a průmyslové vytápění

Transkript

1 Fakulta strojní Ústav techniky prostředí Cvičení 6 Závěsné sálavé panely Ing. Ondřej Hojer, Ph.. otrbatý, M. a kol.: Vytápění průmyslových a velkoprostorových objektů (I-IVX). a průmyslové vytápění Seriál Sálavé článků až

2 Návrh vytápění sálavými panely Teorie vs. Praxe Rozdělení objektu horizontálně výškou zavěšení Tepelná bilance pro osálané stěny (3 rovnice podlaha, spodek stěny, vršek stěny a strop) Tepelná bilance vnitřního vzduchu (2 rovnice spodní a vrchní část) Rovnice tepelné pohody Výsledek 6 rovnice o 6 neznámých (povrchové teploty stěn podlahy, střechy, teploty vzduchu horní a spodní části a povrchová teplota panelů) Výpočtem určíme tepelný příkon panelů Qp (kontroluje se podle rovnice pro tepelnou ztrátu) Odhad rozmístění panelů dle možností zavěšení a doporučení odstupů od výrobce Rozdělení objektu na části ochlazované stejným způsobem Výpočet tepelné ztráty standardními postupy (teplota pod podlahou 10 C, venkovní teplota pro výpočet infiltrace te = tev - 8 C, teplotní gradient 0,5 /m, zátopová přirážka 0,1 až 0,2 ) Výpočet požadovaného výkonu z tepelných ztrát koeficienty podle výšky zavěšení (naklopení, teplota vzduchu) Podělení požadovaného výkonu uvažovanou délkou panelů, volba teplotního spádu podle zdroje tepla ontrola maximální intenzity sálání Výpočet hydrauliky Návrh větrání, zdroje tepla, čerpadlo, ejektor Rozmísťování Aby bylo dosaženo rovnoměrnosti vytápění mezi jednotlivými pasy, je nutné dodržet následující rozteče jejich zavěšení : - pasy, kde šířka š < 0,5 m; L1,2,...n = h - 0,5 m - pasy, kde šířka š > 0,5 m; L1,2,...n = h - u větších ploch zasklení L0 = 0,3 h - pro dobře izolované venkovní stěny L0 = 0,5 h otrbatý: Stavebnicová otopná soustava pro velkoprostorové objekty navrhování. Prospekt

3 Rozmísťování Rozmístění a zapojení sálavých pasů v hale 60 x 54 x 8 m Horká voda 135 / 130 / 70 C Rozmísťování Rozmístění a zapojení sálavých pasů v hale 60 m x 54 m x 8 m Teplá voda 95 / 90 / 70 ºC 3

4 Výška zavěšení Qkor = Qz. f1 Qkor [] Qz [] f1 [ -] výkon panelu korigovaný tepelná ztráta korekční součinitel výška zavěšení, negativní vliv H (m) f1 (-) 6 1,00 8 1, , , , ,30 do H = 6 m nad H = 6 m Qkor = Qz. f2 Qkor = Qz. f1. f2 Qkor [] Qz [] f1 [ -] výkon panelu korigovaný tepelná ztráta korekční součinitel výška zavěšení, pozitivní vliv otrbatý: Stavebnicová otopná soustava pro velkoprostorové objekty navrhování. Prospekt Náklon a teplota v prostoru Tepelný výkon je pro ti ve vnitřním prostoru 20 C, pro jiné teploty je třeba uplatnit korekční součinitel f3 Qkor Qz f3 [ ] ti [ C] f3 [-] 1,03 1,01 1,00 0,99 0,97 0,96 0,95 0,94 Při šikmém osazení panelů se s ohledem na zvýšení konvekční složky musí zvýšit tepelný výkon aplikací korekčního součinitele f4 : a = 30 f4 = 1,10 a = 45 f4 = 1,15 Qkor Qz f 4 [ ] otrbatý: Stavebnicová otopná soustava pro velkoprostorové objekty navrhování. Prospekt

5 Teplotní spád Experimentálně stanovená závislost měrného výkonu na teplotním spádu Údaje výrobce stanovené zkušebnou q0 1,1 t n [ / m] t t m1 t m 2 ti [ ] 2 š [mm] [^n] n [-] 1,52 1,18 2,17 1,18 2,67 1,19 3,24 1,19 3,78 1,19 4,32 1,19 4,85 1,19 Příklad: Stanovit q0 pro tpřívod = 130 C (a po 10 dolů), tzpátečka = 70 C, ti = 20 C a š =,, mm otrbatý: Stavebnicová otopná soustava pro velkoprostorové objekty navrhování. Prospekt Řešení: Tepelné výkony panelů dle EN Δt Šířka panelu (mm) Δt Šířka panelu (mm) () () otrbatý: Stavebnicová otopná soustava pro velkoprostorové objekty navrhování. Prospekt

6 ělení panelů Sestavy sálavých panelů (kompaktní x dělené) otrbatý, M.: Zvyšování hospodárnosti vytápění průmyslových hal zavěšenými sálavými panely. VVI (x) Vyhodnocení výkonů - kompaktních a - dělených sálavých panelů. 90/70 C, tg =18 C, Δt = 62 B q0 r qs qk q0kor qskor mm % qkkor x x x Σ x x x Σ x otrbatý, M.: Zvyšování hospodárnosti vytápění průmyslových hal zavěšenými sálavými panely. VVI (x)

7 Vyhodnocení výkonů - kompaktních a - dělených sálavých panelů. 110/70 C, tg =18 C, Δt = 72 B q0 r qs qk q0kor qskor mm % qkkor x x x Σ x x x Σ x otrbatý, M.: Zvyšování hospodárnosti vytápění průmyslových hal zavěšenými sálavými panely. VVI (x) Vyhodnocení výkonů - kompaktních a - dělených sálavých panelů. 130/70 C, tg =18 C, Δt = 82 B q0 r qs qk q0kor qskor mm % qkkor x x x Σ x x x Σ x otrbatý, M.: Zvyšování hospodárnosti vytápění průmyslových hal zavěšenými sálavými panely. VVI (x)

8 Procentní hodnocení vlivu teplot otopného media na využití sálavé složky panelu kompaktní a dělené B 90/70 C 110/70 C 130/70 C mm Δt = 62 Δt = 72 Δt = 82 5,68 % 5,08 % 4,45 % 6,00 % 5,24 % 4,01 % 9,44 % 8,66 % 8,00 % 10,36 % 9,10 % 8,37 % 13,06 % 12,30 % 11,62 % 2x 1x +1x 3x 2x +1x 4x PROČ LESÁ? Větší podíl sálavé složky otrbatý, M.: Zvyšování hospodárnosti vytápění průmyslových hal zavěšenými sálavými panely. VVI (x) Sálavá účinnost Závislost sálavého podílu r (sálavé účinnosti) na teplotním rozdílu a šířce sálavého panelu 8

9 Příklad Zadání Porovnat sálavý výkon panelu o různých šířkách (B =,, mm), střední teplotě teplonosné látky tm = 80 C, teplotě referenční tg = 18 C a tedy o teplotním rozdílu Δt = 62. Celkový potřebný tepelný výkon zařízení je Q = Tepelné výkony panelů dle EN Δt Šířka panelu (mm) Δt Šířka panelu (mm) () () otrbatý: Stavebnicová otopná soustava pro velkoprostorové objekty navrhování. Prospekt

10 Sálavá účinnost Závislost sálavého podílu r (sálavé účinnosti) na teplotním rozdílu a šířce sálavého panelu Příklad Zadání Porovnat sálavý výkon panelu o různých šířkách (B =,, mm), střední teplotě teplonosné látky tm = 80 C, teplotě referenční tg = 18 C a tedy o teplotním rozdílu Δt = 62. Celkový potřebný tepelný výkon zařízení je Q = Řešení Sálavý panel š = mm, qo = 219 : - potřebná délka (plocha) sálavých pasů L = 456,6 m S = 137,0 m2, - sálavá účinnost r = 66,5 %, - sálavý výkon Qr = x 0,665 = Sálavý panel š = mm, qo = 395 : - potřebná délka (plocha) sálavých pasů L = 253,2 m S = 151,9 m2, - sálavá účinnost r = 72,0 %, - sálavý výkon Qr = x 0,720 = Sálavý panel š = mm, qo = 727 : - potřebná délka (plocha) sálavých pasů L = 137,6 m S = 165,1 m2, - sálavá účinnost r = 75,5 %, - sálavý výkon Qr = x 0,755 =

11 ontrola maximální intenzity sálání Hygienické požadavky Intenzita osálání temena by neměla překročit IS Příklad: Q p s A Zkontrolujte maximální intenzitu sálání u následujícího řešení vytápění sálavými panely. Hala 120 x 36 x 13 m, výška zavěšení h1 = 12 m, h2 = 5 m, ttepl.lát = 130 / 70 / 20 C, Qztr = 842,4 k (Celková tepelná ztráta při měrné ztrátě q = 15 3), Natočení panelů 0 Řešení: f3 = 1,00 teplota v místnosti je 20 C f4 = 1,00 natočení je 0 Qp = Qztr. f1. f2 Qp1 = 842,4. 1,20. 1,00 Qp2 = 842,4. 1,20. 0,807 H (m) f1 (-) 6 1,00 8 1, , , , ,30 11

12 ontrola maximální intenzity sálání Hygienické požadavky Intenzita osálání temena hlavy by neměla překročit IS Příklad: Q p s A Zkontrolujte maximální intenzitu sálání u následujícího řešení vytápění sálavými panely. Hala 120 x 36 x 13 m, výška zavěšení h1 = 12 m, h2 = 5 m, ttepl.lát = 130 / 70 / 20 C, Qztr = 842,4 k (Celková tepelná ztráta při měrné ztrátě q = 15 3), Natočení panelů 0 Qp1 = 1010,9 k H (m) f1 (-) Qp2 = 815,8 k 6 1,00 8 1, , , , ,30 Při nižší výšce zavěšení stačí nižší instalovaný výkon Is1 = 173,1 2 Vyhovuje! Is2 = 139,7 2 Vyhovuje! Vyjde větší, protože pokud zavěsím panely níže, stačí nižší výkon nižší intenzita ontrola minimální výšky zavěšení 12

13 Příklad: Určete, zda vyhovuje minimální výška zavěšení, pro šířku panelu mm viz. předchozí příklad. Uvažujte 2 lodní halu, rozmístění viz. obrázek Řešení: Hala m Uvažována délka panelů: L = 8 * 114 m = 912 m Panely m Q1 = 1010,9 k Q2 = 815,8 k Požadovaný měrný výkon na metr panelu: q1min = Q1 / L = 1108 q2min = Q2 / L = m 18 m Tepelné výkony panelů dle EN Δt Šířka panelu (mm) Δt Šířka panelu (mm) () () otrbatý: Stavebnicová otopná soustava pro velkoprostorové objekty navrhování. Prospekt

14 Příklad: Určete, zda vyhovuje minimální výška zavěšení, pro šířku panelu mm viz. předchozí příklad. Uvažujte 2 lodní halu, rozmístění viz. obrázek Řešení: Požadovaný měrný výkon na metr panelu: q1min = Q1 / L = 1108 q2min = Q2 / L = 895 Z tabulky výkonů vyplývá, že pro náš teplotní spád 130 / 70 / 20 C není možné při vyšší výšce zavěšení zajistit potřebný výkon : je třeba pověsit panely níže. Hala m Uvažována délka panelů: L = 8 * 114 m = 912 m Panely m Q1 = 1010,9 k Q2 = 815,8 k 18 m 18 m Pro výšku zavěšení h = 5 m jsme již schopni potřebný výkon panelem šířky mm zajistit. Tzn. plocha panelů bude: Sp = / * 912 = 1094,4 m2 Sp / S1 = 1094,4 / (120 * 36) = 0,2533 tm = 100 C a Sp / S1 = 0,

15 ontrola minimální výšky zavěšení Pro výšku zavěšení h = 5 m jsme již schopni potřebný výkon panelem šířky mm zajistit. Tzn. plocha panelů bude: Sp = / * 912 = 1094,4 m2 Sp / S1 = 1094,4 / (120 * 36) = 0,2533 Pokud nyní provedeme kontrolu minimální výšky zavěšení pomocí diagramu na předchozím slidu (tm = 100 C a Sp / S1 = 0,2533) dostáváme bod, který je nad křivkou h = 5 m to znamená: Nevyhovuje! Je třeba provést změnu návrhu! Zkusíme zmenšit šířku panelů. Panely sice budou mírně nedotápět při extrémních venkovních teplotách, ale rozdíl cca 2,5 % je z tohoto hlediska téměř zanedbatelný. Sp = / * 912 = 957,6 m2 Sp / S1 = 957,6 / (120 * 36) = 0,2217 Nyní již kontrola: Vyhovuje! 15

16 Hydraulika a vyřešení regulačního uzlu Schéma ejektorového bloku POZNÁMY NÁVRHU SÁLAVÝCH PASŮ: Čím větší šířka, tím menší tepelná ztráta konvekcí Čím větší střední teplota panelu tím vyšší účinnost Stejný výkon panely větší šířky je úspornější Při potřebě zvýšit výkon do nějaké části haly je možné Zvýšit šířku Změnit zapojení Přidat sálavé panely oporučuje se minimalizovat počet armatur do prostoru pod stropem Jeden regulační uzel Panely vodorovně, potom podmínka minimální rychlosti v potrubí panelu nad w = 0,15 m/s Od regulačního uzlu k panelům by mělo kvůli odvzdušnění potrubí stoupat Od panelů do místa nad regulační uzel také stoupat oporučuje se izolovat komplet potrubí přívodní i zpětné 16

17 Shrnutí návrhu vytápění sálavými panely Odhad rozmístění panelů dle možností zavěšení a doporučených odstupů od výrobce Rozdělení objektu na části ochlazované stejným způsobem Výpočet tepelné ztráty standardními postupy (teplota pod podlahou 10 C, venkovní teplota pro výpočet infiltrace te = tev 8 C, teplotní gradient 0,5 /m, zátopová přirážka 0,1 až 0,2) Výpočet požadovaného výkonu z tepelných ztrát koeficienty podle výšky zavěšení (naklopení, teploty vzduchu) Podělení požadovaného výkonu uvažovanou délkou panelů, volba teplotního spádu podle zdroje tepla ontrola maximální intenzity sálání Výpočet hydrauliky Návrh větrání, zdroje tepla, čerpadlo, ejektor Použitá literatura Cihelka, J.: Sálavé vytápění. 2. dopl. a přeprac. vydání. SNTL Praha. 376 str. otrbatý, M.: Sálavé vytápění sálavé panely, infrazářiče. Společnost pro techniku prostředí Praha. 39 str. otrbatý, M.; Seidl, J.: Průmyslové otopné soustavy. Společnost pro techniku prostředí České Budějovice. 64 str. olektiv: Topenářská příručka. 2001, Praha: GAS Brož,.: Vytápění. Skripta ČVUT. Vydavatelství ČVUT Praha. 205 str. Vít, M., Málek, B. a Z. Matthauserová: Měření mikroklimatických parametrů pracovního prostředí a vnitřního prostředí staveb. Věstník MZ. ČR, Editor. 2004, Ministerstvo Zdravotnictví. p ČNI: ČSN Tepelná ochrana budov část 2: Požadavky otrbatý, M. a kol.: Vytápění průmyslových a velkoprostorových objektů (IIVX). Seriál článků až Pražská teplárenská 17