ČESKÝ HYDROMETEOROLOGICKÝ ÚSTAV SYMOS 97. Systém modelování stacionárních zdrojů. Metodická příručka

Transkript

1 ČESKÝ HYDROMETEOROOGICKÝ ÚSTAV SYMOS 97 Sstém modelování stacionárníc drojů Metodická přírčka Praa 998

2 Atoři: ČESKÝ HYDROMETEOROOGICKÝ ÚSTAV PRAHA RNDr. Jiří Bbník RNDr. Josef Keder, CSc. Jan Macon EKOAIR PRAHA RNDr. Jan Maňák Jiří Bbník, Josef Keder, Jan Macon, Jan Maňák ISBN i

3 OBSAH SEZNAM TABUEK... iv. ÚVOD.... VSTUPNÍ ÚDAJE Vstpní údaje o drojíc Bodové droje Plošné droje iniové droje Výpočet nečištění ovdší při klid a inveríc Cladící věže tepelnýc elektráren Podrobný výpočet dob trvání nečištění pro jeden droj Meteorolocké a klimatické vstpní údaje Klimatické údaje pro běžné výpočt nečištění ovdší Údaje pro výpočet koncentrací a inverí a bevětří Klimatické údaje pro výpočet nečištění ovdší od cladícíc věží....3 Údaje o referenčníc bodec, terén a bdovác Údaje o referenčníc bodec Údaje o topografii terén Údaje pro výpočet nečištění v ástavbě Údaje pro výpočet nečištění při bevětří a inveríc Údaje o imisníc limitec a přípstnýc koncentracíc nečišťjícíc látek METODIKA VÝPOČTU ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ Základní rovnice pro výpočet nečištění ovdší pro vlněný terén Plnné nečišťjící látk Pevné nečišťjící látk Definice jednotlivýc proměnnýc a parametrů Sořadná sostava sořadnic Koeficient vliv terén Efektivní výška droje Rclost a směr větr Roptlové parametr Zarntí depoice a transformace nečišťjícíc látek Zeslabení vliv níkýc drojů na nečištění ovdší na orác Pádová rclost prašnýc částic Výpočet lavníc carakteristik nečištění ovdší Výpočet maximálníc krátkodobýc koncentrací Výpočet průměrnýc ročníc koncentrací Výpočet dob překročení volenýc koncentrací DAŠÍ APIKACE VÝPOČTU ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ ii

4 4. Stanovení výšk komína Stanovení výšk komína v terén Korekce vpočtené výšk komína na okolní ástavb Obecná pravidla Výpočet spad prac Spad prac pro bodový droj Spad prac pro plošný droj Spad prac pro liniový droj Roční spad nečišťjící látk Výpočet podílů jednotlivýc drojů na nečištění ovdší Výpočet dob překročení volenýc koncentrací pro droj se seónně proměnno emisí SPECIÁNÍ POSTUPY VÝPOČTU ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ Výpočet extrémnío nečištění ovdší při inveríc a bevětří Roptl exalací cladícíc věží tepelnýc elektráren INTERPRETACE VÝSEDKŮ VÝPOČTU HAVNÍCH CHARAKTERISTIK ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ PŘÍOHA A ROZPTYOVÉ PODMÍNKY PODE STABIITNÍ KASIFIKACE BUBNÍKA A KODOVSKÉHO... 5 PŘÍOHA B SEZNAM SYMBOŮ iii

5 SEZNAM TABUEK tablka. Množství spalin K 3 v m 3 na jeden kg nebo jeden m 3 spálenéo paliva... 4 tablka. Konstant pro výpočet tepelné vdatnosti podle empirickéo vorce (.) tablka.3 Průměrné výřevnosti paliv q... 6 tablka.4 Četnosti astopení prašnýc frakcí podle průměr částic [%]... 6 tablka.5 Definice tříd rclosti větr.... tablka.6 Stabilitní klasifikace podle Bbníka a Koldovskéo.... tablka.7 Romeí rclostí větr a výskt jednotlivýc tříd rclosti větr projednotlivé tříd stabilit ovdší. tablka.8 Matice odnot g rt... tablka 3. Hodnot konstant K s, K m a ε pro výpočet efektivní výšk... 3 tablka 3. Hodnot konstant A a B pro výpočet efektivníc výšek drojů... 3 tablka 3.3 Hodnota onent p mocninovéo profil větr tablka 3.4 Hodnot konstant pro výpočet roptlovýc parametrů tablka 3.5 Maximální délka stran plošnéo element o... 7 tablka 3.6 Maximální délka stran délkovéo element o... 8 tablka 3.7 Hodnot koeficient odstraňování k... 9 tablka 3.8 Kmlativní četnosti výskt inverí mei emí a výškovo ladino 85 Pa... 3 tablka 3.9 Romeí rclostí větr pro výpočet maximálníc krátkodobýc koncentrací... 3 tablka 5. Hodnot vertikálnío teplotnío gradient v I., II, a III.třídě stabilit požívané ve výpočtec koncentrací exalací cladícíc věží iv

6 . ÚVOD Tato přírčka živatele metodik výpočt nečištění ovdší obsaje návod pro praktický postp při modelovýc výpočtec koncentrací nečišťjícíc látek, šířícíc se bodovýc, liniovýc nebo plošnýc drojů. Obsaje strčný popis potřebnýc vstpníc údajů, ákladní rovnice výpočt, přeled vtaů požitýc pro stanovení potřebnýc parametrů, postp výpočt lavníc carakteristik nečištění ovdší a některé další speciální aplikace. Metodika výpočt nečištění ovdší vcáí nejnovějšíc dostpnýc ponatků ískanýc domácím i araničním výkmem, navaje na dříve vdano pblikaci Metodika výpočt nečištění ovdší pro stanovení a kontrol tecnickýc parametrů drojů, ktero v roce 979 vdalo tedejší Ministerstvo lesnío a vodnío ospodářství ČSR [], a podstatným působem ji rošiřje. Metodika výpočt nečištění ovdší možňje výpočet nečištění ovdší plnnými látkami a pracem bodovýc, liniovýc a plošnýc drojů výpočet nečištění od většío počt drojů stanovit carakteristik nečištění v sté geometrické síti referenčníc bodů a připravit tímto působem podklad pro náorné kartografické pracování výsledků výpočtů brát v úva statistické roložení směr a rclosti větr vtažené ke třídám stabilit mení vrstv ovdší podle klasifikace Bbníka a Koldovskéo odad koncentrace nečišťjícíc látek při bevětří a pod inverní vrstvo ve složitém terén. Pro každý referenční bod možňje metodika výpočet těcto ákladníc carakteristik nečištění ovdší: maximální možné krátkodobé (půlodinové) odnot koncentrací nečišťjícíc látek, které se moo vsktnot ve všec třídác rclosti větr a stabilit ovdší maximální možné krátkodobé (půlodinové) odnot koncentrací nečišťjícíc látek be oled na tříd stabilit a rclost větr roční průměrné koncentrace doba trvání koncentrací převšjícíc rčité předem adané odnot (např. imisní limit). Jako doplňkové carakteristik je podle metodik možno stanovit výšk komína s oledem na splnění imisníc limitů stanovit podíl drojů nečištění ovdší na celkovém nečištění do vdálenosti km od drojů stanovit dob překročení volenýc koncentrací pro droj se seónně proměnno emisí vpočítat spad prac vodnotit roptl exalací vpoštěnýc cladícími věžemi.

7 Metodika je rčena především pro vpracování roptlovýc stdií jakožto podkladů pro odnocení kvalit ovdší. Metodika není požitelná pro výpočet nečištění ovdší ve vdálenosti nad km od drojů a vnitř městské ástavb pod úrovní střec bdov (např. na křižovatkác nebo v kaňonec lic). Základníc rovnic model rovněž nele požít pro výpočet nečištění pod inverní vrstvo ve složitém terén a při bevětří. Pro tento účel je ntno požít postpů vedenýc v doplňk.

8 . VSTUPNÍ ÚDAJE Vstpní údaje potřebné k výpočt nečištění ovdší le rodělit na tto kategorie. A) Údaje o drojíc. B) Meteorolocké a klimatické podklad. C) Údaje o topografickém roložení referenčníc bodů, ve kterýc se bde výpočet provádět, informace o výšce a romístění bdov v ájmovém úemí. D) Údaje o imisníc limitec a přípstnýc koncentracíc nečišťjícíc látek Potřebné vstpní údaje se dále liší podle tp droje (bodové, plošné, cladící věže atd.) a podmínek v atmosféře modelovanýc výpočtem (výpočet a běžnýc podmínek nebo a bevětří). Nejčastěji požívaným sořadným sstémem, požívaným při popis místění drojů a referenčníc nebo lovýc bodů, je pravoúlý sstém, kd osa X míří k výcod, osa Y míří k sever a osa Z míří k enit a představje nadmořské výšk nebo výšk bdov.. Vstpní údaje o drojíc.. Bodové droje Za bodové droje se považjí ejména komín a výdc, jejicž roměr je anedbatelný oproti vdálenostem, ve kterýc se počítá nečištění ovdší. U bodovýc drojů je ntné nát tto údaje:. Poloa, tj. sořadnice x, [m] ve volené sořadné síti. Nadmořská výška [m] terén v místě droje 3. Výška H [m] korn komína (konce výdc) nad terénem. Tato veličina však může být teprve požadovaným výsledkem výpočt 4. U spalovacíc procesů a) Množství spálenéo paliva S [kg. -, m 3. - ] a odin při instalovaném tepelném výkon spalovacío aříení b) Roční množství spálenéo paliva S r [kg.r -, m 3.r - ] 5. U tecnoloí: roční provoní doba Pr [od. r - ] 6. Objem spalin ( spalovacíc procesů) nebo vdšin ( tecnoloí) V s odcáející komínem nebo výdcem přepočtený na normální podmínk (teplot C (73,5 K) a tlak 35 Pa). Přepočet na C a normální tlak vdc se provádí podle vta V s 73,5 p V (.) 73,5 t 35 kde t s je teplota odcáejícíc exalací v korně komína nebo výdc ve stpníc Celsia, p - tlak vdc v Pa, V - objem spalin nebo vdšin odcáející komínem nebo výdcem a sktečnýc podmínek (při teplotě t s a tlak p). 3 s

9 Objemový tok spalin a běžnýc provoníc podmínek le spalovacíc procesů vpočítat e spotřeb paliva podle následjícío vorce: K 3 S Vs (.) 36 kde S je spotřeba paliva v kg nebo m 3 a odin K 3 - konstanta, která nabývá odnot podle následjící tablk tablka. Množství spalin K 3 v m 3 na jeden kg nebo jeden m 3 spálenéo paliva palivo K 3 jednotk emní pln,8 m 3.m -3 nědé lí tříděné 7,55 m 3.kg - prac 5,89 m 3.kg - černé lí tříděné,77 m 3.kg - prac 8,93 m 3.kg - topný olej,87 m 3.kg - Objemový tok spalin le ve výpočt anedbat, pokd se výpočt neprovádějí blíkosti komín (výdc). 7. Množství nečišťjící látk M [g.s - ] odcáející komínem (výdcem). M se stanoví: a) Pokd je náma koncentrace K E [mg.nm -3 ] nečišťjící látk ve spalinác, pak jako sočin M -3.K E.V s (.3) Koncentrace nečišťjícíc látek ve spalinác (vdšině) se často dává přepočtená na referenční spalin, tj. scé a s referenčním obsaem kslík O r [%]. Potom je ntné nát navíc: W [%] - obsa vodní pár ve sktečnýc spalinác (vdšině) O s [%] - obsa kslík ve sktečnýc spalinác V takovém případě se a V s do vta (.3) dosaje odnota V sr, která se vpočte V sr V s W O O pokd je O s dán vledem k vlkým sktečným spalinám, nebo V V W r O s (.4) s sr s, (.5) Or pokd je O s dán vledem k scým sktečným spalinám, V sr je pak objem spalin přepočtený na scý pln a referenční obsa kslík. b) V ostatníc případec odinovéo množství spálenéo paliva S [kg. -, m 3. - ] při jmenovitém výkon spalovacío aříení a emisnío faktor f E [g.kg -, g.m -3 ]. S f η M E, (.6) 36 kde η je účinnost opatření omejícíc únik nečišťjící látk v % (tj. odsiřovacío aříení, odlčovačů popílk, filtrů aj.). 4

10 V případě emisí SO a prac e spalovacíc procesů ávisí emisní faktor na jakostníc nacíc paliva, konkrétně na procentelním obsa popelovin A p nebo sír S p v původním vork pevnéo paliva a na obsa sír v kapalném paliv. U pevnýc paliv se odnot A p, S p vpočto obsa popelovin A s a sír S s v sšině a obsa vod W p [%] podle vtaů A S p p Wp As (.7) Wp Ss (.8) Pokd se emisní faktor vtaje k jiným jednotkám než k množství spálenéo paliva, pak η M A P f E (.9) kde P je počet jednotek, na které je emisní faktor vtažený A - převodní roměrový koeficient rčený tak, ab M blo dáno v g.s Teplot t s [ o C] spalin nebo vdšin v korně komína (výdc). 9. V případě, že t s < 8 o C, je navíc ntno nát vnitřní průměr komína (výdc) D v [m].. Tepelno vdatnost, která se stanovje a) Na ákladě předcoíc vstpníc dat podle vorce Q ( t ) 3 Vs c s s t (.) kde V s je objem spalin nebo vdšnin odcáející komínem nebo výdcem a normálníc podmínek [Nm 3.s - ], c s - měrné teplo exalací o odnotě,37 kj.m -3.K -, t s - teplota odcáejícíc exalací v korně komína nebo výdc ve vstpníc Celsia, t - teplota okolníc vdc. Obvkle předpokládáme, že teplota okolí je C. b) V případě, že není k dispoici údaj o V sn, počítá se podle vorce: ( q ) Q K S (.) K kde q je výřevnost paliva; pevnéo a kapalnéo paliva v kj.kg -, plnnýc paliv v kj.m -3, S - maximální průměrná odinová spotřeba paliva v tnác a odin pro pevná a kapalná paliva a v 3.m 3 a odin pro plnná paliva, K, K - konstant ávisející na tp a výkon topeniště a na skpenství paliva. Číselné odnot jso veden v následjící tablce. 5

11 tablka. Konstant pro výpočet tepelné vdatnosti podle empirickéo vorce (.). dr topeniště výkon [MW] 5.K K roštová 3.8 3, > 3.8, granlační be omeení, tavící pec be omeení, kapalná paliva 3.8 3,56 4 > 3.8,88 83 plnná paliva 3.8, > 3.8,456 4 Pokd nejso nám přesné odnot výřevnosti paliv, le s rčitým přiblížením požít následjící orientační odnot tablka.3 Průměrné výřevnosti paliv q palivo q jednotk emní pln 344 kj.m -3 nědé lí tříděné 74 kj.kg - prac 35 kj.kg - černé lí tříděné 58 kj.kg - prac 8 kj.kg - topný olej 4 kj.kg - Tto empirické vorce moo být průběžně doplňován o nové dr topenišť a paliv.. V případě výpočt nečištění ovdší pracem je potřeba nát kromě celkové emise prac (popílk) M ještě stot ρ c [kg.m -3 ] prašnýc částic a procentelní astopení α p jednotlivýc prašnýc frakcí (v ávislosti na průměr prašnýc částic d, tj. na křivce rnitosti pracovýc částic odcáejícíc komína (výdc)). Pokd rodělení velikosti prašnýc částic není námé, předpokládá se, že se bde řídit následjící tablko. tablka.4 Četnosti astopení prašnýc frakcí podle průměr částic [%] Interval velikosti prašnýc částic [µm] nad 4 Střední velikost částic [µm] spalování týc paliv be odlčovačů spalování kapalnýc paliv be odlčovačů mecanické odlčovače 83 5 elektrostatické odlčovače 95 5 tkaninové filtr, mokré pračk 99 U výdců odprášení tecnolockýc procesů je ntné rodělení částic nát, pokd vpoštěný vdc není čištěný. 6

12 Vstpní údaje 6), 7) a 8) se v případě spalovacíc procesů dávají při jmenovitém výkon spalovacío aříení... Plošné droje Výpočet nečištění ovdší plošnýc drojů se provádí tak, že se plošný droj rodělí na dostatečný počet čtvercovýc elementů ploc a výsledné nečištění se vpočítá jako sočet příspěvků od všec elementů. Pro každý element je proto třeba nát následjící údaje:. Poloa jeo střed, tj. sořadnice x, [m] střed ve volené sořadné síti.. Nadmořská výška [m]. 3. Roměr element, tj. délka stran čtverce [m]. Pokd jso element stejně veliké, namená ároveň vdálenost středů sosedníc elementů. 4. Emise M E [g.s - ] nečišťjící látk element. Pokd je adána plošná intenita emise M p [g.m -.s - ] pro dané místo, vpočítá se M E : M E M p. (.) 5. Pokd se emitjící ploca nenacáí na povrc emě, je ntné nát výšk p [m] nad emí, ve které emitjící ploca je. Pokd se a plošný droj považje část obce se ástavbo s lokálními topeništi, odpovídá p průměrné efektivní výšce, do které se exalace lokálníc topenišť dostano a stanoví se jako střední výška bdov v plošném element výšená o m...3 iniové droje Za liniové droje se považjí téměř výradně komnikace s atomobilovým provoem. Podobně jako plošnýc drojů se rodělí na dostatečný počet délkovýc elementů a výsledné nečištění se vpočítá jako sočet příspěvků od všec elementů. Pro každý element je ntné nát tto údaje:. Sořadnice počátk a konce element, tj. sořadnice x, [m] a x, [m] ve volené sořadné síti.. Nadmořská výška počátk a konce element a [m]. 3. Šířka silnice x [m]. 4. Emise M E [g.s - ] nečišťjící látk element. Pokd je adána délková intenita emise pro dané místo M [g.m -.s - ], vpočítá se M E : M E M. (.3) Délka element o se vpočte e sořadnic x,x,,. Délková intenita emisí nečišťjícíc látek atomobilovéo provo se rčí na ákladě emisníc faktorů pro růné tp voidel. Pro daný úsek komnikace je ted třeba nát stot provo jednotlivýc tpů voidel. 7

13 Intenita provo jednotlivýc skpin motorovýc voidel na daném úsek komnikace se většino vádí v počt voidel a den (4 odin). Pro účel výpočt emisní intenit provo roenáváme 3 tp motorovýc voidel:. osobní atomobil,. dodávkové a leké nákladní atomobil 3. těžké nákladní atomobil a atobs. Onačíme-li počet projíždějícíc voidel j-té skpin a den N j a emisní faktor pro j-to skpin voidel E Fj, pak pro délkovo intensit emise dané nečišťjící látk platí 86,4 M 6 N j j E Fj [g.m -.s - ] (.4) Tato odnota namená průměrno denní intenit emise. Pokd nejso k dispoici podrobnější informace o denníc cod frekvence at, požije se pro výpočet maximálnío nečištění předpoklad, že v dopravní špičce jso emise,4-krát všší než v průměr...4 Výpočet nečištění ovdší při klid a inveríc Při výpočt nečištění ovdší při klid a inveríc je třeba nát standardní vstpní data o drojíc stejné jako v částec..,.. a Cladící věže tepelnýc elektráren Pokd se požívá některé tepelné elektrárn vpoštění spalin pomocí cladícíc věží, pak jso ntné následjící vstpní údaje:. Počet cladícíc věží N.. Jejic poloa, tj. sořadnice x, [m] ve volené sořadné síti. 3. Nadmořská výška terén [m] v místě cladícíc věží. 4. Výška cladícíc věží H [m]. 5. Dob v roce, po které jso v činnosti: cladící věž..... P r [od a rok] cladící věže.... P r [od a rok]... N-tá cladící věž...p rn [od a rok] 6. Objem spalin V s [m 3.s - ] vpoštěnýc do každé cladící věže. V s se dává při teplotě t s, ted nepřepočtený na normální podmínk. 7. Teplota t s [ o C] spalin vpoštěnýc do cladící věže. 8. Množství nečišťjící látk M [g.s - ] odcáející každo cladící věží. Pokd odnot M nevede adavatel, rčí se stejným působem jako v případě komínů bodovýc drojů. 9. Průměr cladící věže D v [m] v korně. 8

14 . Při výpočt nečištění ovdší pracem křivk rnitosti prašnýc částic, pokd se ve spalinác vsktjí částice s velikostí nad 5 µm.. Závislost teplot t c [ o C] vlkéo vdc opoštějícío cladící věž (be avedení spalin do věže) na vnější teplotě t e a relativní vlkosti r.. Závislost objem V c [m 3.s - ] vlkéo vdc opoštějícío cladící věž (be avedení spalin do věže) na vnější teplotě t e a relativní vlkosti r. Pokd ávislosti ) a ) nejso k dispoici, pak postačí 4 odnot t c a V c : pro níko t e a níko r pro níko t e a vsoko r pro vsoko t e a níko r pro vsoko t e a vsoko r...6 Podrobný výpočet dob trvání nečištění pro jeden droj V případě podrobnéo výpočt dob trvání nečištění ovdší pro droj nečištění (komín) jso třeba stejné vstpní údaje jako pro bodový droj (část..), avšak údaje v bodec 4), 6), 7) a 8) je ntné nát při všec provoníc režimec droje. Jednotlivé provoní režim se rčí časové křivk výkon (vtížení) dané provoní jednotk běem rok.. Meteorolocké a klimatické vstpní údaje Meteorolocké a klimatické údaje potřebné pro výpočt nečištění ovdší se obvkle týkají období rok. Poe při některýc speciálníc aplikacíc této metodik je možné požít údaje pro jednotlivé seón nebo jiný konkrétní časový úsek. V takovýc případec je však ntné před vlastním výpočtem připravit i tto klimatické údaje, protože nebývají běžně k dispoici, na rodíl od standardníc týkajícíc se ročnío období. Poornost je třeba věnovat rovněž tom, da jso údaje té které meteorolocké nebo klimatické stanice repreentativní pro dané místo výpočt. Posoení této repreentativnosti je však áležitost načně komplikovaná, ávisí nejen na topografii terén a vdálenosti stanice od místa výpočt, ale i na tp klimatickýc údajů a spadá spíše do obor "odbornýc odadů", takže nemůže být sočástí metodik... Klimatické údaje pro běžné výpočt nečištění ovdší Běžnými výpočt nečištění ovdší romíme výpočt od drojů, jejicž carakteristik nejso přímo ovlivňované meteorolockými podmínkami (ted od bodovýc, plošnýc a liniovýc drojů, nikoliv však od cladícíc věží). Pro takové výpočt je nejdůležitějším klimatickým vstpním údajem větrná růžice rolišená podle rclosti větr a teplotní stabilit atmosfér. 9

15 Výběr větrné růžice provádíme přednostně podle místění droje, v případě mnoa drojů a větší oblasti je třeba volit větrno růžici konstrovano speciálně pro tto oblast. Rclost roptl nečišťjícíc látek v atmosféře ávisí ejména na dvo veličinác: rclosti větr a intenitě termické trblence. Protože intenita termické trblence je přímo ávislá na teplotní stabilitě atmosfér, je nejdůležitějším klimatickým vstpním údajem větrná růžice rolišená podle rclosti větr a teplotní stabilit atmosfér. Rclost větr se v metodice popisje pomocí 3 tříd rclosti: tablka.5 Definice tříd rclosti větr. třída rclosti větr romeí rclosti [m.s - ] třídní rclost [m.s - ]. slabý vítr od do,5 včetně,7. mírný vítr od,5 do 7,5 včetně 5, 3. silný vítr nad 7,5, Rclostí větr se přitom romí rclost jišťovaná ve standardní meteorolocké výšce m nad emí. Intenita termické trblence ávisí velmi silně na termické stabilitě atmosfér, tj. na jejím teplotním vrstvení. Tato stabilita se v metodice popisje pomocí stabilitní klasifikace Bbník- Koldovský odvoené v ČHMÚ. Stabilitní klasifikace obsaje 5 tříd stabilit ovdší. tablka.6 Stabilitní klasifikace podle Bbníka a Koldovskéo. třída stabilit vertikální teplotní gradient popis [ o C na m] I. sperstabilní λλλλλλλλλγλ< -,6 silné invere, velmi špatné roptlové podmínk II. stabilní -,6λ λγλ< -,7 běžné invere, III. iotermní -,7λ λγλ<,6 špatné roptlové podmínk slabé invere, iotermie nebo malý kladný teplotní gradient, často se vsktjící mírně oršené roptlové podmínk IV. normální,6λ λγλ,8 indiferentní teplotní vrstvení, běžný případ dobrýc roptlovýc podmínek V. konvektivní λλλλλλλλλλγλ>,8 labilní teplotní vrstvení, rclý roptl nečišťjícíc látek

16 kde Vertikální teplotní gradient je definován: T γ (.5) T() je teplota vdc ávisející na výšce. Ne všecn tříd stabilit atmosfér se vsktjí a všec rclostí větr. Následjící tablka obsaje romeí rclostí větr a výskt jednotlivýc tříd rclosti větr při jednotlivýc třídác stabilit ovdší: tablka.7 Romeí rclostí větr a výskt jednotlivýc tříd rclosti větr pro stabilit ovdší. jednotlivé tříd třída stabilit romeí vsktjícíc se rclostí větr [m.s-] výskt tříd rclostí větr I -,5 II - 5,, III rclost není omeena,, 3 IV rclost není omeena,, 3 V - 5,, V praxi se ted může vsktnot kombinací tříd stabilit a tříd rclosti větr. Větrná růžice, která je vstpem pro výpočet nečištění ovdší, msí ted obsaovat relativní četnosti směr větr 8 ákladníc směrů pro těcto růnýc tpů roptlovýc podmínek a kromě too četnost bevětří pro každo tříd stabilit atmosfér. Četnosti se dávají v % s přesností na desetinná místa. Směr větr se v meteoroloi rčjí podle too, odkd vítr vane. Onačování směrů větr ve stpníc ačíná od sever a většje se postpně ve směr odinovýc rčiček. Vítr, který vane od výcod, vane e směr 9, od ji 8, od ápad 7 a e sever 36. To namená, že větrno růžici le jednodše vjádřit v pravoúlé sořadné sostavě, ve které osa X míří k výcod a osa Y k sever. Uvádějí-li se sořadnice drojů a referenčníc bodů, resp. lovýc bodů pravidelné sítě v jinýc sořadnýc sstémec, kd osa Y nemíří k sever, (např. v Křovákovýc sořadnicíc) pak je ntno sjednotit všecn požívané sořadné sstém v jeden... Údaje pro výpočet koncentrací a inverí a bevětří Pro výpočet extrémnío nečištění a inverí a bevětří je třeba nát:. výšk [m] orní ranice invere nad dnem údolí, pro které se výpočet provádí. dob T [od.] nepřetržitéo trvání podmínek invere a sočasnéo bevětří.

17 ..3 Klimatické údaje pro výpočet nečištění ovdší od cladícíc věží Pro tento výpočet je ntné mít k dispoici stejno větrno růžici roděleno podle tříd stabilit atmosfér a rclosti větr jako běžnýc výpočtů nečištění. Protože však carakteristik droje (objem a teplota vdc odcáejícío cladící věže) ávisí na vnějšíc podmínkác (teplotě a relativní vlkosti okolnío vdc), je ntné nát navíc tto údaje:. Matice odnot g rt pro každo tříd stabilit ovdší Hodnot g rt představjí relativní četnosti výskt sitace s teploto t v dané třídě teplot a s relativní vlkostí r v dané třídě relativní vlkosti a to pro dano tříd stabilit ovdší. Tříd teplot a relativní vlkosti jso stanoven v tablka.8. tablka.8 Matice odnot g rt. teplota vdc t e [ o C] relativní vlkost vdc r [%] interva < třídní l interval teplota třídní vlkost < g rt > 3 33 Pro odnot g rt v tablce (matici) bde pro každo tříd stabilit platit: rt r t g (.6) Vledem k tom, že stabilitní klasifikace roenává 5 tříd stabilit ovdší, je třeba mít k dispoici 5 takovýc matic odnot g rt. Hodnot g rt se ískají statistickým pracováním poorování meteorolocké stanice, která je pro sledované místo repreentativní.. Matice odnot frt. Hodnot f rt vjadřjí průměrné relativní množství kondenované vodní pár ve vdc při dané kombinaci teplot a vlkosti vdc. V praxi se při výpočt průměrnýc odnot dají naradit poměrem f D m, rt rt (.7) Drt

18 kde D m,rt je trvání sitací s výsktem ml při teplotě t a relativní vlkosti r a dané období a D rt - celková doba trvání sitací s teploto t a relativní vlkostí r. Pro odnot f rt se volí stejné tříd teplot t e a relativní vlkosti r jako pro odnot g rt (tab..8). Včíslení matice f rt se provede stejně jako g rt statistickým pracováním meteorolockýc poorování..3 Údaje o referenčníc bodec, terén a bdovác.3. Údaje o referenčníc bodec Pro každý referenční bod, pro který se počítá nečištění ovdší, je ntné nát tto údaje:. Náev referenčnío bod (není povinné, ale samostatnýc referenčníc bodů žitečné).. Poloa referenčnío bod, tj. sořadnice x r, r [m] ve volené sořadné síti. 3. Nadmořská výška terén r [m] v místě referenčnío bod. 4. Pokd je referenční bod místěn jinde než v úrovni terén, (např. na bdově), pak jeo výšk l nad terénem (výšk bdov)..3. Údaje o topografii terén Hodnot vpočtenýc koncentrací v referenčním bodě ávisí mimo jiné na tvar terén mei drojem a referenčním bodem. V případě, že terén mei drojem a referenčním bodem není rovinný, je třeba mít informace o jeo tvar. V praxi se výpočt provádějí obvkle v pravidelné nebo nepravidelné síti referenčníc bodů. Z údajů o jejic poloe a nadmořskýc výškác terén v jejic místě se vodnocje tvar a carakteristik terén ve sledované oblasti. Přesnost výpočt profil terén mei drojem a referenčním bodem ávisí na dostatečné stotě referenčníc bodů v síti. Hstot sítě referenčníc bodů je proto ntné volit takovo, ab postila všecn podstatné terénní útvar v daném úemí. Mei drojem a nejbližším referenčním bodem se předpokládá rovinný terén be jakýckoliv výnamnýc terénníc útvarů. Naopak, pokd cceme podrobněji popsat terén mei drojem a nějakým referenčním bodem, je ntné volit mei nimi několik dalšíc referenčníc bodů. I v tomto případě je výodné nát nadmořské výšk nikoliv jen na spojnici mei drojem referenčním bodem, ale v síti bodů roloženýc kolem této spojnice. 3

19 .3.3 Údaje pro výpočet nečištění v ástavbě Při výpočt nečištění ovdší v terén astavěném bdovami se referenční bod mísťjí na bdovác, tj. na orníc ranác jejic fasád. Je vodné místit některé referenční bod na nejvšší bdov v okolí droje (drojů). U podrobnýc výpočtů v malýc vdálenostec a při stanovování potřebnýc výšek komínů (výdců) je ntné kromě výšek bdov ležícíc v okolí droje nát rovněž jejic romístění a půdorsné roměr. Tto údaje le odečíst podrobnýc map..3.4 Údaje pro výpočet nečištění při bevětří a inveríc Při výpočt nečištění ovdší při bevětří a inveri se předpokládá, že droje exaljí do objem vdc avřenéo boků sva údolí a sesora orní ranicí invere. K výpočt objem takto avřenéo vdc je proto ntné map odečíst ploc P() údolí v růnýc výškác nad dnem údolí..4 Údaje o imisníc limitec a přípstnýc koncentracíc nečišťjícíc látek Vpočtené koncentrace nečišťjícíc látek v referenčníc bodec je možné pro orientaci porovnat s jejic limitními odnotami, ab blo řejmé, da nečištění ovdší v danýc místec nepřekračje přípstné ranice. Tto limitní odnot jso rčené pomocí imisníc limitů nebo pomocí nejvššíc přípstnýc koncentrací. Imisní limit pro vbrané nečišťjící látk jso vdané v Opatření Federálnío výbor pro životní prostředí e dne..99, Sbírka ákonů č. 445/99, částka 84 ve nění následjícíc úprav. Pro ostatní nečišťjící látk v ovdší vlašjí nejvýše přípstné koncentrace, které nemají být ve volném ovdší překročené, orgán Henické slžb, většino podle doporčení Referenční laboratoře Státnío dravotnío ústav v Prae. Tto nejvýše přípstné koncentrace jso veden v Příloe č. 6/986 k Acta enica, epidemioloca et microbioloca a doplněné v Příloe č. /99 k téže pblikaci. Je třeba ponamenat, že imisní limit mají všší právní síl než nejvýše přípstné koncentrace. imitní odnot koncentrací nečišťjícíc látek se týkají pravidla těcto časovýc období: ) 3 mint Imisní limit pro průměrno půlodinovo koncentraci se onačjí IH k, pro nejvýše přípstné koncentrace K max, a dávají se v µg.m -3. Tv. krátkodobé koncentrace, které jso ákladním 4

20 výstpem výpočtů v popisované metodice, se týkají právě půlodinovýc průměrů a je možno je pro orientaci porovnávat s těmito limitními odnotami. ) rok Imisní limit pro roční průměrno koncentraci se onačje IH r, pro nejvýše přípstné koncentrace K r a dávají se v µg.m -3. Vpočtené roční průměr koncentrací má metodika jako svůj standardní výstp, takže je možné srovnání s těmito limitními odnotami. Srneme-li předcoí odstavce, je řejmé, že pro srovnání vpočtenýc odnot je pro každo nečišťjící látk potřeba nát: IH k, resp. IH r - odnota půlodinovéo, resp. ročnío imisnío limit, K max, resp. K r - odnota krátkodobé, resp. roční přípstné koncentrace. 5

21 3. METODIKA VÝPOČTU ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ 3. Základní rovnice pro výpočet nečištění ovdší pro vlněný terén V rovnicíc, váděnýc v odstavci 3., mají jednotlivé smbol následjící výnam: α pi [%] - procentální astopení v jednotlivýc třídác velikosti prašnýc částic c [µg.m -3 ] - krátkodobá koncentrace nečišťjící látk d [m] - průměr prašné částice [m] - efektivní výška droje (be korekci na vliv terén) (vi kapitola3..3) [m] - efektivní výška droje po provedení všec korekcí (vi kapitola 3..3) [m] - pokles efektivní výšk droje vlivem pádové rclosti prašnýc částic pro velikost částic o průměr d i (vi kapitola 3..) ϑ [-] - koeficient pro vlněný terén (vi kapitola 3..) K [-] - koeficient eslabení vliv níkýc drojů na referenční bod ve většíc nadmořskýc výškác (vi kapitola 3..7) k [s - ] - koeficient odstraňování,arnjící sco a mokro depoici a cemické transformace (vi kapitola 3..6) M [g.s - ] - množství nečišťjící látk odcáející komínem,resp.výdcem (vi kapitola.., bod 7) M E [g.s - ] - emise nečišťjící látk element ploc (vi kapitola.., bod 4) M [g.m -.s - ] - délková intenita emise nečišťjící látk (vi kapitola..3, bod 5) M [m] - obecná emise nečišťjící látk (x ) - příčný oriontální roptlový parametr (vi kapitola 3..5.) o (x ) [m] - počáteční příčný oriontální roptlový parametr pro plošné a liniové droje (vi kapitola a ) (x ) [m] - příčný vertikální roptlový parametr (vi kapitola 3..5.) o (x ) [m] - počáteční příčný vertikální roptlový parametr pro plošné a liniové droje (vi kapitola a ) [m.s - ] - rclost větr ve výšce (vi kapitola 3..4.) [m.s - ] - rclost větr ve výšce (vi kapitola 3..4.) v [m.s - ] - pádová rclost částic o průměr d i (vi kapitola 3..8) V s [Nm 3.s - ] - objem spalin nebo vdšnin odcáející komínem přepočtený na normální podmínk ( C, 3,5 Pa) (vi kapitola.., bod 6) x [m] - vdálenost referenčnío (lovéo) bod od droje ve směr větr (vi kapitola 3...) [m] - vdálenost referenčnío (lovéo) bod od droje ve směr kolmém na směr větr (vi kapitola 3...) o [m] - délka čtverce element plošnéo droje nebo element liniovéo droje [m] - převýšení referenčnío bod nad pato komína (výdc) (vi kapitola 3...) [m] - korigovaná vertikální sořadnice referenčnío bod v člen pro přímý roptl 6

22 7 (vi kapitola 3...) [m] - korigovaná vertikální sořadnice referenčnío bod v člen popisjícím odra v dolním odad (vi kapitola 3...) [m] - korigovaná vertikální sořadnice referenčnío bod v člen popisjícíc odra v orním odad (vi kapitola 3...) 3.. Plnné nečišťjící látk Obecná ákladní rovnice pro výpočet koncentrace plnné nečišťjící látk exalované e stacionárnío droje ve vlněném terén a předpoklad Gassova roložení koncentrace ve vlečce má tvar 6 s K x k V M c ϑ ϑ π (3.) kde M je emise nečišťjící látk. Pro bodové droje je M rovna motnostním tok nečišťjící látk a časovo jednotk [g.s - ]. Značíme jej M. Pro plošné droje M představje motnostní tok nečišťjící látk a časovo jednotk jednoo plošnéo element ploc, [g.s - ]. Značíme jej M E. Pro liniové droje M představje délkovo intensit motnostnío tok nečišťjící látk [g.s -.m - ] násobeno délko element liniovéo droje. Značíme jej M. λλλλ, jso počáteční roptlové parametr (pro x ), které sovisí s roměr elementů droje. Pro bodové droje jso rovn nle. Rovnice pro výpočet koncentrace plnné nečišťjící látk exalované e stacionárnío droje ve vlněném terén a předpoklad Gassova roložení koncentrace ve vlečce má tvar a) pro bodový droj 6 s K x k V M c ϑ ϑ π (3.)

23 8 b) pro plošný droj 6 E K x k M c ϑ ϑ π (3.3) c) pro liniový droj 6 K x k M c ϑ ϑ π (3.4) 3... Výpočet příemní koncentrace plnné nečišťjící látk bodovéo droje Základní rovnice pro výpočet příemní koncentrace plnné nečišťjící látk exalované bodovéo stacionárnío droje má tvar 6 s K x k V M c ϑ ϑ π (3.5) 3... Výpočet příemní koncentrace plnné nečišťjící látk plošnéo droje Při výpočt koncentrací nečišťjícíc látek šířícíc se plošnéo droje postpjeme tak, že plošný droj rodělíme na dostatečný počet čtvercovýc plošnýc elementů o délce stran. Koncentraci vpočítáme od každéo nic a pak sečteme. Základní rovnice pro výpočet příspěvk jednoo element k příemní koncentraci plnné nečišťjící látk exalované plošnéo stacionárnío droje má tvar 6 ) ( ) ( ) ) ( ) ( E E K x k M c ϑ ϑ π (3.6)

24 Výpočet příemní koncentrace plnné nečišťjící látk liniovéo droje Při výpočt koncentrací nečišťjícíc látek šířícíc se liniovéo droje postpjeme tak, že liniový droj rodělíme na dostatečný počet délkovýc elementů o délce stran. Koncentraci vpočítáme od každéo nic a pak sečteme. Základní rovnice pro výpočet příspěvk jednoo element příemní koncentraci plnné nečišťjící látk exalované liniovéo stacionárnío droje má tvar 6 ) ( ) ( ) ) ( ) ( E K x k M c ϑ ϑ π (3.7) 3.. Pevné nečišťjící látk Obecné rovnice pro výpočet koncentrace prac exalovanéo bodovéo stacionárnío droje ve vlněném terén a předpoklad Gassova roložení koncentrace ve vlečce má tvar a) pro bodový droj 6 (3.8) r i pi s K V M c c ϑ ϑ α π b) pro plošný droj 6 (3.9) r i pi E K M c c ϑ ϑ α π c) pro liniový droj 6 (3.) r i pi K M c c ϑ ϑ α π

25 Rodíl mei výpočtem koncentrace plnnýc nečišťjícíc látek a prac spočívá ve vjádření pokles os prašné vlečk v důsledk pádové rclosti prašnýc částic v, dosaením výra v x (3.) kde index i představje příslšnost k i-té třídě velikostí prašnýc částic Výpočet příemní koncentrace pevné nečišťjící látk bodovéo droje Základní rovnice pro výpočet příemní koncentrace prac exalovanéo bodovéo stacionárnío droje má tvar 6 (3.) r i pi s K V M c c ϑ ϑ α π 3... Výpočet příemní koncentrace pevné nečišťjící látk plošnéo droje Základní rovnice pro výpočet příspěvk jednoo element příemní koncentraci prac exalovanéo plošnéo stacionárnío droje má tvar 6 (3.3) r i pi E K M c c ϑ ϑ α π Výpočet příemní koncentrace pevné nečišťjící látk liniovéo droje Základní rovnice pro výpočet příspěvk jednoo element příemní koncentraci prac exalovanéo liniovéo stacionárnío droje má tvar 6 (3.5) r i pi K M c c ϑ ϑ α π

26 3. Definice jednotlivýc proměnnýc a parametrů 3.. Sořadná sostava sořadnic 3... Horiontální sořadnice kde Pro vdálenosti x, platí x x cosλ (3.5) x sin λ x x x (3.6) r r x, jso sořadnice droje v ákladním sořadném sstém, x r, r - sořadnice referenčnío bod v ákladním sořadném sstém, λ - úel mei směrem větr a spojnicí droj - referenční bod, přičemž vedené vta platí pro 9 λ 9. Počítá se podle postp vedenéo v kapitole Vertikální sořadnice Vertikální proměnné,, se stanovjí následovně: l ` pro l, pro l >, l pro l, (3.7) pro l >, l pro l, pro l >, Vertikální vdálenost načí převýšení terén v místě referenčnío bod nad úrovní terén v místě komína. Platí r - (3.8) kde r je nadmořská výška terén v místě referenčnío bod v m, - nadmořská výška terén v místě droje v m, l - výška referenčnío bod nad úrovní terén, resp. výška bdov apod. v m - efektivní výška droje (vi kapitola 3..3.) v m.

27 3.. Koeficient vliv terén Koeficient vliv terén ϑ,κkterý bl navržen Maňákem [, 3] pro postižení vliv vlněnéo terén, se pro každo dvojici droj - referenční bod rčí profil nadmořské výšk terén (x ) mei drojem a referenčním bodem takto kde x ϑ max, x ( ) pro r > r ( ( x ) ( x )) dx (3.9) ϑ pro r x [m] je vdálenost referenčnío bod od droje, ( x ) ( x ) pro ( x ) > ( x ) pro ( x ) ( x ) ( x ) r pro ( x ) > r ( x ) pro ( x ) r (3.) Při vpočt koeficient ϑ se proloží sítí referenčníc bodů a drojů spojitá ploca, mei každo dvojicí droj - referenční bod provede vertikální ře této ploc a takto vnikléo profil vpočte integrál ϑ. Výsledkem je matice ϑ ik (i - číslo droje, k - číslo referenčnío bod), která složí jako vstpní údaj pro vlastní výpočet koncentrací Efektivní výška droje Základní výpočet pro jednotlivý droj Efektivní výška droje se rovná stavební výšce droje H většené o převýšení vlečk. Výpočet efektivní výšk v sobě arnje korekci na teplotní stabilit atmosfér K s, vliv terén εκa postpný vnos vlečk v blíkosti droje (parametriovaný pomocí K m ): kde m ε pro > ( ε ) m pro ( ε ) m (3.) m je maximální výška terén nad úrovní komína mei drojem a referenčním bodem H - efektivní výška be korekce na vliv terén, a dále převýšení vlečk : ( ) 3 B.5 w o d Ks A Q x β β pro x < Km Q (3.) H H Km Q B.5 w o d K s A Q β β pro x Km Q H H kde w o je výstpní rclost exalací [m.s - ], d - vnitřní průměr korn komína, resp. výdc [m],

28 Q - tepelná vdatnost [MW] (vi kapitola.., bod ) H - rclost větr ve výšce korn komína, resp. výdc [m.s - ] (vi kapitola 3..4.). tablka 3. Hodnot konstant K s, K m a ε pro výpočet efektivní výšk. třída stabilit náev tříd třídní vertikální teplotní gradient K s K m ε [ o C na m] I sperstabilní -,,6 84,5 II stabilní -,,78, III iotermní,, 36, IV normální,7,4 3,3 V konvektivní,,4 4,5 Korekční koeficient K s je definován následovně: K, γ. s o Koeficient β pro ts 8 C kde t 3 s o β pro 3 < ts < 8 C 5 (3.3) o β pro ts 3 C t s je teplota spalin nebo vdšnin v korně komína nebo výdc [ o C]. tablka 3. Hodnot konstant A a B pro výpočet efektivníc výšek drojů. tepelná vdatnost konstanta droje v MW < A 3 9 B,7 /3 Při výpočtec pro plošné droje platí ásada, že pokd plošný droj nebo jeo část (element) je tvořen částí obce se ástavbo a lokálními topeništi, a efektivní výšk dosajeme střední výšk bdov v daném element výšeno o m Převýšení vlečk v případě více blíkýc drojů Vsktjí-li se vedle sebe dva nebo více komínů blíko sebe tak, že jejic kořové vlečk se moo navájem ovlivňovat, celkové převýšení vleček vrůstá. Necť x s, s a x t, t jso sořadnice dvo nejvdálenějšíc komínů ve skpině. Pak pro průměrný roestp jednotlivýc N komínů stojícíc v řadě platí x ( x ) s xt s t, (3.4) N 3

29 nebo pro slk N drojů je maximální roměr slk ( x x ) ( ). (3.5) g s t s t Necť dále H je vážený průměr výšek komínů H i ve skpině (vao je tepelná vdatnost droje Q i ): H N i N Hi Qi (3.6) Vlečk komínů se bdo navájem ovlivňovat a předpoklad sočasnéo splnění následjícíc dvo podmínek. x. 5 H nebo. 5 H (3.7) E Ni g i Q i..5 H Hi. 5 H (3.8) Výsledná převýšení i vleček jednotlivýc drojů pak le vjádřit pomocí faktor vrůst kde i je převýšení vlečk i-téo droje (vi kapitola 3..3.). Efektivní výška droje be korekce na terén je pak Faktor vrůst má tvar E (3.9) i i i i i Ni H (3.3) N P Ni E Ni (3.3) PNi Parametr P ni má pro N drojů stojícíc v řadě a sebo s roestp x [m] vjádření 3 ( N ) x 6 P Ni (3.3) N i a pro slk N drojů s maximálním roměrem slk g [m]: g P Ni. (3.33) N i 3..4 Rclost a směr větr Vertikální profil větr Při výpočt koncentrací potřebjeme nát rclosti větr ve výškác korn komínů (výdců) a v jejic efektivníc výškác. T obdržíme pomocí mocninovéo profil větr. 4

30 Rclost větr H ve výšce H korn komína (výdc) se vpočte podle vorce H pro H m H p H pro < H < m (3.34) p H pro H m kde je rclost větr ve výšce m nad povrcem emě.. Takto vpočteno rclost dosajeme do vorce pro výpočet efektivní výšk droje. Rclost větr v efektivní výšce komína (výdc) se vpočte podle vorce pro m p pro < < m (3.35). p pro m Takto vpočteno rclost dosajeme do lavnío výpočtovéo vorce. tablka 3.3 Hodnota onent p mocninovéo profil větr. třída stabilit p I,33 II,5 III,8 IV,4 V, Pokd a dosajeme jiné rclosti, než třídní rclosti, ve kterýc jso váděn větrné růžice, pokládáme a minimální rclost větr odnot,5 m.s -. Při níkýc rclostec se v atmosféře ačínají platňovat jiné proces roptl nečišťjícíc látek, které nejso popsán v této metodice a v případě dosaování nižšíc rclostí a b vpočtené koncentrace rostl nade všecn mee, což odporje realitě Změna směr větr s výško Předpokládá se stáčení směr větr o 4 o na m výšk ve směr odinovýc rčiček be oled na stabilit ovdší a jiné meteorolocké parametr. 5

31 Pro aimt směr větr ϕ [ve o ] v efektivní výšce (be korekce na vliv terén) platí: ϕ ϕ pro > m (3.36) 5 ϕ ϕ pro m kde ϕ ιje směr větr ve výšce m nad povrcem emě. Jestliže vpočtený směr ϕ > 36, pak ϕ ϕ Roptlové parametr... Roptlové parametr pro bodové droje Roptlové parametr,ι popisjí rclost rošiřování vlečk od droje v ávislosti na vdálenosti x od droje ve směr větr. Platí kde a b a x koeficient a, b, a, b ávisí na třídě stabilit atmosfér podle tablk: tablka 3.4 Hodnot konstant pro výpočet roptlovýc parametrů. x třída stabilit a b a b I,4,8844,546,576 II,95,893,498,5797 III,4,8986,4,6564 IV,684,98,358,7549 V,898,883,74,979 b (3.37) Roptlové parametr pro plošné droje Počáteční roptlové parametr, (pro x ) sovisí s roměr plošnéo droje. Platí:, (3.38) π b a. Velikost délk stran čtverce plošnéo element msí důvod stabilit výpočt splňovat podmínk: nesmí být větší než nejvšší možná odnota o vedená v následjící tablce. 6

32 tablka 3.5 Maximální délka stran plošnéo element o. vdálenost x [m] nejbližšío referenčnío bod nejvšší možná odnota [m] do m x /3-3 m x /4 3-9 m x /5 nad 9 m x /6 Velikosti konstant a a b jso stejné jako pro výpočet ákladníc roptlovýc parametrů pro bodové droje Roptlové parametr pro liniové droje Počáteční roptlové parametr, (pro x ) sovisí s roměr liniovéo droje. Platí: ζ, (3.39) π ζ. π Veličina ζ ιje průmět délk element liniovéo droje ve směr větr, ζ ι - výška, do které saá přibližně rovnoměrná koncentrace nečišťjící látk nad silnicí. ζ ζ sinζ x cosζ b π xζ a (3.4) kde x ζ ιje vdálenost, po ktero prodění procáí nad elementem silnice. x ζ min x, (3.4) sinζ cosζ x o je šířka silnice [m], o - délka element [m], o - výška, do které se příemní exalace dostano vlivem trblence působené průjedem atomobilů. Pro úel ζιplatí: ζ ϕ ψ pro ϕ ψ < 9 ζ 8 ϕ ψ pro 9 ϕ ψ < 8 (3.4) ζ ϕ ψ 8 pro 8 ϕ ψ < 7 ζ 36 ϕ ψ pro 7 ϕ ψ < 36 kde ϕιje aimt směr větr. 7

33 Aimt ψιsměr element silnice vpočítáme e sořadnic x, a x, koncovýc bodů element podle vta x ψ arctg ( ( x ) ( ( ))) 9 sgn sgn pro x, i i (3.43) kde ( x ) ψ 8 9 sgn pro ( ) ψ 9 9 sgn pro x x x x (3.44) Jako sořadnice element se však do výpočetníc rovnic dosají sořadnice jeo střed rčené podle vtaů x x x, (3.45) Velikost element o se rčí podle vta o x (3.46) Fnkce sgn(x) je definována v kapitole Velikost element msí důvod stabilit výpočt splňovat podmínk: nesmí být větší než nejvšší možná odnota o vedená v následjící tablce. tablka 3.6 Maximální délka stran délkovéo element o vdálenost x [m] nejbližšío referenčnío bod nejvšší možná odnota [m] do m x /3-3 m x /4 3-9 m x /5 nad 9 m x / Zarntí depoice a transformace nečišťjícíc látek Znečišťjící látk v atmosféře se podrobjí růným procesům, jejicž přičiněním jso atmosfér odstraňován. Jedná se bď o cemické proces, při nicž se látka, často katalticko reakcí, mění na jino, čímž docáí k úbtk původní příměsi, nebo o fikální proces. T se dále dělí podle působ jakým jso příměsi odstraňován na sco a mokro depoici. Scá depoice je actávání plnné nebo pevné látk na emském povrc, mokrá depoice je vmývání těcto látek padajícími srážkami. 8

34 V model je možné počítat jen s prvním přiblížením k reálném stav a važovat jen roční průměrné odnot výše míněnýc rclostí jednotlivýc procesů odstraňování příměsí atmosfér. Podle průměrné délk setrvání nečišťjícíc látek v ovdší roděljeme jednotlivé látk do tří kategorií. V následjící tablce jso veden koeficient odstraňování pro jednotlivé kategorie nečišťjícíc látek. tablka 3.7 Hodnot koeficient odstraňování k třída I II III příklad vbranýc nečišťjícíc látek sirovodík clorovodík peroxid vodík dimetl slfid oxid siřičitý oxid dsnatý oxid dsičitý amoniak sirolík formalded oxid dsný oxid elnatý oxid ličitý metan všší lovodík metl clorid karbonl slfid průměrná doba setrvání v ovdší koeficient odstraňování k [s - ] odin, dní, rok, Ve výpočt koncentrací prašnýc částic je člen s koeficientem odstraňování k, arnjící sco a morko depoici a cemické transformace, naraen členem s pádovo rclostí v g, popisjící pokles os prašné vlečk Zeslabení vliv níkýc drojů na nečištění ovdší na orác K eslabení vliv níkýc drojů ve vššíc nadmořskýc výškác avádíme korekční koeficient K. Ten ávisí na rodíl nadmořskýc výšek referenčnío bod a efektivní výšk droje (be korekce na vliv terén) a na statistické četnosti výskt orníc ranic inverí mei těmito dvěma výškami. Pravděpodobnost, že se orní ranice invere vsktne mei nějako nadmořsko výško a výško ladin 85 Pa, dává relativní kmlativní četnost F(). 9

35 tablka 3.8 Kmlativní četnosti výskt inverí mei emí a výškovo ladino 85 Pa. (m n. m.) F() (m n. m.) F() 35,445,4 4,444 5,5 45,43, 5,4 5,9 55,36,78 6,35 5,6 65,9 3,49 7,6 35,34 75,33 4,5 8,3 45,5 85,89 5,7 9,77 55, 95,57 6, Korekční koeficient K se vpočte podle vta: kde pro F () platí: v I. a II. třídě stabilit: ve III. třídě stabilit: ( F ( ) F ( )) r pro r K K pro r. F F 47. F F 7 pro F ve IV. a V. třídě stabilit:.7 F.5 5 pro F pro F > (3.47). 5 m s.5 < s < 7. 5m (3.48) 7.5m. s 3..8 Pádová rclost prašnýc částic Pádová rclost prašnýc částic se vpočte podle následjícío vorce: 3 π ν 3 π ν C ρc g di v (3.49) C3 di C3 di C3 ρ kde d i je průměr prašné částice [m] ρ c - stota prašnýc částic [kg.m -3 ] ρ,3 kg.m -3 - stota vdc 3

36 ν m.s - g 9,8 m.s - C,8 C 3,6 - kinematická viskoita vdc - tíové rclení - konstanta rčjící poměr mei objemem částice a jejím carakteristickým roměrem - sočinitel odpor tření 3.3 Výpočet lavníc carakteristik nečištění ovdší Hlavními carakteristikami nečištění ovdší působenéo danými droji jso:. Maximální krátkodobé koncentrace nečišťjící látk pro každo vsktjící se kombinaci tříd stabilit ovdší a tříd rclosti větr.. Maximální krátkodobá koncentrace be oled na tříd stabilit a rclost větr. 3. Průměrná roční koncentrace. 4. Dob běem rok, po ktero jso v daném referenčním bodě překročené nějaké volené odnot koncentrace (např. imisní limit atd.) Výpočet maximálníc krátkodobýc koncentrací Před vlastním výpočtem krátkodobýc koncentrací je třeba vpočítat data dvojío tp:. Máme-li N referenčníc bodů (k,... N) a P drojů (i,... P), pak pro každo dvojici droj - referenční bod se vpočto pomocí vláštnío program odnot koeficient ϑ ik a odnot maximální výšk terén na profil droj - referenční bod nad úrovní úpatí komína m,ik. Získají se tak matice odnot ϑ ik a m,ik.. Pro každo dvojici droj - referenční bod se rčí aimt δ ik (ve stpníc), ve kterém se nacáí i- tý droj při poled k-téo referenčnío bod. Vta pro výpočet δ ik má tvar x ( sgn( x ) ( sgn( ))) d δ ik arctg 9 d d pro xd a d d δ 8 9 sgn pro (3.5) ik x d δ 9 9 sgn pro ik d kde x d x i - x rk (rodíl x-sořadnic i-téo droje a k-téo referenčnío bod) d i - rk (rodíl -sořadnic i-téo droje a k-téo referenčnío bod) a fnkce sgn(x) je definována: sgn(x) pro x > sgn(x) pro x (3.5) sgn(x) - pro x < d x d 3

37 Jso-li tto údaje připravené, může ačít výpočet krátkodobýc koncentrací postpně ve všec referenčníc bodec. Výpočet se provádí v jednotlivýc třídác stabilit ovdší pro rclosti větr podle tablk 3.9. tablka 3.9 Romeí rclostí větr pro výpočet maximálníc krátkodobýc koncentrací třída stabilit romeí [m.s - ] I,5 - II,5-5 III,5-5 IV,5-5 V,5-5 V romeí,5-3 m.s - se postpje po, m.s -, v romeí 3-7 m.s - se postpje po, m.s - a v romeí 7-5 m.s - se postpje po,5 m.s -. Aimt směr větr ϕ se volí postpně od o do 359 o s krokem o ( při větším úlovém krok b molo dojít k tom, že ve vdálenýc referenčníc bodec při inveríc bde kořová vlečka výpočtem accena jen malé části). Po včíslení efektivní výšk každéo droje je ntné poopravit aimt δ ik o odnot stočení směr větr s výško i δ ik δ ik (3.5) 5 Pro každý aimt směr větr ϕ se sčítají koncentrace vpočtené podle vbrané ákladní rovnice od těc bodovýc drojů, pro které platí λ nebo λ 34 o (3.53) nebo od těc plošnýc a liniovýc drojů, pro které platí λ 4 nebo λ 3 o (3.54) kde λ ϕ δ ik. (3.55) Tímto působem se ískají odnot koncentrací c ϕj pro každý směr větr, tříd stabilit a rclost větr. Z těcto odnot se jako carakteristik nečištění ovdší vbero:. Maximální c ϕj pro I. tříd stabilit a rclost větr,7 m.s - II. tříd stabilit a rclosti větr,7 a 5 m.s - III. tříd stabilit a rclosti větr,7, 5 a m.s - IV. tříd stabilit a rclosti větr,7, 5 a m.s - V. tříd stabilit a rclosti větr,7 a 5 m.s - Těcto odnot bdeme naývat maximální krátkodobé koncentrace pro dané roptlové podmínk (on. c j ). 3

38 . Maximální c ϕj be oled na tříd stabilit ovdší a rclost větr. Tto odnot naveme maximální možná krátkodobá koncentrace a onačíme c max. Zároveň bde vedeno, při jaké třídě stabilit ovdší, jaké rclosti větr a při jakém směr větr se bde vsktovat Výpočet průměrnýc ročníc koncentrací K výpočt průměrnýc ročníc koncentrací je nejprve ntné konstrovat podrobno větrno růžici, tj. stanovit četnosti výskt směr větr pro každý aimt od o do 359 o (s krokem o ) při všec třídác stabilit a třídác rclosti větr. Větrná růžice dělená podle tříd stabilit a rclosti větr, která je vstpním údajem, obsaje relativní četnosti v procentec pro 8 ákladníc směrů větr a četnosti bevětří ve všec třídác stabilit. V každé třídě stabilit nejprve ropočítáme četnosti bevětří do všec 8 směrů větr v. třídě rclosti větr podle poměr četností v jednotlivýc směrec a ískáme tak pro 8 směrů větr přepočtené relativní četnosti f(ϕ s ). Četnosti f ϕ v podrobné větrné růžici pak vpočteme: ϕ ϕ f ϕ f ( ϕ) ( f ( ϕ ) f ( ϕ) ) 45 (3.56) 45 kde ϕ a ϕ jso sosední směr větr v 8-dílné větrné růžici. Hodnot f ϕ jso dané jako sktečné relativní četnosti, nikoliv ted v %. Proto bde platit Σ j Σ ϕ f ϕj (3.57) kde sočet přes j probíá přes všecn tříd stabilit a v nic se vsktjící tříd rclosti větr (celkem růnýc roptlovýc podmínek) a ϕ probíá všecn aimt od do 359 o. Dále je k výpočt ročníc průměrů potřeba pro každý droj rčit tv. relativní roční vžití maximálnío výkon α. Tato odnota se íská drojů s přibližně stálo emisí nečišťjící látk (většino tecnoloí) roční provoní dob P r [od.] : P r α, (3.58) 876 drojů se seónními výkv výkon (většino spalovacíc procesů) množství spálenéo paliva S [kg. -, m 3. - ] a odin při jmenovitém výkon spalovacío aříení a ročnío množství S r [kg.r -, m 3.r - ] spálenéo paliva: Sr α, (3.59) 876 S U liniovýc drojů se a α považje podíl průměrné a maximální intenit provo. Není-li náma maximální intenita provo, pak požijeme odnot α /,4,47. 33

39 Onačíme-li ted α i relativní roční vžití max. výkon i-téo droje a c iϕj koncentraci působeno i-tým drojem při směr větr ϕ a roptlovýc podmínkác j, bde pro průměrno roční koncentraci v daném referenčním bodě platit: c f j i ciϕ j j ϕ ϕ α (3.6) i Výpočet dob překročení volenýc koncentrací Před výpočtem dob překročení rčité odnot koncentrace běem rok je ntné: a) volit tto koncentraci (onačíme ji c R ), b) seřadit všecn droje podle klesajícío α. Jako první se bde počítat koncentrace od droje s nejvšším α, jako poslední koncentrace od droje s nejmenším α. Běem výpočt odnot c ϕj (koncentrace od všec drojů v daném místě při směr větr ϕ a roptlovýc podmínkác j) postpným načítáním odnot c iϕj (koncentrací od jednotlivýc drojů) se po každém načtení testje, da sočet již překročil nebo ještě nepřekročil odnot c R. Jestliže dojde k překročení c R po načtení koncentrace od r-téo droje řad drojů spořádanýc podle jejic α, pak onačíme t ϕ α (3.6) R j r Při růnýc směrec větr ϕ a roptlovýc podmínkác j bde k překročení c R docáet obecně při růnýc pořadovýc číslec drojů r. Celková doba překročení volené koncentrace c R v daném referenčním bodě se pak dá vpočítat podle vta a dává se v odinác a rok. T R 876 t f (3.6) j ϕ Rϕj ϕj Čím všší je v romeí počítanýc koncentrací c j odnota volené koncentrace c R, tím více namená T R orní odad dob jejío překročení a to e dvo důvodů:. Předpokládáme, že po dob vjádřeno nejmenším α i jso v provo všecn droje najedno. To je sice pravděpodobné (při níkýc teplotác v imě bývají všecn koteln v provo), ale ne vžd to bee btk platí.. Předpokládáme provo všec drojů na jejic jmenovitý výkon, což rovněž nemsí být vžd splněno. Be těcto dvo předpokladů b však výpočet T R neblo možné pro více drojů provést, pokd bcom nenali mnoo dalšíc vstpníc údajů. 34