Schémata vzduchotechnických jednotek Co to je vzduchotechnická jednotka? Vzduchotechnická (VZT) jednotka je soubor funkčních prvků sloužících k úpravě vzduchu a jeho dopravě v rozvodech systému. Zároveň svým chodem významně ovlivňuje cílový prostor (teplota, rychlost vzduchu, hluk, aj.) i jiné prostory (okolí jednotky). Základní dělení dle technického provedení: - sestavné o jednotka je sestavena z jednotlivých dílů reprezentujících funkční části (tzv. komory ventilátorová komora, komora ohřívače, chladiče apod.) podle individuálních požadavků o díly je možné snadno spojovat o umožní velmi variabilní možnosti sestav tvarové i funkční - kompaktní (blokové/skříňové) o blokové jednotky jsou tvořeny základním rámem pro danou rozměrovou řadu o vnitřní sestava vybavení jednotky zůstává variabilní při zachování rozměrů základního rámu o umožňují velmi kompaktní technické řešení VZT jednotky s menšími vnějšími rozměry než sestavné o nižší tvarová variabilita Základní dělení dle umístění: - jednotky pro instalaci výhradně v interiéru - jednotky pro instalaci ve venkovním prostředí o zvýšená izolace stěnových panelů (cca 40 až 60 mm) o opláštění jednotky pro ochranu před deštěm a sněhem zejména elektroinstalace o ochrana odvodů kondenzátu, připojení energií proti mrazu Jaké parametry potřebujeme pro volbu vhodné jednotky? Základní orientace pro zjištění velikosti: - návrhový objemový průtok přiváděného vzduchu - objemové průtoky čerstvého a cirkulačního vzduchu Další parametry pro upřesnění jednotlivých částí - tlakové ztráty potrubí rozvádějící vzduch po budově - tlakové ztráty potrubí odvodu vzduchu z budovy - tepelné výkony ohřívačů, chladičů vzduchu - aj. 1/9
Jednotka přetlakového větrání jednotka zajišťuje pouze přívod čerstvého vzduchu do větraného prostoru Obr.1 Jednotka přívodu vzduchu Části: F filtr účel: o odstranění mechanických a biologických částic ze vzduchu důvod: o zajištění kvalitního vzduchu pro větrání o ochrana zařízení jednotky a rozvodů (výměníky, apod.) na vstupu čerstvého venkovního vzduchu do jednotky musí být osazen filtr vhodné pokud je filtr i na výstupu z jednotky o druhý stupeň filtrace o odlučování částic ulpěných na zařízení jednotky Základní rozdělení běžné - hrubé filtry (G1 až G4), jemné filtry (F5 až F9), vysoce účinné HEPA (H10 až H14), UPA (U15 až U17) V ventilátor o dopravovat určité množství vzduchu [m 3 /h] při překonávání tlakových ztrát systému potrubí, což vyžaduje určitou hodnotu celkového pracovního tlaku [Pa] - skládá se z: o oběžného kola pracovní část, tvarem a počtem lopatek udává základní vlastnosti ventilátoru o spirální skříň vnější plášť oběžného kola, podílí se na vlastnostech, kryje a chrání oběžné kolo o elektromotor pohon oběžného kola, napřímo, nebo přes převod o uchycení v silentblocích v rámu VZT jednotky, přímo v potrubí, aj. Základní rozdělení - podle velikosti pracovního tlaku o nízkotlaké do 1 kpa o středotlaké do 3 kpa o vysokotlaké nad 3 kpa - podle směru průtoku vzduchu oběžným kolem o axiální proud vzduchu prochází oběžným kolem ventilátoru ve směru osy o radiální 2/9
vzduch je do oběžného kola nasáván ve směru jeho osy, ale odchází z ventilátoru kolmo na osu rotace o diagonální jsou kombinací předchozích dvou, vzduch vstupuje téměř ve směru osy rotace oběžného kola a vystupuje v úhlu menším než 90 od osy - důležité parametry ventilátoru: o vedle pracovního tlaku a dopravovaného množství vzduchu o účinnost, hlučnost, vibrace, rozměry, možnosti regulace výkonu a maximální teplota dopravovaného vzduchu Přechodová komora o alespoň částečné zklidnění a stabilizování proudu vzduchu za ventilátorem - úsek přímého potrubí, přímé komory v jednotce O Ohřívač vzduchu o ohřev proudu čerstvého vzduchu na teplotu požadovanou provozem VZT jednotky a větraného prostoru. Rovnotlaká větrací jednotka jednotka zajišťuje přívod čerstvého vzduchu a zároveň odvod odpadního vzduchu větraného prostoru Obr.2 Rovnotlaká větrací jednotka Části: F filtr minimálně osadit na vstupech čerstvého a odváděného vzduchu do jednotky filtry na výstupech doplňují např. vyšší filtrací, u některých rekuperačních výměníků dochází k transportu hmoty mezi proudy vzduchu omezení přenosu z výměníku V ventilátor samostatné ventilátory pro přiváděný/čerstvý vzduch a odváděný/odpadní vzduch 3/9
O Ohřívač vzduchu ZZT Výměníky pro zpětné získávání tepla o Využít teplo přenášené odpadním (znečištěným) vzduchem a zlepšit celkovou energetickou bilanci systému. o využití nejčastěji pro předehřev čerstvého venkovního vzduchu Základní dělení výměníků: - regenerační entalpijní získávání tepla, o převažující sdílení citelné, latentní teplo, hmota, o rotační výměníky teplosměnná plocha má tvar kompaktně strukturovaného válce plocha je střídavě vystavena oběma proudům vzduchu - odpadní a čerstvý vzduch proudí protiproudně opačnými polovinami válce, ve směru jeho osy a válec se pomalu otáčí. vysoká účinnost až 85 % o přepínací výměníky jednotná teplosměnná plocha, přes kterou střídavě proudí odváděný a čerstvý vzduch (každý chvilku) teplo se akumuluje do teplosměnné plochy z odpadního vzduchu a vydává teplo při proudění studenějšího čerstvého vzduchu účinnosti kolem 40 50 % - rekuperační teplotní získávání tepla, o převažující sdílení citelné (latentní) teplo, o deskové výměníky teplosměnná plocha z profilovaných desek uspořádání proudů vzduchu protiproudé, nebo křížoproudé jednoduchá konstrukce, vyvážený prostup tepla účinnosti do 75 % o výměníky z tepelných trubic teplosměnná plocha je tvořena svazkem kovových trubic plněných nízkovroucím médiem, jeden konec (výparná část) je v proudu odpadního teplého vzduchu, druhý konec (kondenzační část) je v proudu studeného čerstvého vzduchu médium se odpaří ve výparné části a projde do kondenzační části, kde zkapalní a předá teplo do trubice a do vzduchu variabilní a mechanicky odolná konstrukce účinnosti do 80 % (při nízké rychlosti vzduchu) - Pozor v zimním provozu vzniká kondenzace vodní páry z odpadního vzduchu odvod do kanalizace hrozí zamrznutí výměníku 4/9
Jednotka teplovzdušného vytápění jednotka zajišťuje krytí celé nebo významné části tepelné ztráty prostoru obvykle jednotka zároveň zajišťuje větrání Části: F filtr Obr.3 Jednotka teplovzdušného vytápění V ventilátor O Ohřívač vzduchu o ohřev proudu přiváděného vzduchu na teplotu požadovanou provozem VZT jednotky a teplovzdušně vytápěného prostoru. - větrání x teplovzdušné vytápění o větrání přiváděný čerstvý vzduch je ohříván na teplotu blízkou teplotě vzduchu ve větraném prostoru o teplovzdušné vytápění teplota pro ohřev je stanovena podle tepelné ztráty a množství přiváděného vzduchu (viz. vzoreček z 1. cvičení Q = V.ρ.c.(t p t i )) obvykle se pohybuje od 35 C do 45 C byty, kanceláře výjimečně přesahuje 50 C průmyslové aplikace analogicky musí mít ohřívač pro teplovzdušné vytápění výrazně větší výkon než pro větrání Pozn.: 1) U centrálních VAV systémů a systémů s fancoily, je vzduch přiváděný do koncových prvků v místnostech ohříván centrální VZT jednotkou na teplotu odvozenou podle venkovních klimatických podmínek a v koncových prvcích je dohříván (případně i chlazen) podle požadavků konkrétní místnosti. 2) V případě dvoukanálových systémů a standardních systémů je v centrální jednotce vzduch ohřátý na koncové parametry unifikované pro všechny místnosti. Dvoukanálový systém si lokální odchylky kryje směšováním s chladným vzduchem. ZZT Výměníky pro zpětné získávání tepla 5/9
S Směšovací komora o míšení čerstvého a cirkulačního vzduchu v nastaveném poměru Provedení: - obvykle se jedná o komoru, která má samostatné vstupy pro čerstvý a cirkulační vzduch - vstupy jsou opatřeny klapkami pro regulaci poměru jednotlivých proudů vzduchu - klapky jsou ovládané elektropohony, ovšem nastavení poměru není vždy úplně přesné, zejména pokud se výrazněji mění objemové průtoky jednotlivých proudů vzduchu Klimatizační jednotka komplexní systém nejširší úrovně úprav vzduchu včetně přívodu čerstvého vzduchu úpravy kvality filtrace, ionizace apod. úpravy teploty vzduchu ohřev, chlazení úpravy vlhkosti vzduchu vlhčení, odvlhčování Části: F filtr Obr.4 Jednotka klimatizace V ventilátor O1, O2 Ohřívače vzduchu - v klimatizační jednotce může být osazena dvojice ohřívačů - zejména pokud využívá vlhčení vodou - první slouží pro předhřev vzduchu v zimě před vlhčením - druhý pro dohřev (proces adiabatického vlčení zároveň snižuje teplotu vzduchu viz. hx.diagram v cvičení 7,8) ZZT Výměníky pro zpětné získávání tepla S Směšovací komora 6/9
Chladiče o chlazení proudu přiváděného vzduchu na teplotu požadovanou provozem VZT jednotky a obsluhovaným prostorem o teploty přiváděného vzduchu v letním období jsou obvykle o 4 až 8 K nižší než teplota vzduchu v interiéru, výjimečně 10 K (distribuce s vysokou indukcí) kanceláře, obchody, byty o vyšší rozdíly teplot jsou možné pouze v provozech, kde není vzduch přiváděn přímo do oblasti pobytu lidí Základní typy: - vodní chladič principem konstrukce odpovídá teplovodnímu ohřívači o pro stejnou číselnou hodnotu výkonu má ovšem větší teplosměnnou plochu! dáno nižším rozdílem teplot mezi chladící vodou a vzduchem o zdroj chladu centrální zdroj chladu a rozvody chladící vody o teplotní spád nejčastěji 6/12 C, možné i nižší podle možností zdroje chladu o nejčastěji využívaný chladič vzduchu ve VZT jednotkách i lokálních fancoilech, VAV boxech apod. (rozvody chladu po objektu) - přímý výparník z proudu vzduchu přímo odebírá teplo výparník kompresorového chladícího okruhu o časté řešení u malých klimatizačních jednotek, okenních klimatizátorů apod. o vhodné pokud požadujeme výrazně nízké teploty vzduchu, pod 0 C. o při nízkých teplotách na teplosměnné ploše výparníku (podle chladiva, do 10 C) dochází k vysoké kondenzaci vodní páry ze vzduchu hrozí nebezpečí námrazy o při teplotách vzduchu nižších než 0 C je výparník zdvojen, jeden chladí, druhý se rozmrazuje (může převzít i funkci kondenzátoru) nejsou vhodné vnější zdroje tepla protože dochází ke snižování chladícího výkonu Pozn.: 1) Obdobně jako u ohřevu je u centrálních VAV systémů a systémů s fancoily vzduch přiváděný do koncových prvků v místnostech chlazen centrální VZT jednotkou na teplotu odvozenou podle venkovních klimatických podmínek a v koncových prvcích je dochlazován podle požadavků konkrétní místnosti. 2) V případě dvoukanálových systémů a standardních systémů je v centrální jednotce vzduch opět chlazený na koncové parametry unifikované pro všechny místnosti. Dvoukanálový systém si lokální odchylky kryje směšováním se vzduchem z horkého potrubí. 3) Komoru, prostor chladiče nutné napojit na kanalizaci odvod kondenzátu 4) Mnohdy je za chladičem vhodné umístit i eliminátor kapek zkondenzované vodní páry Z Vlhčení o zvyšování vlhkosti přiváděného proudu vzduchu o v klimatických podmínkách ČR se u většiny provozů využívá zejména v zimním období o do proudu vzduchu musíme dostat požadované množství vodní páry a nedosáhnout meze sytosti o vedlejším účinkem může být i čištění vzduchu od prachových i plynných částic Základní dělení: - vlhčení vodou odpařováním rozstřikované vody do proudu vzduchu dochází k její absorpci - vlhčení vzduchu a zároveň k ochlazení o nazývá se též adiabatické vlhčení (chlazení) o základním příkladem je tzv. pračka vzduchu 7/9
její primární účel je ovšem čištění vzduchu zařízení pracuje s velkým přebytkem vody cirkuluje o Hybridní pračka rozprašována velmi jemná mlha nároky na úpravu vody porézní keramický eliminátor kapek slouží jako sekundární odpařovací plocha bez cirkulace vody pouze čistá voda - vlhčení parou do proudu vzduchu je vstřikována pára o páru lze vyrábět v externím zdroji (kotel), nebo v elektrickém parním vyvíječi u zvlhčovací komory o výrazně hygieničtější provoz o výroba páry je náročná na spotřebu energie Pozn.: 1) Zvlhčovací komory je nutné napojit na odvod kondenzátu do kanalizace 2) Za zvlhčovací komorou by měl být umístěn eliminátor kapek, aby nedocházelo k jejich transportu do jiných částí VZT jednotky. Odvlhčování o odvlhčování je cílené snižování vlhkosti proudu vzduchu o v podstatě jde o opačný proces k vlhčení, v našich klimatických podmínkách nalezne využití výjimečně, např. v průmyslových provozech s velkou vnitřní produkcí vlhkosti, bazénech, v zemědělských stavbách při sušení a v ustájení velkého počtu savců. o zejména v letním provozu, kdy vlhkost venkovního vzduchu dosahuje 10,5 g/kg suchého vzduchu Základní typy: - Kondenzační odvlhčování o využití kondenzace vodní páry na chladném povrchu, tj. teplota povrchu je nižší než teplota rosného bodu vzduchu o vhodné pro vyšší teploty vzduchu, kdy stačí teploty povrchu chladiče vyšší než 0 C pro teploty < 0 C namrzání kondenzátu o používají se vodní chladiče i přímé výparníky dtto chladiče o používané často v bazénech - Adsorpční odvlhčování o využití materiálů desikantů dokáží pojmout vodní páru ze vzduchu nezávisle na teplotě, řídí se rozdílem parciálních tlaků vodní páry, fungují i v blízkosti meze sytosti o sorpční rotory desikant je nanesen na matrici rotačního výměníku podobného jako pro ZZT nutná regenerace část čelní plochy rotoru (cca 1/3) je využitá pro regeneraci rotoru odvod vlhkosti z desikantu horký vzduch, podle typu desikantu až 100 C dochází i k ohřevu odvlhčovaného vzduchu o vhodné pro provozy s přesnou definicí vlhkosti vnitřního vzduchu (např. zimní stadiony) 8/9
Tab.1: Jaké jsou nejčastěji obsaženy části v hlavních typech VZT jednotek Větrací jednotka Jednotka teplovzdušného vytápění Jednotka klimatizace filtry filtry filtry ventilátor přívodu vzduchu ventilátor přívodu vzduchu ventilátor přívodu vzduchu ventilátor odvodu vzduchu ventilátor odvodu vzduchu ventilátor odvodu vzduchu výměník zpětného získávání tepla výměník zpětného získávání tepla výměník zpětného získávání tepla ohřívač čerstvého vzduchu směšovací komora směšovací komora ohřívač přiváděného vzduchu ohřívač přiváděného vzduchu chladič přiváděného vzduchu zvlhčovací systém eliminátor kapek Tab.2: Rozvody energií a ostatních sítí nutných pro napojení VZT jednotky Jednotka teplovzdušného Větrací jednotka vytápění Jednotka klimatizace elektrická energie elektrická energie elektrická energie - pohon motorů 1x230 V, 3x400 V - pohon motorů 1x230 V, 3x400 V - pohon motorů 1x230 V, 3x400 V - MaR 24 V, 1x 230 V - MaR 24 V, 1x 230 V - MaR 24 V, 1x 230 V - elektrické ohřívače 3x400 V - elektrické ohřívače 3x400 V - elektrické ohřívače 3x400 V tepelná energie tepelná energie tepelná energie - ohřev vzduchu - ohřev vzduchu - ohřev vzduchu kanalizace kanalizace chlad - odvod kondenzátu z výměn. ZZT - odvod kondenzátu z výměn. ZZT - chlazení vzduchu - kondenz. odvlhčování vzduchu voda/pára - vlhčení kanalizace - odvod kondenzátu z výměn. ZZT - přepad a odvod zbytků z vlhčení - odvod kondenzátu od chladiče 9/9