Ventilace a rekuperace haly

Transkript

1 Technická fakulta ČZU Praha Autor: Petr Mochán Semestr: letní 2007 Ventilace a rekuperace haly Princip Větrání je výměna vzduchu znehodnoceného za vzduch čerstvý, venkovní. Proudění vzduchu ve větraném prostoru je způsobeno nuceným, mechanickým pohybem (ventilátory). Větráním se upravuje čistota ovzduší ve větraném prostoru odvodem škodlivin, dílčím způsobem i tepelný stav prostředí odvodem tepelné zátěže a větrání slouží i k vyrovnání vzduchové bilance u odsávacích systémů. Ventilační jednotka Ventilační jednotka se skládá z několika dílčích prvků, které dohromady zajišťují tepelnou pohodu v hale a výměnu čerstvého vzduchu za znehodnocený. Tato ventilační jednotka je řešena pouze s ohřívačem vzduchu pro ohřev v zimních měsících, přičemž v letních měsících zajišťuje správnou teplotu dostatečný průtok vzduchu a nucené větrání v nočních hodinách. Součástí ventilační jednotky je směšovací klapka, která je v letních měsících zavřena a po otevření v zimních měsících vrací polovinu objemového průtoku vzduchu zpět do oběhu a napomáhá tím snížit výkon ohřívače. Dostatečný objemový průtok vzduchu zajišťují dva axiální ventilátory, jeden pro přívod čerstvého venkovního vzduchu do haly a druhý pro odvod vzduchu znehodnoceného. Před každým axiálním ventilátorem je zařazen filtr, který zajišťuje jak čistotu vzduchu přiváděného, tak vzduchu odváděného z něhož se v zimních měsících vrací přes směšovací klapku polovina objemu zpět do oběhu. Zpětné získávání tepla je v této ventilační jednotce řešeno pomocí rotačního rekuperačního výměníku, který umožňuje přenos citelného tepla z odváděného vzduchu k ohřevu venkovního vzduchu přiváděného. Při pomalém otáčení bubnu akumulační hmota regeneračního výměníku ve tvaru válce s drobnými kanálky rotuje mezi proudem přiváděného a odváděného vzduchu a tím dochází k předávání tepla. U tohoto typu rekuperační jednotky, kterou jsem použil, se uvádí účinnost mezi %.

2 Výpočty Ve výpočtové části se budu zabývat výpočtem celkového průtoku vzduchu v zimě a v létě a návrhem výkonu ohřívače s a bez rekuperace. Vstupní parametry: Rozměry halového modulu: délka d:= 60 m šířka s:= 30 m výška v:= 10 m délka světlíku d s := 20 m šířka světlíku s s := 5 m Výměry halového modulu: plocha světlíku S sv := d s s s S sv = 100 m 2 plocha střechy S st := ( d s) S sv S st = m 2 plocha zdí S zd := 2 [ ( d + s) v] S zd = m 2 plocha podlahy S pd := d s S pd = m 2 objem haly V h := d s v V h = L Teplotní podmínky: Zima t Zvnitr := 18 C t Zven := 18 C t Z := t Zvnitr t Zven t Z = 36 C Léto t Lvnitr := t Lven := 45 C 30 C t L := t Lvnitr t Lven t L = 15 C Koeficienty prostupu tepla: střechou U str := 0.3 světlíky U sv := 3 zdmi U zd := 0.4 podlahou U pd := 1.2

3 Tabulkové hodnoty: sluneční intenzita i:= 750 m 2 koeficient zastínění c 1 := 0.6 hustota venkovního vzduchu ρ:= 1.2 kg m 3 měrná tepelná kapacita vzduchu c:= 1010 J kg K časový interval Dt:= 3600 Tepelné zisky: Vnitřní od světel Q s := od technologických zařízení Q i := Celkem Q vnitr := Q s + Q i Q vnitr = 196 k Vnější zářením ze světlíku Q rj := S sv i c 1 Q rj = 45 k průchod záření střechou Q zář := S st U str t L Q zář = 7.65 k Celkem Q vnej := Q rj + Q zář Q vnej = k Celkové Q zis := Q vnej + Q vnitr Q zis = k Celkový průtok vzduchu: Letní ( ) Dt Q zis Ve L := Ve ( ρ c t L ) L = m3 s Zimní Ve L Ve Z := Ve 2 Z = m3 s

4 Tepelné ztráty: Vlivem prostupu střechou Q st := U str S st t Z Q st = k světlíkem Q sv := U sv S sv t Z Q sv = 10.8 k zdí Q zd := U zd S zd t Z Q zd = k podlahou Q pd := U pd S pd t L Q pd = 32.4 k Celkové Q ztr := Q st + Q sv + Q zd + Q pd Q ztr = k Vlivem ventilace účinnost rekuperace μ:= 70 % bez rekuperace Ve Z Q:= c t Dt Z Q= k ρ s rekuperací Q r := Q ( 1 μ) + Q ztr Q r = k Závěr Z mých návrhů a výpočtů vyplývá, že užitím směšovací klapky a rekuperační jednotky lze v zimě snížit výkon ohřívače a objemový průtok vzduchu na polovinu. Přesto se v návrzích příliš často nevyskytují. Důvodem nejčastěji bývá, že cena každé ventilační jednotky vzroste zhruba o dvě třetiny a logický tlak investora je na co nejmenší náklady na výstavbu. Maximální celkový průtok vzduchu při zavřené směšovací klapce m 3 /h je dostatečný. Dle hygienických předpisů je maximální potřebná hodnota množství přiváděného čerstvého vzduchu 100 m 3 /h na osobu při těžké fyzické práci v prostoru kde se smí kouřit. I při této maximální mezní hodnotě by mohlo v hale pracovat 500 lidí, přibližně jeden člověk na 3,5 m 2. Na tomto projektu jsem pracoval pod vzorným vedením mého švagra, který v tomto oboru řadu let pracuje a byl mi pomocníkem při tvorbě výpočtů i výkresu v AutoCadu.

5