TZB Městské stavitelství

Katedra prostředí staveb a TZB TZB Městské stavitelství Zpracovala: Ing. Irena Svatošová, Ph.D. Nové výukové moduly vznikly za podpory projektu EU a státního rozpočtu ČR: Inovace a modernizace studijního oboru Prostředí staveb Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. Číslo projektu: CZ.1.07/2.2.00/15.0125 Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 1

Plyn, vlastnosti plynu a jeho využití v TZB Přednáška č. 5 Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 2

Plyny přírodní - vyráběné Spalitelné složky: Vodík H2 Kysličník uhelnatý CO Uhlovodíky Metan CH4 Propan C3H8 a butan C4H10 Ethylen C2H4 a Acetylen C2H2 Nespalitelné složky: Kysličník uhličitý CO2 Dusík N2 Kyslík O2 Základní vlastnosti: Fyzikální a chemické Energetické vlastnosti Pyrotechnické vlastnosti Spalovací vlastnosti Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 3

Fyzikální a chemické vlastnosti absorpce schopnost kapaliny pohlcovat molekuly plynu. V praxi se tohoto jevu využívá při zjišťování obsahu CO 2 ve spalinách tzv. Orsatovým přístrojem. difúze Daltnův zákon, vzájemné prolínání plynů v důsledku jejich rozpínavosti. adsorpce pohlcování molekul plynu na povrchu tuhých látek. V praxi se toho využívá např. při vysušování plynů nebo k oddělování jednotlivých část směsných plynů. toxicita jedovatost plynu. Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 4

relativní hustota poměr hmotnosti určitého objemu plynu ke hmotnosti stejného objemu vzduchu. tlak plynu jedna se základních veličin, v praxi se setkáváme s pojmy přetlak, podtlak, absolutní tlak a atmosférický tlak. teplota plynu velmi důležitá hodnota. Většinou se uvádí ve 0C, může se však použít i stupnice Fahrenheita nebo Réamura. 0 0 C = 273 K = 32 0 F 100 0 C = 373 K = 240 0 F Objem plynu základní veličina, jednotka l nebo m 3 Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 5

Účinky jedovatých plynů Oxid uhelnatý - CO Koncentrace 15 až 30 µg.m -3 CO v ovzduší způsobuje snížení mentální pohotovosti. Koncentrace 60 až 70 µg.m -3 CO v ovzduší způsobuje pocit na zvracení a bolesti hlavy. Obyvatelé ve městech mají zvýšené množství CO v krvi. Koncentrace 0,37% CO v ovzduší způsobuje smrt už po dvouhodinovém vdechování zamořeného vzduchu toxickým plynem CO. Navázaní CO na hemoglobín způsobí bezvědomí postiženého a až smrt, jelikož mozek, resp. celý organizmus není v dostatečném množství zásobený kyslíkem. Vzdušný kyslík O 2 se nemůže vázat na hemoglobín, jelikož na hemoglobín je navázaný CO. Při vysoké koncentraci CO ve vzduchu při požáru (koncentrace nad 1%) postižený nemusí cítit příznaky otravy CO. Postižený náhle padne do bezvědomí, může i zemřít. Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 6

Oxid uhličitý CO 2 Při koncentraci 5% CO 2 ve vzduchu postižený začíná pociťovat příznaky otravy CO 2. Postižený dýchá vyšší frekvencí větší množství jedovatých látek, nadměrně se potí, pociťuje bolest hlavy, je značně rozrušený. Při koncentraci nad 10% CO 2 ve vzduchu (10% až 12%) může nastat smrt postiženého v průběhu několika minut. Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 7

Chlorovodík HCl Chlorovodík HCl se rozpouští ve vodě a touto reakcí vzniká kyselina chlorovodíková při hašení požáru vodou a za přítomnosti plynu HCl vzniká kyselina chlorovodíková, která způsobuje lidem nebezpečné popáleniny. Látky, které uvolňují HCl při hoření : podlahové krytiny, novodurové trubky, dětské hračky, izolace elektrických kabelů, obaly, pláště do deště, hadice a pod. Fosforové a brómové sloučeniny přidávané do PVC jako zpomalovače hoření přispívají k toxickým emisím při hoření PVC. Při hoření PVC se uvolní štiplavý dým a emise chlórorganických sloučenin, např. dioxiny a chlorovodík. Při hoření PVC se uvolňuje plynný chlór a fosgén. Vysoké koncentrace těchto plynů ve vzduchu mají za následek poleptání plic a okamžitou smrt, nižší koncentrace vedou k nemocím dýchacích cest. Při hoření se z 1kg PVC uvolní až 400 litrů chlorovodíku. Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 8

Oxid dusnatý NO, oxid dusičitý NO 2 Příznaky otravy: dráždivý kašel, edém plic, resp. jiné poškození plic, cyanóza, šok postiženého, křeče, zástava dýchání, malátnost, bolest hlavy, kolísání krevního tlaku, bezvědomí. Nebezpečí: otrava projeví později, až po několika hodinách po nadýchaní tímto plynem. NO 2 vzniká při hoření filmů, pravítek, umělých hnojiv a pod. Cyanóza: modravé až modrofialové zbarvení kůže a sliznic, které se objevuje při nedostatečném okysličení krve. Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 9

Kyanovodík HCN Vliv HCN na lidský organizmus ( koncentrace v mg/m 3 ) : 0,5 až 0,9 - běžný člověk začíná cítit plyn ( menší koncentraci HCN zacítí jen trénovaný člověk ) 50 - v takto zamořeném prostředí člověk bez problémů vydrží cca 1 hodinu 135 - smrt nastává cca do 1 hodiny 180 - smrt nastává cca do 10 minut 270 - smrt nastává cca do 5 minut Příznaky otravy: nepravidelné dýchání postiženého zvracení pocit ztaženého krku zrychlený tep až na 100krát za minutu při vysoké koncentraci nastává smrt okamžitě. Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 10

Fosgen COCl 2 Vliv fosgénu na lidský organizmus (koncentrace v mg/m 3 ): 2 - člověk čichem začíná vnímat fosgen 4 až 6 - dráždení sliznice, po několika dnech strávených v zamořeném prostoru při této koncentraci nastává smrt 25 - smrt nastává cca do 0.5 hodiny nad 3 000 - smrt nastává cca za 1 minutu a méně Postiženého je potřeba okamžitě přemístit do nezamořeného prostoru - na čerstvý vzduch. Smrt postiženého při otravě nižšími koncentracemi fosgenu může nastat později, tj. 2 až 3 dny po otravě. Může taktéž dojít k poškození plic. Problémy se neprojeví ihned, ale později: kašel, cyanóza projevující se na konečcích prstů, na nose a rtech - postiženému se zvyšuje dechová frekvence, počet tepů klesá, postižený si stěžuje na silný tlak na hrudníku, při poškození plic postižený vykašlává krvavou pěnu. Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 11

Výhřevnost plynů Podle velikosti spalného tepla: 1 ) plyny nízko výhřevné Qs < 16,8 ( MJ.m -3 ) generátorové - vysokopecní plyny středně výhřevné 16,8 < Qs > 20 ( MJ.m -3 ) svítiplyn - koksárenský plyn 3) plyny velmi výhřevné 20 < Qs > 50 ( MJ.m -3 ) karbonský plyn - zemní plyn - bioplyny 4) plyny vysoce výhřevné 50 < Qs > 80 ( MJ.m -3 ) propan-butan a jejich směsi Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 12

Spalné teplo Množství tepla, které se uvolní dokonalým spalováním jedné váhové (kg) nebo objemové ( m 3 ) jednotky paliva při 0 0C, za normálního tlaku vzduchu tj.101 325 (Pa) (760 mm Hg) a s ochlazením zplodin hoření na výchozí teplotu. Spalné teplo se stanoví v kalolimetru, kde se ochlazením kouřových plynů získá i kondenzační teplo obsažené ve spalinách (vodních parách). Výhřevnost paliva Množství tepla, které se uvolní spálením jedné váhové nebo objemové jednotky paliva, aniž by se kouřové plyny ochladily pod rosný bod. Spalné teplo i výhřevnost vyjadřujeme v ( kj/kg ) nebo ( kj/m 3 ). Měrnou jednotkou výhřevnosti objemové je kj.m -3, MJ.m -3 nebo kwh.m -3. Wobeho index Vztahuje se ke spalnému teplu i k výhřevnosti daného paliva. Wobeho číslo vyšší hodnoty Ws je poměr spalného tepla ke druhé odmocnině relativní hustoty a Wobeho číslo nižší hodnoty Wi je poměr výhřevnosti ke druhé odmocnině relativní hustoty daného paliva. V obou případech je jednotka kj.m -3, MJ.m -3. Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 13

Spalovací rychlost Každé plynné palivo zahřáté na zápalnou teplotu hoří plamenem, který postupuje určitou rychlostí. Maximální spalovací rychlosti, jejíž hodnota závisí na složení směsi plynu se vzduchem, nebo plynu s kyslíkem a na teplotě. Maximální spalovací rychlosti se obvykle dosáhne tehdy, obsahuje-li směs o něco více paliva, než vychází ze stechiometrického výpočtu (směs, při které bude výbuch nejsilnější). Spalovací rychlost můžeme ovlivnit ubíráním nebo přidáváním vzduchu. Dosáhneme-li u hořáku vyšší spalovací rychlosti, než kterou proudí plyn do hořáku, vskočí plamen do trubice, naopak při nižší spalovací rychlosti odlétne plamen od trubice, popř.zhasne. Hoří-li plyn velkou spalovací rychlostí, projevuje se to krátkým ostrým plamenem. Ve všech případech roste rychlost hoření se stoupající teplotou i se zvyšujícím tlakem, protože s teplotou se zrychluje pohyb molekul, s tlakem se zmenšují jejich vzdálenosti. Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 14

Třídy plynných paliv Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 15

I. kategorie jsou konstruovány výlučně pro použití plynných paliv jedné třídy, nebo jedné skupiny, např.i2h. II. III. kategorie - jsou konstruovány pro použití plynných paliv první a druhé třídy, např. II2H3P. kategorie - jsou konstruovány pro použití plynných paliv tří tříd, v naší zemi se tato kategorie prakticky nepoužívá. Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 16

Meze výbušnosti plynů Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 17

zkušební plyn plyn sloužící k ověřování provozních vlastností spotřebičů mezní zkušební plyny zkušební plyny pro ověřování extrémních provozních podmínek zkušební přetlak zkušební přetlak paliva pro ověřování provozních podmínek jmenovitý tepelný příkon hodnota příkonu stanovená výrobcem jmenovitý přetlak přetlak, při kterém je spotřebič provozován při jmenovitém výkonu hmotnostní průtok hmotnost paliva za časovou jednotku při nepřetržitém provozu objemový průtok objem plynného paliva za časovou jednotku při nepřetržitém provozu Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 18

Zásady vedení vnějšího plynovodu Vede se přednostně v zemi. Ocelový s provozním tlakem do 10 (kpa) lze vést i po vnitřní straně oplocení, mimořádně i po obvodové zdi objektu, nebo pod její omítkou, nesmí sloužit jako nosná konstrukce. Povrchová teplota potrubí nesmí překročit +50 0 C. Při prostupu zdí musí být v chráničce s přesahem na každém konci min.10 (mm). Pojistka proti vytržení na vnitřní zdi. Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 19

Použitá literatura a materiály [ 1] ČSN EN Zásobování plynem-plynovody v budovách-nejvyšší provozní tlak 5 bar-provozní požadavky [ 2] ČSN EN 12 007-1 Zásobování plynem-plynovody v budovách-nejvyšší provozní tlak do 16 barů včetně-část 1: Všeobecné funkční požadavky [ 3] TPG G 704 01 Odběrná plynová zařízení a spotřebiče na plynná paliva v budovách Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 20