AT 02 TZB II a technická infrastruktura LS 2012 Klimatizační systémy a chlazení pro vzduchotechniku 11. Přednáška Ing. Olga Rubinová, Ph.D. 1
Harmonogram AT02 t. část Přednáška Cvičení 1 UT Mikroklima budov, výpočet tepelných ztrát Tepelná ztráta obálkovou metodou 2 Otopné soustavy základní rozdělení prvků Tepelná ztráta dle ČSN 060210 3 4 Otopná tělesa, potrubní rozvody, armatury, zabezpečovací zařízení Zdroje tepla pro vytápění, plynové spotřebiče, příprava teplé vody Otopná tělesa Rozvody 5 Kotelny a předávací stanice Výkresy 6 Obnovitelné zdroje energie pro vytápění Kotel 7 VZT Význam vzduchotechniky, přirozené větrání Solární ohřev TV + LABORATOŘ 8 Proudění vzduchu, nucené větrání Přirozené větrání 9 Strojovna vzduchotechniky a prostorové nároky VZT Distribuce vzduchu 10 Tepelné bilance VZT potrubí a VZT jednotka 11 Klimatizační systémy a chlazení pro vzduchotechniku Tepelná zátěž 12 Hluk ve vzduchotechnice, zpětné získávání tepla Klimatizace 13 Aplikace vzduchotechnických systémů v občanských stavbách Zápočet
Základní členění - úpravy vzduchu Klimatizace úprava čistoty, teploty a vlhkosti vzduchu KVALITA VZDUCHU v závislosti na klimatických podmínkách KVALITA VZDUCHU TRVALE TEPLOTA V ZIMĚ TEPLOTA V LÉTĚ VLHKOST VZDUCHU ŘIDITELNÉ PARAMETRY PROSTŘEDÍ PŘIROZENÉ VĚTRÁNÍ NUCENÉ VĚTRÁNÍ TEPLOVZDUŠNÉ VYTÁPĚNÍ KLIMATIZACE
Základní členění VZT systémů - pojmy podtlakové větrání přirozené větrání ÚPRAVY VZDUCHU větrání filtrace ohřev chlazení zvlhčování odvlhčování NÁZEV VZT SYSTÉMU teplovzdušné větrání teplovzdušné větrání s chlazením chlazení oběhového vzduchu klimatizace klimatizace s řízeným odvlhčováním
Základní členění - možnosti různých VZT systémů KLIMATIZACE = úprava vzduchu k zajištění požadované ČISTOTY, TEPLOTY A VLHKOSTI VZDUCHU v obsluhovaných místnostech. K tomu slouží klimatizační zařízení, které plní 4 termodynamické funkce: OHŘEV CHLAZENÍ VLHČENÍ ODVLHČOVÁNÍ KLIMATIZACE DÍLČÍ KLIMATIZACE DÍLČÍ KLIMATIZACE (PLNÁ)
Požadavky na vnitřní prostředí 20 21 22 23 24 25 C TEPLOTA VZDUCHU 20 21 22 23 24 25 C TEPLOTA STĚN 0,1 0,12 0,14 0,16 0,20 m/s 30 40 50 60 70 % RYCHLOST PROUDĚNÍ RELATIVNÍ VLHKOST VZDUCHU STANDARDNÍ POŽADAVKY NA VNITŘNÍ PROSTŘEDÍ POBYTOVÝCH MÍSTNOSTÍ
Vzduchové systémy - možnosti CHLAZENÍ A VYTÁPĚNÍ místnosti tedy úpravu teploty ŘÍZENÉ VĚTRÁNÍ výměna vzduchu v místnosti vzduchem vnějším s odvodem škodlivin KLIMATIZACE ZAJIŠŤUJE FILTRACI VZDUCHU příp. další úpravy související s čistotou (ionizaci, sterilizaci) ÚPRAVU VLHKOSTI vlhčením a odvlhčováním vzduchu
Členění klimatizace dle teplonosné látky Podle teplonosné látky, kterou se tepelná energie dopraví do obsluhované místnosti se klimatizační systémy člení: VZDUCHOVÉ VODNÍ CHLADIVOVÉ Teplonosnou látkou zprostředkující je vzduch vedený vzduchovody. Z důvodu malé tepelné kapacity vzduchu větší průtoky nutné větší výměny vzduchu v místnostech. VYŽADUJÍ PRO SVŮJ PROVOZ ZDROJ STUDENÉ (CHLADÍCÍ VODY) s fancoily dvoutrubkové třítrubkové čtyřtrubkové chladicí stropy KOMBINOVANÉ voda + vzduch indukční jednotky DECENTRÁLNÍ systémy přímého chlazení: Split Multisplit VRV OBSAHUJÍ CELÝ CHLADÍCÍ OKRUH ÚSTŘEDNÍ
Vzduchové systémy klimatizace - členění VZDUCHOVÉ NÍZKOTLAKÉ VYSOKOTLAKÉ ÚSTŘEDNÍ ZÓNOVÉ SPECIÁLNÍ pro prostory s přesnými požadavky na stav vnitřního prostředí a malými tolerancemi jejich kolísání, zpravidla teplotami. Systémy mají charakter ústředních vzduchových systémů.
Vzduchové systémy ústřední klimatizace VZDUCHOVÉ ÚSTŘEDNÍ úprava vzduchu ve strojovně do všech obsluhovaných místností se přivádí stejný vzduch přívod a odvod vzduchu (samostatné) velké místnosti občanských i průmyslových staveb s větším podílem venkovního vzduchu: konferenční sály, divadla, kina obchodní domy, restaurace, jídelny
Vzduchové systémy klimatizace - skladba FUNKCE: větrání, celoroční úprava teploty (teplovzduěné vytápění a chlazení), bez úpravy vlhkosti
Vzduchové systémy klimatizace - zónové VZDUCHOVÉ ZÓNOVÉ základní úprava přívodního vzduchu ve strojovně a doplňková úprava vzduchu do stavu nutného pro zajištění mikroklimatu jednotlivých zón řízení teploty v jednotlivých zónách jednokanálový systém přívod a odvod vzduchu konstantní průtok vzduchu, regulace změnou teploty vzduchu rozlehlé budovy a provozy průmyslových objektů, např. obchodní centra, výstavní pavilóny, operační komplexy, výrobní haly ap. s různými požadavky na úroveň vnitřního prostředí jednotlivých zón. OHŘÍVAČ CHLADIČ OHŘÍVAČ CHLADIČ A B C
Vzduchové systémy klimatizace ZÁSADNÍ PŘEDNOSTÍ VZDUCHOVÝCH SYSTÉMŮ JE KOMBINACE: VĚTRÁNÍ + ŘÍZENÍ TEPLOTY + KVALITA VZDUCHU (+ ÚPRAVA VLHKOSTI) použití pro prostory s vyššími nároky na tepelně vlhkostní složku prostředí, kvalitu vzduchu, potřebu větrat = shromažďovací prostory, čisté prostory
Vzduchové systémy - skladba, energetické zdroje OCHLAZOVÁNÍ STAVEB VYTÁPĚNÍ STAVEB VZDUCHOTECHNIKA VÝROBA CHLADU VÝROBA TEPLA ÚPRAVA VZDUCHU STROJOVNA CHLAZENÍ KOTELNA STROJOVNA VZT
Vzduchotechniká jednotka typu RoofTop kompaktní zařízení pro dopravu vzduchu, ohřev a přímé chlazení s integrovaným chladícím okruhem, možnost ZZT umístění do venkovního prostoru směšování, omezený podíl venkovního vzduchu včetně systému MaR omezený dopravní tlak ventilátoru - krátké potrubní rozvody, max. filtrace F7 vhodné pro rozlehlé halové objekty vyšší průtoky vzduchu supermarkety, veletržní haly, benzinové stanice, autosalony, počítačové sály, atd.
17
Vodní systémy s fancoily VODNÍ CHLADICÍ STROPY FANCOILY fancoil = ventilátorová jednotka s vodními výměníky úprava vzduchu probíhá v jednotce fancoil, která je přímo v obsluhované místnosti pracuje zejména s oběhovým vzduchem může zde být zaústěn větrací (venkovní) vzduch řízení teploty v jednotlivých místnostech - zónách A B administrativní budovy, obchodní centra (samostatné zařízení pro malé OJ), prostory s nároky na individuální řízení místnosti C 18
Fancoil parapetní provedení PŘÍVOD UPRAVENÉHO VZDUCHU OHŘÍVAČ CHLADIČ ODVOD KONDENZÁTU VENTILÁTOR VZDUCHOVÝ FILTR OBĚHOVÝ VZDUCH REGULAČNÍ KLAPKA VENKOVNÍ VZDUCH 19
Fancoil parapetní provedení PARAPETNÍ PROVEDENÍ 20
Fancoil potrubní provedení POTRUBNÍ PROVEDENÍ základní jednotka + příslušenství (tlumiče hluku, pružné manžety OVLADAČ
Fancoil kazetové provedení PROVEDENÍ (ČTYŘSMĚRNÁ) KAZETA regulace teploty topné a chladící vody zaústění (primárního) větracího vzduchu vana na kondenzát sání vzduchu výfuk vzduchu
Vodní systémy příklady provedení VÝROBA CHLADU FANCOIL ZÁSOBNÍK TEPLÉ VODY HYDRAULICKÝ MODUL TEPELNÉ ČERPADLO VZDUCH-VODA PODLAHOVÉ VYTÁPĚNÍ
KLM systém vodní s fancoily - návrh KONCEPCE TEPELNÁ BILANCE TEPELNÉ VÝKONY ZPŮSOB VĚTRÁNÍ TEPELNÁ ZTRÁTA PROSTUPEM TEPELNÁ ZÁTĚŽ PROSTUPEM VODNÍ ZISKY A VĚTRÁNÍM A VĚTRÁNÍM Q ZT =? Q ZA =? M =? VZDUCHOVÝ SYSTÉM CHLADIVOVÝ SYSTÉM VODNÍ SYSTÉM KOMBINOVANÝ SYSTÉM
KLM systém vodní s fancoily - návrh 2 trubkový fancoil PRO CHLAZENÍ t 1 = 20 C Požadovaný topný / chladící výkon z tepelné bilance Typ fancoilu rozmístění a počet kusů Požadovaný topný / chladící výkon na 1 ks výběr velikosti
KLM systém vodní s fancoily návrh - zadání MÍSTNOST 1 POČET OSOB 15 DÁVKA VZDUCHU 40m 3 /h.os. TEPELNÁ ZÁTĚŽ (BEZ VĚTRÁNÍ) 5 kw TEPLOVZDUŠNÉ VĚTRÁNÍ Ti = 24 C MÍSTNOST 2 POČET OSOB 25 DÁVKA VZDUCHU 40m 3 /h.os. TEPELNÁ ZÁTĚŽ (BEZ VĚTRÁNÍ) 9 kw TEPLOVZDUŠNÉ VĚTRÁNÍ Ti = 24 C
KLM systém vodní s fancoily návrh - výpočet MÍSTNOST 1 VĚTRACÍ VZDUCH V=15.40=600 m3/h TEPELNÁ ZÁTĚŽ VĚTRÁNÍM Q=V.r.(he-hi) Q=600/3600.1,2(60-45)=3kW TEPELNÁ ZÁTĚŽ CELKEM Q=5+3=8 kw 3x FCU á 2,7 kw MÍSTNOST 2 POČET OSOB 25 VĚTRACÍ VZDUCH V=25.40=1000 m3/h TEPELNÁ ZÁTĚŽ VĚTRÁNÍM Q=V.r.(he-hi) Q=1000/3600.1,2(60-45) =5kW TEPELNÁ ZÁTĚŽ CELKEM Q= 9+5=14 kw 5x FCU á 2,8 kw
KLM systém vodní s fancoily návrh výběr velikosti 1,5 2,8 2,5 1,9 2,6 3,2 2,6 3,3 3,7
KLM systém vodní s fancoily návrh výběr velikosti Q=Qn.fk=3,2.0,87=2,8 kw
KLM systém vodní s fancoily grafická část FCU -KAZETA PŘÍVOD VZDUCHU ODVOD VZDUCHU 24 m VZT JEDNOTKA PRO PŘÍVOD VĚTRACÍHO VZDUCHU 20 m
Kombinované KLM systémy vzduch voda ( s IJ) KOMBINOVANÉ VZDUCH - VODA úprava primárního vzduchu ve strojovně v místnosti indukční jednotky, k jejich chodu nutný primární vzduch přimíchávají sekundární (indukovaný) vzduch IJ = koncový prvek NTK individuální řízení místností ODVOD VZDUCHU VÝROBNÍK STUDENÉ VODY INDUKČNÍ JEDNOTKA ROZVOD CHLADÍCÍ VODY SEKUNDÁRNÍ VZDUCH PŘIVÁDĚNÝ VZDUCH PRIMÁRNÍ VZDUCH dvoutrubkové třítrubkové čtyřtrubkové jeden nebo dva výměníky administrativní budovy, prostory s nároky na individuální řízení místnosti VZT JEDNOTKA PRO PŘÍVOD PRIMÁRNÍHO VZDUCHU Příklad dvoutrubkové indukční KLM
Kombinované KLM systémy indukční jednotka parapetní PŘÍVOD UPRAVENÉHO VZDUCHU TRYSKY POTRUBÍ PRO PŘÍVOD PRIMÁRNÍHO VZDUCHU KLAPKY CHLADIČ OHŘÍVAČ SEKUNDÁRNÍ VZDUCH Z MÍSTNOSTI
Kombinované KLM systémy indukční jednotka podstropní PŘÍVOD UPRAVENÉHO VZDUCHU PŘÍVOD PRIMÁRNÍHO VZDUCHU CHLADIČ SEKUNDÁRNÍ VZDUCH Z MÍSTNOSTI
Indukční jednotka - stropní (chladící) trám stropní provedení = chladící trámy aktivní (s přívodem primárního vzduchu) pasivní (přirozená konvekce)
Chladivové systémy - skladba VENKOVNÍ JEDNOTKA - KONDENZÁTOR - KOMPRESOR - VENTILÁTOR CHLADIVOVÉ POTRUBÍ VNITŘNÍ JEDNOTKA - VÝPARNÍK - EXPANZNÍ VENTIL - FILTR - VENTILÁTOR
Chladivové systémy - skladba CHLADIVOVÉ SPLIT - MULTISPLIT - VRV úprava vzduchu přímo v obsluhovaných místnostech individuální teplotní a provozní režim v jednotlivých místnostech - zónách zpravidla nezajišťuje větrání, pracuje s oběhovým vzduchem vnitřní a venkovní jednotky propojeny chladivovým potrubím CHLADIVOVÉ POTRUBÍ VENKOVNÍ JEDNTKA administrativní budovy, obchodní centra (samostatné zařízení pro jednotlivé OJ), prostory s nároky na individuální řízení místnosti Příklad VRV systému VNITŘNÍ JEDNOTKA
Provozní klimatické podmínky TEPLOVZDUŠNÉ VYTÁPĚNÍ CHLAZENÍ REŽIM: TEPELNÉ ČERPADLO VENKOVNÍ KLIMATICKÉ PODMÍNKY CHLAZENÍ VNITŘNÍ PROSTŘEDÍ -20 C -10 C 0 C 10 C 20 C 30 C
Chladivové systémy provozní režimy COP: coefficient of performance COP - Topný faktor EER - Chladící faktor VÝKON PŘÍKON v režimu vytápění v režimu chlazení Energetická třída: A B C D E F
Chladivové systémy energetická náročnost
Vodní a chladivové systémy - porovnání CHLADIVOVÝ SYSTÉM (TEPELNÉ ČERPADLO) VODNÍ SYSTÉM - 4 TRUBKOVÝ VÝROBA CHLADU VÝROBA TEPLA
Chladivové systémy SPLIT systém VNITŘNÍ JEDNOTKA - VÝPARNÍK - EXPANZNÍ VENTIL - FILTR - VENTILÁTOR VENKOVNÍ JEDNOTKA - KONDENZÁTOR - KOMPRESOR - VENTILÁTOR
Chladivové systémy SPLIT systém
Chladivové klimatizační systémy - kam s tím? Jsou limitovány délky propojovacího potrubí mezi vnitřní a vnější jednotkou - malé systémy = malé délky. Venkovní jednotka = zdroj hluku a tepla.
Chladivové systémy SPLIT systém pouze chlazení chlazení / vytápění chlazení / vytápění s plynulou regulací výkonu až 4 vnitřní jednotky, celkový výkon cca 12 kw
Chladivové systémy MULTISPLIT systém pouze chlazení chlazení / vytápění chlazení / vytápění s plynulou regulací výkonu až 8 vnitřních jednotek, celkový výkon cca 15 kw
Chladivové systémy MULTISPLIT systém
Chladivové systémy VRV (VRF, MRV) systém chlazení / vytápění s plynulou regulací výkonu až 40 vnitřních jednotek, celkový výkon cca 70 kw
Chladivové systémy - skladba ROZDĚLOVAČ CHLADIVA současné chlazení / vytápění s plynulou regulací výkonu až 40 vnitřních jednotek, celkový výkon cca 70 kw
Chladivové systémy - skladba POČET ZÓN (VNITŘNÍCH JEDNOTEK) SPLIT (MONOSPLIT, DUAL, TRIPLE, DOUBLE TWIN) MULTISPLIT VRV SYSTÉM CHLADÍCÍ / TOPNÝ VÝKON
Chladivové systémy skladba a požadavky
Nástěnná vnitřní jednotka
Kazetová vnitřní jednotka
Chladivové systémy vnitřní jednotky obrazy proudění
Chladivové systémy vnitřní jednotky obrazy proudění
Kanálová (potrubní) vnitřní jednotka
Kanálová (potrubní) vnitřní jednotka
Parapetní a podstropní vnitřní jednotka
Chladicí technika Chladicí technika je obor, který se zabývá procesy dosažení nízké teploty, jejím udržováním a využitím v ohraničené oblasti vymezené vůči obklopujícímu prostředí. Chlazení je pochod, při kterém je chlazené látce odnímáno teplo, přičemž dochází k jejímu ochlazení nebo dokonce změně jejího skupenství. Látka chladicí má nižší teplotu než látka ochlazovaná.
Chladící okruh přenos tepla ZÍSKÁVÁME TEPLO = TEPELNÉ ČERPADLO ZÍSKÁVÁME CHLAD = ZDROJ CHLADU KONDENZÁTOR CHLADÍCÍ OKRUH VÝPARNÍK TRANSPORT TEPLA Z VNITŘNÍHO PROSTŘEDÍ DO ATMOSFÉRY Chladící okruh ochlazuje přímo chlazenou látku = CHLAZENÍ PŘÍMÉ Chlazení látky se děje přes pomocnou teplonosnou látku = CHLAZENÍ NEPŘÍMÉ
Chladící okruh EXPANZNÍ VENTIL KAPALNÉ CHLADIVO Q o VÝPARNÍK NÍZKOTLAKÁ ČÁST SACÍ POTRUBÍ PLYNNÉ CHLADIVO KOMPRESOR VYSOKOTLAKÁ ČÁST P c VÝTLAČNÉ POTRUBÍ KONDENZÁTOR Q k
Chladící okruh SPLIT systému VENKOVNÍ JEDNOTKA (KOMPRESOR, KONDENZÁTOR, EXPANZNÍ VENTIL) VNITŘNÍ JEDNOTKA (VÝPARNÍK) Vzduchem chlazené výměníky
Přímé chlazení vzduchu (chladivem) VENKOVNÍ KONDENZAČNÍ JEDNOTKA CHLADIVOVÉ POTRUBÍ VÝPARNÍK
Vzduchem chlazená kondenzační jednotka Chladící výkon do 15 kw
Nepřímé chlazení vzduchu (vodou), oddělený kondenzátor CHLADIVOVÉ POTRUBÍ KONDENZÁTOR VÝROBNÍK STUDENÉ VODY POTRUBÍ CHLAZENÉ VODY VODNÍ CHLADIČ
Oddělený vzduchem chlazený kondenzátor ODDĚLENÝ VZDUCHEM CHLAZENÝ KONDENZÁTOR
Nepřímé chlazení vzduchu (vodou), suchý chladič POTRUBÍ CHLADÍCÍ VODY SUCHÝ CHLADIČ VÝROBNÍK STUDENÉ VODY POTRUBÍ CHLAZENÉ VODY VODNÍ CHLADIČ
Nepřímé chlazení vzduchu (vodou), chladicí věž POTRUBÍ CHLADÍCÍ VODY CHLADÍCÍ VĚŽ VÝROBNÍK STUDENÉ VODY POTRUBÍ CHLAZENÉ VODY VODNÍ CHLADIČ
Chladící věž Otevřené systémy (chlazená voda je rozstřikována na výplň) VODA VSTUP NÁPLŇ VZDUCH VODA VÝSTUP
Chladící věž Princip otevřených velkých chladících věží je stejný - ochlazovaná voda se rozstřikuje na náplň, po které stéká dolů a zespodu proudící vzduch ji ochlazuje
Nepřímé chlazení vzduchu (vodou), kompaktní výrobník VÝROBNÍK STUDENÉ VODY POTRUBÍ CHLAZENÉ VODY VODNÍ CHLADIČ