h nadmořská výška [m]

Transkript

1 Katedra prostředí staveb a TZB KLIMATIZACE, VĚTRÁNÍ Cvičení pro navazující magisterské studium studijního oboru Prostředí staveb Cvičení č. 1 Zpracoval: Ing. Zdeněk GALDA Nové výukové moduly vznikly za podpory projektu EU a státního rozpočtu ČR: Inovace a modernizace studijního oboru Prostředí staveb Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. Číslo projektu: CZ.1.07/2.2.00/ Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 1

2 Mollierův v h-x h x diagram, parametry, úpravy vzduchu Cvičen ení č.. 1 Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 2

3 Pro určování parametrů vzduchu a jeho úpravy ve VZT jednotkách se užívá tzv. psychrometrický diagram (h-x diagram) podle Molliera. Diagram je konstruován pro konstantní atmosférický tlak pa = 100 kpa cca 111 m n.m. Pa = 101,4. (16000-h) / (16000+h) [kpa] h nadmořská výška [m] Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 3

4 V diagramu nalezneme: h entalpie vlhkého vzduchu [kj/kg], množství tepla v J potřebné k ohřátí 1 kg vzduchu z 0 C na určitou teplotu x měrná vlhkost vzduchu [kg/kg] nebo [g/kg], hmotnostní množství vodní páry v 1 kg vzduchu t teplota vzduchu [ C] φ - relativní vlhkost vzduchu (někdy R.H.) [%] p d parciální tlak vodních par [Pa] r měrná hmotnost vzduchu [kg/m 3 ] δ okrajové (směrové) měřítko [kj/g] J faktor citelného tepla Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 4

5 Daltonův zákon: Každý plyn ve směsi navzájem chemicky netečných plynů má právě takový tlak (parciální tlak), jako by celý objem vymezený směsí při téže teplotě zaujímal sám Celkový tlak plynu je dán součtem dílčích (parciálních) tlaků jednotlivých složek p = Σp i Veličiny - stavové (popisuje stav kvalitu tělesa) - hustota, tlak - teplota, entalpie, vodní obsah (měrná vlhkost) - relativní vlhkost Veličiny psychrometrické - směrové měřítko - faktor citelného tepla Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 5

6 Stavová rovnice vyjadřuje vzájemnou závislost stavových veličin při termodynamických dějích v plynech. p = (R/m n ). ρ.t p [Pa] celkový tlak vzduchu R [J/kmol.K] univerzální plynová konstanta (R = 8 314,3 J/kmol.K) m n [kg/kmol] střední molekulová hmotnost vlhkého vzduchu Molekulová hmotnost suchého vzduchu ma = 28,96 kg/kmol Molekulová hmotnost vodní páry mv = 18,02 kg/kmol ρ [kg/m 3 ] hustota (měrná hmotnost) vlhkého vzduchu T [K] termodynamická teplota Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 6

7 Obsah vlhkosti ve vzduchu může být různý. Vlhký vzduch se dělí na: nenasycený (parciální tlak vodních par ve vzduchu je menší tlak sytých par při téže teplotě p < p" nasycený p = p" přesycený (nasycený vzduch, který obsahuje ještě další vodu v kapalném nebo tuhém skupenství) Sytá pára = pára, která je v termodynamické rovnováze se svou kapalnou fází. Její tlak je určen pouze teplotou (= parciální tlak nasycené páry). Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 7

8 Pro zakreslení je nutno znát alespoň 2 veličiny. Relativní vlhkost %, nebo 0-1. Teplota mokrého teploměru (wet bulb temperature) získáme při adiabatickém zvlhčování vzduchu až na mez sytosti 100% Teplota vlhkého teploměru (dry bulb temperature) Teplota rosného bodu (dew point temperature) Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 8

9 Absolutní vlhkost vzduchu a, ρv [kg/m 3 ] Hmotnost vodní páry v objemu 1 m 3. Jednotky jsou kg/m 3 a dá se proto také hovořit o hustotě vodní páry ρ V. Relativní vlhkost φ [%] Udává míru nasycení vzduchu. φ = 100% znamená nasycený vzduch; p V = p V ". φ =p/p V " Parciální tlak par p V [Pa] Tlak, odpovídající příslušné absolutní vlhkosti (viz. stavová rovnice). Parciální tlak par není závislý na teplotě (při konstantním tlaku). Parciální tlak syté páry p [Pa] Parciální tlak syté páry p"v je závislý pouze na teplotě. Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 9

10 Měrná vlhkost vzduchu x [kg/kg] Udává hmotnost vodní páry v kg, připadající na 1 kg suchého vzduchu [kg/kg]. Vzhledem k nízkým řádům se spíše používají jednotky [g/kg]. Spolu s relativní vlhkostí je toto určení vlhkosti vzduchu ve vzduchotechnice nejběžnější. Teplota rosného bodu t r Teplota, při které je vzduch nasycen. Při dalším ochlazování začíná vodní pára kondenzovat. Teplota mokrého teploměru t m Je to taková teplota vody, při níž je teplo potřebné k vypařování vody do vzduchu odebíráno přestupem tepla konvekcí z okolního vzduchu (při izobarickém ději). Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 10

11 Hustota vlhkého vzduchu ρ [kg/m 3 ] ρ =M/V Entalpie vlhkého vzduchu h [kj/kg] Entalpie je fyzikální veličina, která vyjadřuje tepelnou energii uloženou v jednotkovém množství látky. h = h v + x.h p h = suchý vzduch + vodní pára Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 11

12 NENASYCENÝ VZDUCH Hustota vlhkého vzduchu NASYCENÝ VZDUCH PŘESYCENÝ VZDUCH entalpie Měrná vlhkost Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 12

13 Teplota mokrého teploměru Teplota rosného bodu (ochlazování až do stavu nasycení při konstantní měrné vlhkosti) Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 13

14 δ= + nekonečno Součástí diagramu je i stupnice tzv. směrového měřítka. Směrové měřítko δ je definováno poměrem a udává směr změny stavu vzduchu. Stupnice směrového měřítka je na h-x diagramu vztažena k referenčnímu bodu δ= 0 δ= - nekonečno Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 14

15 δ =3500 kj/kg 2 Směrové měřítko δ 1 h x Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 15

16 OHŘEV Úpravy vzduchu tvoří základ nezbytný pro návrh klimatizace. Cílem řešení úprav jsou tepelně vlhkostní veličiny pro návrh elementů úprav vzduchu. Praktické řešení úprav umožňuje h-x diagram. 1. Ohřev 2. Chlazení 3. Vlhčení 4. Odvlhčování ODVLHČOVÁNÍ CHLAZENÍ VLHČENÍ Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 16

17 Možné stavy úpravy vzduchu v h-x diagramu: Ohřev Mokré chlazení Suché chlazení Vlhčení párou Vlhčení vodou (adiabatické) Mísení Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 17

18 Suché chlazení: Probíhá v případech, kdy je povrchová teplota výměníku vyšší než teplota rosného bodu upravovaného vzduchu t pchl > t DP, x = 0, Nutné podotknout, že tento případ se v praxi vyskytuje jen výjimečně. Je to dáno zdroji chladu, jež jsou většinou konstruovány na teplotní spád chladicího okruhu 6/12 C. Střední povrchová teplota výměníku je potom t pchl = 9 C. Mokré chlazení: Dochází ke kondenzaci vodní páry obsažené v upravovaném vzduchu. Probíhá v případech, kdy je povrchová teplota výměníku nižší než teplota rosného bodu upravovaného vzduchu t pchl < t DP Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 18

19 Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 19

20 Požadované parametry prostředí Teplota vzduchu C Relativní vlhkost % Vždy využíváme stav s nejnižšími energetickými nároky!!! V letním období pracovat vždy v horní polovině oblasti. Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 20

21 Práce s diagramem a vysvětlení vzájemných souvislostí a vztahů Kombinace úprav vzduchu Omezení pohybu v h-x diagramu Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 21

22 Použité prameny Chyský, J., Hemzal, K. a kol. Větrání a klimatizace. Česká matice technická, Praha, ISBN Székyová, M., Ferstl, K., Nový, R. Větrání a klimatizace. Jaga Group, s.r.o., Bratislava, ISBN Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 22