NÁVRH A DIMENZOVÁNÍ CHLADIVOVÉHO KLIMATIZAČNÍHO SYSTÉMU



Podobné dokumenty
POROVNÁNÍ VODNÍCH KLIMATIZAČNÍCH SYSTÉMŮ Z HLEDISKA SPOTŘEBY ENERGIE

ÚSPORY ENERGIE PŘI CHLAZENÍ VENKOVNÍHO VZDUCHU

KLIMATIZACE A PRŮMYSLOVÁ VZDUCHOTECHNIKA VYBRANÝ PŘÍKLAD KE CVIČENÍ II.

DOKUMENTACE VĚTRACÍCH A KLIMATIZAČNÍCH SYSTÉMŮ

(zm no) (zm no) ízení vlády . 93/2012 Sb., kterým se m ní na ízení vlády 361/2007 Sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví p i práci, ve zn

5. Význam cirkulace vzduchu pro regulaci

Tematické okruhy z předmětu Vytápění a vzduchotechnika obor Technická zařízení budov

1/ Vlhký vzduch

OPERATIVNÍ TEPLOTA V PROSTORU S CHLADICÍM STROPEM

Ventilace a rekuperace haly

CVIČENÍ 1 - část 2: MOLLIÉRŮV DIAGRAM A ZMĚNY STAVU VLHKÉHO VZDUCHU

Základní řešení systémů centrálního větrání

ŘÍZENÉ VĚTRÁNÍ RODINÝCH DOMŮ A BYTŮ. Elektrodesign ventilátory s.r.o

SPOTŘEBA ENERGIE VÍCEZÓNOVÝCH KLIMATIZAČNÍCH SYSTÉMŮ

MODERNÍ SYSTÉM. Inteligentní zařízení pro teplovzdušné vytápění a větrání s rekuperací tepla s tepelným čerpadlem vzduch-voda. Výstup.

Věznice Všehrdy. Klient: Všehrdy 26, Chomutov Studie Z p. Tomáš Kott ATREA s.r.o. Československé armády Jablonec nad Nisou

Obsah. A) F1.4.c 1 Technická zpráva. B) Výkresy F1.4.c 2 půdorys 1.NP F1.4.c 3 půdorys 2.NP

Rekuperační jednotky

Ing. Viktor Zbořil BAHAL SYSTEM VĚTRÁNÍ RODINNÝCH DOMŮ

CVIČENÍ 3: VLHKÝ VZDUCH A MOLLIÉRŮV DIAGRAM

Miloš Lain, Vladimír Zmrhal, František Drkal, Jan Hensen Ústav techniky prostředí, Fakulta strojní, České vysoké učení technické v Praze

KLIMATIZACE A PRŮMYSLOVÁ VZDUCHOTECHNIKA VYBRANÉ PŘÍKLADY KE CVIČENÍ I.

STUDIE VZT NEMOCNICE KYJOV STARÁ CHIRURGIE. Slovinská Brno. Vypracoval: Ing. Jiří Růžička V Brně, únor 2016.

( ) , w, w EXPERIMENTÁLNÍ A SIMULAČNÍ STANOVENÍ TEPLOT URČUJÍCÍCH TEPELNÝ KOMFORT

ZÁBAVNÍ PARK MEDVÍDKA PÚ

POTŘEBA ENERGIE PRO VĚTRÁNÍ OBYTNÝCH BUDOV

Větrání plaveckých bazénů

České vysoké učení technické v Praze

Rekonstrukce základní školy s instalací řízeného větrání

Komplexní vzdělávací program pro podporu environmentálně šetrných technologií ve výstavbě a provozování budov

KLIMATIZACE OBŘADNÍ SÍNĚ Městská úřad Mimoň, Mírová 120, Investor: Město Mimoň, Mírová 120, Mimoň Mimoň III

Energetické vzdělávání. prof. Ing. Ingrid Šenitková, CSc.

Spalovací vzduch a větrání pro plynové spotřebiče typu B

PROGRAM REKUPERACE. Tabulky Úspora emise znečišťujících látek při využití rekuperace...4 Úspora emisí skleníkových plynů při využití rekuperace...

Budova a energie ENB větrání

Vězeňská služba České Republiky Soudní 1672/1A, Nusle, Praha 4

RESTAURACE HOTELU JÍZDÁRNY PARDUBICE ZAŘÍZENÍ VZDUCHOTECHNIKY

Technické systémy pro pasivní domy. Tomáš Matuška Energetické systémy budov, UCEEB Ústav techniky prostředí, Fakulta strojní ČVUT v Praze

Živnostenský úřad Gorkého 458, Pardubice klimatizace Technická zpráva

PROJEKT III. (IV.) - Vzduchotechnika 7. Dokumentace VZT

h nadmořská výška [m]

ČESKÁ TECHNICKÁ NORMA

EFEKTIVNÍ ENERGETICKÝ REGION JIŽNÍ ČECHY DOLNÍ BAVORSKO. Vybrané souvislosti a sledované hodnoty

Rekuperace. Martin Vocásek 2S

spotřebičů a odvodů spalin


TECHNICKÁ ZPRÁVA VZDUCHOTECHNIKA

Vzduchotechnika BT02 TZB III cvičení

Štěměchy-Kanalizace a ČOV SO-02 Zařízení vzduchotechniky strana 1/5. Obsah :

HUTNÍ PROJEKT OSTRAVA a.s. 1 - TECHNICKÁ ZPRÁVA a TECHNICKÉ PODMÍNKY

001. TECHNICKÁ ZPRÁVA

pavilon CH2 Technická zpráva

POTŘEBA TEPLA NA VĚTRÁNÍ PASIVNÍHO DOMU

Chlazení, chladící trámy, fan-coily. Martin Vocásek 2S

TZB - VZDUCHOTECHNIKA

Ústřední vytápění 2012/2013 ZIMNÍ SEMESTR. PŘEDNÁŠKA č. 1

MOŽNOSTI VYUŽITÍ ABSORPČNÍHO CHLAZENÍ PRO KLIMATIZACI BUDOVY

PROJEKT STAVBY VZDUCHOTECHNIKA. Stavební úpravy, nástavba a přístavba. Domov pro seniory Kaplice. SO 01 a SO 02. ul. Míru Kaplice

Větrání plynových kotelen. Komíny a kouřovody. 8. přednáška

Eco V REKUPERAČNÍ JEDNOTKY

Vliv prosklených ploch na vnitřní pohodu prostředí

Komplexní vzdělávací program pro podporu environmentálně šetrných technologií ve výstavbě a provozování budov

SEZNAM PŘÍLOH. HÁJ VE SLEZSKU, CHABIČOV, MATEŘSKÁ ŠKOLA, KUCHYŇ Zak.č.: JK ZAŘÍZENÍ VZDUCHOTECHNIKY DOKUMENTACE PRO STAVEBNÍ POVOLENÍ

Klimatizační systémy a chlazení pro vzduchotechniku

Vyhláška č. 410/2005 Sb. o hygienických požadavcích na prostory a provoz zařízení a provozoven pro výchovu a vzdělávání dětí a mladistvých

Vliv zateplení objektů na vytápěcí soustavu, nové provozní stavy a topné křivky

Téma sady: Všeobecně o vytápění. Název prezentace: soustavy vytápění 4

Tepelně vlhkostní posouzení

Vnitřní prostředí staveb a větrání Zuzana Mathauserová

Schémata vzduchotechnických jednotek

Stížnosti na špatnou kvalitu vnitřního prostředí staveb Zuzana Mathauserová Státní zdravotní ústav Laboratoř pro fyzikální faktory

Systémy chlazení ve vzduchotechnice

katedra technických zařízení budov, fakulta stavební ČVUT TZ 31: Vzduchotechnika, cvičení č.1: Větrání stájových objektů vypracoval: Adamovský Daniel

R01-Z07 Rozdělení skladu komercí (01.S47) na 3 samostatné sklepy (01.567, , )

Tepelné čerpadlo Excellence pro komfortní a úsporný dům

Riziko kondenzace u vysokoteplotních klimatizačních systémů

Zařízení vzduchotechniky

Požadavky legislativy: m 3 /h na studenta Vnitřní teplota vzduchu 22 ±2 C (max. 28 C) Relativní vlhkost vzduchu 30 65% Maximální koncentrace CO

Nové požadavky na větrání obytných budov OS 01 Klimatizace a větrání STP 2011

KONTROLA KLIMATIZAČNÍCH SYSTÉMŮ KONTROLA KOTLŮ A ROZVODŮ TEPELNÉ ENERGIE

1. Hodnocení budov z hlediska energetické náročnosti

Laboratoře TZB Cvičení Měření kvality vnitřního prostředí

NORMATIVNÍ DOKUMENTY SOUVISEJÍCÍ S KONTROLOU KLIMATIZAČNÍCH SYSTÉMŮ

Možnosti větrání tepelnými čerpadly v obytných budovách

Aplikace vzduchotechnických systémů v bytových a občanských stavbách


Studie umístění systému VZT pro operační sál očního oddělení v budově U nemocnice Třebíč

Příklad 1: Bilance turbíny. Řešení:

Autor: Ing. Martin Varga

Chytré bydlení TRIGEMA 11/2016 autor: Jan Vostoupal

Blokové schéma Clausius-Rankinova (C-R) cyklu s přihříváním páry je na obrázku.

Ústřední vojenská nemocnice, pavilon BIII STŘED 6/2012 objekt H, hematologická laboratoř

SO 01 OBECNÍ DŮM F1.4. Technika prostředí staveb F1.4.c) Zařízení vzduchotechniky TECHNICKÁ ZPRÁVA

Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Hustopeče, Masarykovo nám. 1

Nejnižší vnitřní povrchová teplota a teplotní faktor

Snížení potřeby chladu adiabatickým ochlazením odpadního vzduchu

ZŠ Bělá nad Radbuzou

Forarch

Ing. Jan Sedlář Matematický model chladicího zařízení s odtáváním výparníku ODBORNÁ KONFERENCE SCHKT 26. LEDNA 2016, HOTEL STEP, PRAHA

KLIMATIZAČNÍ JEDNOTKA S INTEGROVANÝM TEPELNÝM ČERPADLEM

Transkript:

Chladivové klimatizační systémy Seminář OS 1 Klimatizace a větrání STP 27 NÁVRH A DIMENZOVÁNÍ CHLADIVOVÉHO KLIMATIZAČNÍHO SYSTÉMU Vladimír Zmrhal, František Drkal ČVUT v Praze, Fakulta strojní, Ústav techniky prostředí Vladimir.Zmrhal@fs.cvut.cz ANOTACE Článek popisuje teoretický návrh chladivového klimatizačního systému určeného k úpravě tepelného stavu prostředí v prostoru s tepelnou zátěží v létě a tepelnou ztrátou v zimě. Dimenzování vnitřních jednotek se v podstatě shoduje s postupem při návrhu vodního systému s ventilátorovými konvektory. Příspěvek je zaměřen na návrh vnitřních klimatizačních jednotek při různých způsobech přívodu čerstvého vzduchu do místnosti a obsahuje i znázornění procesu úpravy vzduchu v diagramu h-x pro letní i zimní provoz. Zásady výpočtu lze uplatnit jak u jednoduchých split systémů, tak i u vícezónových systémů s proměnným průtokem chladiva. PRINCIPY DIMENZOVÁNÍ Dimenzování chladivového klimatizačního systému závisí na způsobu přívodu čerstvého (venkovního) vzduchu do místnosti. V zásadě existují 3 případy přívodu čerstvého vzduchu (obr. 1): přívod do vnitřní jednotky nezávislý přívod vzduchu do místnosti přívod vzduchu přirozeně oknem a) b) c) Obr. 1 Principy přívodu čerstvého vzduchu do místnosti a) přívod vzduchu do vnitřní jednotky b) nezávislý přívod vzduchu c) přívod vzduchu oknem ZÁKLADNÍ ÚDAJE POTŘEBNÉ K NÁVRHU SYSTÉMU Pro návrh a dimenzování systému, i k zakreslení úpravy vzduchu v diagramu h-x, je nutné znát vstupní parametry výpočtu přehled uvádí následující tabulka 1. 1

Tab. 1 Vstupní parametry výpočtu Parametry venkovního vzduchu E Parametry vnitřního vzduchu I (hygienické, technologické) t e, h e (ϕ e ) dáno (Poz.1, Poz.2) [ C], [J/kg], [%] t i [ C] dáno, (Poz. 3) zima - bez vlhčení: < 3 % (Poz. 4) ϕ i [%] zima - s vlhčením: optimálně 5 % (Poz. 4) léto: volí se 4 až 6 %, (Poz. 4) Průtok venkovního V e [m 3 /s] dle hygienických požadavků (Poz. 5) vzduchu (hygienické, technologické požadavky) Letní tepelná zátěž Q c [W] dle ČSN 73 548 (Q c = Q ci + Q ce ) (citelná) Vlhkostní zisky M w [kg/s] dle ČSN 73 548 Zimní tepelná ztráta Q ztr [W] dle ČSN 6 21 Poznámka 1 (teplota venkovního vzduchu t e ): Zima: K výpočtu tepelných ztrát se použijí oblastní teploty t e obl (-12, -15, -18 C dle ČSN 6 21 [8]). Při dimenzován ohřívačů vzduchu a zvlhčovačů v zimním období se doporučuje výpočtová teplota venkovního vzduchu t e = t e obl 3 K, neboť ve vzduchotechnickém systému se projeví i krátkodobý pokles teploty venkovního vzduchu pod oblastní teplotu. Léto: Výpočet letní tepelné zátěže pro území ČR se provádí dle ČSN 73 548 [7], kde je určena jednotná letní výpočtová teplota venkovního vzduchu 3 C. Toto zjednodušení je možné, neboť teplota venkovního vzduchu neovlivňuje podstatně venkovní letní zátěž. Při dimenzování chladicího výkonu klimatizačního zařízení (chladičů vzduchu) se doporučuje uplatnit maximální teploty výpočtové teploty, dosahující v ČR 32 až 33 C. Doporučené hodnoty letních výpočtových teplot venkovního vzduchu pro větší česká města jsou uvedeny v publikaci J. Chyského [2]. Poznámka 2 (entalpie h e, relativní vlhkost ϕ e venkovního vzduchu): Zima: V zimním období se ve venkovním vzduchu nachází nejmenší obsah vodních par, při teplotě venkovního vzduchu t e = - 15 C je měrná vlhkost vzduchu x =1, g/kg, ϕ 1. Léto: Při letních extrémních teplotách a bezmračných dnech (t e = 32 C) se uvažuje měrná vlhkost x e = 1,5 g/kg (entalpie h e = 58 kj/kg). Výpočtová entalpie venkovního vzduchu h e pro větší česká města je v publikaci J. Chyského [2]. Poznámka 3 (teplota vnitřního vzduchu t i ): Dimenzování klimatizačních zařízení vychází z požadované teploty vnitřního vzduchu t i v místnostech. Hygienické požadavky, formulované v legislativě ČR, definují pro vnitřní prostředí operativní teplotu t o. Operativní teplota t o, kromě teploty vzduchu, závisí i na teplotě povrchu stěn, resp. střední radiační teplotě t r a rychlosti vzduchu (při w,2 m/s je vliv rychlosti zanedbatelný). Teplota povrchu stěn místností (vč. oken) se při dimenzování klimatizačních systémů neurčuje - lze ji stanovit výpočtem tepelné bilance stěn, který respektuje časovou změnu tepelné zátěže a tepelnou kapacitu stěn budovy (např. simulačním energetickým výpočtem ESP-r [9]). Při dimenzování se proto rozdíl mezi t o a t i odhaduje, což je přípustné pouze v případech, kdy očekávané rozdíly nejsou výrazné. Požadavky na optimální operativní teplotu t o v pracovním prostředí jsou uvedeny v Nařízení vlády [3] a pro další veřejné objekty ve vyhláškách ministerstev [4], [5], [6]. 2

Zima: Lze velmi přibližně odhadnout, že v zimním období pro dosažení operativní teploty t o je nutno při návrhu klimatizace uvažovat s teplotou vzduchu t i = t o + 1(2) K (nejsou-li v místnosti velké prosklené fasádní plochy), Léto: V letním období naopak t i = t o - 1(2) K (za předpokladu, že jsou stíněna okna proti přímé sluneční radiaci). Pro komfortní klimatizaci se zpravidla doporučuje teplota vnitřního vzduchu: zimní období: t i = 22 až 2 C letní období: t i = 24 až 26 C Požadavky na teplotu vzduchu u technologických klimatizačních zařízení mohou být obecně v širokém rozmezí, převážně se však blíží požadavkům komfortním. Z hlediska ochrany zdraví osob pohybujících se v letním období ve venkovním i vnitřním prostředí je nutné, aby rozdíl mezi teplotou venkovního vzduchu a teplotou vnitřního vzduchu v klimatizovaném prostředí nepřekročil 6 K. Poznámka 4 (relativní vlhkost vnitřního vzduchu ϕ i ): Zima, léto: Pro pracovní prostředí jsou hygienicky požadované parametry (v zimním i letním období) uvedeny v Nařízení vlády [3] v rozpětí ϕ i = 3 až 7 %, další požadavky viz [4], [5], [6]. Pro komfortní klimatizaci se považuje za optimální hodnotu relativní vlhkost vzduchu 5 %. Novější výzkumy pocitů osob ukazují, že lépe vyhovuje relativní vlhkost nižší než 5 %, avšak ne pod 3 %. Aby nepoklesla relativní vlhkost vzduchu pod minimální hodnotu 3 %, je třeba v převážném počtu případů vzduch v zimě vlhčit. V letním období, bez úpravy vlhkosti, se v komfortním chlazeném prostředí zpravidla dosáhne relativní vlhkosti vzduchu v rozmezí 4 až 6 % - stav vzduchu se však doporučuje vždy ověřit výpočtem, znázorněním procesu úpravy vzduchu v diagramu h-x. U technologických zařízení mohou dosahovat požadavky na relativní vlhkost vzduchu až krajních mezí (velmi nízké relativní vlhkosti: pod 3 %, i extrémně vysokých hodnot 1 %). Poznámka 5 (průtok venkovního vzduchu V e ): Přívod čerstvého venkovního vzduchu je nutný u komfortních klimatizačních zařízení (pro osoby), zařízení technologických (s vývinem škodlivin), případně tam, kde se z prostoru místním odsáváním odvádí odpadní vzduch do venkovní atmosféry. Pro komfortní větrací a klimatizační zařízení se stanoví průtok přiváděného venkovního vzduchu V e [m 3 /s] dle předepsaného, resp. doporučeného množství vzduchu (dávky) pro jednu osobu (m 3 /h osobu),[3], [5], [6]. Vyskytují-li se v klimatizovaném prostoru odsávací zařízení (s výfukem odpadního vzduchu do venkovní atmosféry), přívod venkovního vzduchu V e [m 3 /s] je rovný průtoku odpadního vzduchu V od [m 3 /s], při dodržení požadavků na tlakové poměry v místnosti (rovnotlak, podtlak, přetlak). Vznikají-li v prostoru látkové škodliviny a jsou-li k dispozici údaje o produkci škodlivin M š (mg/s), stanoví se průtok venkovního vzduchu V e [m 3 /s] výpočtem pro dodržení přípustného expozičního limitu PEL [3] (tj. koncentrace C PEL [mg/m 3 ]) v klimatizovaném prostoru. Doporučuje se však vždy instalovat samostatné odsávací zařízení a minimalizovat tok škodlivin do klimatizovaného prostoru. 3

Vyskytují-li se ve vnitřním ovzduší látky hořlavé nebezpečné výbuchem, je nutno navrhnout průtok venkovního vzduchu minimálně pro dodržení dolní meze výbušnosti dané látky, výpočtem (obdobně jako pro produkci škodlivin), kam místo hodnoty C PEL se dosadí hodnota m. L d ; L d [mg/m 3 ] je dolní mez výbušnosti látky, m =,1 až,2 - bezpečnostní součinitel. Nejsou-li k dispozici údaje umožňující stanovení průtoku venkovního vzduchu podle výše uvedených doporučení, nezbývá než stanovit průtok venkovního vzduchu dle doporučených hodnot intenzity větrání I [1/h] uváděných v odborné literatuře. Tento postup je však pouze orientační a je nutno ho kontrolovat s praktickými zkušenostmi i se stanoviskem hygienické služby. DIMENZOVÁNÍ SYSTÉMU VARIANTA 1 - PŘÍVOD VENKOVNÍHO VZDUCHU DO VNITŘNÍ JEDNOTKY Tato varianta může být realizována vnitřními jednotkami, umožňujícími připojení venkovního vzduchu z ústřední jednotky pro úpravu venkovního vzduchu (VZT). Ke směšování venkovního a oběhového vzduchu dochází ve vnitřní jednotce (VIJ). Návrh systému zpravidla začíná letním provozem. LETNÍ PROVOZ Průtok přiváděného vzduchu Citelná tepelná zátěž prostoru je odváděna vzduchem přiváděným z vnitřní jednotky V p, jehož průtok se stanoví V p Qc = ρc( t t ) i p [m 3 /s] (1) kde (t i t p ) je pracovní rozdíl teplot, který se volí běžně 6 až 8 K, při rozptýlení vzduchu v místnosti intenzivním směšováním až 1 (12) K. Pro zadanou teplotu t i je pak dána i teplota přiváděného vzduchu t p. Návrh jednotky Dle citelné tepelné zátěže Q c [W] a průtoku přiváděného vzduchu V p [m 3 /s] se z podkladů výrobce předběžně vybere velikost vnitřní jednotky chladivového systému. Doporučuje se zvolit nejblíže vyšší velikost, odpovídající požadovanému citelnému chladicímu výkonu Q c a průtoku vzduchu V p při středních otáčkách ventilátoru (u tříotáčkových ventilátorů). Kontrola pracovního rozdílu teplot Navržená vnitřní jednotka (z podkladů výrobce) disponuje citelným chladicím výkonem Q c,skut a průtokem vzduchu V p,skut. Skutečný pracovní rozdíl teplot pak bude Qc ( ti t p) skut = [K] (2) V ρc p, skut Pokud (t i t p ) skut > 1 (12) K, pak je možné: 4

zvýšit otáčky navržené vnitřní jednotky a tím i průtok přiváděného vzduchu V p,skut, pracovní rozdíl teplot (t i t p ) skut se sníží podle vztahu (2). Vnitřní jednotka pak již nemá rezervu výkonu. zvolit výkonově o stupeň vyšší vnitřní jednotku s vyšším průtokem V p,skut, a vyhovujícím Q c,skut Průtok oběhového vzduchu vnitřní jednotkou je dán rozdílem V = V V [m 3 /s] (3) ob p, skut e Znázornění úpravy vzduchu v h-x diagramu Na obr.2a je znázorněna úprava vzduchu v místnosti s vnitřní jednotkou VIJ chladivového systému bez chlazení venkovního vzduchu v jednotce VZT. Venkovní vzduch o stavu E je bez úpravy přiváděn do vnitřní jednotky. Vnitřní jednotka nasává z vnitřního prostoru vzduch o stavu I, který se v jednotce smísí s venkovním vzduchem E na stav S a tento vzduch se chladí na požadovanou teplotu t p přiváděného vzduchu P. Vlivem tepelné a vlhkostní zátěže dojde ke změně stavu vzduchu v místnosti na stav I. Tab. 2 Konstrukce úpravy vzduchu pro letní provoz bez chlazení venkovního vzduchu Stav E dáno: t e = 3 až 33 C, h e = 54 až 62 kj/kg Stav I dáno t i, ϕ i odhad 4 až 6 % Stav S poměr průtoků je dán rovnicí (3) Bod CH povrchová teplota výparníku vnitřní jednotky t ch 5 C Bod P rovnice (2) Čára SI změna stavu vzduchu v místnosti Kontrola celkového chladicího výkonu vnitřní jednotky Celkový potřebný (citelný + vázaný) chladicí výkon výparníku vnitřní jednotky je dán rozdílem entalpií z h-x diagramu (obr. 2a) Qch, celk = Vp, skutρ( hs hp) [W] (4) Celkový výkon chladiče v navržené vnitřní jednotce Q ch,skut (z podkladů výrobce) pak nesmí být menší než vypočítaná hodnota Q ch,celk dle rovnice (4). Výkon Q ch,skut je pak určující při návrhu venkovní kondenzační jednotky. Kontrola navlhčení vzduchu v místnosti Při řešení úpravy vzduchu v h-x diagramu se relativní vlhkost vnitřního vzduchu v letním období většinou volí (tab.1). Po znázornění procesu se kontroluje, zda hodnoty odečtené z h-x diagramu (x i x p ) diagr odpovídají navlhčení vzduchu v místnosti dle produkce vlhkosti M w [kg/s], resp. zda platí shoda! M w ( xi xp) diagr = [kg/s] (5) V ρ p, skut Pokud uvedená rovnost neplatí je nutné změnit polohu bodu I na izotermě t i. 5

ZIMNÍ PROVOZ Chladivový klimatizační systém se většinou dimenzuje pro letní provoz. Ve funkci tepelného čerpadla umožňuje systém v zimě prostor vytápět. Topný výkon vnitřní jednotky pak většinou postačuje na krytí tepelných ztrát místnosti. Při návrhu je však nutné počítat s poklesem výkonu venkovní jednotky při nízkých teplotách venkovního vzduchu t e. Velikost vnitřní jednotky (průtok vzduchu, výkon) je dána z návrhu pro letní provoz. Znázornění úpravy vzduchu v h-x diagramu Obr. 2b znázorňuje úpravu vzduchu v zimním období. Venkovní vzduch se ohřívá ze stavu E na E (teplotu t e volíme rovnou t i ). Dále se vzduch vlhčí parou při (t e konst.) na stav PE. Vnitřní jednotka nasává z vnitřního prostoru oběhový vzduch o stavu I, který se v jednotce smísí s venkovním vzduchem PE na stav S a tento vzduch se ohřívá na požadovanou teplotu t p přiváděného vzduchu P. Vlivem tepelné a vlhkostní zátěže, dojde ke změně stavu vzduchu v místnosti na stav I. Nejprve je nutné stanovit stav vzduchu po smísení S (měrnou vlhkost x s ) z bilance vlhkosti v prostoru M w ( xi xs) = (6) V ρ p, skut Ze vztahu pro směšování venkovního vzduchu s oběhovým vzduchem (7) se určí poloha bodu PE na izotermně t e = t pe PE S M V S I M V ob ob = (7) e Teplota přiváděného vzduchu t p se určí ze vztahu p, skut e Qztr ( t p ti) = [K] (8) V ρc kde průtok přiváděného vzduchu V p,skut se shoduje s průtokem pro léto. Potřebný výkon ohřívače vzduchu ve vnitřní jednotce je Q ztr (ohřívač v daném případě neslouží k ohřevu venkovního vzduchu, který je přiváděn do vnitřní chladivové jednotky z jednotky VZT o teplotě t i ). Výkon ohřívače Q oh,skut ve vnitřní jednotce (z podkladů výrobce) musí být větší než Q ztr. Pracovní rozdíl teplot musí odpovídat způsobu rozptýlení teplého přiváděného vzduchu v místnosti. Skutečný výkon ohřívače dle podkladů výrobce pak musí být větší než Q ztr, což je ve většině případů splněno. Potřebný výkon parního zvlhčovače Výkon zvlhčovače vzduchu připadající na navrhovanou vnitřní jednotku M w, zvl = Ve ρi( xpe xe ) [kg/s] (9) 6

h t [ C] 5 4 t [ C] 5 4 t t e 3 t i 2 t p P I S E t 3 2 E' PE S P I 1 1-1 -2-2 CH -1 x h [kj/kg ] 1 2 3 4 5 x [g/kg ] -1-2 E -2-1 x h [kj/kg ] 1 2 3 4 5 x [g/kg ] 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 Obr. 2 Znázornění úpravy vzduchu v h-x diagramu (přívod venk. vzduchu do vnitřní jednotky) a) letní provoz bez chlazení venkovního vzduchu b) zimní provoz s vlhčením venkovního přiváděného vzduchu VARIANTA 2 - NEZÁVISLÝ PŘÍVOD UPRAVENÉHO VZDUCHU DO MÍSTNOSTI Častým případem bývá kombinace chladivového systému s nezávislým přívodem vzduchu z větrací jednotky, která slouží pro přívod minimální dávky čerstvého venkovního vzduchu V e pro osoby. Systém (obr. 3) je složen z vnitřní jednotky (popř. jednotek VIJ), venkovní jednotky (VEJ) a centrální VZT jednotky pro úpravu venkovního vzduchu. Obr. 3 Schéma chladivového klimatizačního systému s nezávisle pracující VZT jednotkou (letní provoz tepelné zisky) 7

LETNÍ PROVOZ S CHLAZENÍM VENKOVNÍHO VZDUCHU Návrh jednotky Návrh vhodné vnitřní jednotky se provede obdobně jako v předchozím případě, dle rovnice (1), (2) a (3). Pokud je znám průtok přiváděného vzduchu V p,skut, pak z rovnic (1) a (11) se určí stav vzduchu po smísení, který je dán teplotou t s a měrnou vlhkostí x s. Předpokladem výpočtu je, že dojde nejprve k smíšení vzduchu venkovního a vzduchu přiváděného z vnitřní jednotky. Celková citelná tepelná zátěž prostoru Q c, kterou tvoří vnitřní a vnější zisky je odváděna jednak větracím vzduchem V e a zejména vzduchem přiváděným z vnitřní jednotky chladivového systému V p (resp. V p,skut ). Při dalším řešení se použije skutečný průtok vzduchu vnitřní jednotky V p,skut,tak jako v předchozích případech. Q = ( V ρ + V ρ ). c.( t t ) [W] (1) c p, skut p e pe i s Obdobně je z místnosti odváděna i vlhkostní zátěž M = ( V ρ + V ρ ).( x x ) [g/s] (11) w p, skut p e pe i s Celkové chladicí výkony vnitřní a centrální VZT jednotky Celkový potřebný (citelný + vázaný) chladicí výkon výparníku vnitřní jednotky je dán rozdílem entalpií z h-x diagramu (obr. 4a) Qch, celk = Vp, skutρ( hi hp) [W] (12) Celkový výkon chladiče v navržené vnitřní jednotce Q ch,skut (z podkladů výrobce) pak nesmí být menší než vypočítaná hodnota Q ch,celk dle rovnice (12). Výkon Q ch,skut je pak určující při návrhu venkovní kondenzační jednotky. Celkový výkon chladiče v centrální VZT jednotce pak bude Qch, celkvzt = Veρ ( he hpe) [W] (13) Znázornění úpravy vzduchu v h-x diagramu Venkovní vzduch o stavu E je nasáván do jednotky pro úpravu venkovního vzduchu (VZT), kde je chlazen na stav přiváděný do místnosti PE. V daném případě je volena teplota přiváděného vzduchu t pe shodně s teplotou vzduchu v místnosti t i. Změna stavu vzduchu je dána povrchovou teplotou chladiče t ch2 resp. bodem CH2. Vnitřní jednotka chladivového systému (VIJ) nasává z vnitřního prostoru vzduch o stavu I, který upravuje (chladí) na požadovanou teplotu přiváděného vzduchu P. Jak bylo uvedeno, předpokladem řešení je, že v místnosti dojde ke smíšení proudu vzduchu přiváděného z klimatizační jednotky PE se vzduchem z vnitřní jednotky P na stav S. Potom, vlivem tepelné a vlhkostní zátěže, dojde ke změně stavu vzduchu v místnosti na stav I. V následující tabulce 3 je popsána konstrukce úpravy vzduchu v h-x diagramu, která je zobrazena na obr. 4a. 8

Tab. 3 Konstrukce úpravy vzduchu pro letní provoz s chlazením venkovního vzduchu Stav E dáno: t e = 3 až 33 C, h e = 54 až 62 kj/kg Stav I dáno t i, ϕ i odhad 4 až 6 % Bod CH1 a povrchová teplota výparníku vnitřní jednotky t ch 5 C CH2 povrchová teplota chladiče VZT jednotky t ch2 (t w1 +t w2 )/2 = 9 C (vodní chladič 6/12 C) Stav PE průsečík čar ECH2 a t pe Stav S volí se předběžně pracovní rozdíl teplot t i t p = 6 až 1 K vybere se vhodná jednotka pro odpovídající Q c (převážně pro střední otáčky) a průtok V p (V p,skut) průtok venkovního vzduchu z jednotky VZT V e je dán hygienickými požadavky teplotu vzduchu po smísení t s se určí z tepelné bilance (1) měrná vlhkost po smísení x s se určí z bilance vlhkosti (11) v průsečíku x s a t s je stav S Bod P leží v průsečíku čar PES a ICH1 musí platit, že PES / SP = V p,skut / V e pokud rovnost neplatí, změní se poloha bodu I (t i = konst., ϕ i = var.) Čára SI změna stavu vzduchu v místnosti ZIMNÍ PROVOZ Zimní provoz zařízení je znázorněn na obr. 4b. Princip je obdobný jako pro letní provoz, s tím rozdílem, že v jednotce VZT pro úpravu venkovního vzduchu je zařazen deskový výměník ZZT. Tepelná ztráta místnosti Q ztr je hrazena vzduchem V p,skut, který se ve vnitřní jednotce ohřívá na teplotu t p a v místnosti se mísí s větracím vzduchem V e (stav PE, teplota t pe = t e = t i ). Teplota t p se určí ze vztahu Qztr ( t p ti ) = [K] (14) V ρ c Rovněž platí p, skut ztr p, skut p e pe s i p Q = ( V ρ + V ρ ). c.( t t ) [W] (15) Znázornění úpravy vzduchu v h-x diagramu Venkovní vzduch E je nasáván do jednotky a v rekuperačním výměníku se předehřívá na stav ZZT. Odtud vzduch proudí do ohřívače, kde se dohřívá na teplotu t pe a v parním zvlhčovači dojde k jeho navlhčení na požadovaný stav vzduchu přiváděného do místnosti PE. Opět se jedná se o izotermní přívod vzduchu, kdy teplota přiváděného vzduchu t pe je shodná s teplotou vzduchu v místnosti t i. Vnitřní jednotka (VIJ) nasává z vnitřního prostoru vzduch o stavu I, který ohřívá na požadovanou teplotu přiváděného vzduchu P a vrací ho zpět. V místnosti dojde ke smísení proudu vzduchu přiváděného z klimatizační jednotky PE se vzduchem z vnitřní jednotky P na stav S. Vlivem tepelné a vlhkostní zátěže dojde ke změně stavu vzduchu v místnosti na stav I. 9

Tab. 4 Konstrukce úpravy vzduchu pro zimní provoz Stav E dáno: t e = -15 C, ϕ e = 1 % Stav ZZT t ZZT je dána účinností výměníku zpětného získávání tepla Stav E ohřev vzduchu na t e = t i Stav I dáno t i, ϕ i odhad 4 až 6 % Stav P t p se určí z rovnice (14), P (t p,x i ) Stav S vnitřní jednotka je vybraná (viz letní provoz) - průtok V p,skut průtok venkovního vzduchu z jednotky VZT V e je dán hygienickými požadavky teplota vzduchu po smísení t s se určí z tepelné bilance (15) měrná vlhkost po smísení x s se určí z bilance vlhkosti (11) Stav PE t pe = t i, vlhčení vzduchu na stav x pe, PE v průsečíku t pe a přímky PS Čára SI změna stavu vzduchu v místnosti t [ C] 5 4 t [ C] 5 4 t 3 2 E PE S P I t 3 2 E' S PE P I 1-1 -2-2 CH1-1 CH2 x h [kj/kg ] h 1 2 3 4 5 x [g/kg ] 1-1 -2 ZZT E -2-1 x h [kj/kg ] 1 2 3 4 5 x [g/kg ] 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 Obr. 4 Znázornění úpravy vzduchu v h-x diagramu (přívod vzduchu do místnosti), a) letní provoz s chlazením venkovního vzduchu b) zimní provoz se ZZT a vlhčením venkovního přiváděného vzduchu VARIANTA 3 - PŘÍVOD VZDUCHU DO MÍSTNOSTI PŘIROZENĚ OKNEM Chladivové systémy se uplatňují i v místnostech, kde je větrání zajišťováno přirozeně oknem. Letní provoz systému se řeší obdobně jako ve variantě 2, ale bez chlazení venkovního vzduchu. Problém nastává při určení průtoku venkovního vzduchu, který nelze v tomto případě zcela přesně stanovit, ale pouze odhadnout. Prakticky je možné uvažovat s přirozeným přívodem vzduchu, který nepřekročí za extrémních venkovních podmínek hygienicky požadované minimum. Takové řešení však nesplňuje základní podmínku komfortní klimatizace, jejíž nedílnou součástí je řízená úprava čerstvého venkovního vzduchu. 1

ZÁVĚR V příspěvku je uveden návrh potřebného výkonu vnitřních jednotek chladivového systému. Celkový chladicí výkon venkovní jednotky se teoreticky stanoví z celkového součtu chladicích výkonů jednotlivých vnitřních jednotek v průběhu extrémního dne. Výrobci chladivových klimatizačních systémů mají pro určení celkového chladicího výkonu svých systémů vlastní směrnice. LITERATURA [1] DRKAL F., Klimatizace. 26, Podklady ke kurzu CŽV (nepublikováno) [2] CHYSKÝ, J., Vlhký vzduch. 1977, ISBN 4-239-77 [3] Nařízení vlády č. 441/24 Sb., kterým se mění nařízení vlády č. 178/21 Sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví zaměstnanců při práci, ve znění nařízení vlády č.523/22 Sb. [4] Vyhláška č.6/23 Sb., kterou se stanoví hygienické limity chemických, fyzikálních a biologických ukazatelů pro vnitřní prostředí pobytových místností některých staveb [5] Vyhláška č.41/25 Sb., o hygienických požadavcích na prostory a provoz zařízení a provozoven pro výchovu a vzdělávání dětí a mladistvých [6] Vyhláška č.135/24 Sb., kterou se stanoví hygienické požadavky na koupaliště, sauny a hygienické limity písku v pískovištích venkovních hracích ploch [7] ČSN 73 548: 1985 Výpočet tepelné zátěže klimatizovaných prostorů, Úřad pro normalizaci a měření, Praha 1985 [8] ČSN 6 21: 1994 Výpočet tepelných ztrát budov při ústředním vytápění, Český normalizační institut, Praha 1994 [9] ESP-r, A Building Energy Simulation Environment, ESRU Manual. Energy System Research Unit, University of Strathclyde, Glasgow, 1998 SEZNAM OZNAČENÍ c měrná tepelná kapacita vzduchu [ J.kg -1.K -1 ] C koncentrace [ mg/m 3 ] M hmotnostní průtok [ kg/s ] I intenzita větrání [ h -1 ] Q tepelný tok [ W ] t teplota [ C ] V objemový průtok vzduchu [ m 3 /s ] x měrná vlhkost [ g/kg ] ρ hustota vzduchu [ kg.m -3 ] ϕ relativní vlhkost vzduchu [ % ] indexy c ci ce ch e i o celkový citený vnitřní citelný venkovní chladicí, chladiče venkovní vnitřní operativní ob p pe skut w ztr oběhový přiváděný přiváděný venkovní skutečný vlhkostní ztráta Příspěvek byl napsán s podporou výzkumného záměru MSM 6847711 Technika životního prostředí. 11

12