Klimatizační systémy a chlazení pro vzduchotechniku

Transkript

1 AT 02 TZB II a technická infrastruktura LS 2012 Klimatizační systémy a chlazení pro vzduchotechniku 11. Přednáška Ing. Olga Rubinová, Ph.D. 1

2 Harmonogram AT02 t. část Přednáška Cvičení 1 UT Mikroklima budov, výpočet tepelných ztrát Tepelná ztráta obálkovou metodou 2 Otopné soustavy základní rozdělení prvků Tepelná ztráta dle ČSN Otopná tělesa, potrubní rozvody, armatury, zabezpečovací zařízení Zdroje tepla pro vytápění, plynové spotřebiče, příprava teplé vody Otopná tělesa Rozvody 5 Kotelny a předávací stanice Výkresy 6 Obnovitelné zdroje energie pro vytápění Kotel 7 VZT Význam vzduchotechniky, přirozené větrání Solární ohřev TV + LABORATOŘ 8 Proudění vzduchu, nucené větrání Přirozené větrání 9 Strojovna vzduchotechniky a prostorové nároky VZT Distribuce vzduchu 10 Tepelné bilance VZT potrubí a VZT jednotka 11 Klimatizační systémy a chlazení pro vzduchotechniku Tepelná zátěž 12 Hluk ve vzduchotechnice, zpětné získávání tepla Klimatizace 13 Aplikace vzduchotechnických systémů v občanských stavbách Zápočet

3 Základní členění - úpravy vzduchu Klimatizace úprava čistoty, teploty a vlhkosti vzduchu KVALITA VZDUCHU v závislosti na klimatických podmínkách KVALITA VZDUCHU TRVALE TEPLOTA V ZIMĚ TEPLOTA V LÉTĚ VLHKOST VZDUCHU ŘIDITELNÉ PARAMETRY PROSTŘEDÍ PŘIROZENÉ VĚTRÁNÍ NUCENÉ VĚTRÁNÍ TEPLOVZDUŠNÉ VYTÁPĚNÍ KLIMATIZACE

4 Základní členění VZT systémů - pojmy podtlakové větrání přirozené větrání ÚPRAVY VZDUCHU větrání filtrace ohřev chlazení zvlhčování odvlhčování NÁZEV VZT SYSTÉMU teplovzdušné větrání teplovzdušné větrání s chlazením chlazení oběhového vzduchu klimatizace klimatizace s řízeným odvlhčováním

5 Základní členění - možnosti různých VZT systémů KLIMATIZACE = úprava vzduchu k zajištění požadované ČISTOTY, TEPLOTY A VLHKOSTI VZDUCHU v obsluhovaných místnostech. K tomu slouží klimatizační zařízení, které plní 4 termodynamické funkce: OHŘEV CHLAZENÍ VLHČENÍ ODVLHČOVÁNÍ KLIMATIZACE DÍLČÍ KLIMATIZACE DÍLČÍ KLIMATIZACE (PLNÁ)

6 Požadavky na vnitřní prostředí C TEPLOTA VZDUCHU C TEPLOTA STĚN 0,1 0,12 0,14 0,16 0,20 m/s % RYCHLOST PROUDĚNÍ RELATIVNÍ VLHKOST VZDUCHU STANDARDNÍ POŽADAVKY NA VNITŘNÍ PROSTŘEDÍ POBYTOVÝCH MÍSTNOSTÍ

7 Vzduchové systémy - možnosti CHLAZENÍ A VYTÁPĚNÍ místnosti tedy úpravu teploty ŘÍZENÉ VĚTRÁNÍ výměna vzduchu v místnosti vzduchem vnějším s odvodem škodlivin KLIMATIZACE ZAJIŠŤUJE FILTRACI VZDUCHU příp. další úpravy související s čistotou (ionizaci, sterilizaci) ÚPRAVU VLHKOSTI vlhčením a odvlhčováním vzduchu

8 Členění klimatizace dle teplonosné látky Podle teplonosné látky, kterou se tepelná energie dopraví do obsluhované místnosti se klimatizační systémy člení: VZDUCHOVÉ VODNÍ CHLADIVOVÉ Teplonosnou látkou zprostředkující je vzduch vedený vzduchovody. Z důvodu malé tepelné kapacity vzduchu větší průtoky nutné větší výměny vzduchu v místnostech. VYŽADUJÍ PRO SVŮJ PROVOZ ZDROJ STUDENÉ (CHLADÍCÍ VODY) s fancoily dvoutrubkové třítrubkové čtyřtrubkové chladicí stropy KOMBINOVANÉ voda + vzduch indukční jednotky DECENTRÁLNÍ systémy přímého chlazení: Split Multisplit VRV OBSAHUJÍ CELÝ CHLADÍCÍ OKRUH ÚSTŘEDNÍ

9

10 Vzduchové systémy klimatizace - členění VZDUCHOVÉ NÍZKOTLAKÉ VYSOKOTLAKÉ ÚSTŘEDNÍ ZÓNOVÉ SPECIÁLNÍ pro prostory s přesnými požadavky na stav vnitřního prostředí a malými tolerancemi jejich kolísání, zpravidla teplotami. Systémy mají charakter ústředních vzduchových systémů.

11 Vzduchové systémy ústřední klimatizace VZDUCHOVÉ ÚSTŘEDNÍ úprava vzduchu ve strojovně do všech obsluhovaných místností se přivádí stejný vzduch přívod a odvod vzduchu (samostatné) velké místnosti občanských i průmyslových staveb s větším podílem venkovního vzduchu: konferenční sály, divadla, kina obchodní domy, restaurace, jídelny

12 Vzduchové systémy klimatizace - skladba FUNKCE: větrání, celoroční úprava teploty (teplovzduěné vytápění a chlazení), bez úpravy vlhkosti

13 Vzduchové systémy klimatizace - zónové VZDUCHOVÉ ZÓNOVÉ základní úprava přívodního vzduchu ve strojovně a doplňková úprava vzduchu do stavu nutného pro zajištění mikroklimatu jednotlivých zón řízení teploty v jednotlivých zónách jednokanálový systém přívod a odvod vzduchu konstantní průtok vzduchu, regulace změnou teploty vzduchu rozlehlé budovy a provozy průmyslových objektů, např. obchodní centra, výstavní pavilóny, operační komplexy, výrobní haly ap. s různými požadavky na úroveň vnitřního prostředí jednotlivých zón. OHŘÍVAČ CHLADIČ OHŘÍVAČ CHLADIČ A B C

14 Vzduchové systémy klimatizace ZÁSADNÍ PŘEDNOSTÍ VZDUCHOVÝCH SYSTÉMŮ JE KOMBINACE: VĚTRÁNÍ + ŘÍZENÍ TEPLOTY + KVALITA VZDUCHU (+ ÚPRAVA VLHKOSTI) použití pro prostory s vyššími nároky na tepelně vlhkostní složku prostředí, kvalitu vzduchu, potřebu větrat = shromažďovací prostory, čisté prostory

15 Vzduchové systémy - skladba, energetické zdroje OCHLAZOVÁNÍ STAVEB VYTÁPĚNÍ STAVEB VZDUCHOTECHNIKA VÝROBA CHLADU VÝROBA TEPLA ÚPRAVA VZDUCHU STROJOVNA CHLAZENÍ KOTELNA STROJOVNA VZT

16 Vzduchotechniká jednotka typu RoofTop kompaktní zařízení pro dopravu vzduchu, ohřev a přímé chlazení s integrovaným chladícím okruhem, možnost ZZT umístění do venkovního prostoru směšování, omezený podíl venkovního vzduchu včetně systému MaR omezený dopravní tlak ventilátoru - krátké potrubní rozvody, max. filtrace F7 vhodné pro rozlehlé halové objekty vyšší průtoky vzduchu supermarkety, veletržní haly, benzinové stanice, autosalony, počítačové sály, atd.

17 17

18 Vodní systémy s fancoily VODNÍ CHLADICÍ STROPY FANCOILY fancoil = ventilátorová jednotka s vodními výměníky úprava vzduchu probíhá v jednotce fancoil, která je přímo v obsluhované místnosti pracuje zejména s oběhovým vzduchem může zde být zaústěn větrací (venkovní) vzduch řízení teploty v jednotlivých místnostech - zónách A B administrativní budovy, obchodní centra (samostatné zařízení pro malé OJ), prostory s nároky na individuální řízení místnosti C 18

19 Fancoil parapetní provedení PŘÍVOD UPRAVENÉHO VZDUCHU OHŘÍVAČ CHLADIČ ODVOD KONDENZÁTU VENTILÁTOR VZDUCHOVÝ FILTR OBĚHOVÝ VZDUCH REGULAČNÍ KLAPKA VENKOVNÍ VZDUCH 19

20 Fancoil parapetní provedení PARAPETNÍ PROVEDENÍ 20

21 Fancoil potrubní provedení POTRUBNÍ PROVEDENÍ základní jednotka + příslušenství (tlumiče hluku, pružné manžety OVLADAČ

22 Fancoil kazetové provedení PROVEDENÍ (ČTYŘSMĚRNÁ) KAZETA regulace teploty topné a chladící vody zaústění (primárního) větracího vzduchu vana na kondenzát sání vzduchu výfuk vzduchu

23 Vodní systémy příklady provedení VÝROBA CHLADU FANCOIL ZÁSOBNÍK TEPLÉ VODY HYDRAULICKÝ MODUL TEPELNÉ ČERPADLO VZDUCH-VODA PODLAHOVÉ VYTÁPĚNÍ

24

25 KLM systém vodní s fancoily - návrh KONCEPCE TEPELNÁ BILANCE TEPELNÉ VÝKONY ZPŮSOB VĚTRÁNÍ TEPELNÁ ZTRÁTA PROSTUPEM TEPELNÁ ZÁTĚŽ PROSTUPEM VODNÍ ZISKY A VĚTRÁNÍM A VĚTRÁNÍM Q ZT =? Q ZA =? M =? VZDUCHOVÝ SYSTÉM CHLADIVOVÝ SYSTÉM VODNÍ SYSTÉM KOMBINOVANÝ SYSTÉM

26 KLM systém vodní s fancoily - návrh 2 trubkový fancoil PRO CHLAZENÍ t 1 = 20 C Požadovaný topný / chladící výkon z tepelné bilance Typ fancoilu rozmístění a počet kusů Požadovaný topný / chladící výkon na 1 ks výběr velikosti

27 KLM systém vodní s fancoily návrh - zadání MÍSTNOST 1 POČET OSOB 15 DÁVKA VZDUCHU 40m 3 /h.os. TEPELNÁ ZÁTĚŽ (BEZ VĚTRÁNÍ) 5 kw TEPLOVZDUŠNÉ VĚTRÁNÍ Ti = 24 C MÍSTNOST 2 POČET OSOB 25 DÁVKA VZDUCHU 40m 3 /h.os. TEPELNÁ ZÁTĚŽ (BEZ VĚTRÁNÍ) 9 kw TEPLOVZDUŠNÉ VĚTRÁNÍ Ti = 24 C

28 KLM systém vodní s fancoily návrh - výpočet MÍSTNOST 1 VĚTRACÍ VZDUCH V=15.40=600 m3/h TEPELNÁ ZÁTĚŽ VĚTRÁNÍM Q=V.r.(he-hi) Q=600/3600.1,2(60-45)=3kW TEPELNÁ ZÁTĚŽ CELKEM Q=5+3=8 kw 3x FCU á 2,7 kw MÍSTNOST 2 POČET OSOB 25 VĚTRACÍ VZDUCH V=25.40=1000 m3/h TEPELNÁ ZÁTĚŽ VĚTRÁNÍM Q=V.r.(he-hi) Q=1000/3600.1,2(60-45) =5kW TEPELNÁ ZÁTĚŽ CELKEM Q= 9+5=14 kw 5x FCU á 2,8 kw

29 KLM systém vodní s fancoily návrh výběr velikosti 1,5 2,8 2,5 1,9 2,6 3,2 2,6 3,3 3,7

30 KLM systém vodní s fancoily návrh výběr velikosti Q=Qn.fk=3,2.0,87=2,8 kw

31 KLM systém vodní s fancoily grafická část FCU -KAZETA PŘÍVOD VZDUCHU ODVOD VZDUCHU 24 m VZT JEDNOTKA PRO PŘÍVOD VĚTRACÍHO VZDUCHU 20 m

32

33 Kombinované KLM systémy vzduch voda ( s IJ) KOMBINOVANÉ VZDUCH - VODA úprava primárního vzduchu ve strojovně v místnosti indukční jednotky, k jejich chodu nutný primární vzduch přimíchávají sekundární (indukovaný) vzduch IJ = koncový prvek NTK individuální řízení místností ODVOD VZDUCHU VÝROBNÍK STUDENÉ VODY INDUKČNÍ JEDNOTKA ROZVOD CHLADÍCÍ VODY SEKUNDÁRNÍ VZDUCH PŘIVÁDĚNÝ VZDUCH PRIMÁRNÍ VZDUCH dvoutrubkové třítrubkové čtyřtrubkové jeden nebo dva výměníky administrativní budovy, prostory s nároky na individuální řízení místnosti VZT JEDNOTKA PRO PŘÍVOD PRIMÁRNÍHO VZDUCHU Příklad dvoutrubkové indukční KLM

34 Kombinované KLM systémy indukční jednotka parapetní PŘÍVOD UPRAVENÉHO VZDUCHU TRYSKY POTRUBÍ PRO PŘÍVOD PRIMÁRNÍHO VZDUCHU KLAPKY CHLADIČ OHŘÍVAČ SEKUNDÁRNÍ VZDUCH Z MÍSTNOSTI

35 Kombinované KLM systémy indukční jednotka podstropní PŘÍVOD UPRAVENÉHO VZDUCHU PŘÍVOD PRIMÁRNÍHO VZDUCHU CHLADIČ SEKUNDÁRNÍ VZDUCH Z MÍSTNOSTI

36 Indukční jednotka - stropní (chladící) trám stropní provedení = chladící trámy aktivní (s přívodem primárního vzduchu) pasivní (přirozená konvekce)

37

38 Chladivové systémy - skladba VENKOVNÍ JEDNOTKA - KONDENZÁTOR - KOMPRESOR - VENTILÁTOR CHLADIVOVÉ POTRUBÍ VNITŘNÍ JEDNOTKA - VÝPARNÍK - EXPANZNÍ VENTIL - FILTR - VENTILÁTOR

39 Chladivové systémy - skladba CHLADIVOVÉ SPLIT - MULTISPLIT - VRV úprava vzduchu přímo v obsluhovaných místnostech individuální teplotní a provozní režim v jednotlivých místnostech - zónách zpravidla nezajišťuje větrání, pracuje s oběhovým vzduchem vnitřní a venkovní jednotky propojeny chladivovým potrubím CHLADIVOVÉ POTRUBÍ VENKOVNÍ JEDNTKA administrativní budovy, obchodní centra (samostatné zařízení pro jednotlivé OJ), prostory s nároky na individuální řízení místnosti Příklad VRV systému VNITŘNÍ JEDNOTKA

40 Provozní klimatické podmínky TEPLOVZDUŠNÉ VYTÁPĚNÍ CHLAZENÍ REŽIM: TEPELNÉ ČERPADLO VENKOVNÍ KLIMATICKÉ PODMÍNKY CHLAZENÍ VNITŘNÍ PROSTŘEDÍ -20 C -10 C 0 C 10 C 20 C 30 C

41 Chladivové systémy provozní režimy COP: coefficient of performance COP - Topný faktor EER - Chladící faktor VÝKON PŘÍKON v režimu vytápění v režimu chlazení Energetická třída: A B C D E F

42 Chladivové systémy energetická náročnost

43 Vodní a chladivové systémy - porovnání CHLADIVOVÝ SYSTÉM (TEPELNÉ ČERPADLO) VODNÍ SYSTÉM - 4 TRUBKOVÝ VÝROBA CHLADU VÝROBA TEPLA

44 Chladivové systémy SPLIT systém VNITŘNÍ JEDNOTKA - VÝPARNÍK - EXPANZNÍ VENTIL - FILTR - VENTILÁTOR VENKOVNÍ JEDNOTKA - KONDENZÁTOR - KOMPRESOR - VENTILÁTOR

45 Chladivové systémy SPLIT systém

46 Chladivové klimatizační systémy - kam s tím? Jsou limitovány délky propojovacího potrubí mezi vnitřní a vnější jednotkou - malé systémy = malé délky. Venkovní jednotka = zdroj hluku a tepla.

47 Chladivové systémy SPLIT systém pouze chlazení chlazení / vytápění chlazení / vytápění s plynulou regulací výkonu až 4 vnitřní jednotky, celkový výkon cca 12 kw

48 Chladivové systémy MULTISPLIT systém pouze chlazení chlazení / vytápění chlazení / vytápění s plynulou regulací výkonu až 8 vnitřních jednotek, celkový výkon cca 15 kw

49 Chladivové systémy MULTISPLIT systém

50 Chladivové systémy VRV (VRF, MRV) systém chlazení / vytápění s plynulou regulací výkonu až 40 vnitřních jednotek, celkový výkon cca 70 kw

51 Chladivové systémy - skladba ROZDĚLOVAČ CHLADIVA současné chlazení / vytápění s plynulou regulací výkonu až 40 vnitřních jednotek, celkový výkon cca 70 kw

52 Chladivové systémy - skladba POČET ZÓN (VNITŘNÍCH JEDNOTEK) SPLIT (MONOSPLIT, DUAL, TRIPLE, DOUBLE TWIN) MULTISPLIT VRV SYSTÉM CHLADÍCÍ / TOPNÝ VÝKON

53 Chladivové systémy skladba a požadavky

54 Nástěnná vnitřní jednotka

55 Kazetová vnitřní jednotka

56 Chladivové systémy vnitřní jednotky obrazy proudění

57 Chladivové systémy vnitřní jednotky obrazy proudění

58 Kanálová (potrubní) vnitřní jednotka

59 Kanálová (potrubní) vnitřní jednotka

60 Parapetní a podstropní vnitřní jednotka

61

62 Chladicí technika Chladicí technika je obor, který se zabývá procesy dosažení nízké teploty, jejím udržováním a využitím v ohraničené oblasti vymezené vůči obklopujícímu prostředí. Chlazení je pochod, při kterém je chlazené látce odnímáno teplo, přičemž dochází k jejímu ochlazení nebo dokonce změně jejího skupenství. Látka chladicí má nižší teplotu než látka ochlazovaná.

63 Chladící okruh přenos tepla ZÍSKÁVÁME TEPLO = TEPELNÉ ČERPADLO ZÍSKÁVÁME CHLAD = ZDROJ CHLADU KONDENZÁTOR CHLADÍCÍ OKRUH VÝPARNÍK TRANSPORT TEPLA Z VNITŘNÍHO PROSTŘEDÍ DO ATMOSFÉRY Chladící okruh ochlazuje přímo chlazenou látku = CHLAZENÍ PŘÍMÉ Chlazení látky se děje přes pomocnou teplonosnou látku = CHLAZENÍ NEPŘÍMÉ

64 Chladící okruh EXPANZNÍ VENTIL KAPALNÉ CHLADIVO Q o VÝPARNÍK NÍZKOTLAKÁ ČÁST SACÍ POTRUBÍ PLYNNÉ CHLADIVO KOMPRESOR VYSOKOTLAKÁ ČÁST P c VÝTLAČNÉ POTRUBÍ KONDENZÁTOR Q k

65

66 Chladící okruh SPLIT systému VENKOVNÍ JEDNOTKA (KOMPRESOR, KONDENZÁTOR, EXPANZNÍ VENTIL) VNITŘNÍ JEDNOTKA (VÝPARNÍK) Vzduchem chlazené výměníky

67 Přímé chlazení vzduchu (chladivem) VENKOVNÍ KONDENZAČNÍ JEDNOTKA CHLADIVOVÉ POTRUBÍ VÝPARNÍK

68 Vzduchem chlazená kondenzační jednotka Chladící výkon do 15 kw

69 Nepřímé chlazení vzduchu (vodou), oddělený kondenzátor CHLADIVOVÉ POTRUBÍ KONDENZÁTOR VÝROBNÍK STUDENÉ VODY POTRUBÍ CHLAZENÉ VODY VODNÍ CHLADIČ

70 Oddělený vzduchem chlazený kondenzátor ODDĚLENÝ VZDUCHEM CHLAZENÝ KONDENZÁTOR

71 Nepřímé chlazení vzduchu (vodou), suchý chladič POTRUBÍ CHLADÍCÍ VODY SUCHÝ CHLADIČ VÝROBNÍK STUDENÉ VODY POTRUBÍ CHLAZENÉ VODY VODNÍ CHLADIČ

72 Nepřímé chlazení vzduchu (vodou), chladicí věž POTRUBÍ CHLADÍCÍ VODY CHLADÍCÍ VĚŽ VÝROBNÍK STUDENÉ VODY POTRUBÍ CHLAZENÉ VODY VODNÍ CHLADIČ

73 Chladící věž Otevřené systémy (chlazená voda je rozstřikována na výplň) VODA VSTUP NÁPLŇ VZDUCH VODA VÝSTUP

74 Chladící věž Princip otevřených velkých chladících věží je stejný - ochlazovaná voda se rozstřikuje na náplň, po které stéká dolů a zespodu proudící vzduch ji ochlazuje

75 Nepřímé chlazení vzduchu (vodou), kompaktní výrobník VÝROBNÍK STUDENÉ VODY POTRUBÍ CHLAZENÉ VODY VODNÍ CHLADIČ