zdroj: projekční podklady firmy Elektrodesign ventilátory, s.r.o.

Transkript

1 Cvičení č.4 Návrh prvků pro přívod a odvod vzduchu Základní zásady návrhu: zajistit přívod/odvod požadovaného množství vzduchu zajistit přívod do pobytové zóny zabránit nadměrným rychlostem vzduchu v pobytové zóně osob o průmysl obvykle od 0,25 do 0,5 m/s o ostatní (komfortní) prostředí 0,15 až 0,22 m/s hluk! dodržet maximální hladiny akustického tlaku hluku o komfortní prostředí max. 40 db(a) lépe do 35 db(a) Talířové ventily Talířové ventily jsou velmi jednoduchým distribučním prvkem použitelným pro odvod i přívod vzduchu. Avšak jejich nejčastější využití nalezneme v malých systémech bytového větrání a odvodu vzduchu z hygienických místností. Obvykle je lze navrhnout na objemové průtoky vzduchu do 250 m 3 /h. Příklad návrhového grafu pro talířový ventil: - svislá osa tlaková ztráta - vodorovná osa objemový průtok vzduchu přes ventil - šikmé tlusté čáry otevření ventilu, poloha vnitřní kuželky k rámu - slabé šikmé lomené čáry hladina akustického tlaku hluku Návrh doporučuji podle požadovaného objemového průtoku vzduchu přes jeden ventil. Zvolíte jedno z otevření ventilu, ale nedoporučuji překročit hladinu akustického tlaku hluku vytvářeného proudícím vzduchem přes 30 db. Zároveň je možné odečíst tlakovou ztrátu. zdroj: projekční podklady firmy Elektrodesign ventilátory, s.r.o. Čtyřhranné vyústky Čtyřhranné vyústky jsou universální distribuční prvek použitelný pro přívod i odvod vzduchu. Používají se výhradně pro směšovací větrání. Dělí se podle tvaru, uspořádání a počtu řad lamel vyplňujících průtočnou plochu vyústky. Čtyřhranné vyústky jsou nejuniverzálnějším a nejběžnějším distribučním

2 prvkem pro většinu aplikací v komfortním i průmyslovém větrání. V podstatě je možné je navrhnout na objemové průtoky od 100 do 1000 m 3 /h, při extrémních rozměrech i více. Příklad návrhového grafu čtyřhranné jednoduché vyústky Levá část grafu: - návrh rozměrů - levá svislá osa rychlost proudu vzduchu ve vyústce - pravá svislá osa zároveň i vodorovná osa (doprava skloněné šikmé čáry) objemový průtok vzduchu - vodorovná osa rozměry vyústky, šířka a výška - šikmé tlusté čáry otevření ventilu, poloha vnitřní kuželky k rámu - slabé šikmé lomené čáry hladina akustického tlaku hluku - střední osa mezi grafy šířka proudu Pravá část grafu: dosah proudu vzduchu - vodorovná osa vzdálenost od vyústky, ve které proud vzduchu dosáhne koncové rychlosti - pravá svislá osa koncová rychlost proudu vzduchu zdroj: projekční podklady firmy Proklima Svamp, s.r.o.

3 Anemostaty Anemostaty jsou koncový vzduchotechnický element pro distribuci vzduchu. Používají se v místnostech s výškou cca 2,6-5m a jsou vhodné pro přívod i odvod vzduchu. Anemostaty mají čelní výtokové plochy z pevných profilových lamel vodorovně uspořádaných a dělí se na základní typy podle tvaru proudu vzduchu na radiální s proudem vzduchu kolmém na osu anemostatu a axiální s proudem vzduchu směřovaným v ose anemostatu. Jsou vhodné pro osazení do integrovaných stropů a podhledů, mohou se umístit i volně pod stropem. Požadovaný objemový průtok se nastaví regulačním zařízením, které může být předřazeno před výtokový tvar. Anemostaty jsou distribuční prvky používané převážně v komfortních systémech a navrhují se na vyšší průtoky než předchozí typy. Obvykle se navrhují na průtoky od 400 do 3000 m 3 /h. Schéma osazení anemostatu Návrhové parametry: V [m 3.h -1 ] - objemový průtok vzduchu pro jeden anemostat Δp c [Pa] - celková tlaková ztráta při = 1,2 kg.m -3 L WA [db(a)] - hladina akustického výkonu A, B [m] - vzdálenost mezi dvěma anemostaty X [m] - vzdálenost středu anemostatu od stěny H [m] - výška od stropu H 1 [m] - vzdálenost mezi stropem a zónou pobytu L [m] - vodorovná a svislá vzdálenost (X + H1) w H1 [m.s -1 ] - střední rychlost proudění mezi dvěma anemostaty ve vzdálenosti H1 w L [m.s -1 ] - střední rychlost proudění na stěně w ef [m.s -1 ] - výstupní efektivní rychlost vzduchu Δt P [K] - rozdíl mezi teplotou přiváděného vzduchu a teplotou vzduchu v místnosti Δt L [K] - rozdíl mezi teplotou proudění ve vzdálenosti L = A/2 + H 1 případně L = X + H 1 a teplotou vzduchu v místnosti

4 Geometrické a výkonové parametry při návrhu anemostatu zdroj: projekční podklady firmy Mandík, a.s. Příklad návrhu anemostatu: Je vhodné vycházet z projekčních podkladů výrobce zařízení. Postupy se mohou podle výrobců lišit, protože se odlišují jednotlivé distribuční prvky. Proto je mnohdy obtížné zaměňovat specifické návrhové postupy mezi různými výrobci (výrobky). Zadání: Přiváděný vzduch: V = 1000 m 3 /h, Δt p = - 8 K (chlazení vysoké Δt) Místnost: 12 x 7 m, výška místnosti: H = 3,2 m půdorysné vzdálenosti anemostatů od sebe: A = 4 m, B = 3 m výška anemostatu nad oblastí pohybu osob H 1 = 1,4 m vzdálenost krajní řady anemostatů od stěny X = 2 m Postup s využitím grafů výrobce: (firma Mandík, a.s.)

5 1) Stanovení tlakové ztráty a hladiny akustického výkonu z grafu vyplývá : - hladina akustického výkonu LWA = 32 db(a) - celková tlaková ztráta Δp c = 17 Pa Pozn.: v případě tohoto anemostatu je při návrhu nutné zohlednit nastavení regulační klapky zejména akustický výkon a tlaková ztráta 2) Popis teplotního pole Pomocí teplotního koeficientu lze dopočítat rozdíl Δt L mezi teplotou proudění ve vzdálenosti L = A/2 + H 1 případně L = X + H 1 a teplotou vzduchu v místnosti. Rozdíl Δt L nnn je samozřejmě závislý na počátečním rozdílu Δt P. Pro stanovení L rozhoduje menší z rozměrů A a B.

6 Pro vzdálenost: - ve které dochází k pádu vzduchového proudu směrem k oblasti pobytu lidí L = B/2 + H 1 = 3/2+1,4 = 2,9 m o teplotní koeficient je 0,18 o rozdíl mezi teplotou přiváděného vzduchu v pobytové zóně a teplotou vzduchu je: o Δt H1 = 0,18. (-8) = -1,44 K - ve které proud vzduchu klesá po stěně L = X + H 1 = 2+1,4 = 3,4 m o teplotní koeficient je 0,14 o rozdíl mezi teplotou přiváděného vzduchu proudícího po stěně a teplotou vzduchu je: o Δt L = 0,14. (-8) = -1,12 K 3) Stanovení rychlostí proudění Potřebujeme zjistit rychlost proudění přiváděného vzduchu v pobytové oblasti osob. Stanovuje se opět pro dvě vzdálenosti L. z grafu vyplývá: - střední rychlost proudění mezi dvěma anemostaty pro L = 2,9 m je w H1 = 0,17 m/s - střední rychlost proudění na stěně pro L = 3,4 m je w L =0,2 m/s Trysky a dýzy Vytváří kompaktní proud vzduchu s dalekým dosahem používaný pro rozlehlé, vysoké místnosti divadla, haly, koncertní sály. Vyznačují se vysokou počáteční rychlostí vzduchu. Obvykle se nepoužívají pro přímý přívod vzduchu do pobytové zóny lidí, při návrhu je nutné zohlednit hlukové parametry. Směr proudu přiváděného vzduchu je ovlivněn jak teplotní diferencí mezi přiváděným vzduchem a vzduchem v místnosti, tak i vnějšími vlivy, např. místním prouděním. Pokud má být zajištěna optimální distribuce vzduchu v režimu vytápění, větrání i chlazení, je nutné měnit směr výstupu přiváděného vzduchu. Nastavitelné dýzy se vyrábí s přestavením servopohony nebo ručně. Vyrábí se také dýzy pevné, bez možnosti změny směru vyfukovaného vzduchu.

7 Základní varianty trysek a dýz Princip distribuce vzduchu z dýzy při chlazení zdroj: projekční podklady firmy Mandík, a.s. Princip distribuce vzduchu z dýzy při izotermním proudění zdroj: projekční podklady firmy Mandík, a.s.

8 Princip distribuce vzduchu z dýzy při vytápění zdroj: projekční podklady firmy Mandík, a.s. Návrhové parametry: V [m 3.h -1 ] - objemový průtok vzduchu pro jednu dýzu Δp c [Pa] - celková tlaková ztráta při 1,2 kg.m -3 L WA [db(a)] - hladina akustického výkonu A [m] - osová vzdálenost mezi dvěma dýzami v řadě B [m] - vodorovná vzdálenost od dýzy k setkání dvou proudů vzduchu X [m] - vzdálenost středu anemostatu od stěny H [m] - vzdálenost dýzy od podlahy H 1 [m] - vzdálenost setkání dvou proudů od zóny pobytu osob H 2 [m] - vzdálenost setkání dvou proudů od osy dýzy L [m] - délka proudu při izotermním proudění L p [m] - max. dosah svislého teplého proudu, směřujícího dolů y [m] - odklon proudu α T [ ] - úhel nastavení dýzy při ohřevu α K [ ] - úhel nastavení dýzy při chlazení w ef [m.s -1 ] - efektivní výstupní rychlost vzduchu v dýze w H1 [m.s -1 ] - střední rychlost proudu vzduchu v zóně pobytu osob w L [m.s -1 ] - střední rychlost proudu vzduchu v délce L w ef [m.s -1 ] - výstupní efektivní rychlost vzduchu Δt P [K] - rozdíl mezi teplotou přiváděného vzduchu a teplotou vzduchu v místnosti Δt H1 [K] - rozdíl mezi teplotou vzduchu v ose proudu při vstupu do zóny pobytu a teplotou vzduchu v místnosti Δt L [K] - rozdíl mezi teplotou vzduchu v délce L a teplotou vzduchu v místnosti Příklad na návrh dýzy Zadání: Objemový průtok přiváděného vzduchu V = 185 m 3 /h Vzdálenost dvou sousedících dýz v řadě A = 2 m Vodorovná vzdálenost od dýzy k setkání dvou proudů vzduchu B = 10 m Výška dýzy od podlahy H = 3,5 m provoz chlazení: Δt p = -6 K provoz vytápění Δt p = +4 K Postup s využitím grafů výrobce: (firma Mandík, a.s.)

9 1) Volba typu dýzy, tlaková ztráta a hladina akustického výkonu z grafu vyplývá : - hladina akustického výkonu L WA = 27 db(a) - celková tlaková ztráta Δp c = 95 Pa Protože je předpokládán dosah proudu vyšší než 10 m je zvolena menší dýza velikosti 130 než velikost 180, ze které by proud vzduchu měl nižší počáteční rychlost. 2) Provoz při chlazení a. stanovení střední rychlosti proudu vzduchu v délce L w L dosah proud L lze spočítat podle rovnice L = B/cos α K = 10/cos 15 = 10,35 m z grafu vyplývá rychlost w L = 0,45 m/s

10 b. stanovení odklonu proudu y z grafu vyplývá odklon proudu vzduchu y = 2,56 m Dále lze dopočítat další geometrické vlastnosti proudu vzduchu: výška, kde by se měly proudy střetnout (bez vlivu teplotního zakřivení) H2 H 2 = tg α k. B = tg = 2,68 m H 1 = H 1,8 + H 2 y = 3,5 1,8 + 2,68 2,56 = 1,82 m s vlivem teplotního zakřivení c. střední rychlost proudu vzduchu v zóně pobytu osob w H1

11 Podle střední rychlosti proudu vzduchu v délce L w L stanovené v bodě a) a vzdálenosti H1 lze z grafu stanovit rychlost w H1 = 0,12 m/s. 3) Provoz izotermní a. stanovení střední rychlosti proudu vzduchu v délce L w L U izotermního proudění je délka proudu L = B vodorovné vzdálenosti od dýzy k setkání dvou proudů vzduchu. L = B = 10 m z grafu vyplývá rychlost w L = 0,53 m/s b. stanovení odklonu proudu y samozřejmě není u izotermního proudění :-) vzdálenost setkání dvou proudů od zóny pobytu osob H 1 = H 1,8 = 3,5 1,8 = 1,7 m c. střední rychlost proudu vzduchu v zóně pobytu osob w H1 z grafu vyplývá rychlost w H1 cca 0,15 m/s - bohužel nalézt H1 = 1,7 na šikmých čarách nelze - odhad

12 4) Provoz při vytápění a. stanovení střední rychlosti proudu vzduchu v délce L w L Kombinace délky proudu L a rychlosti w L může zůstat stejná jako v předchozích případech, L = 10,35 m a w L = 0,45 m/s pokud necháme stejný úhel α K : dosah proud L pro α K = 15 vychází: L = B/cos α K = 10/cos 15 = 10,35 m Obvykle se volí α K větší: např. 25 potom je dosah proud L = B/cos α K = 10/cos 25 = 11 m z čehož vyplývá rychlost w L = 0,45 m/s

13 b. stanovení odklonu proudu y z grafu vyplývá odklon přiváděného proudu vzduchu od uvažované osy o y = 1,7 m c. střední rychlost proudu vzduchu v zóně pobytu osob w H1 výška, kde by se měly proudy střetnout (bez vlivu teplotního zakřivení) H 2 H 2 = tg α k. B = tg = 4.66 m H 1 = H 1,8 - H 2 + y = 3,5 1,8 4,66 + 1,7 = -1,26 m (Pozn.: znaménka jsou jinak než u chlazení!) Z toho vyplývá, že vzduchový proud dosáhne obytné zóny velmi brzo ještě před svým koncem. Koncová rychlost, jakou lze uvažovat bude výrazně vyšší než rychlost w L = 0,45 m/s. Není správné. Jakým způsobem zajistit nápravu? Před změnou průměru distribučního prvku, který výrazně ovlivní celý návrh, včetně již posouzeného letního stavu zkusme změnit úhel nastavení přívodní trysky. Místo navrhovaných 25 zvolme původních 15 dosah proud L = B/cos α K = 10/cos 15 = 10,35 m

14 vzhledem k necitlivosti grafu na zadané L lze uvažovat w L = 0,45 m/s stanovení odklonu proudu y z grafu vyplývá stejný odklon přiváděného proudu vzduchu od uvažované osy jako v předchozím případě - vstupní parametry jsou stejné, vyjma L, kde rozdíl mezi 10,35 m a 11 m nelze v grafu definovat y = 1,7 m H 2 = tg α k. B = tg = 2,68 m H 1 = H 1,8 - H 2 + y = 3,5 1,8 2,68 + 1,7 = 0,72 m Výsledek je o trochu lepší konec proudu vzduchu je ve výšce cca 0,72 m nad obytnou zónou. Rychlost vzduchu na hranici bude zřejmě menší než 0,45 m/s ovšem z projekčních podkladů ji nelze stanovit. Při dalším snižování úhlu nastavení dýzy se může se stát, že proud vzduchu nebude vytápět pobytovou zónu, ale podstropní prostor. Návrh i za cenu tohoto kompromisu ponecháme.