Cvičení č. 2 NÁVRH TEPLOVODNÍHO PODLAHOVÉHO VYTÁPĚNÍ

www.utp.fs.cvut.cz

SÁLAVÉ A PRŮMYSLOVÉ VYTÁPĚNÍ

Cvičení č. 2 NÁVRH TEPLOVODNÍHO PODLAHOVÉHO VYTÁPĚNÍ Ing. Jindřich Boháč [email protected] +420-22435-2488 místnost B1 – 807

1

www.utp.fs.cvut.cz

ROZDĚLENÍ Sálavé vytápění = PŘEVÁŽNĚ sálavé vytápění pokud ti ≤ tg a zároveň tr ≥ tg tak pro sálavé vytápění platí tr ≥ ti Základní dělení převážně sálavého vytápění: - velkoplošné sálavé vytápění - stropní (voda/vzduch/elektřina)

(80 %)

- stěnové

(65 %)

- podlahové

(55 %)

- vytápění zavěšenými sálavými panely - celkové - lokální

- lokální vytápění plynovými zářiči - tmavými - světlými 2

www.utp.fs.cvut.cz

TEPLOVODNÍ PODLAHOVÉ VYTÁPĚNÍ Konstrukce: - Mokrý způsob uložení otopného hadu

- Suchý způsob uložení otopného hadu

Plošná spirála

- Modulové klimadesky

- Kapilární rohože

Meandr

3

www.utp.fs.cvut.cz

TEPLOVODNÍ PODLAHOVÉ VYTÁPĚNÍ

Př.1 Vypočtěte celkový tepelný příkon otopné plochy pro obytnou místnost, pokud budete uvažovat, že vypočtená potřebná otopná plocha bude k dispozici. Uvažujte umístění otopného hadu v 1/7 výšky od spodu vrstvy, ve které je uložen. Místnost je v „uvnitř“ obytného domu se stejnou vnitřní teplotou. a1 a2 b2 b1 tloušťka: 0,065 0,01 0,07 0,13 m tepelná vodivost: 1,2 0,9 0,045 1,35 W/m.K Teplota vody vstupní: Teplota vody výstupní:

tw1 = 40 °C tw2 = 35 °C

Teplota místnosti: ti = 24 °C Vnější průměr potrubí: Dtr = 0,017 m Rozteč trubek: l = 0,2 m Součinitel přest. tepla dolů: α´p = 8 W/m2K Součinitel přest. tepla nahoru: αp = 12 W/m2K Tepelná ztráta místnosti: Qc = 1400 W 4

www.utp.fs.cvut.cz

TEPLOVODNÍ PODLAHOVÉ VYTÁPĚNÍ VÝPOČET VYCHÁZEJÍCÍ Z TEORIE 1-ROZM. VEDENÍ TEPLA VÁLC. ZDROJI (NEVYCHÁZÍ Z NORMY!) a 

1 1

p b

m



a

b



b



1  7,1W .m 2 .K 1 1 6 0,065 0,01  .  12 7 1,2 0,9



a

1 1 ´ p

1



Rstr 

2.(  a   b )   2 .a1.Dtr

tP  ti 

a2 a1

 a  tw1  tw 2 . p  2

1 ´ p



1 1 1 0,065 0,07 0,13  .   8 7 1,2 0,045 1,35

b2 b1

 0,56W .m 2 .K 1

2.(7,1  0,56)  8,73m 1 2  .1,2.0,017

 l 0,2   tgh m.  tgh 8,73.  7,1  40  35 2 2       24 .   ti .  24  . 0,2 l 12  2   8,73. m. 2 2

Při výpočtu podlahové otopné plochy se vychází z předpokladu, že střední povrchová teplota podlahy nepřekročí hygienicky přípustné hodnoty a tepelný výkon podlahové otopné plochy bude krýt tepelné ztráty místnosti. Hlavním výkonovým parametrem je měrný tepelný výkon q při fyziologicky přípustné střední povrchové teplotě podlahové plochy tP.

 30,4C

Vyhovuje účelu??

5

www.utp.fs.cvut.cz

TEPLOVODNÍ PODLAHOVÉ VYTÁPĚNÍ Střední povrchová teplota podlahové otopné plochy nemá z fyziologických důvodů překročit hodnotu (EMPIRICKÉ hodnoty, nikoliv závazné, pouze v ČSN EN 1264 jsou doporučená rozmezí povrchových teplot pro různé materiály): tP = 27 až 28 °C u místností pro trvalý pobyt (obytné místnosti, kanceláře, ...) tP = 30 až 32 °C u pomocných místností, kde člověk jen příležitostně přechází (předsíně, chodby, schodiště, ...) tP = 32 až 34 °C u místností, kde člověk převážně chodí bos (plovárny, lázně, koupelny) Při daných výchozích teplotách tm a ti závisí střední povrchová teplota tP především na rozteči trubek l, kterou je třeba případně upravit – s tím se však mění následně i velikost otopné plochy! Ostatní veličiny jsou buď přibližně konstantní nebo mají na výsledek jen malý vliv. q   p .(tP  ti )  12.(30,4  24)  76,8Wm 2

q´

0,56 b .8.(30,4  24)  4,04W .m 2 ´ p .(tP  ti )  7,1 a Měrný tepelný tok směrem dolů („dotace souseda“) by

Vzorec platí za předpokladu že ti = ti´ !

  b .(ti  ti ´)

neměl překročit 10 až 15 % měrného tep. toku do vytápěné místnosti (ovlivněno tloušťkou izolace). 6

www.utp.fs.cvut.cz

TEPLOVODNÍ PODLAHOVÉ VYTÁPĚNÍ Podlahová plocha nutná pro umístění otopného hadu (minimální potřebná otopná plocha):

SP 

1400 Qc  17,32m 2 (pro místnost ležící pod jinými vytápěnými místnostmi)  q  q´ 76,8  4,04 Zde je q´ tepelný tok stropem z horní vytápěné místnosti!

Mám k dispozici takovou plochu?! Od plochy místnosti je třeba odečíst okrajovou plochu, ve které nejsou položeny trubky. Šířka okrajové plochy r respektive vzdálenost krajní trubky otopného hadu od stěny závisí na charakteristickém čísle podlahy m, což vyjadřuje empirický vztah: 2,3 r m V ploše se musí uvažovat také s vlivem nábytku. Ten na vysokých nohách je možné zanedbat. V ploše pod nábytkem s nízkýma nohama se výkon podlahové otopné plochy snižuje o cca 50 % a u nábytku se soklem se plocha odečítá!

Skutečný výkon podlahové otopné plochy je větší o tepelný tok sdílený okrajovou plochu, ve které nejsou položeny trubky – v praxi se však zanedbává:

QPC  S P .( q  q´)

Zde je q´ ztrátový tepelný tok směrem dolů! Sp je pak skutečná otopná plocha (minimálně viz výše) 7

www.utp.fs.cvut.cz

SÁLAVÉ A PRŮMYSLOVÉ VYTÁPĚNÍ Návrhové nomogramy:

8

www.utp.fs.cvut.cz

TEPLOVODNÍ PODLAHOVÉ VYTÁPĚNÍ Hydraulický výpočet:

m w 

QPC c.(tw1  tw 2 )

 l p w 2 .    w 2 .  w 2 .      .   R.l p    .  pz  p  p    . . d 2 2 2    i   

9

www.utp.fs.cvut.cz

TEPLOVODNÍ PODLAHOVÉ VYTÁPĚNÍ DOMACÍ ÚKOL: Stanovte takovou rozteč (vzdálenosti volte po 5 cm) pro jednotlivé teplotní spády při daných parametrech, na tom závislou potřebnou plochu a potřebný příkon otopné plochy tak, aby byla již pokryta daná tepelná ztráta: a1 a2 b2 b1 tloušťka: 0,065 0,01 0,07 0,13 m tepelná vodivost: 1,2 0,9 0,045 1,35 W/m.K a2 a1 b2

b1

Uvažujte umístění otopného hadu v 1/3 od spodku vrstvy a1 42/34 °C 46/38 °C Místnost: Qc = 750 W, Spmax = 9 m2 ti = 24 °C Místnost je pod stejně vytápěnou místností! Místnost pod podlahou: ti´= 5 °C Dtr = 17 mm Teplotní spády:

10

www.utp.fs.cvut.cz

TEPLOVODNÍ PODLAHOVÉ VYTÁPĚNÍ Výpočet dle ČSN EN 1264 - V ČR NENÍ ZÁVAZNÁ:

11

www.utp.fs.cvut.cz ČSN EN 1264


Podlahová plocha Tepelná ztráta místnosti Teplota interiéru Teplota vstupní vody Teplota vratné vody Vrstva 1 (podl. krytina) Vrstva 2 (roznášecí) Vrstva 3 (tepelná izolace)

Vrstva 4 (stropní konstrukce)

A F: QN,f: θ i: θV: θR: sB: λB: su : λu siz: λiz: sstrop: λstrop:

20 m2 1400 W 24 °C (místnost pod je θu= 5 °C) 40 °C 35 °C 0,01 m 0,9 W/mK 0,065 m 1,2 W/mK 0,07 m 0,045 W/mK 0,13 m 1,35 W/mK

Použité trubky: D = 0,017 m, sRo = 0,002 m, λRo = 0,35 W/mK Určete potřebnou rozteč trubek z následující řady: 0,050 0,075 0,100 0,150 0,200 0,225

0,300

0,375

12



Postup: Střední rozdíl teplot teplonosné látky: 40  35   R  H  V  40  24  13,3C   i ln ln V 35  24  R  i

Tepelný odpor nahoru:  = 10,75 W/m2K Ro 

1





su

u

 R ,B 

1 0,065 0,01    0,16m 2 K / W 10,75 1,2 0,9

Tepelný odpor dolů: Ru  R ,iz  R ,strop  R ,omítka  R ,strop 

AF: QN,f: θi: θV: θR: sB: λB: s u: λu siz: λiz: sstrop: λstrop:

20 m2 1400 W 24 °C (místnost pod je θu= 5 °C) 40 °C 35 °C 0,01 m 0,9 W/mK 0,065 m 1,2 W/mK 0,07 m 0,045 W/mK 0,13 m 1,35 W/mK

0,07 0,13 1    1,75m 2 K / W 0,045 1,35 10,75

Projektový tepelný tok (požadovaný): qdes 

QN , f AF



1400  70W / m 2 20 13



Skutečný tok směrem nahoru:

q  B  aB  aTmT  aumu  aDmD   H Součinitel pro výpočet charakt. křivek závislý na typu soustavy: B = 6,7 W/m2.K Součinitel podlahové krytiny aB: R ,B  0,011m 2 K / W

λu = 1,2 W/mK interpolací: aB = 0,99 Součinitel rozestupu trubek aT: T mT  1   1  0,2  1,67 0,075 0,075 interpolací: aT = 1,22

R,B (m2.K/W) u (W/m.K) 2 1.5 1.2 1 0.8 0.6

R,B (m2.K/W) aT

0.00

0.05

0.10

0.15

1.196 1.122 1.058 1.000 0.924 0.821

0.833 0.797 0.764 0.734 0.692 0.632

0.640 0.618 0.598 0.579 0.553 0.514

0.519 0.505 0.491 0.478 0.460 0.433

0

0.05

0.10

0.15

1,230

1,188

1,156

1,134 14




q  B  aB  aTmT  aumu  aDmD   H Součinitel krycích vrstev au: mu  100.(0,045  su )   100.(0,045  0,065)  2

interpolací: au = 1,049

R,B (m2.K/W) T (m) 0.05 0.075 0.1 0.15 0.2 0.225 0.3 0.375

0 1.069 1.066 1.063 1.057 1.051 1.048 1.0395 1.03

au 0.05 1.056 1.053 1.05 1.046 1.041 1.038 1.031 1.024

0.1 1.043 1.041 1.039 1.035 1.0315 1.0295 1.024 1.018

0.15 1.037 1.035 1.0335 1.0305 1.0275 1.026 1.021 1.016

15




q  B  aB  aTmT  aumu  aDmD   H Součinitel vnitř. průměru trubky aD: mD  250.( D  0,02) 

 250.(0,017  0,02)  0,75 interpolací: aD = 1,0448

R,B (m2.K/W) T (m) 0.05 0.075 0.1 0.15 0.2 0.225 0.3 0.375

0

0.05

0.1

0.15

1.012 1.016 1.022 1.029 1.035 1.038 1.044 1.046

1.011 1.014 1.018 1.024 1.03 1.033 1.039 1.042

aD 1.013 1.021 1.029 1.04 1.046 1.049 1.053 1.056

1.013 1.019 1.025 1.034 1.04 1.043 1.049 1.051

q  6,7  0,99  1,22 1,67  1,049 2  1,04480,75  13,3  55,7W / m 2 Menší než projektovaný tzn. zmenšit rozteč a přepočítat! 16



Tepelný tok směrem dolů (výpočet po přepočtu rozteče dle projektovaného výkonu!):

1 1 Ro  q  i  u   1,75 .(0,16.70  24  5)  17,3W / m2 qu  Ru

17

www.utp.fs.cvut.cz

SÁLAVÉ VYTÁPĚNÍ Výpočet stěnového či stropního teplovodního vytápění analogicky, pouze jsou jiné přípustné hodnoty – tzn. průměrná povrchová teplota (stěna až 60 °C a strop až 45 °C) a z toho plynoucí měrný tepelný výkon a tedy plocha potřebná k pokrytí dané tepelné ztráty. Sálavé plochy se el. zdrojem tepla v podobě topných tyčí, folií či topných rohoží viz přednášky!

18

www.utp.fs.cvut.cz

SÁLAVÉ A PRŮMYSLOVÉ VYTÁPĚNÍ

DĚKUJI ZA POZORNOST!

19

Cvičení č. 2 NÁVRH TEPLOVODNÍHO PODLAHOVÉHO VYTÁPĚNÍ

Recommend Documents