Základy sálavého vytápění (2162063) 4. Sálavé panely 27. 4. 2016 Ing. Jindřich Boháč
Zavěšené sálavé panely - Návrh Pro dosažení rovnoměrnosti se při rozmisťování sálavých panelů se dodržuje pravidlo, že vzdálenost mezi jednotlivými pasy by neměla být větší, než výška zavěšení. Vzdálenost mezi pasem a ochlazovanou stěnou by pak neměla překročit polovinu výšky zavěšení a to jak v podélném, tak v příčném řezu. 2
Zavěšené sálavé panely - Návrh Výpočet požadovaného výkonu do H = 6 m nad H = 6 m Q pož = Q z. f 2 Q pož = Q z. f 1. f 2 Q pož [W] výkon panelu požadovaný Q z [W] tepelná ztráta f 1 [ -] korekční součinitel výška zavěšení, negativní vliv f 2 [ -] korekční součinitel výška zavěšení, pozitivní vliv h / (H - 1) [m] h [m] f 1 (-) 6 1,00 8 1,08 10 1,12 12 1,18 15 1,25 20 1,30 f 2 (-) L / B 2 2 5 5 1,00 1,000 1,000 1,000 0,95 0,967 0,981 0,989 0,90 0,935 0,963 0,979 0,85 0,904 0,944 0,969 0,80 0,874 0,927 0,959 0,75 0,845 0,910 0,949 0,70 0,817 0,839 0,939 0,65 0,790 0,877 0,930 0,60 0,764 0,861 0,920 0,55 0,739 0,845 0,911 0,50 0,715 0,830 0,902 0,45 0,692 0,816 0,893 3 3 0,40 0,670 0,802 0,884
Zavěšené sálavé panely - Návrh Výpočet požadovaného výkonu Tepelný výkon je pro t i ve vnitřním prostoru 20 C, pro jiné teploty je třeba uplatnit korekční součinitel f 3 (jakmile se snižuje teplota ve vytápěném prostoru, tak reálný výkon teplosměnné plochy roste - dle vzorce Q = U. S. ΔT, kde ΔT je rozdíl mezi střední teplotou vody a teplotou vzduchu v prostoru) Q pož Q f 3 z [ W ] t i [ C] 24 22 20 18 16 14 12 10 f 3 [-] 1,03 1,01 1,00 0,99 0,97 0,96 0,95 0,94 Při šikmém osazení panelů se s ohledem na zvýšení konvekční složky musí zvýšit tepelný výkon aplikací korekčního součinitele f 4 : α = 30 f 4 = 1,10 α = 45 f 4 = 1,15 Q pož Q z f 4 [ W ] 4
Zavěšené sálavé panely - Návrh Stanovení instalovaného měrného výkonu Experimentálně stanovená závislost měrného výkonu na teplotním spádu (údaje od výrobce stanovené zkušebnou) q 1,1 K t [ W / m] 0 t t w n 1 tw 2 ti( g) [ K] 2 Kotrbatý: Stavebnicová otopná soustava pro velkoprostorové objekty navrhování. Prospekt 2008. B [mm] K [W/mK^n] n [-] 300 1,52 1,18 450 2,17 1,18 600 2,67 1,19 750 3,24 1,19 900 3,78 1,19 1050 4,32 1,19 1200 4,85 1,19 5 5
Sálavé panely Př.1) Vypočítejte celkovou délku a plochu panelů, kterou je teoreticky možno instalovat do haly o rozměrech 95 x 50 x 12 m. Panely mají šířku 600 mm a jsou zavěšeny 5 m nad podlahou. Uvažujte zjednodušeně, že hala je ochlazována naprosto rovnoměrně. Řešení: Rozteč mezi panely: L 1 = h = 5 m Rozteč mezi panelem a stěnou: L 0 = h/2 = 2,5 m Počet řad panelů (pasů): N = 10 ks Celková délka panelů: L = 10 * (95-2*2,5) = 900 m Celková plocha panelů: S = 900 * 0,6 = 540 m 2 6
Sálavé panely - instalovaný výkon Př.2) Vypočtěte a vyneste do grafu charakteristiku měrného tepelného výkonu sálavých panelů o šířích 300 a 1200 mm, při teplotních spádech 130, 110 a 90 na 70 C, při vnitřní teplotě 20 C. 1800 1700 1600 1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100105110115120125130 300 450 600 750 900 1050 1200 q0 1,1 K t [ W / m] t t w š [mm] K [W/mK^n] n [-] 300 1,52 1,18 450 2,17 1,18 600 2,67 1,19 750 3,24 1,19 900 3,78 1,19 1050 4,32 1,19 1200 4,85 1,19 n 1 tw 2 ti [ K] 2 7 7
Sálavé panely - instalovaný výkon Měrné tepelné výkony panelů q 0 dle EN 14037 (tj. Celkový výkon = SÁLÁNÍ + KONVEKCE) Δt Šířka panelu B (mm) Δt Šířka panelu B (mm) 300 450 600 750 900 1050 1200 300 450 600 750 900 1050 1200 (K) (W/m) (K) (W/m) 30 93 131 166 201 237 272 307 62 219 309 395 478 561 644 727 32 101 141 180 218 256 294 332 63 223 315 402 487 572 657 741 35 112 157 200 242 284 327 369 65 232 327 418 506 594 682 769 38 123 173 220 267 313 360 407 68 244 345 441 533 626 719 812 40 131 184 234 284 333 383 432 70 253 357 456 552 648 744 840 42 139 195 248 301 353 406 458 75 274 387 495 599 704 808 912 43 143 201 255 309 363 417 471 80 296 418 535 647 760 872 985 45 150 212 270 326 383 440 497 85 318 449 575 696 817 937 1058 47 158 223 284 344 404 464 523 90 340 481 615 745 874 1003 1132 48 162 228 291 352 414 475 537 95 362 512 656 794 932 1070 1208 50 170 240 306 370 434 499 563 100 385 544 698 844 991 1137 1283 52 178 251 320 388 455 523 590 105 407 577 739 895 1050 1205 1360 53 182 257 328 397 466 535 604 110 430 609 781 946 1110 1274 1437 55 190 268 342 414 487 559 631 115 453 642 824 997 1170 1343 1515 57 199 280 357 432 508 583 658 120 477 676 867 1049 1231 1412 1594 58 203 286 365 441 518 595 672 125 500 709 910 1101 1292 1483 1673 60 211 297 380 460 540 620 700 130 524 743 953 1154 1354 1553 1753 8
Sálavé panely SÁLAVÁ ÚČINNOST sálavých panelů Udává, jaká část z měrného tepelného výkonu je sdílena sáláním! 9
Sálavé panely Př.3) Vypočítejte celkovou potřebnou otopnou plochu a porovnejte sálavý výkon panelů o různých šířkách (B = 300, 600, 1200 mm), střední teplotě teplonosné látky t wm = 80 C, teplotě vzduchu v referenčním místě t i = 18 C. Celkový tepelný výkon zařízení uvažujte Q = 100 kw. 10
Sálavé panely 11
Sálavé panely Př.3) Vypočítejte celkovou potřebnou otopnou plochu a porovnejte sálavý výkon panelů o různých šířkách (B = 300, 600, 1200 mm), střední teplotě teplonosné látky t wm = 80 C, teplotě vzduchu v referenčním místě t i = 18 C. Celkový tepelný výkon zařízení uvažujte Q = 100 kw. Řešení: Sálavý panel B = 300 mm - z tabulky q o = 213 W/m: - potřebná délka sálavých panelů L = 469,5 m - potřebná plocha sálavých panelů S = 140,9 m 2 Sálavý panel B = 600 mm - z tabulky q o = 391 W/m: - potřebná délka sálavých pasů L = 255,8 m - potřebná plocha sálavých panelů S = 153,5 m 2 Sálavý panel B = 1200 mm - z tabulky q o = 746 W/m: - potřebná délka sálavých pasů L = 134,1 m - potřebná plocha sálavých panelů S = 160,9 m 2 12
Sálavé panely 13
Sálavé panely Př.3) Vypočítejte celkovou potřebnou otopnou plochu a porovnejte sálavý výkon panelů o různých šířkách (B = 300, 600, 1200 mm), střední teplotě teplonosné látky t wm = 80 C, teplotě vzduchu v referenčním místě t i = 18 C. Celkový tepelný výkon zařízení uvažujte Q = 100 kw. Řešení: Sálavý panel B = 300 mm - z tabulky q o = 213 W/m: - potřebná délka sálavých panelů L = 469,5 m - potřebná plocha sálavých panelů S = 140,9 m 2 - sálavá účinnost r = 67 %, - sálavý výkon Qr = 100 000 x 0,67 = 67 000 W Sálavý panel B = 600 mm - z tabulky q o = 391 W/m: - potřebná délka sálavých pasů L = 255,8 m - potřebná plocha sálavých panelů S = 153,5 m 2 - sálavá účinnost r = 70,5 %, - sálavý výkon Qr = 100 000 x 0,705 = 70 500 W Sálavý panel B = 1200 mm - z tabulky q o = 746 W/m: - potřebná délka sálavých pasů L = 134,1 m - potřebná plocha sálavých panelů S = 160,9 m 2 - sálavá účinnost r = 75,5 %, - sálavý výkon Qr = 100 000 x 0,755 = 75 500 W 14
Maximální intenzita sálání Př.4) Vypočtěte požadovaný instalovaný výkon sálavých panelů pro tepelnou ztrátu 842 kw a zkontrolujte maximální intenzitu sálání u řešení vytápění sálavými panely o šířce 750 mm. Hala 120 x 36 x 13 m, výška zavěšení a) h 1 = 12 m; b) h 2 = 5 m. Teplotní spád 130 / 70 / 20 C, Natočení panelů 0. Řešení: Q inst = (Q ztr / f 3 ). f 1. f 2. f 4 f 1 = 1,18 / 1,00 f 2 = 1,00 / 0,807 (interpolací) f 3 = 1,00 teplota v místnosti je 20 C f 4 = 1,00 natočení je 0 a) Q inst1 = 842. 1,18. 1,00 = 994 kw b) Q inst2 = 842. 1,00. 0,807 = 680 kw I S Q A inst podl s h [m] f 1 (-) 6 1,00 8 1,08 10 1,12 12 1,18 15 1,25 20 1,30 Při nižší výšce zavěšení stačí nižší instalovaný výkon h / (H - 1) [m] f 2 (-) L / B 2 2 5 5 1,00 1,000 1,000 1,000 0,95 0,967 0,981 0,989 0,90 0,935 0,963 0,979 0,85 0,904 0,944 0,969 0,80 0,874 0,927 0,959 0,75 0,845 0,910 0,949 0,70 0,817 0,839 0,939 0,65 0,790 0,877 0,930 0,60 0,764 0,861 0,920 0,55 0,739 0,845 0,911 0,50 0,715 0,830 0,902 0,45 0,692 0,816 0,893 0,40 0,670 0,802 0,884 15
Sálavá účinnost 73,8 % 16
Maximální intenzita sálání Př.4) Vypočtěte požadovaný instalovaný výkon sálavých panelů pro tepelnou ztrátu 842 kw a zkontrolujte maximální intenzitu sálání u řešení vytápění sálavými panely o šířce 750 mm. Hala 120 x 36 x 13 m, výška zavěšení a) h 1 = 12 m; b) h 2 = 5 m. Teplotní spád 130 / 70 / 20 C, Natočení panelů 0. Řešení: a) Q inst1 = 842. 1,18. 1,00 = 994 kw b) Q inst2 = 842. 1,00. 0,807 = 680 kw I S Q A inst podl s Hygienické požadavky - Intenzita osálání temena hlavy by neměla překročit 200 W/m 2 I s1 = 170 W/m 2 I s2 = 116 W/m 2 Vyhovuje! Pokud zavěsím panely níže, stačí nižší výkon = nižší intenzita 17
Zavěšené sálavé panely Kontrola maximální intenzity sálání 18 18
Hala - délka 120 m Panely (pasy) - 8 x délka 114 m délka nyní zvolena - jinak výpočtem dle dříve uvedených pravidel! Minimální výška zavěšení Př.5) Zkontrolujte výkon panelu dle jeho zadané délky a určete, zda vyhovuje výška zavěšení (z hlediska max. intenzity sálání dle grafu) pro šířku panelu 1200 mm s parametry viz předchozí příklad. Uvažujte 2 lodní halu, rozmístění a délka panelů viz obrázek. Výška zavěšení a) h 1 = 12 m; b) h 2 = 5 m, teplotní spád 130 / 70 / 20 C, Q ztr = 842 kw. Natočení panelů 0. Řešení: a) Q inst1 = 842. 1,18. 1,00 = 994 kw b) Q inst2 = 842. 1,00. 0,807 = 680 kw Celková délka panelů: L = 8 * 114 m = 912 m Požadovaný měrný výkon na metr panelu: q o1 = Q inst1 / L = 1090 W/m q o2 = Q inst2 / L = 746 W/m 18 m 18 m 19
Sálavé panely Z tabulky výkonů vyplývá, že pro zvolený teplotní spád 130 / 70 / 20 C není možné při výšce zavěšení 12 m zajistit potřebný výkon: buď je třeba pověsit panely níže (z dalšího výpočtu vyplývá cca 11 m) nebo volit jiný teplotní spád či větší šířku panelu. Pro výšku zavěšení h = 5 m jsme schopni potřebný výkon panelem šířky 1200 mm zajistit (případně i užšími 900 mm). 20
Minimální výška zavěšení Př.5) Zkontrolujte výkon panelu dle jeho zadané délky a určete, zda vyhovuje výška zavěšení (z hlediska max. intenzity sálání dle grafu) pro šířku panelu 1200 mm s parametry viz předchozí příklad. Uvažujte 2 lodní halu, rozmístění a délka panelů viz obrázek. Výška zavěšení a) h 1 = 12 m; b) h 2 = 5 m, teplotní spád 130 / 70 / 20 C, Q ztr = 842 kw. Natočení panelů 0. Hodnoty pro potřeby diagramu min. výšky zavěšení: Celková plocha panelů: S p = 912 * 1,2 = 1094,4 m 2 Poměr zakrytí podlahové plochy: S 0 = S p / S 1 = 1094,4 / (120 * 36) = 0,2533 Střední teplota vody: t m = (130+70)/2 = 100 C 21
Sálavé panely Kontrola maximální intenzity sálání 22 22
Minimální výška zavěšení Př.5) Zkontrolujte výkon panelu dle jeho zadané délky a určete, zda vyhovuje výška zavěšení (z hlediska max. intenzity sálání dle grafu) pro šířku panelu 1200 mm s parametry viz předchozí příklad. Uvažujte 2 lodní halu, rozmístění a délka panelů viz obrázek. Výška zavěšení a) h 1 = 12 m; b) h 2 = 5 m, teplotní spád 130 / 70 / 20 C, Q ztr = 842 kw. Natočení panelů 0. Po kontrole minimální výšky zavěšení pomocí diagramu dostáváme bod, který je nad přímkou h 2 = 5 m; to znamená: NEVYHOVUJE! Je třeba provést změnu návrhu! Můžeme tedy umístit panely výše (pokud to v hale lze a budou mít poté dostatečný výkon - zkuste si výpočet sami) nebo zkusíme zmenšit šířku panelů na 900 mm, kdy ještě panely poskytují dostatečný výkon a přepočítat pokrytí S p = 0,9 * 912 = 820,8 m 2 S 0 = S p / S 1 = 820,8 / (120 * 36) = 0,19 23
Sálavé panely Kontrola maximální intenzity sálání Nyní již kontrola dle diagramu OK! 24 24
Děkuji za pozornost