VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Transkript

1 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STAVEBNÍ ÚSTAV TECHNICKÝCH ZAŘÍZENÍ BUDOV FACULTY OF CIVIL ENGINEERING INSTITUTE OF BUILDING SERVICES VLHKOSTNÍ BILANCE BYTU DIPLOMOVÁ PRÁCE MASTER'S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR Bc. PETR BLASINSKI BRNO 2012

2 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STAVEBNÍ ÚSTAV TECHNICKÝCH ZAŘÍZENÍ BUDOV FACULTY OF CIVIL ENGINEERING INSTITUTE OF BUILDING SERVICES VLHKOSTNÍ BILANCE BYTU MOISTURE BALANCE OF APARTMENT DIPLOMOVÁ PRÁCE MASTER'S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR Bc. PETR BLASINSKI doc. Ing. ALEŠ RUBINA, Ph.D. BRNO 2012

3 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STAVEBNÍ Studijní program Typ studijního programu Studijní obor Pracoviště N3607 Stavební inženýrství Navazující magisterský studijní program s prezenční formou studia 3608T001 Pozemní stavby ZADÁNÍ DIPLOMOVÉ PRÁCE Diplomant Bc. Petr Blasinski Název Vedoucí diplomové práce Datum zadání diplomové práce Datum odevzdání diplomové práce V Brně dne doc. Ing. Aleš Rubina, Ph.D doc. Ing. Jiří Hirš, CSc. Vedoucí ústavu prof. Ing. Rostislav Drochytka, CSc. Děkan Fakulty stavební VUT

4 LICENČNÍ SMLOUVA POSKYTOVANÁ K VÝKONU PRÁVA UŽÍT ŠKOLNÍ DÍLO 1. Pan/paní uzavřená mezi smluvními stranami: Jméno a příjmení: Bc. Petr Blasinski Bytem: Frýdecká 189, Český Těšín Narozen/a (datum a místo): (dále jen autor ) 2. se sídlem Veveří 331/95, Brno a jejímž jménem jedná na základě písemného pověření děkanem fakulty: doc. Ing. Jiří Hirš, CSc. (dále jen nabyvatel ) Článek 1 Specifikace školního díla 1. Předmětem této smlouvy je vysokoškolská kvalifikační práce (VŠKP): disertační práce x diplomová práce bakalářská práce jiná práce, jejíž druh je specifikován jako (dále jen VŠKP nebo dílo) Název VŠKP: Vedoucí/ školitel VŠKP: Ústav: Datum obhajoby VŠKP: VLHKOSTNÍ BILANCE BYTU doc. Ing. ALEŠ RUBINA, Ph.D. VŠKP odevzdal autor nabyvateli v * : tištěné formě počet exemplářů 1.. elektronické formě počet exemplářů 1.. * hodící se zaškrtněte

5 2. Autor prohlašuje, že vytvořil samostatnou vlastní tvůrčí činností dílo shora popsané a specifikované. Autor dále prohlašuje, že při zpracovávání díla se sám nedostal do rozporu s autorským zákonem a předpisy souvisejícími a že je dílo dílem původním. 3. Dílo je chráněno jako dílo dle autorského zákona v platném znění. 4. Autor potvrzuje, že listinná a elektronická verze díla je identická. Článek 2 Udělení licenčního oprávnění 1. Autor touto smlouvou poskytuje nabyvateli oprávnění (licenci) k výkonu práva uvedené dílo nevýdělečně užít, archivovat a zpřístupnit ke studijním, výukovým a výzkumným účelům včetně pořizovaní výpisů, opisů a rozmnoženin. 2. Licence je poskytována celosvětově, pro celou dobu trvání autorských a majetkových práv k dílu. 3. Autor souhlasí se zveřejněním díla v databázi přístupné v mezinárodní síti ihned po uzavření této smlouvy 1 rok po uzavření této smlouvy 3 roky po uzavření této smlouvy 5 let po uzavření této smlouvy 10 let po uzavření této smlouvy (z důvodu utajení v něm obsažených informací) 4. Nevýdělečné zveřejňování díla nabyvatelem v souladu s ustanovením 47b zákona č. 111/ 1998 Sb., v platném znění, nevyžaduje licenci a nabyvatel je k němu povinen a oprávněn ze zákona. Článek 3 Závěrečná ustanovení 1. Smlouva je sepsána ve třech vyhotoveních s platností originálu, přičemž po jednom vyhotovení obdrží autor a nabyvatel, další vyhotovení je vloženo do VŠKP. 2. Vztahy mezi smluvními stranami vzniklé a neupravené touto smlouvou se řídí autorským zákonem, občanským zákoníkem, vysokoškolským zákonem, zákonem o archivnictví, v platném znění a popř. dalšími právními předpisy. 3. Licenční smlouva byla uzavřena na základě svobodné a pravé vůle smluvních stran, s plným porozuměním jejímu textu i důsledkům, nikoliv v tísni a za nápadně nevýhodných podmínek. 4. Licenční smlouva nabývá platnosti a účinnosti dnem jejího podpisu oběma smluvními stranami. V Brně dne: Nabyvatel Autor

6 Abstrakt Diplomová práce se zabývá problematikou vlhkosti vzduchu v obytných budovách, experimentálním měřením teploty a vlhkosti v chráněných místnostech staveb a následným zhodnocením dle platných zákonných předpisů. Další částí diplomové práce je ekonomické posouzení různých sestav vzduchotechnických jednotek, realizovaných na vzduchotechnickém systému wellness sportovního centra. Návrh tohoto vzduchotechnického systému byl předmětem mé bakalářské práce Teplovzdušné větrání wellness sportovního centra ". Abstract My diploma paper is concerned with the problem of humidity in residential buildings, the experimental temperature and humidity measurement in protected rooms of buildings and its follow-up evaluation according to the valuable regulations. The next part of my diploma paper is concerned with the economical evaluation of different sets of air handling units, realized on air conditioning system wellness sports center. The draft of this air conditioning system was a goal of my bachelor thesis Hot-air ventilation of Wellness Sports Centre ". Klíčová slova klimatizace, vlhkostní bilance, proudění vzduchu, vlhkost vzduchu, zpětné získávání tepla, úpravy vzduchu Keywords air conditioning, moisture balance, air flow, humidity, backward heat retrieval, air preparation

7 Bibliografická citace VŠKP BLASINSKI, Petr.. Brno, s., 48 s. příl. Diplomová práce.,, Ústav technických zařízení budov. Vedoucí práce doc. Ing. Aleš Rubina, Ph.D..

8 Prohlášení: Prohlašuji, že jsem diplomovou práci zpracoval samostatně, a že jsem uvedl všechny použité informační zdroje. V Brně dne podpis autora

9 Poděkování Děkuji vedoucímu diplomové práce doc. Ing. Aleši Rubinovi, Ph.D za příkladnou metodickou, pedagogickou a odbornou pomoc a další cenné rady při zpracování mé diplomové práce.

10 OBSAH: Úvod... 3 Část A - Analýza tématu 1. Diplomová práce - téma a cíle Část B - Teoretické řešení 2. Vlhký vzduch Vlhký vzduch základní složka mikroklimatu Základní popis vlhkého vzduchu Model vlhkého vzduchu - ideální plyn Vyjádření vlhkosti vzduchu Absolutní vlhkost vzduchu a Měrná vlhkost x Relativní vlhkost φ, rh Teplota rosného bodu t R Teplota mokrého teploměru t m (t WB ) Měrná hmotnost ρ Měrná entalpie h Parciální tlak syté páry p v Mollierův h-x diagram Popis diagramu: Ohřev vzduchu Chlazení vzduchu Zařízení pro chlazení vzduchu Vlhčení vzduchu Zařízení pro vlhčení Mísení dvou a více různých stavů vzduchu Odvlhčování Zpětné získávání tepla Přenos vlhkosti Úvod - přenosové jevy Přenos vlhkosti Difúze vodních par ve vzduchu Přenos vlhkosti konvekcí Základní kriteriální vztahy přenosu tepla a vlhkosti Stránka 1

11 3.6. Zjednodušený výpočet odpařené vody využívající empirických závislostí Výpočet množství odpařené vody dle německé normy VDI 2089 (Technické vybavení budov plováren, kryté bazény) Odpařování z volné hladiny podle L. Oppla Část C - Experimentální řešení 4. Cíl experimentálního řešení Experimentální řešení Výchozí legislativa Předpisy určující mikroklima pro vnitřní prostředí pobytových místností některých staveb: Předpisy určující vnitřní mikroklima v prostoru bazénové haly: Použité měřicí přístroje a programy Datalogger Software Měření průběhu teplot a vlhkostí v jednotlivých místnostech Koupelna Kuchyně Ložnice Obývací pokoj Závěr měření Stanovení množství odpařené vody z volné hladiny Množství odpařené vody získané přímým měřením Množství odpařené vody stanovené výpočtem Shrnutí výsledků a závěr Ekonomické posouzení různých variant sestavení vzduchotechnických jednotek Varianta 1: Skladba vzduchotechnické jednotky bez cirkulace a směšování Varianta 2: Skladba vzduchotechnické jednotky s cirkulací Varianta 3: Skladba vzduchotechnické jednotky se ZZT (deskový výměník) Varianta 4: Skladba vzduchotechnické jednotky s cirkulací a ZZT (deskový výměník) Závěr Seznam použité literatury a zdrojů Seznam použitých zkratek a symbolů Seznam příloh Přílohy Stránka 2

12 Úvod Ve své diplomové práci se zabývám problematikou vlhkosti vzduchu v obytných budovách. Vlhkost vzduchu je jednou za základních složek interního mikroklimatu a jako taková má významný podíl na kvalitě ovzduší v obytných a občanských stavbách. Vlhkost vzduchu pak může negativně ovlivnit zdraví uživatelů budov jak přímo aktuální nízkou nebo vysokou relativní vlhkostí, tak nepřímo vytvořením podmínek pro bujení mikroorganismu a plísní. Není to pouze člověk, který, když pomineme požadavky na komfort, snese velký rozptyl této veličiny. Vyšší vliv má však vlhkost na některé stavební konstrukce, jejichž citlivost na tuto složku mikroklimatu se s variantou použitých materiálů různí. Prvotní snahou o udržení vhodné vlhkosti v obytných budovách je správný návrh konstrukčního řešení objektu. Nicméně trend u novostaveb i renovací představuje zateplení obvodových konstrukcí a výměnu oken. To má za důsledek zmenšení součinitele průvzdušnosti, průtok vzduchu závislý na vnějších nahodilých klimatických podmínkách (teplota a vítr) má za následek podstatné omezení přirozeného větrání snížením infiltrace a omezení eliminace agencií, zejména vodní páry. Pokud je tedy řešení pomocí přirozeného větrání nedostatečné, pak je nutný návrh vhodného vzduchotechnického zařízení. Pro správný návrh je potřeba určit parametry mikroklimatu, ty lze optimálně určit v rozmezí daném příslušnou legislativou. Přičemž se vzrůstajícím technologickým rozvojem rostou jak možnosti úprav vnitřního prostředí staveb, tak jeho nároky. V této práci si kladu za cíl popsat vlastnosti vlhkého vzduchu, které jsou potřebné pro porovnání s danou legislativou. V dalším textu této diplomové práce se proto věnuji obecnému popisu vlhkého vzduchu, vyjádření jeho stavu pomocí základních fyzikálních veličin, základními operacemi s vlhkým vzduchem a přenosem vlhkosti. Dále jsem zpracoval provedený experiment realizovaný v rodinném domě s cílem naměřit v různých typech místností několikadenní průběh teplot a vlhkostí a porovnat je s příslušnou legislativou. Následně je zpracován experiment s odparem vody z volné hladiny, jež je porovnán s vypočtenými hodnotami získanými z postupu uvedených v teoretické části tohoto textu. A nakonec jsem provedl ekonomické posouzení různých variant sestavení vzduchotechnických jednotek, navržených na extrémní klimatické podmínky v exteriéru objektu v letním a zimním období. Stránka 3

13 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STAVEBNÍ ÚSTAV TECHNICKÝCH ZAŘÍZENÍ BUDOV FACULTY OF CIVIL ENGINEERING INSTITUTE OF BUILDING SERVICES VLHKOSTNÍ BILANCE BYTU MOISTURE BALANCE OF APARTMENT A) ANALÝZA TÉMATU TOPIC ANALYSIS DIPLOMOVÁ PRÁCE MASTER'S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR Bc. PETR BLASINSKI doc. Ing. ALEŠ RUBINA, Ph.D. BRNO 2012

14 Část A Analýza tématu 1. Diplomová práce - téma a cíle. Téma mé diplomové práce je. V dalším textu je popsat vlhký vzduch pomocí základních fyzikálních veličin a uvedeny hlavní zákonné předpisy vztažené k dané problematice. Cílem samotné práce je tedy návrh vhodného stavu dílčí složky mikroklimatu a to jeho tepelně-vlhkostní části. Členění diplomové práce Diplomová práce je členěna do několika částí. V teoretické části se věnuji obecnému popisu vlhkého vzduchu. Dále jsem zpracoval provedený experiment realizovaný v rodinném domě s cílem naměřit v různých typech místností několikadenní průběh teplot a vlhkostí a porovnat je s příslušnou legislativou. Následně je zpracován experiment s odparem vody z volné hladiny, jež je porovnán s vypočtenými hodnotami získanými z postupu uvedených v teoretické části tohoto textu. Teoretické řešení Teoretickou část diplomové práce jsem rozdělil na dvě dílčí části. V první se věnuji obecnému popisu vlhkého vzduchu, vyjádření jeho stavu pomocí základních fyzikálních veličin a základními operacemi s vlhkým vzduchem. Druhá část je následně zaměřena na přenos vlhkosti. Ke stanovení přenosu látky z vodní hladiny je zahrnuto několik různých metod. Jsou zmíněny nejjednodušší empirické metody i postupy využívající pro určení přenosu látky kritéria podobnosti založené na matematické statistice. Experimentální řešení V této části své diplomové práce jsem zpracoval provedený experiment realizovaný v rodinném domě s cílem naměřit v různých typech místností několikadenní průběh teplot a vlhkostí a porovnat je s příslušnou legislativou. Následně je zpracován experiment s odparem vody z volné hladiny, jež je porovnán s vypočtenými hodnotami získanými z postupu uvedených v teoretické části tohoto textu. Konkrétně se jedná o výpočet pomocí jednoduché Stránka 4

15 Část A Analýza tématu empirické metody, dle výpočetní metody podle německé normy VDI 2089 (Technické vybavení budov plováren, kryté bazény) a o výpočet odparu z volné hladiny podle L. Oppla. Dalším tématem mé práce je ekonomické posouzení různých variant sestavení vzduchotechnických jednotek, navržených na extrémní klimatické podmínky v exteriéru objektu v letním a zimním období. Stránka 5

16 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STAVEBNÍ ÚSTAV TECHNICKÝCH ZAŘÍZENÍ BUDOV FACULTY OF CIVIL ENGINEERING INSTITUTE OF BUILDING SERVICES VLHKOSTNÍ BILANCE BYTU MOISTURE BALANCE OF APARTMENT B) TEORETICKÉ ŘEŠENÍ THEORETICAL SOLUTION DIPLOMOVÁ PRÁCE MASTER'S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR Bc. PETR BLASINSKI doc. Ing. ALEŠ RUBINA, Ph.D. BRNO 2012

17 Část B Teoretické řešení 2. Vlhký vzduch 2.1. Vlhký vzduch základní složka mikroklimatu Vnitřní prostředí neboli mikroklima je omezená část životního prostředí, jehož stav formují agencie představující energetické a hmotnostní toky mezi dvěma prostředími. Pro návrh a provoz soustav technických zařízení budov je zásadní interní mikroklima budov čili vnitřní prostředí budov. Kvalita vzduchu je nesnadně identifikovatelnou veličinou. Častým subjektivním projevem zhoršené kvality je tzv. vydýchaný vzduch, který se vyskytuje v běžných místnostech s pobytem osob. Málo známou skutečností je, že stav vzduchu v obytných místnostech zásadně ovlivňuje obsah vodní páry, koncentrace CO 2 a odéry, nikoliv zmenšený obsah O 2. Vlhkost vnitřního vzduchu pak může negativně ovlivnit zdraví uživatelů budov jak přímo aktuální nízkou nebo vysokou relativní vlhkostí nebo nepřímo vytvořením podmínek pro bujení mikroorganismu a plísní. Aerosolové 7% Světelné 24% Vlhkost 7% Toxické 10% Tepelně vlhkostní mikroklima 30% Teplota 16% Odérové 8% Akustické 21% Rychlost 7% Obr Podíly jednotlivých složek mikroklimatu Hodnoty mikroklimatických podmínek stanoví pro ČR vyhláška č. 6/2003 Sb., kterou se stanoví hygienické limity chemických, fyzikálních a biologických ukazatelů pro vnitřní prostředí Stránka 6

18 Část B Teoretické řešení pobytových místností některých staveb. Základními předepsanými veličinami hodnocení interního mikroklimatu jsou teplota vzduchu a jeho relativní vlhkost, rychlost proudění vzduchu, tepelná zátěž a koncentrace škodlivin, intenzita výměny vzduchu a osvětlení Základní popis vlhkého vzduchu Vlhký vzduch je směs dvou složek vodní páry a suchého vzduchu. Tyto dvě složky se navzájem téměř vůbec neovlivňují. Vodní pára se chová stále podle stejných zákonitostí a nezáleží na tom, zda je smíchána se suchým vzduchem či nikoli. Vodní pára, stejně jako každý jiný plyn, má tlak, teplotu, objem, hustotu, molární hmotnost, počet stupňů volnosti a další veličiny. Jestliže ji přidáme k suchému vzduchu, budou obě složky sdílet stejný objem a stejnou teplotu. U každé složky však můžeme uvažovat, že má svůj tzv. parciální tlak a svou parciální hustotu. Obě složky vlhkého vzduchu se oproti ideálnímu plynu nemohou směšovat v libovolném poměru v celém oboru tlaků a teplot. Je-li teplota nižší, než je odpovídající teplota syté vodní páry, sráží se voda ve formě mlhy, či jeli teplota menší než teplota sublimační, sráží se (sublimuje) ve formě ledu či sněhu. Je-li vodní pára obsažená ve vzduchu párou sytou, mluvíme o nasyceném vzduchu. Tab Složení suchého vzduchu: plyn objem % hmotnost % dusík 78,09 75,51 kyslík 20,95 23,16 argon 0,93 1,28 oxid uhličitý 0,03 (330ppm) 0,05 neon 0,0018 (18,18ppm) 0,0012 helium 0, (5,24ppm) 0, metan 0,0002 (2ppm) 0,0001 krypton 0, (1,14ppm) 0,0003 vodík 0,00005 (0,5ppm) 0, xenon 0, (87ppm) 0,00004 Hmotnostní zlomek vodní páry ve vlhkém vzduchu bývá velmi malý a z toho důvodu se celkový tlak v běžných úlohách příliš neliší od tlaku atmosférického. Pak lze suchý vzduch a vodní páru považovat za ideální plyny, jež mají následující vlastnosti: Stránka 7

19 Část B Teoretické řešení Tab Základní veličiny vlhkého vzduchu: c p [kj/kg.k] R [kj/kg.k] c v [kj/kg.k] M [kg/kmol] suchý vzduch 1,005 0, ,717 28,97 přehřátá vodní pára 1,926 0,4615 1, Vlhký vzduch se tedy může vyskytovat v těchto stavech: homogenní směs nastává, pokud je voda ve směsi v plynném stavu heterogenní směs ve vzduchu jsou obsaženy různé fáze vody částečně ve stavu páry a částečně ve stavu kapalném (kapky, déšť, mrholení, atd.), částečně ve stavu páry a částečně ve stavu tuhém (ledové krystalky, sníh, atd.), částečně ve stavu páry, částečně ve stavu kapalném a částečně ve stavu tuhém. Pro výpočty tepelných procesů se používá Daltonův zákon: celkový tlak směsi plynů p je dán součtem dílčích (parciálních) tlaků jednotlivých složek p i : p = p i Vzhledem k této skutečnosti lze rozepsat barometrický tlak do jednotlivých složek: p = p A +p V Kde p je tlak vlhkého vzduchu (celkový tlak), p A - parciální tlak suchého vzduchu a p v - parciální tlak vodní páry. Tento vztah platí dobře pro nízké a střední tlaky. Odchylky byly zjištěny pouze pro tlaky vysoké Model vlhkého vzduchu - ideální plyn Pro potřeby dalšího výkladu je nutné si zavést a definovat pojem ideálního plynu. Molekuly ideálního stejnorodého plynu považujeme za kuličky o stejné velikosti a hmotnosti. Jsou dokonale pružné a jejich rozměry jsou vzhledem k prostoru, ve kterém se pohybují, zanedbatelně malé. Při srážkách molekul uplatňujeme zákony mechaniky - zákon zachování hybnosti a zachování energie. Dále zanedbáváme vzájemná působení molekul, a tedy neuvažujeme potenciální energii, takže vnitřní energie soustavy ideálního plynu je tvořena součtem kinetických energií translačního pohybu molekul soustavy. Pokud se ideální plyn nachází v termodynamické rovnováze, platí důležitá věta: Stránka 8

20 Část B Teoretické řešení Rovnoměrné rozložení molekul plynu, při němž je v každé objemové jednotce týž počet molekul, je nejpravděpodobnější, takže představuje rovnovážné rozdělení molekul, v němž se plyn vždy ustálí. Pro vlhký vzduch tedy platí, že jeho fyzikální model je založený na těchto předpokladech: vlastní objem částic (atomů, molekul) plynu je zanedbatelný. mezimolekulové interakční síly jsou zanedbatelné. Nejjednodušší definice ideálního plynu je, že ideální plyn je každý plyn, který se řídí stavovou rovnicí ideálního plynu: p m n = R ρ T kde: p [Pa] celkový tlak vzduchu R [J/kmol.K] univerzální plynová konstanta (R = 8 314,3 J/kmol.K) ρ [kg/m 3 ] hustota (měrná hmotnost) vlhkého vzduchu T [K] termodynamická teplota m n [kg/kmol] střední molekulová hmotnost vlhkého vzduchu Tento plyn lze mísit v libovolném poměru. Vzhledem k jednoduchosti stavové rovnice ideálního plynu se předpoklad ideálního chování plynu (plyn se považuje za ideální) často používá v technické praxi při výpočtech. Např. Výpočtové vztahy používané při výpočtech klimatizací, sušáren (měrná vlhkost, relativní vlhkost, měrná entalpie, Mollierův diagram) jsou založeny na předpokladu ideálního chování vzduchu. Protože chování vzduchu lze za běžných tlaků a teplot velmi dobře vystihnout a popsat pomocí stavové rovnice ideálního plynu. Odchylka parametrů vlhkého vzduchu v rozmezí teplot 200K až 500K a tlaků 0,1 MPa až 1,0 MPa je od stavové rovnice pro ideální plyn menší než 3 %. Pro vodní páru do tlaku 1 kpa je odchylka ještě menší. Naopak pro výpočty kompresorů, zařízení pro destilaci vzduchu již nelze stavovou rovnici ideálního plynu použít, je nutné použít složitější a komplikovanější stavové rovnice - tzv. stavové rovnice reálného plynu, neboť za daných podmínek již nelze dostatečně přesně vystihnout, popsat chování plynu, protože za těchto teplot a tlaků již nejsou vlastní objemy částic plynu a mezimolekulové síly zanedbatelné a musí být vzaty do úvahy (odtud plyne složitost stavové rovnice reálného plynu). Stránka 9

21 Část B Teoretické řešení 2.4. Vyjádření vlhkosti vzduchu Množství vody obsažené ve vzduchu vyjadřujeme několika různě definovanými veličinami, z nichž lze některé přímo měřit a lze je vzájemně i přepočítávat. Pro jednoznačné určení stavu vzduchu je nutné znát dvě základní stavové veličiny (teplota, tlak) a jednu veličinu, která určuje složení směsi (vlhkost). Obsah vlhkosti (vody) ve vzduchu může být různý. Vlhký vzduch dělíme na: p V < p V " - je vlhký vzduch nenasycený parou p V = p V " - je vlhký vzduch nasycený p V > p V " - je vlhký vzduch přesycený a směs je heterogenní Množství vodní páry obsažené ve směsi vlhkého vzduchu se může měnit. Stav při kterém vzduch pojme maximální množství vodní páry se nazývá nasycení. Parciální tlak nasycené vodní páry je tedy tlakem vodní páry při nasycení. Tento tlak je funkcí pouze teploty a je zároveň maximálním tlakem pro zadanou teplotu. Pára se se vzduchem může mísit v libovolném poměru, má-li pára i vzduch při tlaku 100 kpa teplotu vyšší než 100 C Absolutní vlhkost vzduchu a Absolutní vlhkost vzduchu a je hmotnost vodní páry obsažené v 1m 3 vlhkého vzduchu. Protože objem vlhkého vzduchu je podle Oswaldova zákona: V = V A = V V je absolutní vlhkost při tlaku vodních par p V o teplotě T. Pro homogenní směs se její hodnota pohybuje v rozsahu (0; ρ V ") Měrná vlhkost x definována jako poměr hmotnosti vodní páry a suchého vzduchu veličina využívaná pro přesnou kvantifikaci množství vodní páry využití při výpočtech spojených s úpravou vlhkosti vzduchu (vlhčení, odvlhčování) [kg/kg s.v., g/kg s.v.] Stránka 10

22 Část B Teoretické řešení Kde: R A = 287,062 J kg -1 K -1 ; R V = 461,518 J kg -1 K -1 Z Daltonova zákona: Relativní vlhkost φ, rh Relativní vlhkost vzduchu ϕ je odvozenou experimentálně měřitelnou veličinou. Je definována poměrem parciálního tlaku vodní páry a parciálního tlaku nasycené vodní páry při konstantní teplotě. Alternativně definovatelná poměrem absolutní vlhkosti daného vzduchu k absolutní vlhkosti nasyceného vzduchu při stejné teplotě. V podstatě vyjadřuje míru nasycení vzduchu vodní parou, tj. jak je vzdálený k nasycení. [-, %] Absolutní vlhkost vzduchu, relativní vlhkost a parciální tlak par jsou veličiny určující stav páry nezávisle na vzduchu. Měrná vlhkost je poměr hmotnosti vodní páry a suchého vzduchu. Dalšími možnostmi určení vlhkosti vzduchu jsou teplota rosného bodu a teplota mokrého teploměru. Tyto veličiny se dají získat měřením Teplota rosného bodu t R Teplota, při které je vzduch nasycen. Při dalším ochlazování začíná vodní pára kondenzovat. V h-x diagramu se teplota rosného bodu pro daný stav vzduchu odečte na průsečíku křivky nasycení a čáry měrné vlhkosti, odpovídající danému stavu vzduchu. Pro teplotu rosného bodu t R se také často používá index DP (angl. Dew Point ). Grafické znázornění v h-x diagramu je na obrázku a Teplota mokrého teploměru t m (t WB ) 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). Je také označována jako mezní teplota adiabatického chlazení. Grafické znázornění v h-x diagramu je na obrázku a Teplota mokrého teploměru je také označována t WB (wet bulb). Stránka 11

23 Část B Teoretické řešení Měrná hmotnost ρ [kg/m 3 ] Měrná entalpie h Výpočty stavů vlhkého vzduchu se s výhodou provádějí pro 1 kg suchého vzduchu, který obsahuje x kg vodní páry. Hmotnost suchého vzduchu je tedy při úpravách vlhkého vzduchu konstantní, mění se pouze hmotnost vodní páry (proto se měrná vlhkost vztahuje na 1 kg suchého vzduchu x [g/kg s.v. ]). Totéž platí i pro entalpii. Entalpie směsi 1 kg suchého vzduchu a x kg vodní páry bude: Entalpie je fyzikální veličina, která vyjadřuje tepelnou energii uloženou v jednotkovém množství látky. Entalpie suchého vzduchu je násobkem měrné tepelné kapacity (při konstantní teplotě) a teploty (c A = J/kg K; platí od -30 do 100 C). Při nulové teplotě je i entalpie suchého vzduchu také nulová: Entalpie vodní páry je funkcí teploty a tlaku. Měrná tepelná kapacita vodní páry c V = J/kg K. Pro běžné výpočty lze do teploty 100 C a tlaku par 10 kpa použít empirický vytah: kde I [J/kg] je výparné teplo vody. Po rozepsání: Pokud vzduch obsahuje vodní mlhu (vodní kapky), přičte se k entalpii vlhkého vzduchu (nasyceného) entalpie mlhy (vodních kapek): A při podnulových teplotách, kdy se ve vzduchu vyskytuje jinovatka či zmrzlá mlha, bude entalpie: Stránka 12

24 Část B Teoretické řešení Kde: c w měrná tepelná kapacita vody c w = J/kg.K c E měrná tepelná kapacita ledu c E = J/kg.K l E skupenské teplo tání ledu l E = J/kg Parciální tlak syté páry p v Parciální tlak syté páry p V je závislý pouze na teplotě: platí pro rozsah teplot -20 až 0 C platí pro rozsah teplot 0 až 80 C Hodnoty lze také spočítat dle vztahů Hylanda a Wexlera: Pro teploty -100 až 0 C dle vzorce: pro tlak nasycení pro tekutou vodu v teplotním rozmezí 0 až 200 C: kde konstanty nabývají hodnot: C 1 = -5, C 2 = -5, C 3 = -9, C 4 = 6, C 5 = 2, C 6 = -9, C 7 = 4, C 8 = -5, C 9 = -5, C 10 = -4, C 11 = 4, C 12 = -1, C 13 = 6, Stránka 13

25 Část B Teoretické řešení 2.5. Mollierův h-x diagram Pro znázornění změn stavu vzduchu se používají pro lepší přehlednost a snadnější získání číselných podkladů těchto změn dva typy diagramů vlhkého vzduchu. Jedná se o: Obr Psychrometrický diagram (často používaný v anglosaské literatuře) Obr Mollierův h-x diagram Popis diagramu: Neobvyklá souřadnicová soustava byla zvolena proto, aby se zobrazila na větší plochu nejproduktivnější oblast stavové roviny příslušící nenasycenému vlhkému vzduchu. Osa vodního obsahu x a entalpie směřuje šikmo dolů pod úhlem 135 C. Další osy (hustota vlhkého vzduchu ρ, teplota t, relativní vlhkost φ se dopočítávají. Diagram je rozdělen čarou relativní vlhkosti φ=1 na oblasti vlhkého nenasyceného vzduchu, jež je mapována vedle základní soustavy izoentalp h=konst. a soustavou čar konstantní relativní vlhkosti φ=konst. a na oblasti přesyceného vzduchu mlh a sníh. Tato oblast obsahuje pokračování sítě izoentalp a izoterm, které se na čáře nasycení φ=1 lomí. Další dělicí čárou je izoterma t = 0 C, pod níž je oblast vzduchu, která obsahuje sníh či led. Součástí diagramu je i stupnice tzv. směrového měřítka. Směrové měřítko δ je definováno poměrem: Stránka 14

26 Část B Teoretické řešení Součástí diagramu je také stupnice tzv. činitele citelného tepla. Činitel citelného tepla υ je definován poměrem citelného tepla Q cit a celkového tepla Q celk : Ohřev vzduchu Při ohřevu se zvyšuje teplota vzduchu při konstantní měrné vlhkosti x = konst. Výchozí vztah pro výpočet výkonu výměníku je: Po rozepsání dosazením z předchozích vztahů obdržíme vztah: Protože Δx=0, je poslední člen nulový, a pro stanovení potřebného výkonu ohřívače lze použít vztah: Zařízení pro ohřev vzduchu: Vodní ohřívače - vyrábějí se nejčastěji jako lamelové výměníky (měděné trubky s hliníkovými lamelami). Výměníky mohou být jedno nebo víceřadé. Teplonosnou látkou je voda z otopné soustavy či samostatného zdroje. Může být využito i odpadního tepla. Parní ohřívače - jsou většinou ocelové. Regulace je však obtížnější. Kondenzátorová jednotka chladivového systému - jedná se o tepelné čerpadlo (určené přímo pro vytápění), či odpadní teplo systému. Elektrické ohřívače Plynové ohřívače U vodních a některých parních výměníků je třeba zajistit protimrazovou ochranu. Stránka 15

27 Část B Teoretické řešení Chlazení vzduchu Chlazení vzduchu může být tzv. suché nebo mokré. Záleží na tom, jestli při tomto procesu dochází ke kondenzaci či nikoli. Suché chlazení: Probíhá v případech, kdy je povrchová teplota výměníku vyšší než teplota rosného bodu upravovaného vzduchu t pchl > t DP. Vzhledem k tomu, že Δx = 0, lze pro stanovení potřebného výkonu chladiče použít vztah Nutné je ovšem 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. Pro stanovení potřebného výkonu chladiče je třeba použít vztah Citelným teplem se nazývá část chladicího výkonu, která je využita na snížení teploty vzduchu. Vázaným teplem se nazývá část výkonu daná kondenzací vodních par ve vzduchu. Celkové teplo pak odpovídá celkovému výkonu chladiče a je dáno součtem citelného a vázaného tepla. Citelné teplo (výkon): ( ) Celkové teplo (výkon): ( ) Zařízení pro chlazení vzduchu Vodní chladiče - nejčastěji jsou to lamelové víceřadé výměníky (měděné trubky s hliníkovými lamelami). Teplonosnou látkou je voda nebo nemrznoucí směs ze zdroje chladu (běžný teplotní spád 6/12 až 8/16). Chladivové systémy (přímý výparník) - teploty 3-6 C Vzhledem ke kondenzaci je třeba zajistit odloučení (lapače kapek) a odvod kondenzátu (napojení přes zápachovou uzávěrku do kanalizace). Stránka 16

28 Část B Teoretické řešení Dle vztahu: lze zjistit množství zkondenzované vody Vlhčení vzduchu Vlhčit vzduch lze párou nebo vodou. Směr změny stavu vzduchu při vlhčení párou probíhá za konstantní teploty (ve skutečnosti se vzduch mírně ohřívá, pro praxi však zcela vyhovuje směr změny stavu vzduchu t = konst.). Směr změny stavu vzduchu při vlhčení vodou o teplotě t m probíhá za konstantní entalpie - adiabatické chlazení, h = konst. Měrná vlhkost vzduchu roste, teplota vzduchu během procesu klesá a případ lze v některých případech využít i k chlazení. Účinnost pračky je dána vztahem: Zařízení pro vlhčení Vodní pračky vzduchu - na sprchové, blánové, bubnové, bublinové, atd. adiabatické nebo polytropické. Během vlhčení dochází k cirkulaci vody, proto je nezbytná kvalitní úprava vody. Vždy je třeba zabránit riziku množení bakterií (legionela). Za vodní pračkou bývá umístěn odlučovač (lapač) kapek. Rozprašování vody - se děje na principu pneumatickém, mechanickém, ultrazvukovém (studená pára) Mísení dvou a více různých stavů vzduchu Konečná teplota po smísení n různých stavů vzduchu o různých průtocích se stanoví dle směšovací rovnice: a podobné platí i pro konečnou měrnou vlhkost: Stránka 17

29 Část B Teoretické řešení Leží-li konečný stav vzduchu po smísení pod křivkou nasycení φ = 1, začne se vytvářet mlha. To je ovšem v technické praxi nežádoucí, a hrozí-li tento případ, je výhodné vzduch o nízké teplotě předehřát na takovou teplotu, aby se tvoření mlhy (kondenzaci) zabránilo Odvlhčování Odvlhčení vzduchu lze dosáhnout buď kombinací mokrého chlazení a následného ohřevu, nebo využitím sorpčních výměníků. Odvlhčení chlazení ohřev - Pro odvlhčení lze využít kombinace chladiče a ohřívače, nevýhodou je však vysoká spotřeba energie. Samostatná odvlhčovací zařízení využívají přímo chladivového oběhu, kde chladičem je výparník a ohřívačem kondenzátor. Sorpční chlazení - Dělí se na mechanickou a chemickou adsorpci (Silikagel Al 3 O 3, Aktivovaný oxidovaný hliník Al 2 O 3, Molekulová síta). Materiál je třeba regenerovat a většinou se vyrábí jako rotační nebo přepínací výměníky Zpětné získávání tepla Směr změny stavu vzduchu se u výměníku zpětného získávání tepla bez přenosu vlhkosti (Δx = 0) znázorňuje v h-x diagramu stejně jako u ohřevu či suchého chlazení. 3. Přenos vlhkosti 3.1. Úvod - přenosové jevy Přenosové jevy se velmi frekventovaně vyskytují v technice prostředí. Zahrnují přenos: hybnosti, také impulsu (mechanika tekutin, aerodynamika) tepla - energie (sdílení tepla - termokinetika jako součást termomechaniky) hmoty - součásti vzduchu - v technice prostředí většinou vodní pára, obecně plynné příměsi. Stránka 18

30 Část B Teoretické řešení Předpokládáme, že probíhají v kontinuu. K přenosu dochází třemi mechanismy, jsou spojeny: a) s pohybem molekul - vedení tepla - kmitáním částic bez přemísťování - v tuhých látkách = kondukce, v neproudících tekutinách = difúze. b) s prouděním molekul s mikrostrukturou laminámí = laminární konvekce nebo makročástic - shluků molekul, s mikrostrukturou turbulentní = turbulentní konvekce (difúze + advekce), s oblastí přechodovou c) s přenosem tepla radiací - elektromagnetickým vlněním nebo korpuskulámí (hmotnými částicemi - fotony = kvanty energie), rychlostí světla Kvantitativní vyjádření přenosových jevů (jevy jsou analogické): Tok přenášené veličiny součinitel přenosu gradient pole přenosu a) Molekulární přenos tečné napětí [Pa] Newtonův zákon proudění v tekutinách μ[pa s] viskozita vedení tepla [W/m 2 ] Fourier - v tuhých tělesech i v tekutinách (hustota toku tepla) [W/(m.K)] tepelná vodivost difúze hmoty [kg/(s.m 2 )] Fick také (hustota toku hmoty) Dc [m 2 /s] difuzivita b) Konvektivní přenos (laminární nebo turbulentní) proudění tepla kde [W/(m 2 K)] součinitel přestupu tepla (přenosu tepla prouděním) Zvláštním případem je proudění tekutiny se změnou skupenství příměsi (var, kondenzace, odpařování) proudění toku hmoty Stránka 19

31 Část B Teoretické řešení c) Přenos tepla radiací (sáláním) 3.2. Přenos vlhkosti Při dimenzování klimatizačních zařízeni je často zapotřebí určit hmotnostní toky odpařující se vody a rovněž toky tepla z mokrých povrchů nebo z vodních hladin odkrytých nádrží (bazénů). Obr Znázornění principu odpařování vody: Mechanismy přenosu jedné složky ve směsi plynů: - molekulární difúzí - konvekcí lamínární volnou turbulentní nucenou Velmi častými případy v technice prostředí jsou vypařování a kondenzace při styku vzduchu s vodou, s vodní hladinou, aerosolem rozstřikované vody, mokrým povrchem, povrchem vlhkého porézního materiálu. Stránka 20

32 Část B Teoretické řešení V klimatizaci je vodní pára přidávána do vzduchu nebo z něj odebírána při současném přenosu tepla a hmoty (vodní páry) mezi proudem vzduchu a vlhkým povrchem. Vlhkým povrchem mohou být vodní kapky v pračce, vlhčená náplň v chladicí věži, kondenzací zvlhčený povrch chladiče, povrch odpařovacího kondenzátoru nebo aerosol rozprášeného kapalného absorbentu vlhkosti. Ve všech případech je přenos vlhkosti spojen s přenosem tepla a je jím přímo ovlivňován. Nejčastější jsou případy spojené s vlhčením a odvlhčováním vzduchu při klimatizaci a transport vlhkosti stavebními konstrukcemi. V technice prostředí je rozsah teplot a změn obsahu vodní páry poměrně úzký a pro technickou praxi postačí zjednodušený výklad jevů. Na hladině vody (chemicky čisté) má vodní pára tlak shodný s tlakem syté páry při teplotě povrchu. Voda se odpařuje, pokud je její teplota vyšší než teplota rosného bodu okolního vzduchu. Mohou nastat dva případy: teplota vody může být vyšší nebo nižší než je teplota mokrého teploměru vzduchu. V prvém případě dochází k odpařování a pro zachování ustáleného stavu musí být voda ohřívána ke krytí tepla, potřebného k vypařování. Ve druhém případě vodní pára ze vzduchu kondenzuje a voda musí být chlazena. Bez přívodu (odvodu) tepla (adiabatický děj) se teplota povrchu ustálí na teplotě mokrého teploměru (je-li potlačen vliv sálání okolních ploch a za daných podmínek přestupu tepla) Difúze vodních par ve vzduchu Hustotu hmotnostního toku tekutin při jejich stacionární difuzi mezi místy s různou koncentrací, případné s různým parciálním tlakem vyjadřuje Fickův zákon (první výraz platí pro děje izotermické, druhý výraz platí obecně) kde c koncentrace difundujicí látky [kg/m 7 ], n délka ve směru normály k izobarám nebo čarám s konkrétní koncentrací [m] D C součinitel difuze vztahující se k rozdílu koncentrací [m/s] D D tlakový součinitel difúze vztahující se k rozdílu parciálních tlaků [kg/(mspa)] Stránka 21

33 Část B Teoretické řešení Protože koncentrace se shodují s hustotou (dc = dρ D ), po vyjádření ρ ze stavové rovnice ideálního plynu a dosazeni do výše uvedené rovnice D c = r T D D. Hodnota D C je pro vzduch i vodní páru shodná. Pro vzduch D DA = D C /(r A T), pro páru D DV = D C /(r V T); poměr D DA / D DV = = r A /r V = 0,622 Součinitel difúze určujeme z rovnice: Fickův zákon platí pro oboustrannou difúzi, která však obvykle nenastává. Zatímco vodní pára může difundovat z hladiny do vzduchu bez překážek, vzduch do vodní hladiny difundovat nemůže. Tento jev se fyzikálně vysvětluje takto: podle Fickova zákona difundují molekuly vodní páry z hladiny do vzduchu a současně i molekuly vzduchu směrem k hladině. Molekuly vzduchu se však dostanou pouze na povrch nepřestupné hladiny, kde se shlukují, nasycují vodní parou a konvekčním pohybem se vracejí zpět. Odnášením vodní páry zvyšují tok jejich molekul, které difundují ve vzduchu. Hmotnostní tok vodní páry je tak při jednostranné difuzi větší než při oboustranné difuzi. Korekce toku odpařující se vlhkosti se označuje jako Stefanova korekce na jednostrannou difuzi. Matematicky popis procesu vypadá takto: hmotnostní tok páry a vzduchu difuzí: hmotnostní toky vzduchu k povrchu a zpět musí být stejné kde w je rychlost vracejícího se vzduchu a ρa jeho hustota. Dosazením z rovnice stavu je V proudu vzduchu od povrchu je obsažena vodní pára o koncentraci (vzduch je vlhkostí nasycen). Hustota jejího toku je Celkový tok páry přecházející z povrchu je (tlak na povrchu ) Stránka 22

34 Část B Teoretické řešení kde zlomek s tlaky se nazývá Stefanova korekce na jednosměrnou difúzi Přenos vlhkosti konvekcí Konvektivní přenos vlhkosti je stejně jako přenos tepla fyzikálně komplikovaný děj, který je řešitelný analyticky jen ojediněle. Ke stanovení velikosti přenosu vlhkosti se proto používají experimentálně zjištěné součinitele přenosu vlhkosti, obdobnými postupy jako součinitele přestupu tepla konvekcí, tj. z kriteriálních rovnic. Na rozdíl od přestupu tepla mohou být součinitele přenosu hmoty β vztaženy k hustotě složky ve směsi, k parciálním tlakům nebo k měrným vlhkostem s odpovídajícími indexy. Hustota toku vlhkosti m = β p p S h = β p (p Vh - p V ) S h [kg/s] (3.4.1) m = β x x S h = β x (x h -x) S h [kg/s] (3.4.2) kde β p součinitel přenosu vlhkosti vztahující se k rozdílům parciálních tlaků syté vodní páry těsně nad hladinou a vodní páry v okolním vzduchu (kg/m 2 Pa) β x p Vh, x h p V, x Po dosazení odpovídajících výrazů pro měrnou vlhkost vzduchu součinitel přenosu vlhkosti vztahující se k rozdílu specifických vlhkostí nasyceného vzduchu těsně nad hladinou (při teplotě hladiny) a vzduchu v okolí (kg/m 2 s)). tlak syté vodní páry (Pa), případné měrná vlhkost nasyceného vzduchu (kg/kg sv ) při teplotě hladiny t h (⁰C) parciální tlak vodní páry (Pa), případné měrná vlhkost (kg/kg sv ) v okolním vzduchu při teplotě t v (⁰C) x h = 0,622 ; x = 0,622 a porovnání pravých stran rovnic a dostaneme vztahy mezi β p a β x β p = Stránka 23

35 Část B Teoretické řešení β x = β Povrchová teplota volné vodní hladiny t p se odchyluje od teploty vody t w směrem k teplotě mokrého teploměru t m. Podle H usslera pro klidnou hladinu Hodnoty součinitelů přenosu vlhkosti jsou závislé především na rychlosti a mikrostruktuře proudění (laminámí - turbulentní) a na příčině (zdroji) proudění (přirozené - vynucené) Základní kriteriální vztahy přenosu tepla a vlhkosti Navzájem odpovídající fyzikální parametry při přenosu tepla a vlhkostí jsou: teplota <=> parciální tlak vodní páry tepelná vodivost <=> tlakový součinitel difúze teplotní vodivost <=> součinitel difúze T<=>P λ <=>D δ<=>d součinitel přestupu tepla <=> součinitel přenosu vlhkosti α<=>β x, β p Kritérium podobnosti, konvektivního přenosu tepla odpovídají analogická kritéria konvektivního přenosu vlhkosti. Vzájemně odpovídající dvojce kritérií podobnosti jsou: Nusseltovo kritérium: Prandtlovo kritérium: Sherwoodovo kritérium: Schmidtovo kritérium: kde Nu poměr mezi přestupem a vedením tepla v tekutině Pr podobnost rychlostních a teplotních polí v proudu Sh poměr mezi přenosem hmoty a difuzi v tekutině Sc podobnost rychlostních a difuzních polí v proudu Stránka 24

36 Část B Teoretické řešení přenos hybnosti ν přenos tepla a Le D C přenos hmoty Obr Vazba přenosových vlastností látek V důsledku Stefanovy korekce na jednostrannou difúzi je třeba při vyšších parciálních tlacích vodní páry p V dosazovat do Sh za součinitel přenosu vlhkosti výraz: Veškerá kritéria podobnosti jsou pro oba děje společné, např. A r případně G r. Jsou-li splněny podmínky analogie mezi přestupem tepla a přenosem vlhkosti (tlak vodní páry ve vzduchu p pp je v porovnání barometrickým tlakem p b velmi malý), kriteriální rovnice pro oba jevy mají podobnou strukturu: N u = C R e a A r b P r d S h = C R e a A r b S c d (3.5.1) (3.5.2) Základní kritérií dynamické podobnosti v kriteriálních rovnicích jsou: přirozené konvekci - Archimedovo kritérium (Ar > 0), resp. kde L= S h charakteristický rozměr (m) S h plocha vodní hladiny (m 2 ) ρ h hustota nasyceného vzduchu nad hladinou při teplotě hladiny t h [kg/m 3 ] ρ hustota vlhkého vzduchu v okolí při teplotě t v [kg/m 3 ] Stránka 25

37 Část B Teoretické řešení při nucené konvekci Raynolsovo kritérium e kde L charakteristický rozměr (m), za který se dosazuje délka hladiny ve směru toku vzduchu w rychlost vzduchu nad hladinou (m/s) V obou kritériích podobnosti je kinematická viskozita vzduchu při určující teplotě: t u = (t n + t v )/2 ( C). Když vztah vydělíme vztahem a za β p, vložíme pravou stranu rovnice 3.5.2, po úpravě dostaneme závislost ve tvaru n = c p L e kde c p = c pa + x c pv měrná tepelná kapacita vlhkého vzduchu vztahujícího se k 1 kg suchého vzduchu (J/(kg sv K)) L e Lewisovo kritérium podle vztahu L e = S c /P r = a/d c Hodnoty exponentu n jsou v rozpětí 0 až 1. Při turbulentním proudění vzduchu nad hladinou n = 0; při laminárním proudění, kdy teplo přestupuje jen vedením a vlhkost jen difúzí n = 1. Protože L e se téměř rovná 1 (pro vzduch L e = 0,82) a podmínky v praxi se přibližují k turbulentnímu proudění, můžeme uvažovat, že L n e = 1, přičemž dostaneme Lewisův vztah α k /β = c p Je-li L n e = 1, zcela platí analogie mezi přenosem tepla a vlhkosti. Předpoklad její platnosti je dostatečné splněn při t h < 50 C. Potom při známém součiniteli přestupu tepla α k mezi vodní hladinou a vzduchem můžeme součinitel přenosu vlhkosti určit z rovnice: β= α k /c p Při řešení úloh konvektivního přenosu tepla a vlhkosti mezi vodní hladinou a vzduchem přesnější hodnoty β k, získáme z těchto kriteriálních rovnic a empirických vztahů: pro přirozené proudění vzduchu nad hladinou Stránka 26

38 Část B Teoretické řešení N u = 5 (A r P r ) 0,104 S h = 0,66 (A r S c ) 0,26 Rovnice platí pro rozpětí: A r P r a Ar Sc Charakteristickým rozměrem v kritériích Nu, Ar a Sh je strana čtverce ekvivalentní ploše vodní hladiny. Tepelná vodivost vlhkého vzduchu je funkcí tepelné vodivosti suchého vzduchu a relativní vlhkostí vzduchu: λ = λ sv + 0,0041φ; pro nucené proudění vzduchu nad hladinou při adiabatickém odpařování N u = A R n 0,33 0,175 e P r G u Θ 2 S h = B R n 0,33 0,135 e S c G u Θ 2 kde G u = T - T m /T Guchmanovo kritérium, zahrnující vliv psychometrického rozdílu teplot na intenzitu odpařování Θ = T/T h teplotní faktor T;T m ;T h termodynamické teploty vzduchu dostatečně daleko od hladiny (v jádru proudu) podle suchého a mokrého teploměru, případně vodní hladiny [K] Charakteristickým rozměrem v kritériích podobnosti je délka hladiny L ve směru proudění vzduchu a určující teplotou je střední teplota vzduchu a hladiny t u = (t + t h )/2. Intervaly hodnot Re Hodnoty konstant a exponentu A B n 3, Re 2, ,51 0,49 0,61 2, Re 3, ,027 0,0248 0,90 Pro výpočty odpařování vody z hladiny nezakrytých nádrží při nuceném proudění vzduchu i s přihlédnutím k volné konvekci je vhodné používat tyto kriteriální vztahy: při Re a Ar Pr > Nu = 0,1130 (1+0,5 Lo -0,5 ) (Ar Pr) 1/3 H 1/4 Sh = 0,1386 (1+0,5 Lo -0,5 ) (Ar Sc) 1/3 H 1/4 Stránka 27

39 Část B Teoretické řešení při Re > a Lo Pr 1/3 Nu = 0,0337 [1+0,18 (1+Lo 1/2 ) Lo 1/4 ] Re 0,8 Pr 1/3 H 1/4 Sh = 0,0398 [1+0,18 (1+Lo 1/2 ) Lo 1/4 ] Re 0,8 Sc 1/3 H 1/4 kde H = 1 + H/L parametr zahrnující vliv převýšení okrajů nádrže na intenzitu odpařování H svislá vzdálenost okrajů nádrže a hladiny (m) L délka nádrže ve směru proudění vzduchu (m) Lo - Ar/Re 2 Lomonosovovo kritérium, které charakterizuje vztah mezi gravitačními, setrvačnými a třecími silami v proudu tekutiny Vliv jednostranné difúze při vyšších tlacích páry se i zde uvažuje tak, že se do kritéria Sh dosazuje namísto β p výraz β p = β p (p b p ph )/p b ; po této úpravě platí Při adiabatickém odpařování se teplota hladiny t h = t w = t m, při neadiabatickém odpařování se teplota hladiny t h odchyluje od teploty vody pod hladinou t w směrem k mezní teplotě adiabatického ochlazování t ad ( teplota mokrého teploměru t m ). Určuje se podle přibližného vztahu ( C) Je-li t w = t m 20K a w 5 m/s, přesnější hodnoty dostaneme ze vztahu ( C) Pro výpočet součinitelů přestupu tepla a přenosu vlhkosti při odpařování kapek ve vzduchu při nucené konvekci a Re = se používají tyto kriteriální rovnice Nu = 2+1,07 Re 0,48 Pr 0,33 Gu 0,175 Sh = 2+0,85 Re 0,52 Sc 0,33 Gu 0,135 Číslo 2 je mezní hodnota Nu i Sh při Re = 0, tj. při odpařování kapek v klidném vzduchu. Charakteristickým rozměrem je průměr kapek D (m) a určující teplotou látkových vlastností vzduchu je střední teplota vzduchu a kapek t u = (t v + t k )/2. Stránka 28

40 Část B Teoretické řešení 3.6. Zjednodušený výpočet odpařené vody využívající empirických závislostí Pro řešení úloh přenosu tepla a vlhkostí z vodní hladiny nezakrytých nádrží a bazénů v interiérech se často používají různé empirické závislosti, např. při: a) odpařování z klidné hladiny vyhřívané vody při rychlosti vzduchu nad hladinou w 1 m/s; β = (8,33 + 3,89 w - 0,072 tu) 10-3 w > 1 m/s: [kg/(m 2 k)] β = [6,94 + 5,83w - 0,072 t u -9,72 x u (w-1)] 10-3 [kg/(m 2 K)] kde t u = (t i + t h )/2 x u = (x i + x h )/2 b) odpařování z klidné hladiny nevyhřívané vody (adiabatický děj) [ ( )] [W/(m 2 K)] c) odpařování ze zvlněné hladiny vyhřívané vody β = (6, ,278 w) 10-3 (kg/(m 2 s)) kde t i,t i, t h, T h, teploty vnitř. vzduchu(vnv), případně vodní hladiny[ C,K] x i, x h měrná vlhkost VnV, případně nasyceného vzduchu při teplotě t h [kg/kg sv ] w rychlost vzduchu nad hladinou [m/s] Hodnoty βx, pro halové bazény jsou v tab a hodnoty hustoty hmotnostního toku odpařované vody a hustoty toku vázaného tepla z hladiny bazénové vody jsou v tab Stav hladiny βx [kg/(m 2 h)] klidná hladina (soukromé bazény) 0,1 mírně zvlněná hladina (plovárny) 0,2 velmi zvlněná hladina (bazény s vlnobitím) 0,3 Tab Směrné hodnoty součinitele přenosu vlhkosti z vodní hladiny halových bazénů Stránka 29

41 Část B Teoretické řešení Bazénová hala je v provozu m wo,1 [g/(m 2.h)] Q v,1 [W/m 2 ] Bazénová hala není v provozu m wo,1 [g/(m2.h)] Q v,1 [W/m 2 ] mírně zvlněná hladina nezakrytý bazén více zvlněná hladina zakrytý bazén ,5-10 Tab Směrné hodnoty hustoty hmotnostního toku odpařované vody a hustoty Toky tepla a vlhkosti přestupující mezi vzduchem a vodní hladinou Mezi vodní hladinou, která má plošný obsah S h a střední teplotou t h a okolním vnitřním vzduchem se střední teplotou ti přestupuje konvekcí: tok citelného tepla, který nemění obsah vlhkosti ve vzduchu Q c = α k (t h - ti) S h (W) tok vázaného tepla, který prostupuje s tokem odpařované vody m wo z hladiny do vzduchu a nemění teplotu vzduchu Q v = m wo l h m wo l o (W) m wo = β x (x h - x i ) S h = β p (p ph -p pi ) S h [kg/s] souhrnný tok tepla, který v ustáleném stavu směřuje zevnitř vody k hladině Q i = Q c +Q v = [α k (t h -t i )+β x (x h -x i ) l h ] S h [kw] Q s = β [c p (t h -t i )+ (x h -x i ) l h ] S h [kw] kde c p = c pa + x u c pv střední měrná tepelná kapacita vlhkého vzduchu [J/(kg sv K)] x u = (x i +x h )/2 určující měrná vlhkost vzduchu [kg/kg sv ] Lewisův součinitel, který vyjadřuje poměr rychlostí přenosu citelného a vázaného tepla l i, l o výparné teplo vody při teplotě t h případně při 0 C Z rovnic entalpie vlhkého vzduchu těsně nad hladinou a ve vzdáleném okolí (v jádru proudu) získáme součiny c p t h a c p t i, c p t h = h h - x h l o ; c p t i = h i - x i l o Stránka 30

42 Část B Teoretické řešení Po dosazení do rovnice při c p = konst. a l h l o = 2500 kj/kg a po postupných úpravách dostaneme rovnici Q s = β x [L (h h -h i )+(1 - L) (x h -x i ) l o ] S h (kw) Ve většině úloh v klimatizaci je rozdíl teploty vzduchu v jádru proudu t i a mezní teploty adiabatického ochlazování t ad t m malý, je-li L 1. Pro souhrnný tok tepla mezi vodní hladinou a vzduchem tak dostaneme Merkelovu rovnici Q s = β x (h h - h i ) S h [kw] Tento tok tepla se kompenzuje ohřívačem vody a vodou doplňující nádrž (bazén) Q s = Q ow +m wo h wh [kw] Průtok vody pro doplnění nádrže (bazénu) se rovná toku odpařované vody z hladiny m wo [kg/s]; h wn = c w t h [kj/kg] je entalpie vody při teplotě hladiny. Výkon ohřívače vody se rovná algebraickému součtu toku výparného tepla potřebného k odpařování vody a konvektivního toku tepla mezi hladinou a okolním vzduchem. Q ow = Q c +m wo l h [kw] Když se voda přestane ohřívat, vezme si všechno teplo na odpaření vzduchu a její teplota se vyrovná teplotě hladiny přibližující se k teplotě mokrého teploměru VnV: t w = t h t m. Je to isobarický děj, při němž Q s = 0 (h h h i ), tj. absolutní hodnoty Q i a Q x jsou stejné, ale mají opačné znaménko Výpočet množství odpařené vody dle německé normy VDI 2089 (Technické vybavení budov plováren, kryté bazény) Výpočet dle VDI 2089 (starší vydání): Množství odpařené vody se stanoví dle vztahu: ( ) kde: ε součinitel přenosu hmoty, viz tabulka [g/s.m2.mbar] Stránka 31

43 Část B Teoretické řešení S h plocha volné hladiny [m 2 ] p" v(tw) tlak syté páry při teplotě vzduchu rovné teplotě vody [Pa] p v(ti) tlak páry při teplotě vnitřního vzduchu [Pa] Charakter provozu ε [g/(m 2 s Pa)] Soukromý bazén 3, Veřejný bazén 7, Bazén s umělými vlnami 9, Tab Součinitel přenosu hmoty pro bazény dle VDI 2089 (starší vydání) Výpočet dle VDI 2089 (nové vydání): Množství odpařené vody se stanoví dle vztahu: ( ) kde: β součinitel přenosu hmoty, viz tabulka 3 [m/h] R v T plynová konstanta pro vodní páru; Rv = 461,52 J/kg.K aritmetický průměr teploty vody a vzduchu [K] S h plocha volné hladiny [m 2 ] p" v(tw) tlak syté páry při teplotě vzduchu rovné teplotě vody [mbar] p v(ti) tlak páry při teplotě vnitřního vzduchu [mbar] Charakter provozu nepoužívaný bazén n [m/h] používaný bazén p [m/h] Zakrytý bazén (odpar pouze z přetokového žlábku) 0,7 - Soukromý bazén 7 21 Veřejný bazén (hloubka vody > 1,35 m) 7 28 Veřejný bazén (hloubka vody < 1,35 m) 7 40 Bazén s umělými vlnami 7 50 Tab Součinitel přenosu hmoty pro bazény dle VDI 2089 (nové vydání) Stránka 32

44 Část B Teoretické řešení 3.8. Odpařování z volné hladiny podle L. Oppla Tok odpařované vody z volné hladiny průmyslových van nebo bazénů závisí silně na parciálních tlacích par na hladině a v okolním vzduchu a na rychlosti proudění vzduchu. I v klidném vzduchu bez nuceného větrání vzniká nad hladinou pohyb vyvolaný volnou konvekcí. Velmi proto záleží na představě o obrazech proudění v prostoru s vodní hladinou a na správném odhadu rychlosti pohybu vzduchu kolem hladiny. Podle L. Oppla je hustota toku odpařované vody: kde: hodnoty M při teplotě vody (nikoliv povrchu) a při teplotě rosného bodu okolního vzduchu lze odečíst z grafu v obr Barometrický tlak p b je v kpa. Obr Tok vypařované vody podle L. Oppla Stránka 33

45 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STAVEBNÍ ÚSTAV TECHNICKÝCH ZAŘÍZENÍ BUDOV FACULTY OF CIVIL ENGINEERING INSTITUTE OF BUILDING SERVICES VLHKOSTNÍ BILANCE BYTU MOISTURE BALANCE OF APARTMENT C) EXPERIMENTÁLNÍ ŘEŠENÍ EXPERIMENTAL SOLUTION DIPLOMOVÁ PRÁCE MASTER'S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR Bc. PETR BLASINSKI doc. Ing. ALEŠ RUBINA, Ph.D. BRNO 2012

46 Část C Experimentální řešení 4. Cíl experimentálního řešení V této části své diplomové práce jsem zpracoval provedený experiment realizovaný v rodinném domě s cílem naměřit v různých typech místností několikadenní průběh teplot a vlhkostí a porovnat je s příslušnou legislativou. Následně je zpracován experiment s odparem vody z volné hladiny, jež je porovnán s vypočtenými hodnotami získanými z postupu uvedených v teoretické části tohoto textu. Dalším tématem pak je ekonomické posouzení různých variant sestavení vzduchotechnických jednotek, navržených na extrémní klimatické podmínky v exteriéru objektu v letním a zimním období. 5. Experimentální řešení 5.1. Výchozí legislativa Předpisy určující mikroklima pro vnitřní prostředí pobytových místností některých staveb: Hodnoty mikroklimatických podmínek stanoví pro ČR vyhláška č. 6/2003 Sb., kterou se stanoví hygienické limity chemických, fyzikálních a biologických ukazatelů pro vnitřní prostředí pobytových místností některých staveb. Základními předepsanými veličinami hodnocení interního mikroklimatu jsou teplota vzduchu a jeho relativní vlhkost, rychlost proudění vzduchu, tepelná zátěž a koncentrace škodlivin, intenzita výměny vzduchu a osvětlení. Vybrané hodnoty mikroklimatických veličin pro obytné budovy jsou uvedeny v následujících tabulkách. Tabulka č : Rychlost proudění vzduchu v pobytových místnostech teplé období roku 0,16-0,25 m s -1 chladné období roku 0,13-0,20 m s -1 Tabulka č : Relativní vlhkost vzduchu v pobytových místnostech teplé období roku nejvýše 65% chladné období roku nejméně 30% Stránka 34

47 Část C Experimentální řešení Předpisy určující vnitřní mikroklima v prostoru bazénové haly: Vyhláška č. 292/2006 Sb. kterou se mění vyhláška č. 135/2004 Sb., kterou se stanoví hygienické požadavky na koupaliště, sauny a hygienické limity písku v pískovištích venkovních hracích ploch ze dne 6.června 2006 podle 24 v příloze 8 - mikroklimatické požadavky a osvětlení haly krytého bazénu a jeho přilehlých prostor pro bazénovou halu uvádí: Intenzita osvětlení teplota vzduchu relativní vlhkost vzduchu min.100 luxů pro rekreační bazén o 1-3 C vyšší než teplota vody v bazénu max.65% intenzita výměny vzduchu min.2x za hodinu I když Vyhláška není určena pro rodinné bazény, uvádí limity prostředí z hlediska lidského zdraví a ochrany stavby, proto je její užití i v tomto případně vhodné. ČSN Tepelná ochrana budov, část 3: Výpočtové hodnoty veličin pro navrhování a ověřování v příloze I Návrhové hodnoty parametrů vnitřního prostředí, v tabulce 1.1 Návrhová vnitřní teplota v zimním období a návrhová relativní vlhkost vnitřního vzduchu část 9.2 bazénové haly : druh místnosti bazénové haly pro dospělé návrhová vnitřní teplota v zimním období ve C relativní vlhkost vnitřního vzduchu v % bazénové haly pro děti klidný provoz (zakrytá hladina) VDI Technische Gebäudeausrüstung von Schwimmbädern - Hallenbäder. Zde jsou uvedeny následující parametry vnitřního mikroklima: teplota bazénové vody teplota vzduchu relativní vlhkost vzduchu rychlost proudění vzduchu dětský bazén C o 2-4 C vyšší než teplota vody v bazénu max. 64% v pásmu pobytu plavců max. 0,2 m/s ČSN EN ISO 7730 Mírné tepelné prostředí - Stanovení ukazatelů PMV a PPD a popis podmínek tepelné pohody. Tato mezinárodní norma představuje metody předpovídání Stránka 35

48 Část C Experimentální řešení celkového tepelného pocitu a stupně nespokojenosti s tepelným prostředím pracovníků vystavených mírnému tepelnému prostředí. Umožňuje analytické stanovení a interpretaci tepelného komfortu pomocí výpočtu ukazatelů PMV (předpovídaného středního tepelného pocitu) a PPD (předpovídaného procenta nespokojených) i stanovení kritérií místního tepelného komfortu určujících environmentální podmínky považované za přijatelné pro celkový tepelný komfort, nebo představující místní diskomfort. Platí pro zdravou pracovní populaci vystavenou vnitřním prostředím, kde je žádoucí tepelný komfort, ale kde se v návrhu nových prostředí nebo při hodnocení již existujících vyskytují mírné odchylky od žádoucího stavu. Vstupní parametry pro výpočet: teplota interiéru v bazénové hale 28 až 32 C, intenzita činnosti 1,1 met, oděv 0 clo (plavky), rychlost proudění vzduchu 0,1 m/s. Výpočet procenta nespokojených PPD (%) a předpověď středního tepelného pocitu PMV je následující: relativní vlhkost interiéru PMV pro danou teplotu interiéru (operativní teplota) PPD pro danou teplotu interiéru (operativní teplota) % 28 C 30 C 32 C 28 C 30 C 32 C 65-0,01 1,02 2,08 5,0 27,1 80,2 55-0,11 0,92 1,96 5,2 22,9 75,1 50-0,15 0,87 1,91 5,5 21,0 72,4 45-0,2 0,82 1,85 5,8 19,1 69,6 Z tabulky je zřejmé, že v případě vnitřního mikroklima +32 C a 65 % relativní vlhkosti lze očekávat, že 80 osob ze 100 bude nespokojených. V případě teploty interiéru +30 C a rel. vlhkosti 50 % bude nespojených 21 %. To je výrazný rozdíl, který dokumentuje, že pocit dusna je jev způsobený kombinací vysoké teploty a vlhkosti vzduchu. Pocit těžkého vzduchu v bazénové hale je tedy způsoben zejména vysokou teplotou a jejím snížením může být stav zlepšen. ČSN EN ISO 7730 rozděluje podle tepelného stavu těla jako celku tři kategorie tepelného prostředí: kategorie PPD (%) PMV A <6-0,2 < PMV < +0,2 B < 10-0,5 < PMV < +0,5 C < 15-0,7 < PMV < +0,7 Stránka 36

49 Část C Experimentální řešení 5.2. Použité měřicí přístroje a programy Datalogger Pro záznam teploty, relativní a měrné vlhkosti byly použity měřicí jednotky datalogger firmy Comet - viz Obr K propojení s počítačem byl použit USB adaptér na jedné straně je opatřen snímačem pro připojení k záznamníku, na druhé straně je USB konektor pro připojení k PC. Čas všech senzorů byl synchronizován se systémovým časem. Přístroj měří teplotu a relativní vlhkost, vypočítává a zobrazuje průběh rosného bodu nebo jiné počítané hodnoty (absolutní vlhkost, měrná vlhkost, směšovací poměr, specifická entalpie). Nastavení hlavních parametrů přístroje bylo následující: interval záznamu 10 minut necyklický režim záznamu, který nedovoluje přepsání dat v případě naplnění paměti přístroje vypnutý displej přístroje pro úsporu baterií zakázána možnost vypnutí/zapnutí záznamníku magnetem Technické parametry přístroje: Obr Datalogger firmy Comet Parametry měření: Teplota okolí (odporový snímač Pt1000/3850ppm): Rozsah měření: -30 až +70 C Rozlišení: 0,1 C Přesnost: ± 0,4 C Stránka 37

50 Část C Experimentální řešení Relativní vlhkost (údaj je teplotně kompenzován v celém teplotním rozsahu): Rozsah měření: 0 až 100 %RV Rozlišení: 0,1 %RV Přesnost: ± 2,5 %RV v rozsahu 5 až 95 %RV při 23 C Software Komunikace s přístrojem probíhala přes software Datalogger verze Program umožňuje komunikaci s přístrojem, načtení informací o aktuálním nastavení a stavu záznamníku, změnu parametrů záznamu a načtení naměřených údajů Měření průběhu teplot a vlhkostí v jednotlivých místnostech Koupelna Z hlediska měření se právě koupelna stala místností s nejpestřejším průběhem teplot a vlhkostí za danou dobu měření. Místnost má plochu 2,41 m 2, je vybavena dvěma zařizovacími předměty a to umyvadlem a vanou, pravidelně ji využívají 3-4 lidé. Měření probíhalo od do Celý průběh měření je obsažen v příloze P1-1. Zde uvedu vybrané úseky. Stránka 38

51 4.4.11[po] [út] [st] [čt] [pá] [so] [ teploty [ C] vlhkosti [%] Část C Experimentální řešení Obr Půdorys koupelny: Charakter místnosti vypovídá o tom, že v ní bude docházet k výrazným vodním ziskům. Nicméně koupelna je nevhodně situována uprostřed objektu, takže podmínky pro přirozené odvětrání jsou výrazně nepříznivé a výměna vzduchu probíhá velmi omezeně. Výsledkem, který můžeme pozorovat na níže uvedených grafech je, že vodní zisky z místnosti jsou odváděny přirozeným větráním jen minimálně a relativní vlhkost je v průběhu celého dne na vysoké úrovni. Obr teplot a vlhkosti pro vybraný týden naměřený v koupelně: PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 14. TÝDEN teplot vlhkosti Dny Stránka 39

52 Část C Experimentální řešení Z průběhu můžeme zjistit, že zejména průběh vlhkosti výrazně překračuje rozmezí dané vyhláškou 6/2003. Zobrazíme-li si průběh v nějakém konkrétním dnu tohoto týdne např. Obr , můžeme vidět, že úroveň vlhkosti je výrazně zvýšena převážně, jako důsledek činnosti prováděné v této místnosti. Děje se tak zejména v ranních hodinách, před odchodem do práce a večer. Nicméně i průměrná hodnota pohybující se kolem 70% relativní vlhkosti je značně vysoká. Obr teplot a vlhkosti pro vybraný pracovní den naměřený v koupelně: PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO Obrázek znázorňuje typický průběh teplot a vlhkosti běžného pracovního dne. Na obrázku vidíme, že průběh vlhkosti vstupuje do tohoto dne se zvýšenou hodnotou kolem 70% naakumulovanou z předchozího dne. Následně dojde k jejímu snížení a ustálení pod touto Stránka 40

53 Část C Experimentální řešení hodnotou až do času 4:50, kdy nastane první špička a je vidět jak v důsledku sprchování razantně stoupne jak relativní vlhkost, tak teplota. Po vyvětrání obě veličiny prudce klesnou až do šesté hodiny, kdy začne být místnost opět využívaná. Od osmé hodiny místnost nikdo nevyužil, přesto se hranice relativní vlhkosti pohybuje nad 65% a její pokles je jenom nepatrný. Výrazná změna nastane až s příchodem uživatelů z práce a školy, kdy se místnost začne opět využívat a od 13:30 začne vlhkost průběžně stoupat. Mírně odlišný průběh má rozložení vlhkosti a teploty o nepracovních dnech například v neděli , jak můžeme vidět na obrázku Kdy naakumulovaná vlhkost se sice má ráno čas dostat pod hranici 65%, nicméně špičky znázorňující používání místnosti jsou rozloženy v průběhu celého dne, takže přirozené větrání není schopné nahromaděnou vlhkost odvést a hranice relativní vlhkosti je zvýšena v průběhu většiny dne. Obr teplot a vlhkosti pro vybraný nepracovní den naměřený v koupelně: PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO Stránka 41

54 [po] [út] [st] [čt] [pá] [so] [ne] teploty [ C] vlhkosti [%] Část C Experimentální řešení Kuchyně Místnost má plochu 8,82 m 2 a funguje zároveň jako jídelna. K zásadnějším zdrojům vlhkosti dochází zpravidla v důsledku vaření, jak je vidět z průběhu měřených veličin na obrázku , pravidelně ji využívají ji 3-4 lidé. Měření probíhalo od do a od do Celý průběh měření je obsažen v příloze P1-2. Zde uvedu vybrané úseky z těchto hodnot. Obr Půdorys kuchyně: Obr teplot a vlhkosti pro vybraný týden naměřený v kuchyni: 28 PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 11. TÝDEN teplot vlhkosti Dny Stránka 42

55 Část C Experimentální řešení Z průběhu můžeme zjistit, že v tomto týdnu nedochází k rozporu s vyhláškou 6/2003 a veličiny se pohybují v doporučených mezích. Zobrazíme-li si průběh v nějakém konkrétním dnu tohoto týdne např. Obr , můžeme vidět, že úroveň vlhkosti i teploty je zvýšena převážně, jako důsledek činnosti prováděné v této místnosti. Děje se tak zejména v době přípravy jídla a to v poledních a večerních hodinách. Průměrná hodnota relativní vlhkosti pohybující se kolem 55% se dá označit za přiměřenou. Obr teplot a vlhkosti pro vybraný pracovní den naměřený v kuchyni: PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO Obrázek znázorňuje typický průběh teplot a vlhkosti běžného pracovního dne. Na obrázku vidíme, že průběh vlhkosti vstupuje do tohoto dne s průměrnou hodnotou 52,5%, která se pak drží na této ustálené hodnotě až do doby 5:30, kdy zvýší vlivem přípravy snídaně. Stránka 43

56 Část C Experimentální řešení Následně dojde k jejímu snížení a ustálení na hodnotě 52% až do času 11:45, kdy nastane první větší špička vyvolaná přípravou oběda. Ačkoli po přípravě oběda začne průběh vlhkosti klesat, na původní hodnotu 52% se už nedostane a setrvává na hodnotě 57% až do doby přípravy večeře, kdy se hodnota opět zvýší. Mírně odlišný průběh má rozložení vlhkosti a teploty o nepracovních dnech například v sobotu , jak můžeme vidět na obrázku Kdy vlhkost začne stoupat už v 11 hodin, nicméně špičky, kdy dochází ke zvýšené vlhkosti, jsou častější a jsou rovnoměrně rozložené ve zbytku dne až do šesté hodiny, kdy vlhkost začíná vlivem přirozeného větrání klesat. Obr teplot a vlhkosti pro vybraný nepracovní den naměřený v kuchyni: PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO Stránka 44

57 [po] [út] [st] [čt] [pá] [so] [ne] teploty [ C] vlhkosti [%] Část C Experimentální řešení Ložnice Místnost má plochu 8,5 m 2 a pravidelně ji využívají dva lidé. Významné zdroje vlhkosti se v této místnosti nenachází, což je patrné z průběhu měřených veličin na obrázku Měření probíhalo od do Celý průběh měření je obsažen v příloze P1-3. Zde uvedu vybrané úseky z těchto hodnot. Obr Půdorys ložnice: Obr teplot a vlhkosti pro vybraný týden naměřený v ložnici: 20 PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 8. TÝDEN teplot vlhkosti Dny Stránka 45

58 Část C Experimentální řešení Z průběhu můžeme zjistit, že hodnoty měřených veličin probíhají v souladu s vyhláškou 6/2003, až na krátký časový interval v pátek, kdy hodnota relativní vlhkosti klesla na 22,2%. Z obrázku je také patrné, že hodnoty se pohybují v relativně úzkých mezích, zejména vlhkost, která až na zmíněný úsek v pátek probíhá v intervalu od 35% až po 46%. Toto je dáno tím, že se v místnosti nenachází žádné významné zdroje vlhkosti. Detailní průběh konkrétního dne v tomto týdnu můžeme sledovat na Obr Obr teplot a vlhkosti pro vybraný pracovní den naměřený v ložnici: PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO Obrázek znázorňuje typický průběh teplot a vlhkosti běžného pracovního dne. Na obrázku vidíme, že průběh vlhkosti vstupuje do tohoto dne s hodnotou 42,5%, která pozvolna roste až na hodnotu 47%, které dosáhne v čase 4 hodiny, pak už hladina relativní vlhkosti Stránka 46

59 Část C Experimentální řešení soustavně klesá až do desáté hodiny. V podstatě obdobný průběh má rozložení vlhkosti a teploty o nepracovních dnech například v sobotu , jak můžeme vidět na obrázku To je dáno charakterem místnosti, kdy se její užívání od pracovního dne neliší. Obr teplot a vlhkosti pro vybraný nepracovní den naměřený v ložnici: PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO Obývací pokoj Místnost má plochu 8,5 m 2 a pravidelně ji využívají 2-3 lidé. Významné zdroje vlhkosti se v této místnosti nenachází, což je patrné z průběhu měřených veličin na obrázku Měření probíhalo od do Celý průběh měření je obsažen v příloze P1-3. Zde uvedu vybrané úseky z těchto hodnot. Stránka 47

60 7.2.11[po] [út] [st] [čt] [pá] [so] [ne] teploty [ C] vlhkosti [%] Část C Experimentální řešení Obr Půdorys obývacího pokoje: Obr teplot a vlhkosti pro vybraný týden naměřený v obývacím pokoji: PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 6. TÝDEN teplot vlhkosti Dny Z průběhu můžeme zjistit, že hodnoty měřených veličin probíhají v souladu s vyhláškou 6/2003, až na krátký časový interval v pátek, kdy hodnota relativní vlhkosti stoupla na 68,2%. Z obrázku je také patrné, že hodnoty se pohybují v relativně úzkých mezích, zejména vlhkost, Stránka 48

61 Část C Experimentální řešení která až na zmíněný úsek v pátek probíhá v intervalu od 44,2% až po 62,1%. Toto je dáno tím, že se v místnosti nenachází žádné významné zdroje vlhkosti. Detailní průběh konkrétního dne v tomto týdnu můžeme sledovat na Obr Obr teplot a vlhkosti pro vybraný pracovní den naměřený v obývacím pokoji: PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO Obrázek znázorňuje typický průběh teplot a vlhkosti běžného pracovního dne. Na obrázku vidíme, že průběh vlhkosti vstupuje do tohoto dne s hodnotou 55%, která pozvolna klesá a ustaluje se na hodnotě 52,5%, která dále klesne v 11 hodin na hodnotu 48%. Pak hladina relativní vlhkosti začne růst v závislosti na výskytu osob v místnosti. V podstatě obdobný průběh má rozložení vlhkosti a teploty o nepracovních dnech například v sobotu , jak můžeme vidět na obrázku Stránka 49

62 Část C Experimentální řešení Obr teplot a vlhkosti pro vybraný nepracovní den naměřený v obývacím pokoji: PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO Závěr měření Z uvedených průběhů naměřených veličin lze usoudit, že v případě ložnice a obývacího pokoje jsou až na výjimečné situace naměřené hodnoty v souladu s vyhláškou č. 6/2003. Nicméně v kuchyni, se průběh často pohybuje u horní hranice 65% dané touto vyhláškou. Stav v koupelně je pak naprosto nevyhovující, hodnota 65% je v důsledku špatné dispozice této místnosti často překračována a přirozené větrání není schopno tuto vlhkost odvést. Výsledkem je pak kondenzace vody v rozích místnosti, která v tomto konkrétním případě vedla k narušení omítky místnosti, jak je zachyceno na obrázku Stránka 50

63 Část C Experimentální řešení Obr Narušení omítky v rozích místnosti vlivem kondenzace Stránka 51

64 VĚTRÁNÍ Část C Experimentální řešení 5.4. Stanovení množství odpařené vody z volné hladiny Množství odpařené vody získané přímým měřením MĚŘENÍ MĚŘENÍ ČAS TEPLOTA POKLES HLADINY ČAS TEPLOTA POKLES HLADINY [ C] [mm] [ C] [mm] 7:40 46,8 0,5 7:50 49,5 0 7:50 45,9 0,5 8:10 46,7 0 8:00 45,0 0,5 8: :10 44,2 0,5 8:50 41,5 1 8:20 43,3 0,5 9:10 39,2 1 8:30 42,5 0,5 9:30 36,9 1 8:40 41,7 0,5 9:50 34,8 1 8:50 40,9 0,5 10:10 32,8 1,5 9:00 40,1 0,5 10: ,5 9:10 39,3 0,5 10:50 29,2 1,5 9:20 38,6 0,5 11:10 27,5 2 9:30 37,8 1,0 11: :40 37,1 1,0 11:50 24,5 2 9:50 36,4 1,0 12:10 24,1 2 10:00 35,7 1,0 12:30 22,7 2 10:10 35,0 1,0 12:50 21,4 2 10:20 34,4 1,0 13: :30 33,7 1,0 13:30 20,9 2 10:40 33,1 1,0 10:50 32,4 1,0 PLOCHA HLADINY: 11:00 31,8 1,0 S h = 0,619 m 2 11:10 31,2 1,0 11:20 30,6 1,0 Pro časový interval 7:50-9:50 11:30 30,0 1,0 je objem odpařené vody: 11:40 29,5 1,0 V o = 0, m 3 11:50 28,9 1,0 12:00 28,4 1,0 12:10 27,8 1,0 12:20 27,3 1,0 12:30 26,8 1,0 12:40 26,3 1,0 PLOCHA HLADINY: S h = 0,159 m 2 Pro časový interval 7:40-9:30 je objem odpařené vody: V o = 0, m 3 Stránka 52

65 Část C Experimentální řešení Množství odpařené vody stanovené výpočtem a) Empirický výpočet pomocí směrné hodnoty: Z tabulky si zvolíme směrnou hodnotu hustoty hmotnostního toku odpařované vody m wo = 100 g/(h m 2 ). Výsledný objem odpařené vody potom odpovídá: a1) Pro měření uskutečněné : a2) Pro měření uskutečněné : b) Zjednodušený výpočet odpařené vody využívající empirických závislostí: b1) Pro měření uskutečněné : VSTUPNÍ HODNOTY: Stav vnitřního vzduchu I: t i = 22,7 C; φ i = 88% Teplota vody: t w = 35,6 C Plocha vodní hladiny: S h = 0,16 m² Rychlost proudění vzduchu nad hladinou: w = 0,10 m/s VÝPOČET: 1. Stav vnitřního vzduchu I e e 2762 Pa 2438 Pa 0,016 kg/kg Stránka 53

66 Část C Experimentální řešení 2. Stav nasyceného vzduchu v mezní vrstvě nad hladinou při teplotě hladiny t h t im = 21,6 C w= 0,10 m/s t h = 35,6 C - tlak syté vodní páry a její entalpie při teplotě hladiny e e 5793 Pa - měrná vlhkost a entalpie nasyceného vzduchu při teplotě t h 0,039 kg/kg 3. Určující teplota t u a součinitel přenosu vlhkosti 29,2 C 0,00662 kg/(m 2 s) 4. Hmotnostní tok odpařované vody m wo 2,43E-05 kg/s = = 0, kg/h 5. Výsledný objem odpařené vody V o 0,160 kg = 0, m 3 b2) Pro měření uskutečněné : VSTUPNÍ HODNOTY: Stav vnitřního vzduchu I: t i = 23,2 C; φ i = 92% Teplota vody: t w = 41,8 C Plocha vodní hladiny: S h = 0,62 m² Rychlost proudění vzduchu nad hladinou: w = 0,10 m/s Stránka 54

67 Část C Experimentální řešení VÝPOČET: 1. Stav vnitřního vzduchu I e e 2835 Pa 2621 Pa 0,017 kg/kg 2. Stav nasyceného vzduchu v mezní vrstvě nad hladinou při teplotě hladiny t h t im = 22,5 C w= 0,10 m/s t h = 41,8 C - tlak syté vodní páry a její entalpie při teplotě hladiny e e 8100 Pa - měrná vlhkost a entalpie nasyceného vzduchu při teplotě t h 0,056 kg/kg 3. Určující teplota t u a součinitel přenosu vlhkosti 32,5 C 0,00638 kg/(m 2 s) 4. Hmotnostní tok odpařované vody m wo 1,53E-04 kg/s = = 0,5511 kg/h 5. Výsledný objem odpařené vody V o 1,010 kg = 0, m 3 Stránka 55

68 Část C Experimentální řešení c) Výpočetní metoda podle německé normy VDI 2089 (starší vydání): c1) Pro měření uskutečněné : VSTUPNÍ HODNOTY: Stav vnitřního vzduchu I: t i = 22,7 C; φ i = 88% Teplota vody: t w = 35,6 C Plocha vodní hladiny: S h = 0,16 m² Rychlost proudění vzduchu nad hladinou: w = 0,10 m/s VÝPOČET: 1. Stav vnitřního vzduchu I e e 2762 Pa 2438 Pa 2. Stav nasyceného vzduchu v mezní vrstvě nad hladinou při teplotě hladiny t h t h = 35,6 C - tlak syté vodní páry při teplotě hladiny e e 5793 Pa 3. Hmotnostní tok odpařované vody m wo 0,0192 g/s = 0,0691 kg/h 4. Výsledný objem odpařené vody V o 0,127 kg = 0, m 3 c2) Pro měření uskutečněné : VSTUPNÍ HODNOTY: Stav vnitřního vzduchu I: t i = 23,2 C; φ i = 92% Teplota vody: t w = 41,8 C Plocha vodní hladiny: S h = 0,62 m² Stránka 56

69 Část C Experimentální řešení VÝPOČET: 1. Stav vnitřního vzduchu I e e 2621 Pa 2835 Pa 2. Stav nasyceného vzduchu v mezní vrstvě nad hladinou při teplotě hladiny t h t h = 41,8 C - tlak syté vodní páry při teplotě hladiny e e 8100 Pa 3. Hmotnostní tok odpařované vody m wo 1,221E-01 g/s = 0,4396 kg/h 4. Výsledný objem odpařené vody V o 0,806 kg = 0, m 3 d) Výpočetní metoda podle německé normy VDI 2089 (nové vydání): d1) Pro měření uskutečněné : VSTUPNÍ HODNOTY: Stav vnitřního vzduchu I: t i = 22,7 C; φ i = 88% Teplota vody: t w = 35,6 C Plocha vodní hladiny: S h = 0,16 m² Rychlost proudění vzduchu nad hladinou: w = 0,10 m/s VÝPOČET: 1. Stav vnitřního vzduchu I e e 2762 Pa 2438 Pa Stránka 57

70 Část C Experimentální řešení 2. Stav nasyceného vzduchu v mezní vrstvě nad hladinou při teplotě hladiny t h t h = 35,6 C - tlak syté vodní páry při teplotě hladiny e e 5793 Pa 3. Hmotnostní tok odpařované vody m wo 29,2 C 2,775E-02 g/s = 0,0999 kg/h 4. Výsledný objem odpařené vody V o 0,183 kg = 0, m 3 d2) Pro měření uskutečněné : VSTUPNÍ HODNOTY: Stav vnitřního vzduchu I: t i = 23,2 C; φ i = 92% Teplota vody: t w = 41,8 C Plocha vodní hladiny: S h = 0,62 m² Rychlost proudění vzduchu nad hladinou: w = 0,10 m/s VÝPOČET: 1. Stav vnitřního vzduchu I e e 2835 Pa 2621 Pa 2. Stav nasyceného vzduchu v mezní vrstvě nad hladinou při teplotě hladiny t h t h = 41,8 C - tlak syté vodní páry při teplotě hladiny e e 8100 Pa Stránka 58

71 Část C Experimentální řešení 3. Hmotnostní tok odpařované vody m wo 32,5 C 0,1584 g/s = 0,5701 kg/h 4. Výsledný objem odpařené vody V o 1,140 kg = 0, m 3 e) Odpařování z volné hladiny podle L. Oppla e1) Pro měření uskutečněné : VSTUPNÍ HODNOTY: Stav vnitřního vzduchu I: t i = 22,7 C; φ i = 88% Teplota vody: t w = 35,6 C Plocha vodní hladiny: S h = 0,16 m² Rychlost proudění vzduchu nad hladinou: w = 0,10 m/s VÝPOČET: 1. Stav vnitřního vzduchu I e e 2762 Pa 2438 Pa 20,7 C 3. Hmotnostní tok odpařované vody m wo 0,0588 kg/h 4. Výsledný objem odpařené vody V o 0,108 kg = 0, m 3 Stránka 59

72 Část C Experimentální řešení e2) Pro měření uskutečněné : VSTUPNÍ HODNOTY: Stav vnitřního vzduchu I: t i = 23,2 C; φ i = 92% Teplota vody: t w = 41,8 C Plocha vodní hladiny: S h = 0,62 m² Rychlost proudění vzduchu nad hladinou: w = 0,10 m/s VÝPOČET: 1. Stav vnitřního vzduchu I e e 2835 Pa 2621 Pa 21,8 C Stránka 60

73 Část C Experimentální řešení 3. Hmotnostní tok odpařované vody m wo 0,3709 kg/h 4. Výsledný objem odpařené vody V o 0,742 kg = 0, m Shrnutí výsledků a závěr Různé metody stanovení množství odpařené vody V o [m 3 ] V o [m 3 ] Množství odpařené vody stanovené měřením 0, , Empirický výpočet pomocí směrné hodnoty 0, , Zjednodušený výpočet odpařené vody využívající empirických 0, , závislostí: Výpočetní metoda podle německé normy VDI 2089 (starší vydání): 0, , Výpočetní metoda podle německé normy VDI 2089 (nové vydání): 0, , Odpařování z volné hladiny podle L. Oppla 0, , Ze zjištěných výsledků lze usoudit, že nejblíže k naměřeným hodnotám mají pro měření uskutečněné výsledky metody zjednodušeného výpočtu odpařené vody využívající empirických závislostí. A naměřeným hodnotám z se nejvíce blíží výsledky metody odpařování z volné hladiny podle L. Oppla. Situaci, kdy pro každé měření vyhoví jiná metoda, si lze vysvětlit tím, že každá metoda má jinou citlivost na změnu okrajových podmínek. Závěrem tedy na obrázku přikládám graf závislosti odparu na teplotě interiéru a na obrázku závislosti odparu na relativní vlhkosti pro použité metody. Algoritmus výpočtu je uvažován stejný jako ve výše uvedených příkladech s jednotnými vstupními hodnotami. Jako relativní vlhkost interiéru byla zvolena vlhkost 55 %, proudění vzduchu nad hladinou 0,10 m/s a ploch vodní hladiny S h = 1m 2. Teplota vody byla zvolena 28 C. V případě výpočtu závislosti odparu na relativní vlhkosti byla volena teplota interiéru 30 C. Stránka 61

74 Množství odpařované vody [kg/h] Množství odpařované vody [kg/h] Část C Experimentální řešení 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 Zjednodušený výpočet odpařené vody využívající empirických závislostí Výpočetní metoda podle německé normy VDI 2089 (starší vydání): Výpočetní metoda podle německé normy VDI 2089 (nové vydání): Odpařování z volné hladiny podle L. Oppla 0, Teplota vzduchu [ C] Obr Závislost množství odpařené vody na teplotě interiéru 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00-0,10 Zjednodušený výpočet odpařené vody využívající empirických závislostí Výpočetní metoda podle německé normy VDI 2089 (starší vydání): Výpočetní metoda podle německé normy VDI 2089 (nové vydání): Odpařování z volné hladiny podle L. Oppla -0,20 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Relatiní vlhkost [%] Obr Závislost množství odpařené vody na relativní vlhkosti Stránka 62

75 Část C Experimentální řešení 5.5. Ekonomické posouzení různých variant sestavení vzduchotechnických jednotek Návrh různých variant sestavení vzduchotechnických jednotek jsem provedl na objektu wellness sportovního centra ve Znojmě. Jedná se o halovou stavbu, kde je interní mikroklima řešeno pomocí vzduchotechnického systému. Budova má dvě nadzemní podlaží, přičemž ve 2NP se nachází strojovna vzduchotechniky, chlazení a provozní místnosti. Půdorysné rozměry objektu jsou 57,8 x 39,2 m a zastavěná plocha má 1560,6 m 2. Koncepce větrání a klimatizace prostorů wellness sportovního centra je zvolená tak, aby byly zajištěny předepsané hodnoty hygienických výměn vzduchu a pohoda prostředí podle požadavků pro jednotlivé provozy. Díky rozdílným nárokům jednotlivých místností zázemí objektu (zóna 2) v zimním období a pro dosažení co nejpříznivějšího vnitřního prostředí je v této části využito i ústřední vytápění. Systém vzduchotechniky je členěn do funkčních celků s ohledem na provozní a stavební řešení daného sportovního centra. Rozdělení objektu do funkčních celků vzduchotechniky je zobrazeno na obrázku a Obr Rozdělení objektů do jednotlivých zón v 1NP Stránka 63

76 Část C Experimentální řešení Obr Rozdělení objektů do jednotlivých zón v 2NP Vzduchotechnický systém je rozdělen do čtyř zařízení. Porovnání různých variant sestavení vzduchotechnických jednotek jsem provedl pro zařízení č. 1, které řeší mikroklima v prostoru bazénu. Zařízení se skládá z jedné centrální VZT jednotky, sloužící pro přívod i odvod vzduchu v letním i zimním období. Výpočet tohoto zařízení je proveden v simulačním softwaru TERUNA. Pro odvod vlhkostní zátěže z místností pomocí vzduchotechnické jednotky je možné volit různě složité sestavy těchto zařízení. Jsou to varianty od těch nejjednodušších, které snižují vlhkost pouze větráním, tedy výměnou vzduchu v místnosti za vzduch venkovní, přes zařízení využívající ZZT, směšování a v létě chlazení (chladičem respektive výparníkem, kde dochází při nízkých povrchových teplotách chladiče ke snížení vzdušné vlhkosti v přiváděném vzduchu) až po zařízení vybavené tepelným čerpadlem, ZZT, směšováním, dohřevem apod. Pro vypočet jednotlivých sestav jsem vyházel z následujících předpokladů: bude zajištěno celoroční odvlhčení nepřekročení maximální vlhkosti φ = 64 % kontrola intenzity výměny vzduchu i [ -/hod ] podle vztahu: Stránka 64

77 Část C Experimentální řešení (intenzita výměny vzduchu by neměla překročit (8-12) -/hod, jinak hrozí nebezpečí průvanu). Z hlediska dodržení požadavku na maximální relativní vlhkost je klíčové určit dominantní zdroje vlhkosti a intenzitu produkce vlhkosti v místnosti. V tomto případě je dominantním zdrojem vlhkosti odpar z vodní hladiny bazénu a určení hmotnostního toku odpařující se vody jsem provedl v softwaru TERUNA. Tento software je závislý na těchto základních okrajových podmínkách výpočtu: pro vzduch: teplota vnitřního vzduchu [ C] relativní vlhkost vnitřního vzduchu [%] rychlost proudění vzduchu nad hladinou [m/s] pro vodu: teplota vody [ C] Pro modelování odparu byly zvoleny okrajové podmínky tak, aby vyhovovaly fyziologickému vnímání tepelně-vlhkostní mikroklima člověkem v uzavřeném prostoru (teplo, bez dusna) a tak aby vyhovovaly legislativním požadavkům z kapitoly Předpisy určující vnitřní mikroklima v prostoru bazénové haly. Jako relativní vlhkost interiéru byla zvolena vlhkost 50 %, proudění vzduchu nad hladinou 0,15 m/s. Jedná se o rychlost vzduchu, která vzniká při pohybu plavající osoby. Teplota vody byla zvolena 27 C. Při volbě těchto podmínek vychází hmotnostní tok vody 11,791 kg/h, který musí dané zařízení odvést (výstup z programu TERUNA je v příloze P2.2) Varianta 1: Skladba vzduchotechnické jednotky bez cirkulace a směšování Software TERUNA využívá matematický model odvlhčovací jednotky, který zahrnuje nejčastěji používané úpravy vzduchu. V případě varianty 1, jež je schematicky znázorněna na obrázku je potřeba definovat tyto okrajové podmínky: Stránka 65

78 Část C Experimentální řešení klimatické podmínky v exteriéru (teplota, vlhkost, atmosférický tlak, entalpie) mikroklima v interiéru, tj. parametry vzduchu, kterých chceme dosáhnout (teplota, vlhkost) vzduchové výkonové parametry VZT zařízení (jak na straně přívodu, tak i odvodu) Zvolené okrajové podmínky pro realizaci výpočtu: ZIMA LÉTO t e h e t i φ i t p t e h e t i φ i t p V p V o [ C] [kj/kg] [ C] [%] [ C] [ C] [kj/kg] [ C] [%] [ C] [m 3 /h] [m 3 /h] -12-9, , Tab Výpis okrajových podmínky pro výpočet varianty 1 Obr Schéma vzduchotechniky bez cirkulace a směšování Jedná se o variantu nejjednodušší možné skladby vzduchotechnického zařízení, které snižuje vlhkost pouze větráním, tedy výměnou vzduchu v místnosti za vzduch venkovní. Z hlediska ekonomiky se jedná se o nevhodný návrh vzduchotechniky pro zimní období. Výpočtem jednotky v programu TERUNA bylo zjištěno, že potřeba elektrické energie je Q el = 9,82kW a cena za hodinu provozu 39 Kč pro letní okrajové podmínky. A pro zimní okrajové podmínky byla vypočtená potřeba tepla Q t = 53,64kW a potřeba elektrické energie Q el = 2,96kW, cena za hodinu provozu je tedy celkem 108,27 Kč. Stránka 66

79 Část C Experimentální řešení Varianta 2: Skladba vzduchotechnické jednotky s cirkulací Zvolené okrajové podmínky pro realizaci výpočtu: ZIMA LÉTO t e h e t i φ i t p t e h e t i φ i t p V p V o V s [ C] [kj/kg] [ C] [%] [ C] [ C] [kj/kg] [ C] [%] [ C] [m 3 /h] [m 3 /h] [m 3 /h] -12-9, , Tab Výpis okrajových podmínky pro výpočet varianty 1 Obr Schéma vzduchotechniky s cirkulací U této skladby je možné předpokládat nižší provozní náklady než u první varianty, nicméně k úsporám dochází pouze v zimním období, v letním období se přivádí 100 % venkovního vzduchu. Výpočtem jednotky v programu TERUNA bylo zjištěno, že potřeba elektrické energie je Q el = 9,82kW a cena za hodinu provozu 39 Kč pro letní okrajové podmínky. A pro zimní okrajové podmínky byla vypočtená potřeba tepla Q t = 45,92kW a potřeba elektrické energie Q el = 2,96kW, cena za hodinu provozu je tedy celkem 94,38 Kč Varianta 3: Skladba vzduchotechnické jednotky se ZZT (deskový výměník) Zvolené okrajové podmínky pro realizaci výpočtu: Stránka 67

80 Část C Experimentální řešení ZIMA LÉTO t e h e t i φ i t p t e h e t i φ i t p V p V o μ (ZZT) [ C] [kj/kg] [ C] [%] [ C] [ C] [kj/kg] [ C] [%] [ C] [m 3 /h] [m 3 /h] [%] -12-9, , Tab Výpis okrajových podmínky pro výpočet varianty 1 Obr Schéma vzduchotechniky se ZZT (deskový výměník) Této skladba díky osazenému deskovému výměníku umožňuje v zimním období značnou úsporu nákladů na provoz. Výpočtem jednotky v programu TERUNA bylo zjištěno, že potřeba elektrické energie je Q el = 9,82kW a cena za hodinu provozu 39 Kč pro letní okrajové podmínky. A pro zimní okrajové podmínky byla vypočtená potřeba tepla Q t = 35,17kW a potřeba elektrické energie Q el = 3,65kW, cena za hodinu provozu je tedy celkem 77,76 Kč Varianta 4: Skladba vzduchotechnické jednotky s cirkulací a ZZT (deskový výměník) Zvolené okrajové podmínky pro realizaci výpočtu: ZIMA LÉTO t e h e t i φ i t p t e h e t i φ i t p V p V o V s [ C] [kj/kg] [ C] [%] [ C] [ C] [kj/kg] [ C] [%] [ C] [m 3 /h] [m 3 /h] [m 3 /h] [%] -12-9, , Tab Výpis okrajových podmínky pro výpočet varianty 1 μ (ZZT) Stránka 68

81 Část C Experimentální řešení Obr Schéma vzduchotechniky s cirkulací a ZZT (deskový výměník) Tato skladba je kombinací dvou předešlých skladeb a z hlediska ekonomie provozu nabízí nejúspornější řešení. Výpočtem jednotky v programu TERUNA bylo zjištěno, že potřeba elektrické energie je Q el = 9,82kW a cena za hodinu provozu 39 Kč pro letní okrajové podmínky. A pro zimní okrajové podmínky byla vypočtená potřeba tepla Q t = 32,33kW a potřeba elektrické energie Q el = 2,74kW, cena za hodinu provozu je tedy celkem 69 Kč Závěr Z výše uvedeného je zřejmé, že ekonomické náklady na provoz zařízení pro místnost s bazénem dosahují značných částek. A úsporná opatření ať už se jedná o jakékoli, se projevují na provozu už při hodinové potřebě energie. Konkrétně ve zvolených případech došlo přidáním směšovací komory do zařízení o úsporu při hodinovém provozu 12%, přidáním výměníku ZZT o 28% a přidáním obou zařízení 36%. Smyslem mé diplomové práce bylo nastínit danou problematiku vlhkého vzduchu ve vzduchotechnice, uvést reálné hodnoty v jednotlivých místnostech, analyzovat pomocí různých výpočetních přístupů odpar z volné hladiny jako zdroj vlhkosti a poukázat i na ekonomickou stránku věci. Stránka 69

82 Seznam použité literatury a zdrojů Publikace [1] M. Székyová, K. Ferstl, R. Nový. Větrání a klimatizace. 1. vyd. Bratislava: Jaga, 2006, 359 s. ISBN [2] CHYSKÝ, Jaroslav. Větrání a klimatizace. Vyd. 3., zcela přeprac. Praha: Česká Matica technická, 1993, 490 s. ISBN [3] HEMZAL, Karel. Přenosové jevy v technice prostředí. Vyd. 1. Praha: Vydavatelství ČVUT, 2004, 100 s. ISBN [4] HIRŠ, Jiří a Günter GEBAUER. Vzduchotechnika v příkladech. Vyd. 1. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2006, 230 s. ISBN [5] JÍCHA, Miroslav. Přenos tepla a látky. 1. vyd. Brno: CERM, 2001, 160 s. ISBN [6] BLASINSKI, P. Teplovzdušné větrání wellness sportovního centra, bakalářská práce, VUT v Brně,,, Brno, 2010 [7] RUBINA, A.; TESAŘ, Z.; BLASINSKI, P., Modelování fyzikálních jevů 1 - Odpar z vodní hladiny, článek v, ISSN , Topinfo s.r.o., Praha, 2011 Internetové zdroje [8] GEBAUER, Günter. Formování vnitřního prostředí budov. [cit ] [9] Tepelná pohoda [online] , [cit ]. Dostupné z: [10] Odpar z hladiny. Technika budov, s.r.o. [online]. [cit ]. Dostupné z: Stránka 70

83 [11] SCHWARZER, Jan. Návrh a dimenzování VZT pro bazény (I). Tzbinfo [online]. [cit ]. Dostupné z: [12] SCHWARZER, Jan. Návrh a dimenzování VZT pro bazény (II). Tzbinfo [online] [cit ]. Dostupné z: [13] Vlhký vzduch [online]. [cit ]. Dostupné z: [14] SCHWARZER, Jan. Teorie vlhkého vzduchu (I). Tzbinfo [online]. [cit ]. Dostupné z: [15] SCHWARZER, Jan. Teorie vlhkého vzduchu (II). Tzbinfo [online]. [cit ]. Dostupné z: [16] SCHWARZER, Jan. Teorie vlhkého vzduchu (III). Tzbinfo [online]. [cit ]. Dostupné z: Software [17] Autodesk, Inc. Autocad [počítačový program]. Ver [cit ]. [18] COMET system s r.o. Datalogger [počítačový program]. Ver [cit ]. [19] Technika budov, s.r.o. TERUNA [počítačový program]. Ver. 1,5b [cit ]. Technické normy a metodické pokyny [20] ČSN Tepelná ochrana budov: Část 3: Návrhové hodnoty veličin. Žďár nad Sázavou: NORMSERVIS s.r.o., [21] ČSN EN ISO Ergonomie tepelného prostředí: Analytické stanovení a interpretace tepelného komfortu pomocí výpočtu ukazatelů PMV a PPD a kritéria místního tepelného komfortu. Žďár nad Sázavou: NORMSERVIS s.r.o., Zákony, vyhlášky a nařízení vlády [22] Vyhláška 292/2006, kterou se mění vyhláška č. 135/2004 Sb., kterou se stanoví hygienické požadavky na koupaliště, sauny a hygienické limity písku v pískovištích Stránka 71

84 venkovních hracích ploch. In: Praha: Moraviapress, Dostupné z: [23] Vyhláška 6/2003, kterou se stanoví hygienické limity chemických, fyzikálních a biologických ukazatelů pro vnitřní prostředí pobytových místností některých staveb. In: Praha: Moraviapress, Dostupné z: Stránka 72

85 Seznam použitých zkratek a symbolů Ozn. Veličina a základní jednotka A psychrometrický součinitel [1/K] c měrná tepelná kapacita [J/(kg K)] C koncentrace [mg/m 3,obj. %, ppm] g tíhové zrychlení [m/s 2 ] h měrná entalpie [J/kg] m měrný hmotnostní tok [kg/(s m 2 )] M molekulová hmotnost [kg/mol] n počet [-] l skupenské teplo [J/kg] p tlak [Pa] P příkon, výkon [W] hustota tepelného toku [W/m 2 ] Q teplo [J] Q tepelný tok [W] r měrná plynová konstanta [J/(kg/K)] R obecná plynová konstanta [J/kmol] S plocha, povrch [m 2 ] t teplota [ C] T termodynamická teplota [K] V objem [m 3 ] V objemový průtok [m 3 /s] w rychlost [m/s] x měrná vlhkost [kg/kg] x,y souřadnice nebo vzdálenost [m] α součinitel přestupu tepla [W/(m 2 K)] β součinitel přenosu vlhkosti [kg/(m 2 Pa s)] nebo [kg/(m 2 s)] δ hodnota směrového měřítka v h-x diagramu [J/kg] Δ konečný rozdíl dvou hodnot η účinnost [-] faktor citelného tepla [-] součinitel tepelné vodivosti [W/(m 2 K)] hustota [kg/m 3 ] čas [s] relativní vlhkost [%] Stránka 73

86 Ozn. Indexy označující A vzduch c celkovou hodnotu, citelné teplo d difuzní proces DP rosný bod e venkovní, vnější E led ch chladící výkon i vnitřní l konstrukce m mokrý teploměr n exponent, směr normály, n-tý člen řady krit kritickou hodnotu o odpar p hodnotu při stálém tlaku, povrch R rosný bod s celkovou hodnotu v hodnotu při stálém objemu V vodní páru w vodu wb mokrý teploměr 0 při teplotě 0 C 1, 2 veličiny v místech 1 a 2 Ozn. Další označení ( ) alternativní hodnota ( ) stav sytosti Δ konečný rozdíl x střední hodnota tok za s Stránka 74

87 SEZNAM PŘÍLOH P1. EXPERIMENTÁLNĚ NAMĚŘENÁ DATA 1.1. KOUPELNA 1.2. KUCHYŇ 1.3. OBÝVACÍ POKOJ 1.4. LOŽNICE P2. EKONOMICKÉ POSOUZENÍ RŮZNÝCH VARIANT SESTAVENÍ VZDUCHOTECHNICKÝCH JEDNOTEK 2.1. VÝPOČET ODPARU Z VODNÍ HLADINY V PROGRAMU TERUNA 2.2. VÝPOČET JEDNOTEK V PROGRAMU TERUNA 2.3. TECHNICKÁ ZPRÁVA 2.4. VÝKRESOVÁ ČÁST V2.4.1 PŮDORYS 1NP SCHÉMA ROZVODŮ VZT V2.4.2 PŮDORYS 2NP SCHÉMA ROZVODŮ VZT V2.4.3 ŘEZ 1-4 SCHÉMA ROZVODŮ VZT P3. MODELOVÁNÍ FYZIKÁLNÍCH JEVŮ 1 - ODPAR Z VODNÍ HLADINY [7] Stránka 75

88 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STAVEBNÍ ÚSTAV TECHNICKÝCH ZAŘÍZENÍ BUDOV FACULTY OF CIVIL ENGINEERING INSTITUTE OF BUILDING SERVICES P1) EXPERIMENTÁLNĚ NAMĚŘENÁ DATA P2) EKONOMICKÉ POSOUZENÍ RŮZNÝCH VARIANT SESTAVENÍ VZDUCHOTECHNICKÝCH JEDNOTEK P3) MODELOVÁNÍ FYZIKÁLNÍCH JEVŮ 1 - ODPAR Z VODNÍ HLADINY DIPLOMOVÁ PRÁCE MASTER'S THESIS SUPERVISOR BRNO 2012

89 [po] [út] [st] [čt] [pá] [so] [ne] teploty [ C] vlhkosti [%] [so] [ne] teploty [ C] vlhkosti [%] 1.1. KOUPELNA PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 7. TÝDEN teplot vlhkosti Dny PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 8. TÝDEN teplot vlhkosti Dny Stránka 76

90 7.3.11[po] [út] [st] [čt] [pá] [so] [ne] teploty [ C] vlhkosti [%] [po] [út] [st] [čt] [pá] [so] [ne] teploty [ C] vlhkosti [%] PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 9. TÝDEN teplot vlhkosti Dny PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 10. TÝDEN teplot vlhkosti Dny Stránka 77

91 [po] [út] [st] [čt] [pá] [so] [ne] teploty [ C] vlhkosti [%] [po] [út] [st] [čt] [pá] [so] [ne] teploty [ C] vlhkosti [%] PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 11. TÝDEN teplot vlhkosti Dny PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 12. TÝDEN teplot vlhkosti Dny Stránka 78

92 4.4.11[po] [út] [st] [čt] [pá] [so] [ne] teploty [ C] vlhkosti [%] [po] [út] [st] [čt] [pá] [so] [ne] teploty [ C] vlhkosti [%] PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 13. TÝDEN teplot vlhkosti Dny PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 14. TÝDEN teplot vlhkosti Dny Stránka 79

93 [po] [út] [st] [čt] [pá] [so] [ne] teploty [ C] vlhkosti [%] [po] [út] [st] [čt] [pá] [so] [ne] teploty [ C] vlhkosti [%] PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 15. TÝDEN teplot vlhkosti Dny PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 16. TÝDEN teplot vlhkosti Dny Stránka 80

94 2.5.11[po] [út] [st] [čt] [pá] [so] [ne] teploty [ C] vlhkosti [%] [po] [út] [st] [čt] [pá] [so] [ne] teploty [ C] vlhkosti [%] PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 17. TÝDEN teplot vlhkosti Dny PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 18. TÝDEN teplot vlhkosti Dny Stránka 81

95 [po] [út] [st] [čt] [pá] [so] [ne] teploty [ C] vlhkosti [%] [po] [út] [st] [čt] [pá] [so] [ne] teploty [ C] vlhkosti [%] PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 19. TÝDEN teplot vlhkosti Dny PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 20. TÝDEN teplot vlhkosti Dny Stránka 82

96 [po] [út] [st] [čt] [pá] [so] [ne] teploty [ C] vlhkosti [%] [po] [út] [st] [čt] [pá] [so] [ne] teploty [ C] vlhkosti [%] PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 21. TÝDEN teplot vlhkosti Dny PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 22. TÝDEN teplot vlhkosti Dny Stránka 83

97 [po] [út] teploty [ C] vlhkosti [%] [po] [út] [st] [čt] [pá] [so] [ne] teploty [ C] vlhkosti [%] PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 23. TÝDEN teplot vlhkosti Dny PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 24. TÝDEN teplot vlhkosti Dny Stránka 84

98 7.2.11[po] [út] [st] [čt] [pá] [so] [ne] teploty [ C] vlhkosti [%] [po] [út] [st] [čt] [pá] [so] [ne] teploty [ C] vlhkosti [%] 1.2. KUCHYŇ PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 5. TÝDEN teplot vlhkosti Dny PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 6. TÝDEN teplot vlhkosti Dny Stránka 85

99 0.1.00[so] [so] [so] [so] [so] [so] [ne] teploty [ C] vlhkosti [%] [po] [út] [st] [čt] [pá] [so] [so] teploty [ C] vlhkosti [%] PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 7. TÝDEN teplot vlhkosti Dny PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 9. TÝDEN teplot vlhkosti Dny Stránka 86

100 [po] [út] [st] [čt] [pá] [so] [ne] teploty [ C] vlhkosti [%] [po] [út] [st] [čt] [pá] [so] [ne] teploty [ C] vlhkosti [%] PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 10. TÝDEN teplot vlhkosti Dny PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 11. TÝDEN teplot vlhkosti Dny Stránka 87

101 [po] [út] [st] [čt] [pá] [so] [ne] teploty [ C] vlhkosti [%] [po] [út] [st] [čt] [pá] [so] [ne] teploty [ C] vlhkosti [%] PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 12. TÝDEN teplot vlhkosti Dny PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 13. TÝDEN teplot vlhkosti Dny Stránka 88

102 [po] [út] [st] [čt] [pá] [so] [ne] teploty [ C] vlhkosti [%] [po] [út] [st] [čt] [pá] [so] [ne] teploty [ C] vlhkosti [%] PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 14. TÝDEN teplot vlhkosti Dny PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 15. TÝDEN teplot vlhkosti Dny Stránka 89

103 [po] [út] [st] [čt] [pá] [so] [ne] teploty [ C] vlhkosti [%] [po] [út] [st] [čt] [pá] [so] [ne] teploty [ C] vlhkosti [%] PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 16. TÝDEN teplot vlhkosti Dny PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 17. TÝDEN teplot vlhkosti Dny Stránka 90

104 9.5.11[po] [út] [st] [čt] [pá] [so] [ne] teploty [ C] vlhkosti [%] [po] [út] [st] [čt] [pá] [so] [ne] teploty [ C] vlhkosti [%] PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 18. TÝDEN teplot vlhkosti Dny PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 19. TÝDEN teplot vlhkosti Dny Stránka 91

105 [po] [út] [st] [čt] [pá] [so] [ne] teploty [ C] vlhkosti [%] [po] [út] [st] [čt] [pá] [so] [ne] teploty [ C] vlhkosti [%] PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 20. TÝDEN teplot vlhkosti Dny PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 21. TÝDEN teplot vlhkosti Dny Stránka 92

106 6.6.11[po] [út] [st] [čt] [pá] [so] [ne] teploty [ C] vlhkosti [%] [po] [út] [st] [čt] [pá] [so] [ne] teploty [ C] vlhkosti [%] PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 22. TÝDEN teplot vlhkosti Dny PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 23. TÝDEN teplot vlhkosti Dny Stránka 93

107 [po] [út] [st] [čt] [pá] [so] [ne] teploty [ C] vlhkosti [%] [po] [út] teploty [ C] vlhkosti [%] PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 24. TÝDEN teplot vlhkosti Dny 1.3. OBÝVACÍ POKOJ PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 5. TÝDEN teplot vlhkosti Dny Stránka 94

108 [po] [út] [st] [čt] [pá] [so] [so] teploty [ C] vlhkosti [%] [po] [út] [st] [čt] [pá] [so] [ne] teploty [ C] vlhkosti [%] PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 6. TÝDEN teplot vlhkosti Dny PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 7. TÝDEN teplot vlhkosti Dny Stránka 95

109 [po] [út] [st] [čt] [pá] [so] [ne] teploty [ C] vlhkosti [%] [so] [ne] teploty [ C] vlhkosti [%] 1.4. LOŽNICE PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 7. TÝDEN teplot vlhkosti Dny PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 8. TÝDEN teplot vlhkosti Dny Stránka 96

110 [po] [út] [st] [čt] [pá] [so] [so] teploty [ C] vlhkosti [%] PRŮBĚH TEPLOT A VLHKOSTI PRO 9. TÝDEN teplot vlhkosti Dny Stránka 97

111 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STAVEBNÍ ÚSTAV TECHNICKÝCH ZAŘÍZENÍ BUDOV FACULTY OF CIVIL ENGINEERING INSTITUTE OF BUILDING SERVICES P1) EXPERIMENTÁLNĚ NAMĚŘENÁ DATA P2) EKONOMICKÉ POSOUZENÍ RŮZNÝCH VARIANT SESTAVENÍ VZDUCHOTECHNICKÝCH JEDNOTEK P3) MODELOVÁNÍ FYZIKÁLNÍCH JEVŮ 1 - ODPAR Z VODNÍ HLADINY DIPLOMOVÁ PRÁCE MASTER'S THESIS SUPERVISOR BRNO 2012

112 2.1. VÝPOČET ODPARU Z VODNÍ HLADINY V PROGRAMU TERUNA 2.2. VÝPOČET JEDNOTEK V PROGRAMU TERUNA Varianta 1: Skladba vzduchotechnické jednotky bez cirkulace a směšování Pro letní okrajové podmínky Stránka 98

113 Pro zimní okrajové podmínky Varianta 2: Skladba vzduchotechnické jednotky s cirkulací Pro letní okrajové podmínky Stránka 99

114 Pro zimní okrajové podmínky Varianta 3: Skladba vzduchotechnické jednotky se ZZT (deskový výměník) Pro letní okrajové podmínky Stránka 100

115 Pro zimní okrajové podmínky Varianta 4: Skladba vzduchotechnické jednotky s cirkulací a ZZT (deskový výměník) Pro letní okrajové podmínky Stránka 101

116 Pro zimní okrajové podmínky Stránka 102

117 2.3. TECHNICKÁ ZPRÁVA Název stavby: WELLNESS SPORTOVNÍ CENTRUM Univerzita: Vysoké učení technické Brno Fakulta: Ústav: Profese: Zařízení vzduchotechniky Stupeň dokumentace: DSP Zpracoval: Petr Blasinski Datum zpracování: Leden 2012 Stránka 103

118 OBSAH 1 ÚVOD ZÁKLADNÍ KONCEPČNÍ ŘEŠENÍ POPIS TECHNICKÉHO ŘEŠENÍ MĚŘENÍ A REGULACE, PROTIMRAZOVÁ OCHRANA PROTIHLUKOVÁ A PROTIOTŘESOVÁ OPATŘENÍ IZOLACE A NÁTĚRY PROTIPOŽÁRNÍ OPATŘENÍ NÁROKY NA SPOLUSOUVISEJÍCÍ PROFESE MONTÁŽ, PROVOZ, ÚDRŽBA A OBSLUHA ZAŘÍZENÍ ZÁVĚR PŘÍLOHY Stránka 104

119 1 ÚVOD Předmětem této jednostupňové PD pro povolení a realizace stavby je návrh koncepce větrání a klimatizace prostorů wellness sportovního centra ve Znojmě tak, aby byly zajištěny předepsané hodnoty hygienických výměn vzduchu a pohody prostředí podle požadavků investora. 1.1 Podklady pro zpracování Podkladem pro zpracování této PD byly aktuální výkresy jednotlivých půdorysů a řezů stavební části, příslušné zákony a prováděcí vyhlášky, České technické normy a podklady výrobců vzduchotechnických zařízení, zejména: Nařízení vlády č. 361/2007 Sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví při práci Nařízení vlády č.148/2006 Sb. o ochraně zdraví před nepříznivými účinky hluku a vibrací Vyhláška č.6/2003 Sb., kterou se stanoví hygienické limity chemických, fyzikálních a biologických ukazatelů pro vnitřní prostředí pobytových místností některých staveb ČSN Výpočet tepelné zátěže klimatizovaných prostorů (1986) ČSN Navrhování větracích a klimatizačních zařízení (1988) ČSN Požární bezpečnost staveb (1977) ČSN Ochrana staveb proti šíření požáru vzduchotechnickým zařízením (1979) 1.2 Výpočtové hodnoty klimatických poměrů místo : Znojmo nadmořská výška normální tlak vzduchu výpočtová teplota vzduchu 2 ZÁKLADNÍ KONCEPČNÍ ŘEŠENÍ : 259 m n m : 97,8 kpa : léto :+ 29 C, zima - 12 C, entalpie: léto 53,2 kj/kg s.v Na základě požadavků investora je uvažováno s nuceným větráním a vzduchovým systémem klimatizace v prostoru bazénu, tělocvičny a badmintonových kurtů v 1.NP. Ostatní prostory zahrnující zázemí sportovního centra budou pouze nuceně odvětrávány. Větrání bude zabezpečovat nucenou výměnu vzduchu v provozních, provozně-technických místnostech a v místnostech hygienického vybavení v souladu s příslušnými hygienickými, zdravotnickými, bezpečnostními, protipožárními předpisy a normami platnými na území České republiky, přitom implicitní hodnoty údajů ve výpočtech dále uvažovaných, jakož i předmětné výpočtové metody jsou převzaty zejména z výše uvedených obecně závazných předpisů a norem. V jednotlivých objektech bude větrání a klimatizace rozdělena do jednotlivých základních typů. 2.1 Hygienické a stavební větrání Hygienické větrání bude navrženo v úrovni nejméně hygienického minima ve smyslu obecně závazných předpisů. Přitom jako základní principy návrhu projektového řešení jsou přijaty následující podmínky: podtlakové větrání je navrženo v místnostech hygienického vybavení objektu (šatny, WC, sprchy, úklidové komory a pod.) úhrada vzduchu bude tvořena z okolních prostorů netěsnostmi ve stavební kci., či přes stěnové mřížky odvětrání bude vzhledem k obsluhovaným prostorům tvořit samostatné jednotlivé systémy podle stavební dispozice výfuky znehodnoceného vzduchu budou vyvedeny na fasádu objektu, případně nad střechu. nejvyšší přípustná maximální hladina vnitřního hluku L Amaxp = db(a) dle druhu provozu a účelu jednotlivých místností Stránka 105

120 2.2 Energetické zdroje Elektrická energie Elektrická energie je uvažována pro pohon elektromotorů VZT a chladících zařízení - rozvodná soustava 3 + PEN, 50 Hz, 400V /230V Tepelná energie Pro ohřev vzduchu v tepelném výměníku centrální vzduchotechnické jednotky bude sloužit topná voda s rozsahem pracovních teplot tw1/tw2 = 90/70 C. Výrobu topné vody zajistí profese ÚT. Pro chlazení vzduchu v centrální jednotce je v této fázi PD uvažován systém nepřímého chlazení. Vodní chladič je osazen v centrální jednotce VZT a venkovní kondenzační jednotky umístěné na střeše objektu. Rozvody chladiva R410A včetně komunikační kabeláže budou dodávkou profese VZT. 3 POPIS TECHNICKÉHO ŘEŠENÍ 3.1 Koncepce větracích a klimatizačních zařízení Návrh řešení větrání a klimatizaci předmětných prostor vychází ze současných stavebních dispozic a požadavků kladených na interní mikroklima jednotlivých místností. V zásadě jsou větrány prostory, které to nezbytně vyžadují z hlediska hygienického, funkčního, či technologického. Pro rozvod vzduchu se počítá s nízkotlakým systémem. Navržená VZT zařízení jsou rozdělena do následujících funkčních celků: Zařízení č.1 - Teplovzdušné vytápění a klimatizace prostoru bazénu Pro nucené větrání předmětných prostor bazénu a kanceláře správce bazénu v 1NP bude navržena centrální VZT jednotka, která zajistí filtraci čerstvého vzduchu (F5), rekuperaci pomocí deskového výměníku tepla s křížovým prouděním, ohřev a chlazení přívodního vzduchu pomocí daných výměníků. Jednotka bude v bazénovém provedení umístěna ve strojovně VZT v 2NP. Transport jednotky na místo osazení bude po jednotlivých částech - místní montáž. Chlazení přiváděného vzduchu v letním období bude řešeno systémem nepřímého chlazení pomocí venkovní kondenzační jednotky umístěné na střeše objektu. Venkovní jednotka bude osazena na nosných konzolách při stěně výtahové šachty na střeše objektu - nosné konzoly dodávka stavby. Min. výška spodní hrany nad rovinou střechy je 500mm. Filtrovaný a tepelně upravený vzduch (teplota přívodního vzduchu dle požadavku tp = C) bude do obsluhovaných prostorů transportován čtyřhranným potrubím z nerezového plechu. Jako koncové elementy budou sloužit přívodní dýzy s dalekým dosahem. Odvod znehodnoceného vzduchu bude taktéž potrubním rozvodem s osazenými koncovými elementy - odvodními anemostaty. Rozvody budou vedeny z prostorů strojovny VZT v 2NP pod strop v 1NP. Zařízení bude pracovat s 80% čerstvého přívodního vzduchu. Izolace na centrálním VZT systému: přívodní potrubní rozvod bude v daném podlaží ve směru od jednotky do vnitřních prostorů tepelně izolován tvrzenou tepelnou izolací tl.40mm - zabránění kondenzace vodní páry na potrubí v letním období, veškeré potrubní rozvody budou ve strojovně VZT izolovány tvrzenou protihlukovou izolací tl. 60mm. Zařízení č.2 - Teplovzdušné větrání zázemí WELLNESS sportovního centra Pro nucené větrání předmětných prostor zázemí sportovního centra v 1NP bude navržena centrální VZT jednotka, která zajistí filtraci čerstvého vzduchu (F5), rekuperaci pomocí deskového výměníku tepla s křížovým prouděním, ohřev přívodního vzduchu pomocí daného výměníku. Jednotka bude umístěna ve strojovně VZT v 2NP. Filtrovaný a tepelně upravený vzduch bude do obsluhovaných prostorů transportován čtyřhranným potrubím z pozinkovaného plechu. Jako koncové elementy budou sloužit vířivé výustě a talířové ventily. Odvod znehodnoceného vzduchu bude taktéž potrubním rozvodem s osazenými koncovými elementy - Stránka 106

121 odvodními anemostaty a talířovými ventily. Rozvody budou vedeny z prostorů strojovny VZT v 2NP pod strop v 1NP. Zařízení bude pracovat se 100% čerstvého přívodního vzduchu. Izolace na centrálním VZT systému: přívodní potrubní rozvod bude v daném podlaží ve směru od jednotky do vnitřních prostorů tepelně izolován tvrzenou tepelnou izolací tl.40mm - zabránění kondenzace vodní páry na potrubí v letním období, veškeré potrubní rozvody budou ve strojovně VZT izolovány tvrzenou protihlukovou izolací tl. 60mm. Zařízení č.3 - Teplovzdušné vytápění a klimatizace badmintonových kurtů Pro nucené větrání předmětných prostor badmintonových kurtů v 1NP bude navržena centrální VZT jednotka, která zajistí filtraci čerstvého vzduchu (F5), rekuperaci pomocí deskového výměníku tepla s křížovým prouděním, ohřev a chlazení přívodního vzduchu pomocí daných výměníků. Jednotka bude umístěna ve strojovně VZT v 2NP. Transport jednotky na místo osazení bude po jednotlivých částech - místní montáž. Chlazení přiváděného vzduchu v letním období bude řešeno systémem nepřímého chlazení pomocí venkovní kondenzační jednotky umístěné na střeše objektu. Venkovní jednotka bude osazena na nosných konzolách při stěně výtahové šachty na střeše objektu - nosné konzoly dodávka stavby. Min. výška spodní hrany nad rovinou střechy je 500mm. Filtrovaný a tepelně upravený vzduch (teplota přívodního vzduchu dle požadavku tp = C) bude do obsluhovaných prostorů transportován čtyřhranným potrubím z pozinkovaného plechu. Jako koncové elementy budou sloužit přívodní dýzy s dalekým dosahem. Odvod znehodnoceného vzduchu bude taktéž potrubním rozvodem s osazenými koncovými elementy - odvodními anemostaty. Rozvody budou vedeny z prostorů strojovny VZT v 2NP pod strop v 1NP. Zařízení bude pracovat se 40% čerstvého přívodního vzduchu. Izolace na centrálním VZT systému: přívodní potrubní rozvod bude v daném podlaží ve směru od jednotky do vnitřních prostorů tepelně izolován tvrzenou tepelnou izolací tl.40mm - zabránění kondenzace vodní páry na potrubí v letním období, veškeré potrubní rozvody budou ve strojovně VZT izolovány tvrzenou protihlukovou izolací tl. 60mm. Zařízení č.4 - Teplovzdušné vytápění a klimatizace tělocvičny Pro nucené větrání předmětných prostor tělocvičny v 1NP bude navržena centrální VZT jednotka, která zajistí filtraci čerstvého vzduchu (F5), rekuperaci pomocí deskového výměníku tepla s křížovým prouděním, ohřev a chlazení přívodního vzduchu pomocí daných výměníků. Jednotka bude umístěna ve strojovně VZT v 2NP. Transport jednotky na místo osazení bude po jednotlivých částech - místní montáž. Chlazení přiváděného vzduchu v letním období bude řešeno systémem nepřímého chlazení pomocí venkovní kondenzační jednotky umístěné na střeše objektu. Venkovní jednotka bude osazena na nosných konzolách při stěně výtahové šachty na střeše objektu - nosné konzoly dodávka stavby. Min. výška spodní hrany nad rovinou střechy je 500mm. Filtrovaný a tepelně upravený vzduch (teplota přívodního vzduchu dle požadavku tp = C) bude do obsluhovaných prostorů transportován čtyřhranným potrubím z pozinkovaného plechu. Jako koncové elementy budou sloužit přívodní dýzy s dalekým dosahem. Odvod znehodnoceného vzduchu bude taktéž potrubním rozvodem s osazenými koncovými elementy - odvodními anemostaty. Rozvody budou vedeny z prostorů strojovny VZT v 2NP pod strop v 1NP. Zařízení bude pracovat se 100% čerstvého přívodního vzduchu. Izolace na centrálním VZT systému: přívodní potrubní rozvod bude v daném podlaží ve směru od jednotky do vnitřních prostorů tepelně izolován tvrzenou tepelnou izolací tl.40mm - zabránění kondenzace vodní páry na potrubí v letním období, veškeré potrubní rozvody budou ve strojovně VZT izolovány tvrzenou protihlukovou izolací tl. 60mm. Stránka 107

122 4 MĚŘENÍ A REGULACE, PROTIMRAZOVÁ OCHRANA Navržený vzduchotechnický systém bude řízen a regulován samostatným systémem měření a regulace - profese MaR. Základní funkční parametry jsou: ovládání chodu ventilátorů, silové napájení ovládaných zařízení zajištění tlumeného chodu konkrétních zařízení mimo pracovní cca 12 max.výkonu, na přívodu i odvodu vzduchu (jednootáčkové motor 6-60 Hz), zajištění tlumeného chodu - frekvenční měniče regulace teploty vzduchu řízením výkonu teplovodního ohřívače v zimním období - vlečná regulace (směšováním) regulace teploty vzduchu vodního chladiče - ovládáním průtoku teplonosné látky umístění teplotních a vlhkostních čidel podle požadavku (refer. místnosti apod.) řízení účinnosti protimrazové ochrany deskového výměníku nastavováním obtokové klapky (na základě teploty odpadního vzduchu nebo tlakové ztráty) ovládání uzavíracích klapek na jednotce včetně dodání servopohonů protimrazová ochrana teplovodního výměníku - měření na straně vzduchu i vody. Při poklesnutí teploty 1.-vypnutí ventilátoru, 2.-uzavření klapek, 3.-otevření třícestného ventilu, 4.-spuštění čerpadla signalizace bezporuchového chodu ventilátorů pomocí diferenčního snímače tlaku měření a signalizace zanášení (tlakové ztráty) všech stupňů filtrace poruchová signalizace připojení regulace a signalizace stavu všech zařízení na velící centralizované stanoviště zajištění požadovaných současností chodu jednotlivých zařízení v příslušných funkčních celcích signalizace požárních klapek ( Z / O ) - podružná signalizace polohy na panel požárních klapek (VZT dodá ke každé klapce koncový spínač 24V) 5 PROTIHLUKOVÁ A PROTIOTŘESOVÁ OPATŘENÍ Do rozvodných tras potrubí budou vloženy tlumiče hluku, které zabrání nadměrnému šíření hluku od ventilátorů do větraných místností. Tyto tlumiče budou osazeny jak v přívodních, tak odvodních trasách všech vzduchovodů. Vzduchovody budou protihlukově izolovány od zdroje hluku za jednotlivé tlumiče jak na sání, tak na výtlaku. Veškeré točivé stroje (jednotky, ventilátory) budou pružně uloženy za účelem zmenšení vibrací přenášejících se stavebními konstrukcemi - stavitelné nohy budou podloženy rýhovanou gumou. Veškeré vzduchovody budou napojeny na ventilátory přes tlumicí vložky nebo ohebné zvukově izolované potrubí. Potrubí bude na závěsech podloženo tlumicí gumou. Všechny prostupy VZT potrubí stavebními konstrukcemi budou obloženy a dotěsněny izolací - dodávka stavby. 6 IZOLACE A NÁTĚRY Jsou navrženy tvrzené izolace hlukové, protipožární a tepelné. Ve výkresové části PD jsou uvažované izolace zobrazeny na výkresech. Tepelná izolace tl.60 mm bude zároveň plnit funkci hlukové. Potrubní rozvody ve strojovně VZT budou izolovány tvrzenou izolací tl. 60 mm, přívodní potrubní rozvod bude izolován tvrzenou izolací tl.40 mm - viz. popis jednotlivých zařízení. Požárně budou izolovány potrubní rozvody přecházející přes samostatný požární úsek, místa na potrubních rozvodech pro doizolování předsazené požární klapky před požárně dělící konstrukcí a to tak, že patřičná část vzduchovodu bude chráněna izolací s požadovanou dobou odolnosti. Tvrzené tepelné - šířka izolace 40a 60mm souč.tepelné vodivosti 0,04W/m 2 K Tvrzené hlukové - šířka izolace 60mm souč.zvukové pohltivosti 0,81 Požární - požární odolnost 45 min Stránka 108

123 V případě použití jiného druhu izolací je nutné se řídit uvedenými parametry. Nátěry nejsou uvažovány. Všechny protidešťové žaluzie budou tvořeny z pozinkovaného plechu - možnost nátěru - architektonické řešení dodávka stavby. 7 PROTIPOŽÁRNÍ OPATŘENÍ Všechny prostupy CU potrubí procházející přes požárně dělící konstrukce budou opatřeny protipožárními ucpávkami. Do vzduchovodů procházejících stavební konstrukcí ohraničující určitý požární úsek budou vřazeny protipožární klapky, zabraňující v případě požáru v některém požárním úseku jeho šíření do dalších úseků nebo na celý objekt. V případech, kdy nebude protipožární klapku možno osadit do požárně dělící konstrukce, bude potrubí mezi touto konstrukcí a protipožární klapkou opatřeno izolací s požadovanou dobou odolnosti. Osazené požární klapky budou v provedení teplotní a ruční spouštění se signalizací na 24V. 8 NÁROKY NA SPOLUSOUVISEJÍCÍ PROFESE 8.1 Stavební úpravy: otvory pro prostupy vzduchovodů včetně zapravení a odklizení sutě obložení a dotěsnění prostupů VZT potrubí izolačními protiotřesovými hmotami v rámci zapravení dotěsnění a oplechování prostupů VZT zajištění případných nátěrů VZT prvků umístěných na fasádě, či střeše objetu (architektonické ztvárnění) zřízení prostoru strojovny VZT v 2NP zajištění povrchové úpravy podlahy pro bezprašný provoz a vyspádování podlahy k instalované vpusti stavební, výpomocné práce zřízení instalačních šachet pro vedení jednotlivých vzduchovodů zřízení revizních otvorů pro přístup k ventilátorům, regulačním a požárním klapkám nerozebíratelných částí podhledu zřízení ocelové konstrukce (nosné konzoly) pro osazení venkovní jednotky na střeše objektu zřízení přístupu k venkovní VZT jednotce stavební, výpomocné práce 8.2 Silnoproud: silové napojení a spouštění jednotlivých ventilátorů z.č.1,2,3,4 včetně zajištění časového doběhu ovládání uzavíraní požárních klapek (při spuštění ventilátoru dojde k otevření klapky (servopohon na 230V dodávka VZT) opatření el. zařízení výstražnými štítky dle ČSN ISO 3864 elektrická zařízení budou připojena dle ČSN , , , , ÚT: Připojení ohřívače centrální VZT jednotky na topnou vodu včetně regulačního uzlu zřízení rozvodů teplé vody 8.4 ZTI: odvod kondenzátu od chladiče, výměníku ZZT, včetně svodu od sifonů nad podlahové vpustě (sifon dodávka VZT) umístění podlahové vpustí ve strojovně VZT (nerezová nebo kameninová vpusť) odvod kondenzátu od nátrubků DN 25 na patách jednotlivých stoupacích rozvodů Stránka 109

124 9 MONTÁŽ, PROVOZ, ÚDRŽBA A OBSLUHA ZAŘÍZENÍ Realizační firma v rámci své dodávky provede rozpis VZT potrubí pro výrobní a montážní účely (rozdělení vzduchovodů na jednotlivé tvarovky a roury včetně potřebných doměrů" ) včetně kontroly PD ve smyslu úplnosti 55 obchodního zákoníku. Realizační firma před naceněním provede prohlídku stávajících prostorů a přesný rozsah demontáží Rozvody VZT budou instalovány před ostatními profesemi - prostorové nároky. Všechny protidešťové žaluzie budou tvořeny z pozinkovaného plechu, či plastu připravenými k případnému nátěru - architektonické řešení dodávka stavby. Při montáži požárních klapek budou zajištěny přístupy pro následné revize - nutná opětovná koordinace se stavební profesí v průběhu realizace výstavby. Osazení VZT jednotek bude provedeno na podložky z rýhované gumy. Při zaregulování systémů VZT s motory ovládanými frekvenčními měniči je nutné nastavení požadovaných vzduchových výkonů koordinovat s profesi MaR - např.pomocí prandtlové trubice. Montáž všech VZT zařízení bude provedena odbornou montážní firmou. Navržená VZT zařízení budou montována podle montážních předpisů jednotlivých VZT prvků. Všechny odbočky, rozbočky a nástavce na čtyřhranných potrubních rozvodech budou vybaveny náběhovými plechy - třetí stupeň regulace. Připojení koncových elementů pro přívod i odvod vzduchu bude proveden tepelně izolovanými hadicemi typu Sonoflex. Při montáži musí být dodržována veškerá bezpečnostní opatření dle platných předpisů. Veškerá zařízení musí být po montáži vyzkoušena a zaregulována. Při zaregulování vzduchotechnických systémů bude postupováno v součinnosti s profesí MaR. Uživatel musí být řádně seznámen s funkcí, provozem a údržbou zařízení. VZT zařízení, seřízená a odevzdaná do trvalého provozu, smí být obsluhována pouze řádně zaškolenými pracovníky, a to dle provozních předpisů dodavatelů vzduchotechnických zařízení, pokud není v PD uvedeno jinak. Při provozu odpovídá za bezpečnost práce provozovatel. Všechny podmínky pro bezpečnou práci musí být uvedeny v provozním řádu. Vypracování provozního řádu včetně zaškolení obsluhy zajistí dodavatel. VZT zařízení musí být pravidelně kontrolována, čištěna a udržována stále v provozuschopném stavu. Okolí zařízení musí být vždy čisté a přístupné pro snadnou kontrolu a bezpečnou obsluhu nebo údržbu. Vizuálně bude hygienická účinnost provozu (filtrační části) jednotlivých KLM zařízení kontrolována nejméně jednou týdně, v rámci profese MaR bude kontrolováno zanášení jednotlivých stupňů filtrace (prostřednictvím měření tlakové diference filtru). O kontrolách a údržbě musí být veden záznam a jejich frekvence bude určena v provozním řádu - zajistí dodavatel. Výměna dílčích prvků vzduchotechnických zařízení a následné nakládání s nimi bude prováděna podle předpisů jednotlivých výrobců. Navržená VZT a KLM zařízení budou řízena a regulována samostatným systémem měření a regulace -profese MaR. Údržbu a kontrolu nad chodem zařízení bude zajišťovat technický správce, který musí být pro tuto činnost zaškolen. 10 ZÁVĚR Navržené větrací a klimatizační zařízení splňuje nároky kladené na provoz daného typu a charakteru. Zabezpečí v daných místnostech optimální pohodu prostředí požadovanou předpisy. 11 PŘÍLOHY Tabulka VZT zařízení Distribuční prvky Specifikace zařízení Funkční schéma Stránka 110

125 Č. ZAŘÍZENÍ Č.MÍSTNOSTI NÁZEV PLOCHA(m 2 ) OBJEM(m 3 ) POČET OSOB VZD/OSOBA ( m 3 /h) VODNÍ ZISKY TEP. ZISKY TEP.ZTR. Č.ZAŘÍZENÍ VZD NA KRYTÍ T. ZISKŮ (m 3 /h) VZD NA KRYTÍ T. ZTRÁT (m3/h) ČER. VZD. (m3/h) LÉTO t( C) ZIMAt( C) VÝMĚNA (h -1 ) ODVLHČENÍ (g/kgls) Č.ZAŘÍZENÍ VZD (m 3 /h) Tabulka VZT zařízení ZADANÉ HODNOTY VYPOČTENÉ HODNOTY místnost léto zima g/s (W) přívod Δx odvod t( C) φ(%) t( C) φ(%) Zařízení č.1 - Teplovzdušné vytápění a klimatizace prostoru bazénu BAZÉN, VÍŘIVKA , , ,6 2, KANC. SPRÁVCE BAZÉNU 38, * , Zařízení č.2 - Teplovzdušné větrání zázemí WELLNESS sportovního centra POTÍRNA 9,24 27, PROSTOR SAUNY+BAZÉN x , , WC 2,66 7,98-50; , ODPOČÍVÁRNA 29,5 88, , , ŠATNA 16,8 50,3-6x , SKLAD 6,9 20,7-0,5x , , ÚKLID 10,1 30,2-0,5x , , ŠATNA MUŽI 10,8 32,4-6x , WC,SPRCHA MUŽI 7,58 22,7-50;2* , WC, SPRCHA ŽENY 7,58 22,7-2* , , ŠATNA ŽENY 10,8 32,4-6x , , CHODBA 29,3 88-3x , , VSTUP, RECEPCE 40, x , SEZENÍ-DIVÁCI 42, , SCHODIŠTĚ ŠATNA ŽENY 22,2 66,5-6x , WC ŽENY 5,42 16,3-2* , PŘEDSÍŇ WC ŽENY 4,28 12,8-2* , UMÝVÁRNA ŽENY 13,3 40-3* , , ÚKLID 5,7 17, , , PŘEDSÍŇ WC MUŽI 4,27 12,8-2* , Stránka 111

126 Č. ZAŘÍZENÍ Č.MÍSTNOSTI NÁZEV PLOCHA(m 2 ) OBJEM(m 3 ) POČET OSOB VZD/OSOBA ( m 3 /h) VODNÍ ZISKY TEP. ZISKY TEP.ZTR. Č.ZAŘÍZENÍ VZD NA KRYTÍ T. ZISKŮ VZD NA KRYTÍ T. ZTRÁT (m3/h) ČER. VZD. (m3/h) LÉTO t( C) ZIMAt( C) VÝMĚNA (h -1 ) ODVLHČENÍ (g/kgls) Č.ZAŘÍZENÍ VZD (m 3 /h) ZADANÉ HODNOTY VYPOČTENÉ HODNOTY místnost léto zima g/s (W) přívod Δx odvod t( C) φ(%) t( C) φ(%) 126 UMÝVÁRNA MUŽI 13,3 40-3* , , WC MUŽI 5,42 16,3-2* ŠATNA MUŽI 22,9 68,7-6x , , CHODBA 15,9 47,6-3x , , Zařízení č.3 - Teplovzdušné vytápění a klimatizace badmintonových kurtů HALA, BADMINTON , Zařízení č.4 - Teplovzdušné vytápění a klimatizace tělocvičny TĚLOCVIČNA , Stránka 112

127 Č. ZAŘÍZENÍ Č.MÍSTNOSTI NÁZEV PLOCHA(m 2 ) OBJEM(m 3 ) PŘÍVOD/ ODVOD POČET (Ks) PRŮTOK NA 1 ELEMENT(m 3 /h pc (Pa) WH1 (m/s) wl (m/s) Lwa (db) H (m) OZNAČENÍ VÝUSTKY Hz (m) Distribuční prvky Koncové elementy pro jednotlivá zařízení: Zařízení č.1 - Teplovzdušné vytápění a klimatizace prostoru bazénu BAZÉN, VÍŘIVKA P TRS-250(CW) ,6 0 0, ,39 5,59 O VASM 630 / V - TPM 017/ ,3 0 0, KANC. SPRÁVCE BAZÉNU 38,2 115 P, O VAPM 160 / C / D / V / P / R - TPM 010/ ,5 0 0, ,39 1, Zařízení č.2 - Teplovzdušné větrání zázemí WELLNESS sportovního centra PROSTOR SAUNY+BAZÉN P ALCM 500 / P / R - TPM 003/ ,8 0 0, ,80 O odvodní talířový ventil DVS ,9 0 0, WC 2,66 7,98 P přívodní talířový ventil ELI ,84 0 0, ,80 O ALCM 250 / P / R - TPM 003/ ,3 0 0, ODPOČÍVÁRNA 29,5 88,4 P, O ALCM 300 / P / R - TPM 003/ ,3 0 0, , ŠATNA 16,8 50,3 P, O ALCM 500 / P / R - TPM 003/ ,28 0 0, , SKLAD 6,9 20,7 P přívodní talířový ventil ELI ,84 0 0, ,80 O odvodní talířový ventil DVS ,7 0 0, ÚKLID 10,1 30,2 P přívodní talířový ventil ELI ,84 0 0, ,80 O odvodní talířový ventil DVS ,7 0 0, ŠATNA MUŽI 10,8 32,4 P, O ALCM 400 / P / R - TPM 003/ ,6 0 0, , WC,SPRCHA MUŽI 7,58 22,7 P ALCM 400 / P / R - TPM 003/ ,6 0 0, ,80 O odvodní talířový ventil DVS ,5 0 0,21 17 O odvodní talířový ventil DVS ,7 0 0, WC, SPRCHA ŽENY 7,58 22,7 P ALCM 300 / P / R - TPM 003/ ,67 0 0, ,80 O odvodní talířový ventil DVS ,5 0 0,21 17 O odvodní talířový ventil DVS ,7 0 0, ŠATNA ŽENY 10,8 32,4 P, O ALCM 400 / P / R - TPM 003/ ,6 0 0, , CHODBA 29,3 88 P, O ALCM 400 / P / R - TPM 003/ ,82 0 0, , VSTUP, RECEPCE 40,2 120 P, O ALCM 400 / P / R - TPM 003/ ,5 0 0, ,80 Stránka 113

128 Č. ZAŘÍZENÍ Č.MÍSTNOSTI NÁZEV PLOCHA(m 2 ) OBJEM(m 3 ) PŘÍVOD/ ODVOD POČET (Ks) PRŮTOK NA 1 ELEMENT(m 3 /h pc (Pa) WH1 (m/s) wl (m/s) Lwa (db) H (m) OZNAČENÍ VÝUSTKY Hz (m) 117 SEZENÍ-DIVÁCI 42,7 128 P VAPM 400 / C / V / P / R - TPM 010/ ,16 0,18 0, ,80 O ALKM 600 / V / P / R - TPM 005/ ,56 0 0, ŠATNA ŽENY 22,2 66,5 P,O ALCM 500 / P / R - TPM 003/ ,7 0 0, , WC ŽENY 5,42 16,3 O odvodní talířový ventil DVS ,7 0 0, , PŘEDSÍŇ WC ŽENY 4,28 12,8 P ALCM 400 / P / R - TPM 003/ ,6 0 0, ,80 O ALCM 250 / P / R - TPM 003/ ,41 0 0, UMÝVÁRNA ŽENY 13,3 40 P VAPM 400 / C / V / P / R - TPM 010/ ,16 0,18 0, ,80 O odvodní talířový ventil DVS ,5 0 0, ÚKLID 5,7 17,1 O odvodní talířový ventil DVS ,7 0 0, , PŘEDSÍŇ WC MUŽI 4,27 12,8 P ALCM 500 / P / R - TPM 003/ ,95 0 0,19 15 O ALCM 250 / P / R - TPM 003/ ,41 0 0, , UMÝVÁRNA MUŽI 13,3 40 P VAPM 400 / C / V / P / R - TPM 010/ ,16 0,18 0, ,80 O odvodní talířový ventil DVS ,5 0 0, WC MUŽI 5,42 16,3 O ALCM 300 / P / R - TPM 003/ ,67 0 0, ,80 O odvodní talířový ventil DVS ,7 0 0, ŠATNA MUŽI 22,9 68,7 P, O ALCM 500 / P / R - TPM 003/ ,7 0 0, , CHODBA 15,9 47,6 P ALCM 400 / P / R - TPM 003/ ,6 0 0, ,80 O ALCM 300 / P / R - TPM 003/ ,67 0 0,21 22 Zařízení č.3 - Teplovzdušné vytápění a klimatizace badmintonových kurtů HALA, BADMINTON P TRS-250(CW) , ,39 1,80 O VASM 400 / V - TPM 017/ ,3 0,01 0,1 36 Zařízení č.4 - Teplovzdušné vytápění a klimatizace tělocvičny TĚLOCVIČNA P TRS-315(CW) ,8 0 0, ,39 1,80 O VASM 400 / V - TPM 017/ ,1 0,01 0,09 36 Stránka 114

129 pozn.: - koncové elementy: ALCM - Anemostat lamelový čtvercový VASM - Vířivý anemostat stavitelný, připojení vodorovné ALKM - Anemostat lamelový kruhový byly navrženy v softwaru aircad společnosti MANDÍK, a.s. - údaje o talířových výustkách byly zjištěny ze stránek - koncové elementy: TRS (CW) - dýzy s dalekým dosahem byly navrženy softwarem HIT Design firmy HALTON, tento program umožňuje také znázornění proudění vzduchu: - simulace proudění vzduchu pro místnost 101 v programu HIT Design: letní provoz zimní provoz Stránka 115

130 2.3.2 Specifikace zařízení Stránka 116

131 2.3.4 Funkční schéma Stránka 117

132 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STAVEBNÍ ÚSTAV TECHNICKÝCH ZAŘÍZENÍ BUDOV FACULTY OF CIVIL ENGINEERING INSTITUTE OF BUILDING SERVICES P1) EXPERIMENTÁLNĚ NAMĚŘENÁ DATA P2) EKONOMICKÉ POSOUZENÍ RŮZNÝCH VARIANT SESTAVENÍ VZDUCHOTECHNICKÝCH JEDNOTEK P3) MODELOVÁNÍ FYZIKÁLNÍCH JEVŮ 1 - ODPAR Z VODNÍ HLADINY DIPLOMOVÁ PRÁCE MASTER'S THESIS SUPERVISOR BRNO 2012

133 Stránka 118

134 Stránka 119

135 Stránka 120