 H V, = 14,9 W/K H, součntel návrhové tepelné ztráty větráním [W/K] & V V nf, množství vzduchu přsávaného nfltrací dle vztahu (3.7) [m 3 /h] V & e ε (3.7) V & nf, = 2 V n50 nf, = 2 243,7 3 0,03 1 V & nf, = 43,9 m 3 /h V& nf, množství vzduchu přsávaného nfltrací [m 3 /h] V objem místnost [m 3 ] n 50 ntenzta výměny vzduchu př rozdílu tlaků 50 Pa mez [h -1 ] vntřkem a vnějškem budovy dle ČSN EN [3], volíme 3 pro střední stupeň těsnost pláště budovy e stíncí čntel dle ČSN EN [3], volíme 0,03 pro [-] mírné zastínění a pro vytápěný prostor s více než jednou nechráněnou prostorovou výplní ε výškový korekční čntel dle ČSN EN [3], volíme [-] 1 pro výšku místnost nad zemí do 10 m 31

33 3.3 Návrhový tepelný výkon vytápěného prostoru Φ HL, =Φ + Φ RH, (3.8) Φ HL, celkový návrhový tepelný výkon vytápěného prostoru [W] Φ celková návrhová tepelná ztráta vytápěného prostoru [W] dle vztahu (3.3) Φ RH, zátopový tepelný výkon vytápěného prostoru dle (3.9) [W] Pro přerušovaně vytápěné prostory se stanoví zátopový tepelný výkon pro vyrovnání účnků přerušovaného vytápění dle (3.9) Φ, = A f (3.9) RH RH Φ RH, zátopový tepelný výkon vytápěného prostoru [W] A podlahová plocha vytápěného prostoru [m 2 ] f RH zátopový součntel závslý na druhu budovy, stavební [-] konstrukc, době zátopu a předpokládaném poklesu vntřní teploty běhěm útlumu vytápění dle [3], s. 65, tab. D.10a. Pro dobu zátopu 4 h, střední hmotnost budovy a předpokládaný pokles teploty během nočního útlumu 2 K je f = 11. Výpočet celkové návrhové tepelné ztráty a celkového návrhového tepelného výkonu pro kuchyn je uveden v tab RH 32

34 Tab. 3.3 Výpočet návrhových tepelných ztrát a návrhového tepelného výkonu Venkovní výpočtová teplota Vntřní výpočtová teplota Výpočtový teplotní rozdíl Kód Stavební část Teplotní údaje θ e [ C] -15 θ [ C] 24 nt, θnt, θ [ C] 39 e Tepelné ztráty prostupem tepla f k A k U k f k A [-] [m 2 ] [W/(m 2 K)] [W/K] 1 Podlaha 0,30 67,76 0,357 7,26 2 Vnější stěna bez obkladu 1,00 14,59 0,355 5,18 3 Vnější stěna s obkladem 1,00 11,97 0,353 4,22 4 Okno 1,00 2,04 1,600 3,26 5 Dveře 1,00 1,90 2,600 4,94 Celkový součntel tepelné ztráty prostupem tepla Celková tepelná ztráta prostupem tepla Tepelné ztráty větráním Celková tepelná ztráta prostupem tepla a větráním Korekční čntel na vyšší teplotu Tepelné zsky od technologe Návrhová tepelná ztráta prostupem a větráním Φ H T, = f k Ak U k [W/K] Φ T, = H T. ( θ nt, θ e ) = Φ [W] Φ V, [W] + T, ΦV, [W] f θ [-] Q & t [W] ( ΦT, +ΦV, [W] Zátopový tepelný výkon ) f θ Q& t k 24,86 U 969,55 581, ,55 1,00 900,00 650,55 k Podlahová plocha Zátopový součntel Celkový zátopový tepelný výkon Návrhový tepelný výkon Φ Φ RH, A [m 2 ] f RH [W/m 2 ] = A f [W] =Φ + RH HL, Φ RH, [W] 67,76 11,00 745, ,91 33

35 4. Výpočet tepelné zátěže Výpočet byl proveden dle ČSN [4]. Tepelnou zátěž klmatzovaného prostoru počítáme pro 21. července, jako nejteplejší den roku. Vntřní teplota t = 26 C. Místnost 1.02 a místnost v patře nad kuchyní jsou klmatzovány rovněž na 26 C, teplota v ostatních místnostech sousedících s kuchyní je 30 C, vz obr Místnost se nachází v přízemním podlaží budovy, takže podlaha sousedí s okolní zemnou. 4.1 Tepelné zsky od vntřních zdrojů tepla Produkce tepla ldí Př výpočtu dle vztahu (4.1) uvažujeme pouze ctené teplo. Př určení produkce ctelného tepla jednoho člověka uvažujeme výpočtovou teplotu v místnost 26 C. Q& Q& (4.1) Q & l l = c(26 C) = 60 6 e Q & l = 360W Q & l produkce tepla ldí v místnost [W] & produkce ctelného tepla člověka př teplotě místnost [W] Q c( 26 C) 26 C a lehké prác dle [1], s. 159, tab. 3.2 e ekvvalentní počet osob dle (4.2) [-] = 0,85 0, 75 + (4.2) e e e = 6 ž = 0,85 0 0, d m e ekvvalentní počet ldí v místnost [-] ž počet žen v místnost [-] d počet dětí v místnost [-] m počet mužů v místnost [-] Produkce tepla svítdel Př výpočtu dle vztahu (4.3) uvažujeme uměle osvětlenou plochu ve vzdálenost větší než 5 m od okna. Hodnota c 2 byla zvolena 0,7, protože vzduch je odváděn z místnost pod stropem. Q sv = P Sosv c 1 c 2 (4.3) Q & sv = 13 18,86 1 0,7 Q & sv = 172W Q & sv tepelný zsk od svítdel [W] P & měrný příkon svítdel pro zářvky dle [1], s. 159, tab. 3.3 [W/m 2 ] S plocha místnost osvětlená svítdly [m 2 ] osv c 1 součntel současnost chodu svítdel [-] c zbytkový součntel dle [1], s. 160 [-] 2 34

36 Obr. 4.1 Teploty v kuchyn a sousedních místnostech 35

37 Tab. 4.1 Tabulka místností Číslo místnost Účel místnost Teplota v místnost 1.02 RESTAURACE 26 C 1.06 PŘEDSÍN WC 30 C 1.07 WC 30 C 1.08 WC 30 C 1.10 KUCHYNĚ 26 C 1.13 SKLAD POTRAVIN 30 C 1.15 ŠATNA, DENNÍ MÍSTNOST 30 C 1.20 WC+SPRCHA 30 C 1.24 NAKLÁDACÍ RAMPA Tepelné zsky od technologe Tepelné zsky od technologe se počítají z produkce ctelného tepla spotřebčů dle (4.4). 8 Q & = c c c & (4.4) t Q c, spot, 0 Q & t = 0,7 0,1 0, Q & t = 900W Q & t tepelné zsky od technologe [W] c 1 součntel současnost chodu spotřebčů [-] c 2 zbytkový součntel př odsávání, c2 = 1 ηods, kde [-] účnnost odsávání η ods je rovno 0,9, tedy 90 % c 3 průměrné zatížení spotřebčů [-] & produkce ctelného tepla jednotlvých spotřebčů [W] Q c, spot, Tepelné zsky od ventlátorů Elektromotor leží v proudu vzduchu, takže počítáme s jeho účnností.. Q. Q. v v. Vods p = ηv η m 1, = 0,7 0,8 Qv = 1287 W Q & v tepelný zsk od ventlátorů [W] (4.5) V. ods množství větracího vzduchu [m 3 /s] p celkový tlak ventlátoru [Pa] η v účnnost ventlátoru [-] η účnnost elektromotoru [-] m 36

38 4.1.5 Tepelné zsky ze sousedních místností Tepelné zsky ze sousedních místností se spočítají dle vztahu (4.6). Q& sm = Q& s, k = Ak U k ( te, k t) (4.6) Q & sm = 285 W Q & sm celkový tepelný zsk ze sousedních místností [W] & tepelný zsk ze sousední místnost (k) [W] Q s, k A k plocha stěny mez kuchyní a místností (k) [m 2 ] U součntel prostupu tepla stavební částí (k), vz tab. 3.2 [W/(m 2 K)] k t, teplota na vnější straně konstrukce [ C] e k t výpočtová teplota kuchyně, t = 26 C [ C] Hodnoty tepelných zsků pro jednotlvé místnost jsou uvedeny v tab 4.2. Tab. 4.2 Hodnoty tepelných zsků ze sousedních místností Místnost Kód stavební část vz tab. 3.2 A k U k e k & t, Q s, k [m 2 ] [W/(m 2 K)] [ C] [W] 7 3,80 0, ,99 0, ,90 0, ,10 0, ,45 0, ,37 0, ,60 2, ,30 0, ,02 0, ,60 2, ,50 0, ,68 0, Podloží 1 67,76 0, Celkový tepelný zsk ze sousedních místností [W] Celkové tepelné zsky od vntřních zdrojů. Q. Q. Q vz vz vz. = Q + Q l. sv. + Q + Q + Q& t = = 2434 W. v sm (4.7) 37

39 Q & vz celkové tepelné zsky od vntřních zdrojů [W] Q & l produkce tepla ldí v místnost [W] Q & sv tepelný zsk od svítdel [W] Q & t tepelné zsky od technologe [W] Q & v tepelný zsk od ventlátorů [W] Q & sm celkový tepelný zsk ze sousedních místností [W] 4.2 Tepelné zsky z vnějšího prostředí Výpočet se provádí pro každou hodnu pracovní směny ( ) a je zpracován tabelárně v tab. 4.3, kde je vyznačena hodna s největším tepelným zsky, které budeme používat k dalším výpočtům. Potřebné rozměry místnost jsou uvedeny na obr Vzorový výpočet je proveden dle vztahu (4.8) pro 21. července a 12 hodn, kdy předpokládáme největší tepelné zsky Tepelné zsky okny a) Tepelné zsky prostupem tepla okny Q ok = U ok Sok ( t e t ) (4.8) Q & ok = 1,6 2,03 (27,9 26) Q & ok = 6,2 W Q & ok tepelný zsk prostupem okny [W] U ok součntel prostupu tepla oknem [W/(m 2 K)] S ok plocha okna [m 2 ] t e venkovní výpočtová teplota [ C] t vntřní výpočtová teplota [ C] b) Tepelné zsky sluneční radací Výpočet sluneční deklnace Sluneční deklnace je úhlová vzdálenost Slunce od zemského rovníku a vypočte se dle vztahu (4.9). δ = 23,5 sn(30 ( M 1) + D 81) (4.9) δ = 23,5 sn( ) δ = 20,35 δ sluneční deklnace [ ] M měsíc, pro který provádíme výpočet [-] D den, pro který provádíme výpočet [-] Pro 21. července M = 7, D =

40 Výška Slunce nad obzorem h = arcsn( 0,766 snδ 0,643 cosδ cos(15 12)) (4.10) h = arcsn( 0,766 sn 20,35 0,643 cos 20,35 cos(15 12)) h = 60,37 h výška Slunce nad obzorem [ ] δ sluneční deklnace [ ] τ sluneční čas [h] Sluneční azmut Je vodorovný úhel polohy Slunce vůč severu, měřený po směru otáčení hodnových ručček. sn(15τ )cosδ a= arcsn (4.11) cos h sn(15 12) cos 20,35 a = arcsn cos 60,37 a = 180 a sluneční azmut [ ] τ sluneční čas [h] δ sluneční deklnace [ ] h výška Slunce nad obzorem [ ] Ekvvalentní šířka slunolamu Okno je orentováno přímo na sever, a z tohoto důvodu zde slunolam umístěn není. Osluněná plocha oken Na okno nedopadá žádné příme sluneční záření. Úhel stěny s vodorovnou rovnou a azmutový úhel normály stěny Stěna je kolmá k zem, takže úhel stěny s vodorovnou rovnou je α = 90, azmutový úhel normály okna γ je roven γ = 0. Úhel mez normálou osluněného povrchu a směrem paprsků θ θ = arccos(cosh cos( a γ )) (4.12) θ = arccos(cos60,37 cos(180 0)) θ = 119,6 θ úhel mez normálou okna a směrem paprsků [ ] a sluneční azmut [ ] γ azmutový úhel normály stěny [ ] h výška Slunce nad obzorem [ ] Pokud bude θ větší něž 90, budeme jako jeho hodnotu brát právě hodnotu

41 Intenzta přímé sluneční radace na plochu kolmou a orentovanou vůč paprskům Intenzta přímé sluneční radace na plochu kolmou ke směru slunečních paprsků DK 0 z A 1 ( )0, A sn h I & = I & e (4.13) I& DK = 1350 e I & = 826 W/m 2 DK 4, ( )0, sn 60,37 I & DK ntenzta přímé sluneční radace na kolmou plochu [W/m 2 ] I & 0 sluneční konstanta [W/m 2 ] z součntel znečštění atmosféry, tzv. Lnkeho zákal [-] A nadmořská výška oblast [m] h výška Slunce nad obzorem [ ] Intenzta dfuzní sluneční radace 2 sn h I& d = I& 0 I& DK ( ,4 I& α DK) sn 2 3 (4.14) 2 90 sn 60,37 I & d = ( ,4 826) sn 2 3 I & d = 163 W/m 2 I & d ntenzta dfuzní radace [W/m 2 ] I & 0 sluneční konstanta [W/m 2 ] I & DK ntenzta přímé sluneční radace na kolmou plochu [W/m 2 ] α úhel stěny s vodorovnou rovnou [ ] h výška Slunce nad obzorem [ ] Celková ntenzta sluneční radace procházející standardním oknem Poměrná propustnost přímé sluneční radace standardním oknem 5 θ t D = 0,87 1,47 (4.15) t D = 0,87 1, t D = 0,002 Ve výpočtech budeme uvažovat t D = 0. t D propustnost standardního okna [-] θ úhel mez normálou okna a směrem paprsků [ ] 40

42 Intenzta dfuzní radace procházející standardním oknem I & okd = t DO I& d (4.16) I & okd = 0, I & okd = 138 W/m 2 I & okd ntenzta dfuzní radace procházející standardním oknem [W/m 2 ] t celková propustnost standardního okna dfuzní [-] DO radací, t = 0, 85 DO I & d ntenzta dfuzní radace [W/m 2 ] Celková ntenzta sluneční radace I & = I& t + I& (4.17) I ok ok DK D okd = I & ok = 138 W/m 2 I & ok celková ntenzta sluneční radace [W/m 2 ] I & DK ntenzta přímé sluneční radace na kolmou plochu [W/m 2 ] t D propustnost standardního okna [-] I & ntenzta dfuzní radace procházející standardním oknem [W/m 2 ] okd Tepelný zsk sluneční radací Q rad = So I& ok s (4.18) Q & rad = 1, ,9 Q & rad = 219 W Q & rad tepelný zsk sluneční radací [W] S o plocha zasklení oken, počítáme s šířkou rámu 5 cm [m 2 ] I & ok celková ntenzta sluneční radace [W/m 2 ] s stíncí součntel, s = 0,9 pro okno s dvojtým zasklením [-] dle [1], s. 168, tab. 3.7 Hodnoty tepelného zsku z oslunění pro jednotlvé hodny dne jsou uvedny v tab Tepelné zsky prostupem stěnou Venkovní stěna se skládá ze dvou částí, jedna s obkladem a druhá bez obkladu. Pro každou tuto část bude výpočet proveden zvlášť. Stěna s obkladem má tloušťku 0,485 m, stěna bez obkladu má tloušťku 0,470 m. Stěna je považována za těžkou, pokud její tloušťka přesahuje nebo je rovna 0,450 m vz [1], s Výpočet tepelných zsků prostupem bude proveden dle vztahu (4.19) a (4.20) pro těžkou stěnu. Hodnoty součntelů prostupu tepla stěnam a plochy stěn jsou uvedeny v tab Q & S,1 = U S,1 S S, 1 ( trm t) (4.19) Q & S, 1 = 0,355 14,59 ( 26,2 26) Q & 1W S, 1 = 41

43 Tab. 4.3 Tepelné zsky sluneční radací okny Sluneční čas τ [h] Sluneční deklnace δ [ ] 20,35 20,35 20,35 20,35 20,35 20,35 20,35 20,35 20,35 20,35 20,35 Výška Slunce nad obzorem h [ ] 24,99 34,60 43,84 52,04 58,07 60,37 58,07 52,04 43,84 34,60 24,99 Sluneční azmut a [ ] 92,35 99,46 113,19 130,34 152,69 180,00 207,31 229,66 246,81 260,54 267,65 Úhel stěny s rovnou α [ ] Úhel normály stěny γ [ ] Úhel normály a paprsků θ [ ] 90,00 90,00 90,00 90,00 90,00 90,00 90,00 90,00 90,00 90,00 90,00 Intenzta na kolmou plochu I DK [W/m 2 ] 562,40 676,37 748,70 793,44 817,93 825,73 817,93 793,44 748,70 676,37 562,40 Intenzta dfuzní radace I d [W/m 2 ] 90,30 114,90 135,16 150,33 159,73 162,92 159,73 150,33 135,16 114,90 90,30 Propustnost přímé sluneční radace standardním oknem t D [-] 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Intenzta dfuzní radace standardním oknem Celková ntenzta sluneční radace standardním oknem Tepelný zsk sluneční radací okny I okd [W/m 2 ] 76,75 97,67 114,89 127,78 135,77 138,48 135,77 127,78 114,89 97,67 76,75 I ok [W/m 2 ] 76,75 97,67 114,89 127,78 135,77 138,48 135,77 127,78 114,89 97,67 76,75 Q rad [W] 121,57 154,71 181,98 202,40 215,06 219,36 215,06 202,40 181,98 154,71 121,57 42

44 ( trm t) ( 26,2 26) Q S,2 = U S,2 S S, 2 (4.20) Q & S, 2 = 0,353 11,97 Q & 1W S, 1 = Q & S,1 tepelný zsk prostupem tepla stěnou bez obkladu [W] U S,1 součntel prostupu tepla stěnou bez obkladu [W/(m 2 K)] S S,1 plocha stěny bez obkladu dle vztahu (4.21) [m 2 ] Q & S,2 tepelný zsk prostupem tepla stěnou s obkladem [W] U S,2 součntel prostupu tepla stěnou s obkladem [W/(m 2 K)] S S,2 plocha stěny s obkladem dle vztahu (4.21) [m 2 ] t rm průměrná rovnocenná venkovní sluneční teplota vzduchu [ C] za 24 hodn dle [1], s. 170, tab. 3.9 pro severní stranu t = 26, 2 C t vntřní výpočtová teplota, t = 26 C [ C] Výpočet plochy stěny se provede pro stěnu s obkladem a stěnu bez obkladu dle vztahu (4.21). = l v S (4.21) S S, k k k v, k S, plocha stěny [m 2 ] S k l k délka stěny [m] v výška stěny [m] k S, plocha výplní ve stěně [m 2 ] vk Celková tepelná zátěž klmatzovaného prostoru ctelným teplem Celková tepelná zátěž ctelným teplem se stanoví dle vztahu (4.22) jako součet tepelné zátěže ctelným teplem od vntřních zdrojů, tepelné zátěže z oslunění a tepelné zátěže prostupem tepla stěnam. Q &, c = Q& vz + Q& ok + Q& rad,max + Q& + S,1 Q& S,2 (4.22) Q &, c = , Q &, c = 2661W & Celková tepelná zátěž ctelným teplem [W] Q, c Q & vz celkové tepelné zsky od vntřních zdrojů [W] Q & ok tepelný zsk prostupem okny [W] Q & nejvyšší hodnota tepelných zsků z oslunění v průběhu dne [W] rad,max Q & S,1 tepelný zsk prostupem tepla stěnou bez obkladu [W] Q & S,2 tepelný zsk prostupem tepla stěnou s obkladem [W] rm 43

45 4.2.4 Tepelné zsky vázaným teplem (vodní zsky) Produkce páry od ldí M & w, l = e m& wl, (4.23) M & wl, = M & wl, = 804 g/h M & wl, celková produkce páry od ldí [g/h] e ekvvalentní počet ldí v místnost vz (4.2) [-] & produkce páry od jednoho člověka dle [1], s. 159, tab.3.2 [g/h] m wl, Produkce páry od spotřebčů 8 M & = c m& (4.24) w, s 2 w 1 w, s = 0,1 M & M & ws, = 2876 g/h & celková produkce páry od spotřebčů [g/h] M w, s c 2 zbytkový součntel př odsávání, c2 = 1 ηods, kde [-] účnnost odsávání η ods je rovno 0,9, tedy 90 % m& w produkce páry od jednotlvých spotřebčů vz tab. 2.3 [g/h] Tepelné zsky klmatzovaného prostoru vázaným teplem Q, v = l23 ( c1 c3 M& ws, M& wl, ) Q &, v = 2,5 10 ( 0,7 0,8 7, ,23 10 ) (4.25) Q &, v = 1676 W & celkové tepelné zsky vázaným teplem [W] Q, v c 1 součntel současnost chodu spotřebčů [-] c průměrné zatížení spotřebčů [-] 3 l 23 měrné výparné teplo vody [J/(kg K)] & celková produkce páry od ldí [kg/s] M wl, & celková produkce páry od spotřebčů [kg/s] M w, s 44

46 5. Psychrometrcké výpočty klmatzačního zařízení Výpočet se provádí pro dva druhy provozů. Zmní a letní. Zařízení dmenzujeme pro provoz letní, protože zde vycházejí větší objemové toky vzduchu a rozměry zařízení než př provozu zmním, který se potom přzpůsobí. Př výpočtu používáme Mollerův -x dagram vlhkého vzduchu. Použto bude jednokanálové klmatzační zařízení pracující pouze s venkovním vzduchem. Hodnoty konstant, s kterým budeme pracovat jsou uvedeny v tab. 5.1 a pro zjednodušení nejsou uvažovány jejch malé změny v závslost na tlaku a teplotě. Tab. 5.1 Hodnoty konstant Výparné teplo vody Měrná tepelná kapacta vody Měrná tepelná kapacta vzduchu Hustota standardního vzduchu l 23 [kj/kg] c w [kj/(kg K)] c p, vzd [kj/(kg K)] ρ v [kg/m 3 ] ,2 1,0 1,2 5.1 Letní provoz klmatzačního zařízení Počáteční parametry Vntřní vzduch t = 26 C - požadovaná teplota vzduchu uvntř místnost ϕ = 50 % - požadovaná relatvní vlhkost vzduchu uvntř místnost x = 10,3g/kg s.v. - měrná vlhkost vzduchu uvntř místnost = 52,6 kj/kg s.v. - entalpe vzduchu uvntř místnost Venkovní vzduch t = 32 C - výpočtová teplota venkovního vzduchu e t = 20 C - teplota mokrého teploměru venkovního vzduchu em ϕ = 32 % - relatvní vlhkost venkovního vzduchu e x = 9,42 g/kg s.v. - měrná vlhkost venkovního vzduchu e = 56,9 kj/kg s.v. - entalpe venkovního vzduchu e Tepelná zátěž klmatzovaného prostoru ctelným teplem Q &, c = 2661W Výpočet uveden v kaptole 4. 45

47 Tepelná zátěž klmatzovaného prostoru vázaným teplem Q &, v = 1676 W Výpočet uveden v kaptole 4. Množství větracího vzduchu V & V& = 4722,31m 3 /h př = ods Výpočet uveden v kaptole 2. Hmotnostní tok přváděného vzduchu V& př ρv m& Ve = (5.1) ,31 1,2 m& Ve = 3600 = 1,57 kg/s m& Ve m& Ve hmotnostní tok přváděného vzduchu [kg/s] V & př objemový tok přváděnéhovzduchu [m 3 /h] ρ v hustota vzduchu [kg/m 3 ] Pro praktcké výpočty nerozlšujeme mez celkovým hmotnostním tokem vzduchu a hmotnostním tokem suché složky vzduchu, jejkož se tyto hodnoty lší o velm málo Určení faktoru ctelného tepla Q& c Q&,, c ϑ = = (5.2) Q& Q& + Q&, c 2661 ϑ = = ϑ = 0,61, v ϑ faktor ctelného tepla [-] & tepelná zátěž klmatzovaného prostoru ctelným teplem [W] Q, c Q & l,23 tepelná zátěž klmatzovaného prostoru vázaným teplem [W] Q & celková tepelná zátěž klmatzovaného prostoru [W] Volba obtokového součntele Obtokový součntel F volíme F = 0,05 pro provoz pouze s venkovním vzduchem. 46

48 5.1.4 Určení efektvního faktoru ctelného tepla Q& cef Q& c F Q&,, + ec ϑ ef = = (5.3) Q& Q& + F Q& ϑ ef ϑ ef, ef , = , = 0,67 e ϑ ef efektvní faktor ctelného tepla [-] Q & c tepelná zátěž klmatzovaného prostoru ctelným teplem [W] F obtokový součntel chladče [-] Q & ec tepelná zátěž ctelným teplem z venkovního vzduchu (5.4) [W] Q & celková tepelná zátěž klmatzovaného prostoru [W] Q & e celková tepelná zátěž z venkovního vzduchu (5.5) [W] ec = mve c p, vzd ( te t) ( 32 26) Q& & (5.4) Q & ec Q & ec e = 1, = 9420 W Q & ec tepelná zátěž ctelným teplem z venkovního vzduchu [W] m& Ve hmotnostní tok přváděného vzduchu [kg/s] c p, vzd měrná tepelná kapacta vzduchu př konstantním tlaku [J/(kg K)] t e teplota venkovního vzduchu [ C] t teplota vntřního vzduchu [ C] Ve ( e ) ( ) Q & = m& (5.5) Q & e Q & e = 1,57 = 6751 W Q & e celková tepelná zátěž z venkovního vzduchu [W] m& Ve hmotnostní tok přváděného vzduchu [kg/s] e entalpe venkovního vzduchu [J/kg s.v. ] entalpe vntřního vzduchu [J/kg s.v. ] 47