Teplovzdušné vytápění a větrání Dimenzování VZT

Transkript

1 Teplovzdušné vytápění a větrání Dimenzování VZT Ing. Stanislav Frolík, Ph.D. katedra TZB fakulta stavební ČVUT v Praze Thákurova 7, Praha 6 Navrhování systémů TZB 1 Obsah přednášky Úvod do problematiky tepelné ztráty X těsnost objektů X vnitřní prostředí Teplovzdušné vytápění a větrání Princip Provozní schéma větrání rodinného domku Provozní schéma větrání bytového objektu Využití zemního výměníku tepla Konstrukční řešení Regulace Údržba a čištění Dimenzování VZT Navrhování systémů TZB 2 1

2 Úvod do problematiky tepelné ztráty X těsnost objektů X vnitřní prostředí Navrhování systémů TZB 3 Tepelné ztráty prostupem a větráním snaha o úsporu energie na větrání Navrhování systémů TZB 4 2

3 Těsnost objektů, BLOWER DOOR TEST dle EN (n 0,6-0,9 h -1 při p = 50 Pa) Navrhování systémů TZB 5 roztoči plísně rodu ASPERGILLUS Navrhování systémů TZB 6 3

4 Teplovzdušné vytápění a větrání - princip - Navrhování systémů TZB 7 teplovzdušné vytápění a větrání má zajistit: tepelnou pohodu ohřívat resp. ochlazovat vzduch rozvod tepelných zisků po celém objektu řízené větrání dostatek vzdušného kyslíku odvést škodliviny, zápachy, prach a vodní páry ležaté rozvody v podlaze v kanálu v izolační vrstvě podlahy ukončení rozvodů podlahová regulovatelná vyústka (pod okny shodné rozložení teplot a obraz proudění vzduchu v místnosti jak při vytápění klasickými OT) Navrhování systémů TZB 8 4

5 TEPLOTA PŘÍVODNÍHO VZDUCHU: max. 40 C CIRKULACE(ÚSPORA ENERGIE) PŘÍVODNÍ VZDUCH = VENKOVNÍ + ODVÁDĚNÝ TEPLOVZDUŠNÉ VYTÁPĚNÍ POKRYJE TEPELNOU ZTRÁTUVŠECH MÍSTNOSTÍ CELÉHO BYTU PŘI JEHO VÝPOČTOVÉ T i = 20 C. KOUPELNY T i = 24 C =>DOHŘÍVÁNÍ SAMOSTATNÝM ZDROJEM TEPLA ZDROJ TEPLA Nízký teplotní spád - teplota teplovodního výměníku max. 55 C Navrhování systémů TZB 9 předfiltry připojovací hrdla ventilátor odpadního vzduchu rekuperátor filtr přiváděného vzduchu směšovací klapka ventilátor přiváděného vzduchu teplovodní ohřívač Navrhování systémů TZB 10 5

6 Navrhování systémů TZB 11 Teplovzdušné vytápění a větrání - provozní schéma v rodinném domě - Navrhování systémů TZB 12 6

7 1 -cirkulační a čerstvý vzduch do obytných místností 2 - venkovní vzduch přiváděný zemním registrem 3 -odpadní vzduch z WC, koupelny, kuchyně 4 -cirkulační vzduch z místností do VZT jednotky 5 -výfuk odpadního vzduchu po rekuperaci A -vytápěcí a větrací jednotka B - integrovaný zásobník tepla C zdroj tepla D -zemní registr Navrhování systémů TZB E - solární kolektory 13 Teplovzdušné vytápění a větrání - provozní schéma v bytovém objektu - Navrhování systémů TZB 14 7

8 VZT jednotka v bytě Navrhování systémů TZB 15 Navrhování systémů TZB 16 8

9 VZT jednotka mimo byt Navrhování systémů TZB 17 Navrhování systémů TZB 18 9

10 centrální VZT jednotka sání venkovního vzduchu, zemní registr, rekuperace přívod vzduchu do obytných místností odtah znehodnoceného vzduchu do VZT jednotky výfuk znehodnoceného vzduchu z objektu nelze cirkulovat vzduch mezi byty!!! využití rekuperace a zemního výměníku tepla Navrhování systémů TZB 19 lokální VZT jednotka, centrální přívod a odvod vzduchu sání venkovního vzduchu, zemní registr, rekuperace přívod vzduchu do obytných místností odtah znehodnoceného vzduchu do VZT jednotky výfuk znehodnoceného vzduchu z objektu lze cirkulovat vzduch v bytě využití rekuperace využití zemního výměníku tepla (centrálně) Navrhování systémů TZB 20 10

11 lokální VZT jednotka, lokální přívod a odvod vzduchu sání venkovního vzduchu, zemní registr, rekuperace přívod vzduchu do obytných místností odtah znehodnoceného vzduchu do VZT jednotky výfuk znehodnoceného vzduchu z objektu lze cirkulovat vzduch v bytě využití rekuperace nelze využít zemní výměník tepla Navrhování systémů TZB 21 Teplovzdušné vytápění a větrání - využití zemního výměníku tepla - Navrhování systémů TZB 22 11

12 Instalací zemního registru se přiváděný větrací vzduch v zimě předehřívá (až o 10 C) a v létě ochlazuje (až o 12 C). Navrhování systémů TZB 23 Teplovzdušné vytápění a větrání - konstrukční řešení - Navrhování systémů TZB 24 12

13 Potrubí pro rozvod vzduchu Čtyřhranné potrubí pozinkované ocelové tl mm pro přetlak +1000, podtlak -630 Pa RozměryAxB např. 500x315 mm Spoje příruby spojované šroubovými spoji potrubí se dělí do kategorií podle pracovního tlaku a požadované těsnosti (A nejobvyklejší, B, C) A B AxB: 125, 200,250,300,315,400,500,600,630,710,800 Navrhování systémů TZB 25 Pictures from technical parameters Potrubí pro rozvod vzduchu žebrované spiro Kruhová potrubí pozinkované ocelové mm pro přetlak/ podtlak +1500/-630 Pa Průměr D např. 500 mm potrubí se dělí do kategorií podle pracovního tlaku a požadované těsnosti (A nejobvyklejší, B, C) Hladké trouby D D:80, 100, 125, 140, 160, 180, 200, Navrhování 225, 250, 315, systémů 355, 400, TZB450, 500, 560, 630, 710, Pictures from technical parameters 13

14 DETAIL PODLAHOVÉHO KANÁLU Navrhování systémů TZB 27 Navrhování systémů TZB 28 14

15 Distribuční prvky Prvky pro směšovací proudění s kruhovým nebo plochým proudem a výraznou turbulencí - Žaluziové vyústky - Vyústku tvoří obdélníkový rám ve kterém je upevněna jedna řada listů (jednořadá), nebo dvě řady listů (dvouřadá). Přední řada listů je vodorovná, shodná s delším rozměrem vyústky. Zadní řada listů je svislá. Všechny listy vyústek jsou otočné (naklápěcí). - Štěrbinová vyústka - Sestavena z přívodní komory a čelní desky. V čelní desce jepodélně osazena řadou pevných nebo stavitelných lamel. - Přívodní komora je vybavena kruhovým připojovacím hrdlem smožností regulace průtoku vzduchu pomocí klapky. - Možnost sestavování štěrbin do řad za sebou a vytváření souvislých pásů přívodu vzduchu. Přednáška předmětu Energetické Navrhování systémy budov systémů 2 Distribuce TZB a proudění vzduchu v prostoru 29 Distribuční prvky Prvky pro směšovací proudění pro velké průtoky vzduchu Velkoobjemové vyústě Sestaveny z pevné a přívod vzduchu při vytápění pohyblivé části umožňující regulovat směr proudu vzduchu axiálním nebo radiálním směrem přívod vzduchu při chlazení projekční podklady firmy Schako Přednáška předmětu Energetické Navrhování systémy budov systémů 2 Distribuce TZB a proudění vzduchu v prostoru 30 15

16 Distribuční prvky Prvky pro směšovací proudění s velkým dosahem Trysky a dýzy vytváří kompaktní proud vzduchu s dalekým dosahem používaný pro rozlehlé, vysoké místnosti divadla, haly, koncertní sály vysoká počáteční rychlost vzduchu důležité jsou hlukové parametry nepoužívají se pro přímý přívod vzduchu do pobytové zóny lidí použití samostatné nebo seskupené do sestav Přednáška předmětu Energetické Navrhování systémy budov systémů 2 Distribuce TZB a proudění vzduchu v prostoru 31 Distribuční prvky Prvky pro směšovací proudění s radiálním proudem Talířové ventily Talířové ventily jsou velmi jednoduchým distribučním prvkem použitelným pro odvod i přívod vzduchu. Avšak jejich nejčastější využití nalezneme vmalých systémech bytového větrání a odvodu vzduchu zhygienických místností. Obvykle je lze navrhnout na objemové průtoky vzduchu do 250 m 3 /h. Navrhování systémů TZB 32 16

17 Distribuční prvky Prvky pro směšovací proudění s radiálním proudem Anemostaty Používají se vmístnostech s výškou cca 2,6 5 m a jsou vhodné pro přívod i odvod vzduchu. Anemostaty mají čelní výtokové plochy z pevných profilových lamel vodorovně uspořádaných a dělí se na základní typy podle tvaru proudu vzduchu na radiální sproudem vzduchu kolmém na osu anemostatu a axiální s proudem vzduchu směřovaným v ose anemostatu. Jsou vhodné pro osazení do integrovaných stropů a podhledů, mohou se umístit i volně pod stropem. Požadovaný objemový průtok se nastaví regulačním zařízením, které může být předřazeno před výtokový tvar. Anemostaty jsou distribuční prvky používané převážně vkomfortních systémech a navrhují se na vyšší průtoky než předchozí typy. Obvykle se navrhují na průtoky od 400 do 3000 m 3 /h. Navrhování systémů TZB 33 Anemostaty tlaková ztráta Navrhování systémů TZB 34 17

18 Distribuční prvky Prvky pro zaplavovací větrání Velkoplošné výustě Prostorové (válcové), stěnové (půl válcové) nebo rohové (čtvrt válcové) Vzduch zvýusti vystupuje rovnoměrně celým povrchem pláště. Doporučená výstupní rychlost je 0,3 až 0,5 m/s vhodné pro použití vprůmyslových provozech, sportovních a kulturních zařízeních, učebnách škol, obchodech a podobně. Jejich výhodou je minimální úroveň hladiny hluku vystupujícího vzduchu, snadná a nenáročná údržba, velký výběr velikostí a provedení. použití výhradně pro chlazení Navrhování systémů TZB 35 koncová tvarovka v podlaze Navrhování systémů TZB 36 18

19 umístění prvků pro přívod vzduchu pod kuch. linkou pod standardním oknem pod terasovým oknem ze stěny Navrhování systémů TZB 37 výfuk vzduchu Navrhování systémů TZB 38 19

20 sání venkovního vzduchu přívod stejného množství vzduchu jako odvádíme na fasádě objektu umístěna protidešťová žaluzie odstup od výfuku a od vývodu kanalizace (osově min. 1,8m) Neumisťovat do prostoru automobilových stání (nasátí výfukových zplodin) Navrhování systémů TZB 39 Teplovzdušné vytápění a větrání - regulace- Navrhování systémů TZB 40 20

21 Navrhování systémů TZB 41 Teplovzdušné vytápění a větrání - údržba a čištění - Navrhování systémů TZB 42 21

22 stav filtrů bez údržby Navrhování systémů TZB 43 Dimenzování VZT - tlakové ztráty - Navrhování systémů TZB 44 22

23 ztráty třením ztráty místními odpory Navrhování systémů TZB 45 Ztráty třením vznikají vcelém průtočném průřezu a na celé délce potrubí pro obdélníkový průřez: pro kruhový průřez: 2 U w p tř = λ.. l..ρ 4. S 2 2 l w p tř = λ...ρ d 2 λ -součinitel tření [-] U -obvod průtočného průřezu [m] S plocha [m 2 ] w -střední rychlost proudění [m.s -1 ] ρ -měrná hmotnost kapaliny [kg.m -3 ] d -průměr průtočného průřezu [m] Navrhování systémů TZB 46 23

24 Součinitel λzávisí na Reynoldsově čísle Rea na drsnosti stěn potrubí k 64 při laminárním proudění: λ = R e při turbulentnímproudění rozlišujeme dva případy: s hydraulicky hladkými stěnami, tj. při relativní drsnosti stěn ε: k 30 1 ε = = 2.log( R. λ) 0,8 0,875 e d R λ e shydraulicky drsnými stěnami, tj. při relativní drsnosti stěn ε: k 30 1 ε = = 1,14 2. logε 0,875 d λ R e Navrhování systémů TZB 47 Pro obdélníkové průřezy je třeba místo sprůměrem dpočítat stzv. rovnomocným (ekvivalentním) průměrem d e : k -absolutní drsnost stěn potrubí [mm] Hodnoty absolutní drsnosti k pro různé druhy potrubí: Materiál Pozinkovaný ocelový plech,12 přírubových spojů na délku 10 m 0,15 Betonový kanál: kovové provedení, pečlivě hlazená cementová omítka bednění zhoblovaných prken, hlazená omítka nehoblované prkenné bednění hrubý povrch, prohlubně, předsazení bednění d 2. ab. = e a + b Drsnost k [mm] 0,20-0,30 0,30-0,80 0,80-2,00 2,00-10,0 Azbestocement 0,2-0,6 tažené trubky měděné, skleněné, z plastických hmot 0,0014-0,016 Navrhování systémů TZB 48 24

25 Ztráty vřazenými odpory 2 w p ζ = ξ.. ρ 2 ξ bezrozměrný součinitel vřazeného odporu Součinitel ξ závisí především na geometrickém tvaru odporové části potrubí a zjišťuje se převážně experimentálně. Pro nejčastější druhy vřazených odporů jsou hodnoty součinitele z uvedeny dále Navrhování systémů TZB 49 Oblouk kruhový r/d r/a Výtlačná odbočka obdélníkového průřezu 0,6 0,8 1 1,5 2 3 ξ oa 0,55 0,35 0,20 0,17 ξ ob 0,25 0,15 0,12 0,15 w p,o /w 1 >1 =1 <1 ξ p 0 0 0,3 ξ o 0,5 1,3 1,0 Navrhování systémů TZB 50 25

26 Celková tlaková ztráta p z = p tř 2 l w + pζ = λ. + ξ.. ρ d 2 Skládá-li se potrubí zúseků, které se od sebe liší průřezem a tedy i rychlostí proudění w, určí se celková tlaková ztráta jako součet ztrát v jednotlivých úsecích!!! Navrhování systémů TZB 51 Navrhování systémů TZB 52 26

27 Děkuji za pozornost Navrhování systémů TZB 53 27