CHLAZENÍ, STLAČENÝ VZDUCH Fakulta stavební Ing. Petr Hýsek 16.dubna 2014 1
Program přednášky: představení firmy VESKOM Group CHLAZENÍ - využití - klimatizace - dělení klimatizace (přímé, nepřímé chlazení) - legislativa - průmyslové chlazení STLAČENÝ VZDUCH - použití - typy kompresorů - složení kompresorové stanice 2
Kdo je společnost VESKOM VESKOM je dynamicky se rozvíjející společnost, která poskytuje komplexní služby v energetických oblastech: stlačený vzduch chlazení vytápění 3
DIVIZE CHLAZENÍ 4
Kde se s chlazením a klimatizací můžeme setkat NÁKUPNÍ CENTRA, HOTELY, PRIVÁTNÍ DOMY PRŮMYSLOVÉ APLIKACE VÝPOČTOVÁ CENTRA TELEKOMUNIKAČNÍ CENTRA 5
Úkolem klimatizace = TEPELNÁ POHODA Ochlazování Ohřívání Odvlhčování Filtrace 6
Co nám vadí v klimatizovaných budovách? co vyvolává stres spolupracovníci nadřízení práce přes čas prostorová stísněnost tabákový kouř osvětlení tlak na kvalitu práce hluk tepelně-vlhkostní mikroklima Počet respondentů [ % ] 0 10 20 30 7
Co je tepelná pohoda? Takové podmínky, při kterých jsme spokojeni s teplotou okolí. - That condition of mind which expresses satisfaction with the thermal environment. ISO 7730 8
Energetická rovnováha Vyprodukované teplo Předané teplo Tepelná pohoda je stav, kdy teplo vyprodukované metabolismem se rovná teplu, které tělo předává okolí 9
Aklimatizace! Přizpůsobení se okolním podmínkám 1 Clo = Hodnota izolace 0,155 m 2 o C/W Vypadne-li klimatizace, můžete se novým podmínkám přizpůsobit změnou hodnot Clo. 10
Princip chlazení / klimatizace Obracený Carnotův cyklus je vratný kruhový děj, který se skládá ze čtyř vratných procesů Základem je chladivový okruh výparník dochází v něm k odpařování chladiva (změna skupenství z kapalného na plynné) při kterém dochází k odebírání tepla kompresor stlačení chladiva (zvýší se teplota a tlak chladiva) kondenzátor teplo odebrané z místnosti je pomoc chladiva předáno do okolí, venkovního prostoru (změna skupenství zkapalnění chladiva) expanzní ventil snižuje tlak chladiva + nástřik chladiva do výparníku Celý cyklus se opakuje Moderní klimatizační zařízení mohou pracovat i obráceně a to tak, že mohou zaměnit funkci kondenzátoru a výparníku = TEPELNÉ ČERPADLO 11
Typy kompresorů používaných v chladivových okruzích Scroll Pístový Šroubový Turbocor 12
Rozdělení dle způsobu předávání tepla a) Přímé chlazení b) Nepřímé chlazení 13
Přímé chlazení (chladivo vzduch) přímá výměna tepla mezi proudem vzduchu a teplosměnnou plochou výparníku 14
Nepřímé chlazení (chladivo kapalina vzduch) nepřímou výměnu tepla mezi proudem vzduchu a teplosměnnou plochou výměníku zajišťuje zpravidla nemrznoucí směs Chladič Technologie Aku nádoba 15
Způsoby klimatizování budov vzduchotechnický systém vodní systém split systém (multisplit) 16
Způsoby klimatizování budov venkovní jednotka vzduchotechnický systém vodní systém split systém (multisplit) Vnitřní VZT jednotka 17
Způsoby klimatizování budov venkovní jednotka vzduchotechnický systém vodní systém split systém (multisplit) Fancoil jednotky 18
Jednotky pro vodní systémy se vzduchem chlazeným kondenzátorem s vodou chlazeným kondenzátorem s odděleným kondenzátorem s odděleným výparníkem Potrubní rozvod tlakové otevřený tlakově uzavřený - nejběžnější 19
FREECOOLING volné chlazení JAK PRACUJE VODA MŮŽE BYT CHLAZENA DÍKY NÍZKÝM TEPLOTÁM OKOLNÍHO VZDUCHU NUTNÉ PODMÍNKY PRO FREECOOLING TEPLOTA OKOLÍ MUSÍ BÝT MINUMÁLNĚ O 2 C NIŽŠÍ NEŽ TEPLOTA VODY VRACEJÍCÍ SE Z TECHNOLOGIE VÝHODY SNÍŽENÍ SPOTŘEBY ELEKTRICKÉ ENERGIE PŘI VÝBOBĚ CHLADU (viz. graf) SNÍŽENÍ PRACOVNÍCH HODIN KOMPRESORU SNÍŽENÍ OPOTŘEBENÍ KOMPRESORU DÍKY SNÍŽENÍ PRACOVNÍCH HODIN VÝSLEDEK OCHLAZENÍ VODY ZA NULOVOU CENU!!!! 20
FREECOOLING : Jak pracuje? PŘECHODOVÉ OBDOBÍ: ČÁSTEČNÝ FC Pokud T okolí T in FC-2 C 3-cestný ventil (M) pos. 1 voda je předchlazena FC (růžové šipky); ZAPNUTÝ kompresor Tin FC 1 M 2 ZIMA : ÚPLNÝ FC Pokud T okolí T out-10 C 3-cestný ventil (M) pos. 1 všechny kompresory a ventilátory na kondenzačním okruh jsou VYPNUTÉ To ut VÝPARNÍK Tin LÉTO: CHLADIČ ON FC OFF Pokud T okolí + 2 C > T in FC 3-cestný ventil (M) pos. 2 (voda neprotéká přes FC výměníky): FC OFF 21
Rekuperace tepla z chladících zařízení - DESUPERHEATOR Využívá vysoký potenciál horkých par na výtlaku z kompresoru Výhody využití jinak nevyužitého odpadního tepla jednoduché řízení nízké pořizovací náklady možné využití pro předehřev nasávaného vzduchu Nevýhody omezený výkon (cca 25% kondenzačního výkonu) maximální topný výkon v letním období (klimatizace) 22
Způsoby klimatizování budov venkovní jednotka vzduchotechnický systém vodní systém split systém (multisplit) Nástěnná split jednotka 23
Split systém (multisplit) Se skládá z vnitřní a venkovní klimatizační jednotky, které jsou vzájemně propojeny měděným potrubím naplněným chladiva (tepelně izolované měděné potrubí). připojení jedné až 5 vnitřních jednotek na jednu venkovní omezený počet vnitřních jednotek umožňuje chladit nebo topit 24
VRF (VRV) jednotky Systémy VRV pracují podobně jako split systémy s přímým výparem chladiva a umožňují napojení až 16ks vnitřních jednotek na jednu jednotku vnější. Definice VRF = Variable Refrigerant Flow Definice VRV = Variable Refrigerant Volume detail rozdělovače chladiva 25
Vnitřní jednotky mohou být v provedení - nástěnné - podparapetní - podstropní - stojanové - kazetové k zabudování do podhledů 26
Legislativní změny Dne 8. července 2010 byla vydána Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2010/31/EU ze dne 19. května 2010 o energetické náročnosti budov, která nahradila stávající legislativu z roku 2002 s účinností od 1.1.2013 Evropská unie si stanovila do roku 2020 cíle s ohledem na ochranu klimatu. Tyto cíle jsou shrnuty pod obecným označením "cíle 20/20/20". 20% snížení spotřeby energie v 20% zemích EU snížení emisí 20% CO ² Podíl energie z obnovitelných zdrojů na celkovou spotřebu energie Ve srovnání s rokem 1990 Nová směrnice ukládá členským státům povinnosti: do konce roku 2020 navrhování všech nových budov s téměř nulovou spotřebou energie u nových staveb povinné posuzování možnosti využití dodávek energie z obnovitelných zdrojů 27
Rámcová směrnice EU pro dosažení klimatických cílů Národní implementace v Německu EPBD Směrnice EU o energetické náročnosti budov ErP Směrnice Energy-related products RES Směrnice o podpoře využívání energie z obnovitelných zdrojů ENEV Německé nařízení o úsporách energie Prováděcí nařízení přímo aplikované do německého zákona EEG Německý zákon o obnovitelných zdrojích EEWärmeG Německý zákon o obnovitelných zdrojích tepla 28
Proč byla představena směrnice ErP? Směrnice ErP má za cíl podporovat návrh produktů pomocí zavedení udržitelných a energeticky účinných procesů prostřednictvím vhodných politických nástrojů. Rámcová směrnice vytváří základ specifických produktových opatření, která mají být implementována a definují, kterých produktových skupin se tato směrnice bude týkat, a které rámcové podmínky se vztahují na definici opatření. ErP (produkty spojené se spotřebou energie), které splňují následující kritéria s výjimkou proměnného segmentu jsou vždy předmětem této směrnice, tzn. mohou být připraveny zvláštní právní předpisy pro odpovídající skupiny výrobků. Roční objem prodeje nejméně 200.000 kusů v EU Značný vliv příslušného produktu na životní prostředí Jasný potenciál pro zlepšení, pokud jde o kompatibilitu se životním prostředím za rozumných ekonomických podmínek (náklady) 29
Energetická účinnost jako součást certifikace CE Jednotky s obzvlášť vysokou energetickou účinností mohou být označeny květinovou značkou Ecolabel. Neúčinné produkty pod minimálními požadavky Nejsou v souladu s CE Energetický štítek bude součástí certifikace CE X Neúčinné jednotky již nebudou v souladu s CE Pozadí zavádění směrnice ErP 30
Jaké jsou konkrétní změny? Značení sezónní účinnosti Zavedení minimálních hodnot energetických účinností Zavedení horních limitů hlučnosti 31
Značení sezónní účinnosti pro provoz vytápění Současná klasifikace Dle COP Nová klasifikace Dle SCOP (Seasonal Coefficient of Performance) COP A > 3,6 B > 3,4 C > 3,2 D > 3,0 E > 2,8 F > 2,6 G < 2,6 SCOP A +++ > 5,1 A ++ > 4,6 A ++ > 4,0 A > 3,4 B > 3,1 C > 2,8 D < 2,5 32
Výpočet SCOP v režimu tepelného čerpadla Referenční data o klimatu pro 3 zóny Helsinky Od chvíle, kdy klimatické podmínky mají zásadní vliv na provozní chování v režimu tepelného čerpadla, byly definovány 3 klimatické zóny. Štrasburk Teplá zóna Střední zóna Studená zóna Atény 33
Směrnice EuP bezucpávková oběhová čerpadla Nařízení Komise 641/2009 Něco z historie březen 2005 - dobrovolná dohoda výrobců čerpadel na používání energetických štítků u samostatně instalovaných bezucpávkových oběhových čerpadel... Platnost smlouvy do konce r. 2012 34
Směrnice EuP / ErP 2005 Směrnice EuP, v r. 2009 rozšířena na ErP EuP = Energy Using Products Výrobky, které spotřebovávají, vyrábí nebo přenáší energii Příklady: Kotle, počítače, TV, čerpadla, motory ErP = Energy Related Products Výrobky, které ovlivňují spotřebu energie. Příklady: Okna, izolace, sprchovací hlavice Grundfos používá EuP 35
Značení od r. 2013 Na základě Směrnice 2005/32/EC (revidovaná Směrnice 2009/125/EC) vydala Evropská komise Nařízení č. 641/2009 pro : 1. bezucpávková samostatně instalovaná oběhová čerpadla 2. bezucpávková oběhová čerpadla integrovaná ve výrobcích EEI Energy Efficiency Index index EEI se umisťuje na štítek čerpadla Bezucpávková oběhová čerpadla s jmen. hydraul. výkonem 1 W až 2500 W, konstruovaná pro otopné soustavy nebo pro sekundární okruhy chladicích soustav. 36
Nařízení Komise č. 641/2009 1. ledna 2013 1. srpna 2015 1. ledna 2020 EEI 0.27 EEI 0.23 EEI 0.23 Všechna samostatně instalovaná bezucpávková oběhová čerpadla kromě čerpadel pro solární soustavy a tepelná čerpadla Všechna samostatně instalovaná i integrovaná bezucpávková oběhová čerpadla kromě záměn Všechna samostatně instalovaná i integrovaná bezucpávková oběhová čerpadla Neplatí pro : Cirkulační čerpadla (pitná voda) 37
Vývoj spotřeby el. energie oběhových čerpadel Grundfos % 100 Yearly power consumption 80 60 40 100 % 70 % 62% 20 23% 22% 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 38
CHLAZENÍ průmyslové aplikace Nejběžnější aplikace: zpracování plastů a gumy laserová technologie strojírenství zpracování kovů potravinářský průmysl chemický a farmaceutický průmysl 39
Způsoby chlazení 1) Průtočné chlazení 2) Suché atmosférické chladiče 3) Chladící věže 4) Chladící jednotky s kompresorovým chladivovým okruhem 5) a další (čpavkové, CO2 chlazení atd.) 40
Průtočné chlazení ztrátové chlazení z vodovodního řádu možné využití pro havarijní chlazení neekonomické 41
Atmosférické chladiče kapaliny suché chladiče konstrukčně velice jednoduchý chladič chlazení pouze okolním vzduchem použití pro tlakově otevřené i uzavřené chladící okruhu použití nemrznoucí směsi!!! možnost skrápění žebrovky 42
Chladící věže Otevřená chladící věž použít pro tlakově otevřené okruhy možnost zanášení technologické vody ( pračka vzduchu ) větší nároky na filtraci a úpravu (změkčení) vody dopouštění vody do systému nízké pořizovací náklady 43
Chladící věže Uzavřená chladící věž použít pro tlakové uzavřené okruhy systém se nezanáší nečistotami obsaženými ve vzduchu hlídání odluhu a odparu vyšší pořizovací náklady ochránit trubkovnici proti zamrznutí 44
Chladící jednotky s kompresorových chladivovým okruhem Obracený Carnotův cyklus je vratný kruhový děj, který se skládá ze čtyř vratných procesů výparník dochází v něm k odpařování chladiva (změna skupenství z kapalného na plynné) při kterém dochází k odebírání tepla kapalině kompresor stlačení chladiva (zvýší se teplota a tlak chladiva) kondenzátor teplo odebrané z technologie je pomocí chladiva odváděno do okolí (změna skupenství zkapalnění chladiva) expanzní ventil snižuje tlak chladiva a nástřikuje chladivo do výparníku Celý cyklus se opakuje 45
Jednotky pro vodní systémy se vzduchem chlazeným kondenzátorem s vodou chlazeným kondenzátorem s odděleným kondenzátorem s odděleným výparníkem Potrubní rozvod tlakové otevřený tlakově uzavřený - nejběžnější 46
REFERENCE DIVIZE CHLAZENÍ ROSSIGNOL PIERRE TOYODA GOSEI CZECH WAVIN EKOPLASTIK 47
REFERENCE DIVIZE CHLAZENÍ ROHDE SCHWARZ ISAN 48
REFERENCE DIVIZE CHLAZENÍ STYROTRADE SPOKAR 49
STLAČENÝ VZDUCH 50
Kde se se stlačeným vzduchem můžeme setkat PRŮMYSLOVÉ APLIKACE VÝROBA PLYNŮ ZE STLAČENÉHO VZDUCHU PNEUSERVISY ROBOTIKA A PNEUPOHONY 51
STLAČENÝ VZDUCH průmyslové aplikace Nejběžnější aplikace: obráběcí centra laserová technologie strojírenství zpracování kovů potravinářský průmysl stavebnictví 52
PRODUKTY DIVIZE STLAČENÝ VZDUCH kompresory šroubové, pístové a lamelové turbokompresory dmychadla lamelové vakuové vývěvy a příslušenství pro centralizované i decentralizované systémy a aplikace dochlazovače filtry sušiče odvaděče kondenzátu separátory voda-olej vzdušníky příslušenství 53
Výroba stlačeného vzduchu = kompresor V kompresorech se mění mechanická nebo kinetická energie na energii tlakovou, při čemž se vyvíjí teplo 54
Standardní zapojení kompresorové stanice vzdušník výtlak sání kompresor Separátor voda/olej sušička vzduchu Cyklónový separátor filtry 55
Typy kompresorů mazané bezmazné pístový šroubový lamelový turbokompresor 56
Pístový kompresor Vhodné pro malé provozy s jednosměnným provozem. Využití pracovního času je max. 75%. vysoká hlučnost vyšší vibrace opotřebení pohyblivých částí (pístní kroužky, ventily atd.) mnoho pohyblivých částí generálka po cca 10.000 až 20.000 motohodinách mazané i bezmazné Použití převážně pro vysokotlaké aplikace až 400 bar. Vhodné jako levné řešení pro menší aplikace do 10kW. 57
Šroubový kompresor Šroubové kompresory jsou dvourotorové stroje, pracující na principu vytlačování. určené pro nepřetržitý provoz použití od 2kW 500kW proti pístovým kompresorům jsou tišší a nepřenášejí se vibrace do okolí obvykle jsou jednostupňové do 15 bar generálka po cca 40.000 až 60.000 motohodinách vyšší účinnost mazané i bezmazné možnost frekvenčního měniče otáček motoru 58
Šroubový kompresor funkční schéma 59
Lamelový kompresor V kruhovém válci (stator) rotuje excentricky uložený rotor s podélnými drážkami. V těchto drážkách se pohybují lamely a tak vznikají jednotlivé komory. Ke stlačení dochází v objemově rozdílných komorách. určené pro nepřetržitý provoz použití od 2kW 250kW proti pístovým kompresorům jsou tišší a nepřenášejí se vibrace do okolí lamely jsou vyrobeny se speciálních slitin hliníku / plastů generálka po cca 25.000 až 50.000 motohodinách vyšší výrobní cena oproti šroubovým kompresorů mazané možnost frekvenčního měniče otáček motoru 60
Turbokompresor vhodné pro nepřetržité provozy pro velké výkony od 100kW do řádově MW tlaky do 20 bar (popř. speciál) bezmazné vysoká účinnost vysoké otáčky 25 60tis ot/min nízké servisní náklady 61
Rekuperace tepla z kompresoru U vzduchem chlazených kompresorů může být teplo z olejového chladiče využito, přidáním deskového výměníku do olejového chladícího systému, kde je teplo předávané do vody. 62
Filtrační zařízení stlačeného vzduchu a plynů kondenzační resp. adsorpční sušičky a filtry finské firmy Gardner Denver cyklónové separátory, vzduchem a vodou chlazené dochlazovače, filtry, kondenzační a adsorpční sušičky italské firmy MTA pneumatické nářadí fy. Schneider Bohemia 63
REFERENCE DIVIZE STLAČENÝ VZDUCH DURA AUTOMOTIVE CZ KIA MOTORS SLOVAKIA 64
REFERENCE DIVIZE STLAČENÝ VZDUCH WAVIN EKOPLASTIK DAIKIN DEVICE 65
Otevřená diskuse! 66
Děkuji za pozornost 67