Vnitřní plynovod - komíny, přívod vzduchu, odvod spalin - - hydraulický výpočet -

Transkript

1 ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra technických zařízení budov Vnitřní plynovod - komíny, přívod vzduchu, odvod spalin - - hydraulický výpočet - Ing. Stanislav Frolík, Ph.D. Navrhování systémů TZB YNST NÁVRH KOMÍNU kdo komín navrhuje, stavař nebo specialista TZB, čí bude ten Černý Petr? návrh podle diagramů výrobců na základě výkonu a účinné výšky v současné době je třeba ve většině případů hydraulický výpočet klesá teplota spalin, komín je již samostatným systémovým prvkem (vyšší cena), apod k přesnému návrhu je třeba kvalitních vstupních dat pro hydraulický výpočet přesné údaje o spotřebiči (typ, teplota a průtok spalin, tlaková ztráta aj ) účinná výška komína Komíny způsob připojení na komín (kouřovod) přívod vzduchu pro spalování, atd podrobný výpočet obvykle poskytne výrobce komínů, či komerční software komín je společně se spotřebičem a přívodem vzduchu jeden fční celek!!!, který má velkou návaznost na stavební část (zatížení, prostupy, dilatace,vzhled budovy, ) 1

2 Komíny ODTAH SPALIN NA FASÁDU X KOUŘOVOD S FUNKCÍ KOMÍNA X KOMÍN Komíny POŽADAVKY NA VYÚSTĚNÍ komín a kouřovod musí zajistit za všech provozních podmínek bezpečný odvod a rozptyl spalin do volného ovzduší, aby nenastalo jejich hromadění a ohrožení bezpečnosti. - výška komínu nad objektem ČSN šikmá střecha plochá střecha 2

3 Komíny OCHRANNÉ VZDÁLENOSTI OD VYÚSTĚNÍ KOMÍNŮ ČSN EN / 2 Komíny-Provádění kovových komínů-část 1: Komíny pro otevřené spotřebiče paliv Komíny OCHRANNÉ VZDÁLENOSTI OD VYÚSTĚNÍ ODTAHU SPALIN NA FASÁDU TPG 8 1 /1996 Vyústění odtahu spalin od spotřebičů na plynná paliva na venkovní zdi (fasádě)

4 platné normy : Spalinové cesty - komíny ČSN EN 144 Komíny všeobecné požadavky (září 24) ČSN Komíny Navrhování, provádění a připojování spotřebičů paliv (leden 28) sjednocuje názvosloví a třídění s ČSN EN 144 např. aktuální zařazení nového termínu pojistný komín pro případ energetické krize, poruchy, přírodní katastrofy apod. doplňuje předchozí vydání normy ČSN o základní požadavky na přetlakové a společné komíny a stanovuje podmínky pro odvod spalin stěnou fasády do volného ovzduší zejména : 1. omezuje výkon spotřebičů s vyústěním na fasádu 2. mění výšku a místo vyústění na fasádě. mění ochranné pásmo a tvar spalinové vlečky Spalinové cesty - komíny Odvod spalin stěnou fasády do volného ovzduší stále platí, že vést spaliny na fasádu pouze v technicky odůvodněných případech!!! (absence komínu) 1. Omezení výkonu spotřebičů TPG 8 1 řešila spotřebiče do kw ČSN omezuje výkon na 4 kw u průmyslových objektů bez oken nad vyústěním omezuje výkon na 14kW u rekonstrukcí bytových domů a u rodinných domů NA FASÁDU NE : - u novostaveb bytových domů - u rodinných domů nad 14kW 4

5 Spalinové cesty - komíny Odvod spalin stěnou fasády do volného ovzduší 2. Změna výšky a místa vyústění TPG 8 1 požadovala vyústění min.,m a 2m nad terénem, řešila vyústění pod balkónem, římsou ČSN požaduje 4m nad terénem u bytových domů, jiné případy neřeší spotřebiče do 7 kw ( vafky ),m pod parapetem zakazuje vyústění pod balkónem a přesahující střechou Odvod spalin stěnou fasády do volného ovzduší. Změna ochranného pásma a jeho tvaru TPG 8 1 tvar pásma nezávisel na výkonu ani NOx ČSN Spalinové cesty - komíny podrobná tabulka rozměrů pásma podle výkonu a NOx

6 Spalinové cesty - komíny Odvod spalin stěnou fasády do volného ovzduší. Výšky komínů a vzdálenosti vyústění pro různé situace ČSN toto již rešila, je však zrušena ČSN doplněné obrázky a textová upřesnění Přívod vzduchu do prostoru s plynovými spotřebiči TPG 74 1 /29 Odběrná plynová zařízení a spotřebiče na plynná paliva v budovách přívod vzduchu pro větrání, odvod škodlivin, a pro spalování (obvykle největší) popisuje výpočet, problém je ve vstupních údajích instalace spotřebičů typu A a B podle TPG do obytných a jiných prostor s přirozeným větráním okny má tato úskalí : průvzdušnost oken (dle TPG okno (dřevo, plast) i=1,2.1-4 a více, dveře - i=1,6.1-4 a více, přičemž ČSN 74-2/22 uvádí i=,8.1-4 a méně, výrobci dokonce i=,1.1-4 a méně přebytek vzduchu pro spalování (posuzování stavu s nejvyšším přebytkem vzduchu = obvykle snížený výkon spotřebiče, musí udat výrobce) požadovaný objem místnosti a předepsaná násobnost výměny vzduchu (kde by se vzala?) existence podtlakového větrání, někdy dokonce v místnosti se spotřebičem SPLNĚNÍ POŽADAVKŮ TPG NA PŘÍVOD VZDUCHU PRŮVZDUŠNOSTÍ OKEN NELZE VE VĚTŠINĚ PŘÍPADŮ ZAJISTIT A JE NUTNÉ HLEDAT JINÉ ŘEŠENÍ!!! 6

7 Zásobování plynem ČSN a TPG PŘÍLOHA TPG OBSAHUJE ORIENTAČNÍ HODNOTY PRŮTOKU VZDUCHU OKNY V ZAVŘENÉ POLOZE pro provozovaná zařízení nová tabulka pro rychlý odhad množství vzduchu infiltrací okny zpracována na základě praktických měření Součinitelé spárové průvzdušnosti okenních spár Typ okna a okenní spáry Součinitel spárové průvzdušnosti [m.s -1.m -1.Pa -,67 ] Okno jednoduché dřevěné netěsněné 1,9.1-4 Okno dřevěné zdvojené, netěsněné spáry 1,4.1-4 Okna dřevěná nebo plastová, kovová těsněná,1 -,4.1-4 Okno dřevěné zdvojené s těsněním KOVOTĚS,7.1-4 Okno těsněné molitanovými pásky,.1-4 Okno těsněné neoprenovými profily,2 -,4.1-4 Požadovaná maximální hodnota součinitele spárové průvzdušnosti ilv,n dle ČSN 74 Funkční spára ve výplni otvoru Vstupní dveře do zádveří budovy při celkové výšce nadzemní části budovy do 8 m včetně Ostatní vstupní dveře do budovy Dveře oddělující ucelenou část budovy Ostatní vnější výplně - do 8 m včetně otvorů při celkové výšce - mezi 8 m a 2 m nadzemní části budovy - nad 2 m včetně Požadovaná hodnota součinitele spárové průvzdušnosti i LV,N [m.s -1.m -1.Pa -,67 ] Budova s větráním Budova s větráním přirozeným nebo pouze nuceným kombinovaným nebo s klimatizací 1,6.1-4,87.1-4,87.1-4,.1-4,87.1-4,6.1-4,.1-4,

8 Větrání moderních obytných staveb s těsnými okny Rychlost větru m.s -1. p = 4, Pa mn. vzduchu 2 m.h -1 (1osoba) Jaká musí být délka okenních spár? délka okenních spar [m] ,4*1-4,1*1-4 1,4*1-4 1,9*1-4 součinitel spárové průvzdušnosti [m.s -1.m -1.Pa -,67 ] množství proudícího vzduchu [m.h -1 ],, 2, 2, 1, 1,,,,4 1, 1,8 18,7,4*1-4,1*1-4 1,4*1-4 1,9*1-4 2,*1-4 součinitel spárové průvzdušnosti [m.s -1.m -1.Pa -,67 ] 2 Jaký musí být souč.sp.průvzdušnosti při délce spár jednoho okna 1m, aby bylo přivedeno 2 m.h -1? Přívod vzduchu pro spotřebiče typu B samostatný přívod propojení místností 8

9 Možné řešení: Přívod vzduchu do prostoru s plynovými spotřebiči typu B ÚPRAVA OKEN (kanály, štěrbiny ) SAMOST. PŘÍVOD VZDUCHU (mřížky,tubusy ) odborný seminář firmy Protherm v spolupráci s katedrou technických zařízení budov fakulty stavební ČVUT Přívod vzduchu a odvod spalin pro spotřebiče typu C společný komín odvod nad střechu odvod před zeď 9

10 Rozvody plynu nové TPG (nahrazuje původní TPG z 2): TPG 7 1 Použití měděných materiálů pro rozvod plynu 9/211 zásady použití a vedení rozvodů plynu z Cu spojování Cu potrubí kapilární pájení lisované spoje rozměry potrubí a tvarovek zvláštní požadavky vedení značení potrubí (2mm pruhy ) tepelná roztažnost potrubí ochrana proti korozi a poškození elektrochemická koroze!!! (zákaz přímého kontaktu Cu se Zn a ocelí) úhelník TPG 7 1 Použití měděných materiálů pro rozvod plynu 9/211 vedení rozvodů z Cu Rozvody plynu - vnější - v zemi - na konstrukci budov - po oplocení - vnitřní - po povrchu konstrukce - pod omítkou (duté zdivo!!!) ČSN EN 177 Lisované spoje mají být umístěny ve větraných a přístupných místech. TPG 74 1 Potrubí nesmí být vedeno v dutinách ve zdi. Potrubí v dutinách zdiva musí být dokola vyomítáno nebo uloženo do chráničky. chránička 1

11 Rozvody plynu MATERIÁLY POUŽÍVANÉ PRO ROZVODY PLYNU výchozí materiál druh materiálu vnitřní plynovod oblast použití vnější plynovod ochrana proti korozi legislativa černá bez úpravy povrchu ochrana proti korozi obvykle nátěr TPG ocel černá s tovární úpravou povrchu nerezová (pozinkovaná) plastová tovární izolace (bralén atp.) ohebné vlnovcové potrubí opláštěné rozebiratelné spoje!!! stávající instalace TPG 72 4 ČSN EN 1266 ČSN ČSN ČSN EN měď měkká, polotvrdá, tvrdá bez povrch. úpravy, plast. tovární izolace TPG 7 1 ČSN EN 17 plast polyethylen PE8, PE1 vícevrstvý PEX-AL-PEX bez povrch. úpravy, přípojky TPG 72 1 ČSN bez povrch. úpravy TPG Výpočet domovního plynovodu Princip výpočtu - posouzení nejnevýhodněji položeného spotřebiče resp. tlakové ztráty od napojení na přípojku (HUP, plynoměr) až ke spotřebiči - podmínkou pro spolehlivý a bezpečný provoz spotřebiče je přivedení dostatečného množství spalovacího plynu o min. požadovaném přetlaku (udává výrobce, pozor na nízkotlaký rozvod!!!, citlivost spotřebičů na výkyvy tlaku ) - tlaková ztráta může být u domovního plynovodu včetně plynoměrů nejvíce 1 Pa (bez plynoměrů max. 1 Pa) - tlaková ztráta se volí tak, aby byl zajištěn požadovaný minimální provozní tlak plynu před spotřebiči nebo regulátory tlaku plynu - výpočet posuzuje vodorovné a svislé úseky samostatně na svislé části (potrubí probíhající skrze jedno a více podlaží (ne v rámci podlaží) se posoudí přirozený vztlak plynu (ZP!!!) s tlakovou ztrátou, na vodorovné části se posoudí tlakové ztráty třením a místními odpory s dovolenou ztrátou 11

12 Výpočet domovního plynovodu Postup výpočtu Návrh plynovodu 1. zakreslení izometrie celého rozvodu (popř. části s potřebnými průtoky) 2. označení úseků. výpočet redukované potřeby plynu pro úsek 4. zjištění délky úseku a celé trasy. stanovení předběžné tlakové ztráty pro celou trasu 6. návrh dimenze úseku Posouzení plynovodu 1. stanovení ekvivalentní délky potrubí 2. výpočet skutečné měrné ztráty třením. výpočet skutečné ztráty úseku 4. posouzení trasy s dovolenou ztrátou Výpočet domovního plynovodu Izometrie trasa potrubí k posuzovanému!!! spotřebiči 12

13 Výpočet domovního plynovodu Označení úseků úsek potrubí s konstantním množstvím protékajícího plynu s rozdělením na svislé a vodorovné části (svislou části se rozumí potrubí probíhající skrze min. jedno podlaží a více, ne rozvod v rámci jednoho podlaží Výpočet domovního plynovodu Redukovaná potřeba plynu V r = ΣV 1 Ḳ1 + ΣV 2 K 2 + ΣV K [m /h] V 1 vaření + průtoková příprava vody U 1 =, V 2 lokální topidla, přímotopný zásobník U 2 =,1 V kotle, vč. kombikotlů U =,1 V 4 technologické spotřebiče, velkokuchyně U 4 - pozn. U 4 stanoví se individuálně dle druhu spotřebičů, počtu a způsobu provozu Koeficient současnosti podle skupiny spotřebičů ki 1 = n U i i 1

14 Výpočet domovního plynovodu Předběžná tlaková ztráta pro celou trasu p R = 1, [Pa] l p dovolená ztráta tlaku pro domovní plynovod, volí se (1 Pa) 1, % přirážka na místní odpory (kohouty, kolena, odbočky apod ) l = délka domovního plynovodu od hlavního uzávěru k nejvzdálenějšímu spotřebiči (bez stoupaček) zaokrouhlení směrem k většímu profilu Výpočet domovního plynovodu Stanovení DN domovního plynovodu do kpa d = 19,4 Vr p 2 l s 1 d světlost potrubí [mm] Q v průtok m /h l délka potrubí [m] p tlaková ztráta úseku [Pa] s hutnost plynu pro ZP s =,9 14

15 Výpočet domovního plynovodu Stanovení DN domovního plynovodu DN [m m] Tlaková ztáta p v Pa na 1 m potrubí ,6 67,,4,,2,2 1 1,1,9,8,66,7 12 2,7 1,46 1,1 1,,92,8 1,61 2, 2,28 1,81 1,62 1,4 1,14 2 7,42,24 4,69,71,2 2,87 2,4 1,6 6 1, 4 1,1 7 1,,9,8, ,9 9,16 8,19 6,48,79,2 4,1 2,9 2, 7 2, 1,8 1,6 6 1,4 1, 2 24, 17, 1,2 12, 1,7 9, 7,9, 7 4, 8,8,4, 8 2,6 8 2,4 4 42, 29,7 26, 21, 18,8 16,2 1, 9, 8 7,6 6 6,6,9, 9 4,6 9 4,1 9 7, 1,8 46, 6,6 2,8 28,4 2,2 16, 4 1, 4 11, 6 1, 4 9,4 1 8,1 9 7, 6 116, 81,7 7,1 7,8 1,7 44,8 6,6 2, 8 21, 1 18, 16, 14, 8 12, 9 11, , 12, 17, 8, 76, 6,8,7 8, 1, 26, 9 24, 21, 8 19, 17, 8 27, 168, 1, 119, 16, 91,9 7,, 1 4, 7,, 6, 26, 2, 7 Výpočet domovního plynovodu Stanovení ekvivalentní délky L = l + l [m] l přirážka na místní odpory (tvarovky) závisí na : druhu a tvaru směru proudění materiálu, drsnosti potrubí, rychlosti apod 1

16 DN [m m] Výpočet domovního plynovodu Stanovení skutečné ztráty třením - interpolace Tlaková ztáta p v Pa na 1 m potrubí ,1,9,8,66,7 12 2,7 1,46 1,1 1,,92,8 1,61 2, 2,28 1,81 1,62 1,4 1,14 2 7,42,24 4,69,71,2 2,87 2, ,9 24, 42, 7, 116, 17, 27, 9,16 8,19 6,48,79,2 4,1 17, 29,7 1,8 81,7 12, 168, 1,2 26, 46, 7,1 17, 1, 12, 21, 6,6 7,8 8, 119, 1,7 18,8 2,8 1,7 76, 16, 9, 7,9 16,2 28,4 44,8 6,8 91,9 2,2 1, 2,2 6,6,7 7, 1,6 6 2,9, 7 9, 8 16, 4 2, 8 8,, 1,6 67 1, 4 2, 7 4, 8 7,6 6 1, 4 21, 1 1, 4,,,4 1,1 7 2,,8 6,6 11, 6 18, 26, 9 7, 1, 1,8,4,9 1, 4 16, 24,, 6,,9 1,6 6, 8, 9 9,4 1 14, 8 21, 8,,2,8 1,4 2,6 8 4,6 9 8,1 9 12, 9 19, 26,,2,7 4 1, 2,4 4,1 9 7, 11, 6 17, 2, 7 Výpočet domovního plynovodu Stanovení skutečné ztráty úseku p = L. p/m [Pa] L délka úseku + přirážky na místní odpory p/m měrná ztráta třením [Pa/m] 16

17 Výpočet domovního plynovodu Posouzení tlakové ztráty p pro vodorovné úseky < zvolený tlak (1 Pa) p pro svislé úseky < vztlak vztlak : p = 11,827 h (1 s) hutnost plynu - s =,9 pro ZP p pro ZP = Pa/m převýšení h p pro ZP = Pa/m Příklad výpočtu potřebného objemu místnosti Kuchyň objem 2 m okno o délce spár 8 m n =? Q s = i. L. p,67 sporáky) (požadovaná výměna n=1 pro Okna se součinitelem spárové průvzdušnosti: i = 2,1.1-4 m 2.s -1.Pa -,67 i =,1.1-4 m 2.s -1.Pa -, i. L.4 6.2, n = = = 1,2h V 2 vyhovuje 4 6. i. L.4 6., n = = =,6 h V 2 nevyhovuje 17

18 Příklad výpočtu potřebného množství vzduchu objem 2 m okno o délce spár 12 m spotřebič typu B Q = 1kW Požadovaný přívod vzduchu Q = Q.1,6 = 1.1,6 = 24 m h p spotřpotře Okna se součinitelem spárové průvzdušnosti: 1. i = 2,1.1-4 m 2.s -1.Pa -,67, Q s = i. L. p = 1, =,864 m. s = 1,1 m. h vyhovuje i =,1.1-4 m 2.s -1.Pa -,67, Q s = i. L. p =, =,48 m. s = 1,7 m. h nevyhovuje příklad : Výpočet domovního plynovodu BYTOVÝ DŮM 8 bytových jednotek vybavení bytu : plynový kotel 2kW a sporák 8kW vedení plynu : komunikacemi s plynoměry na chodbě uzávěr plyn :HUP na fasádě spolu s regulátorem plynový kotel 2kW spotřeba plynu: 2,7m /h plynový sporák 8kW spotřeba plynu: 1,1m /h 18

19 Výpočet plynovodu 1. schema izometrie Výpočet plynovodu 2. označení úseků trasa pro výpočet 19

20 Výpočet plynovodu. výpočet redukované potřeby Q r = Q 1 k 1 + Q k [m /h] Q r = 1, ,7.1 =,8 [m /h] Výpočet plynovodu 4. předběžný návrh DN DN [m m] Tlakováztáta?pv Pana 1 m potrubí ,66 7,,4 1 1,1,9,8,66,7 12 2,7 1,46 1,1 1,,92,8 1,61 2, 2,28 1,81 1,62 1,4 1,14 2 7,42,24 4,69,71,2 2,87 2,4 1,66 1,4 1,17 1, 2 12,9 9,16 8,19 6,48,79,2 4,1 2,9 2,7 2, 1,8 2 24, 17, 1,2 12, 1,7 9, 7,9,7 4,8,8,4 42, 29,7 26, 21, 18,8 16,2 1, 2

21 Výpočet plynovodu. stanovení ekvivalentní délky l = m l = 2., +,7 = 1,9m L = + 1,9 = 4,9m Výpočet plynovodu 6. hydraulické posouzení 21