Épületek hűtéstechnikája Komfort hűtések egyes műszaki, tervezési kérdései II. Klímaberendezések, hőleadók kiválasztása, méretezése, a hatásfok, a komfort szempontok alapján, hűtési és fűtési feladatra Tóth Tamás gépészmérnök műszaki tanácsadó
Légállapot változások klímaberendezésekben
A komfort zóna nyáron: 1 5
2 4
3
A komfort zóna „sarkpontjai”: 1.
t=27ºC; φ=33% - átlagos komfort szintű, kis nedvesség terhelésű terek
2.
t=27ºC; φ=55% - átlagos komfort szintű, nagy nedvesség terhelésű terek
3.
t=24ºC; φ=65% - emelt komfort szintű, nagy nedvesség terhelésű terek
4.
t=22ºC; φ=64% - extra komfort v. technológiai igényű, nagy nedvesség terhelésű terek
5.
t=22ºC; φ=33% - extra komfort v. technológiai igényű, kis nedvesség terhelésű terek
h-x diagram
http://www.ivprodukt.se/Pages/Page.aspx?pageId=60
h-x diagram: alapvető pontok
h-x diagram: levegő technikai hűtése
Az univerzális konvekciós klímaberendezés és hőleadó: a fancoilok és a direkt elpárologtatós klímaberendezések I. • Hőcserélők • Ventilátor • Szűrő • Szelepek • Szabályzás Előnyök: • Nagy hőátadó felület • Hűt/fűt egy berendezés • Szűri a levegőt „Hátrányok”: • Légmozgás • Zaj • Magasabb léghőmérséklet • 99% konvekciós hőátadás • 53-244 W elektromos telj. felvétel, maximális fokozaton
Az univerzális konvekciós klímaberendezés és hőleadó: a fancoilok és a direkt elpárologtatós klímaberendezések II. • Hőcserélő • Ventilátorok • Szűrő • Szabályzás Előnyök: • Nagy hőátadó felület • „Lábra” fúj • Hűt/fűt egy berendezés • Szűri a levegőt „Hátrányok”: • Légmozgás • Zaj • Magasabb léghőmérséklet • 99% konvekciós hőátadás
A fan-coilos és a direkt expanziós rendszerek komfortja I.:
Huzatérzet a mozgó levegő sebességének és hőmérsékletének függvényében
100 %-ig megfelelő ha a tmozgó
levegő
> 25ºC
vlevegő ≤ 0,3 m/s
A fan-coilos és a direkt expanziós rendszerek komfortja II.: Kazettás fan-coilok vagy direkt kondenzációs beltéri egységek kifújt levegőjének sebességi és hőmérsékleti légeloszlása lefelé állított (fűtés) kifúvó lamellával:
Az u.n. COANDA EFFEKTUS:
Parapet fan-coilok vagy direkt kondenzációs beltéri egységek kifújt levegőjének sebességi légeloszlása különbözően beállított kifúvó lamellával:
A fan-coilos és a direkt expanziós rendszerek komfortja III.: Magasfali fan-coilok vagy direkt kondenzációs beltéri egységek kifújt levegőjének sebességi légeloszlása függőlegesen középre állított kifúvó lamellával:
Légcsatornázható fan-coilok vagy direkt kondenzációs beltéri egységek (mini légkezelők) kifújt levegőjének hőmérsékleti értékei különböző teljesítményeknél
Megállapítható, hogy a levegő hőmérsékleti eloszlása a tartózkodási zónában megfelel a huzatkritériumoknak, mivel a hőmérséklet-légsebesség érték párok mind, a semleges vagy a meleg zónában vannak.
A fan-coilos és a direkt expanziós rendszerek komfortja IV.: BINI fan-coilok, minilégkezelők, termoventilátorok Középnyomású légcsatornázható fan-coil
Magasnyomású légcsatornázható fan-coil
Légkezelők
Kazettás fan-coil Magasfali fan-coil
coanda effektussal
Parapetes fan-coil (Bini) Radiátoros fan-coil
Padlókonvektor
Állapotváltozás fan-coilnál hűtő üzemben
Komoly légszárítás
a komfort zónán belül!
Állapotváltozás beltéri egységnél (direkt elpárologtatás) hűtő üzemben
Állapotváltozás fal-, illetve mennyezethűtésnél
4’
1. 2. 3. 4. 4’.
t=32ºC; φ = 50% t=20ºC; φ = 99% t=27ºC; φ = 50% t=27ºC; φ = 66% t=24ºC; φ = 80%
Nincs légszárítás!! Nincs benne a komfort zónában!
III/3. Klímaberendezések méretezése tervezési segédletek alapján
Tervezés vagy Kiválasztás?
Az érezhető hűtőteljesítmény számítása – gyors áttekintés
(MSZ
04.140/4-78)
A hőterhelés a belső és külső hőterhelések összege:
Ql Qi Qe (QE QV QM QA QB ) (QF QÜ ) Ahol: QE – az emberi hőleadás QV – a világítás hőleadása QM – a gépek és berendezések hőleadása QÍ – az anyag, ill. árú ki- és betárolásából származó hő QB – az egyéb hőforrások
QF – a külső tömör határoló szerkezeteken a napsugárzás és a külső léghőmérséklet hatására behatoló energiaáramok QÜ – az üvegezett felületeken a napsugárzás és a külső léghőmérséklet hatására behatoló energiaáramok
A fenti összefüggésben semmilyen nedvességterhelés nem szerepel ha az emberek hőleadásánál a száraz hőleadást vesszük figyelembe. (M.1. melléklet: T.1. táblázat)
Illetve: „A külső levegő bevezetésével (a légcserével), illetve a levegő kezelésével kapcsolatos hűtési teljesítmény-igényt az e szabvány szerinti számítás nem tartalmazza.”
Komfort terek állandó nedvességterhelése • Filtráció • Emberek nedvességleadása • (Nem állandó vagy elhanyagolható. nedvességterhelés pl.: főzés, mosás, vasalás, takarítás, növények, stb.)
Látens hűtőteljesítmény számítása h-x diagram segítségével A frisslevegőre és a bepárolgásra vonatkozó állapotváltozás:
..és ugyanaz „papíron”: Vhelys=5x4x2,7=54 m3; n=0,8/h → Vfrisslevegő=43,2 m3/h=0,012 m3/s → → mfrisslevegő=0,0144 kg/s → Δh=70-50=20 kJ/kg Qh.frisslevegő=15 kJ/kg x 0,0144 kg/s=0,216 kW; Δxfrisslevegő=14,9g/kg-11,1g/kg=3,8g/kg=0,0038kg/kg; mvízgőz.friss=0,0038kg/kg x 0,0144kg/s=0,00005472 kg/s Létszám: 2 fő → mvízgőz.emb.=2 x 60 g/h/fő = 0,0000333 kg/s Δxvízgőz.emb.=mvízgőz/mfrisslevegő=0,0000333 kg/s/0,0144kg/s=0,0023 kg/kg → → Δh=6 kJ/kg; Qnedv.emberek=Δh x mfrisslev.=6 kJ/kg x 0,0144 kg/s=0,086 kW
ΣQlátens=Qh.frisslev+Qnedv.emberek=0,216 kW + 0,086 kW=0,302 kW;
Fan-coil méretezése érezhető és látens hányadra I. a szokásos „rutin” szerint (Qérezhető=1650W):
A fan-coil által kifújt levegő
• Az elméleti végpont (10. pont): 27°C; 36,5%. A fan-coil látens hűtőteljesítménye nagyobb a szükségesnél. Tényleges esetben kb.: 43%-ra áll be a relatív páratartalom, ami jelentős látens hűtőteljesítmény többletet, azaz felesleges energiabefektetést jelent. (Qlátens=820W)
Fan-coil méretezése érezhető és látens hányadra II. figyelembe véve a látens hűtőteljesítmény igényt (Qérezhető=1650W):
A fan-coil által kifújt levegő
• Az elméleti végpont (10. pont): 27°C; 45%. Teljesítménye a szükségesnek megfelelő. Tényleges esetben kb.: 48%-ra áll be a relatív páratartalom, ami jelentős látens hűtőteljesítmény megtakarítást jelent, azaz energiatakarékos és a komfort szempontoknak is megfelel. (Qlátens=230W kb. a negyede mint az előző esetben volt. Az energia megtakarítás ebben az esetben 30%.)
Különböző komfortterek fajlagos nedvességterhelése Alapadatok: Tkülső=32°C; 50 %; Tbelső=27°C; 47%; 30m3/h/fő; Helység típus Alapter Fő 2
[m ]
MSZ04.140/4Ebből TevéEmberi 78 szerinti MSZ04.140/4-78 kenység nedvességhőterhelés szerinti emberek terhelés [g/h] általi [W] hőterhelés: [W]
FiltrációÖssz. Rejtett Teljes QRej/Qtot ból eredő nedvesség- hűtőte. hűtőte. arány % nedvesség terhelés Igény Igény -terhelés [g/h] [W] [W] [g/h]
Lakószoba
25 m2 1
1650
70
Pihenés
65
137
202
166
1816
9,14
Lakószoba
25 m2 2
1650
140
Pihenés
130
274
404
332
1982
16,75
Apartman szoba
25 m2 3
1650
210
Pihenés
195
411
606
498
2148
23,18
Iroda Iroda, nyomtatóval
25 m2 3
2610
240
Ülőmunk
195
411
606
498
3108
16,02
25 m2 3
3080
240
Ülőmunk
195
411
606
498
3578
13,92
Tárgyaló
25 m2 8
2730
720
Ülőmunk
520
1096
1616
1328
4058
32,73
Kiselőadó
25 m2 15
3305
1200
Ülőmunk
975
2055
3030
2490
5795
42,97
Fan-coilok méretezése kiválasztó szoftverrel. Fan-coilos azaz fűtőkaloriferes fűtési hőleadók • teljesítményének, • kifújt léghőmérsékletének, • zajszintjének, • hidraulikai ellenállásának meghatározása a • belső hőmérséklet • a fűtővíz hőmérséklet és a • ventilátor sebesség alapján.
A BINI fan-coil kiválasztó program I. Kezdőoldal
A BINI fan-coil kiválasztó program I. Mértékegységek kiválasztása
A BINI fan-coil kiválasztó program I. Fan-coil típus kiválasztása
A BINI fan-coil kiválasztó program I. Fan-coil típus kiválasztása
A BINI fan-coil kiválasztó program IV. A méretező ablak - bemenő adatok megadása
HŐCSERÉLŐ ÉS HŰTÉSI ADATOK VENTILÁTOR FŰTÉSI ADATOK ADATOK Kiinduló adatok fűtési méretezéshez pl.: KÖZEG ADATOK • Belső hőmérséklet: 20ºC ZAJ ADATOK • Előremenő fűtővíz hőmérséklet: 35ºC • Visszatérő fűtővíz hőmérséklet: 30ºC • (Ez helyett megadható a térfogatáram is) • Egy kiválasztott fan-coil mérete vagy az összes méret választása • Egy ventilátor fokozat vagy az öszes kiválasztása • Szükséges stat. nyomás a légoldalon ha légcsatornázható az FC • Az alkalmazott fagyálló töménysége ha szükséges • Hangnyomásszint számítási v. igény adatok
Eredmények: Q=A*λ*ΔT
Afan-coil>>Arad
λ fan-coil>> λ rad
ΔTfan-coil<ΔTrad A
huzatkritériumoknak is megfelel!
Qa Légáram Total Totális hütöteljesítmény Sens Érezhetö hütöteljesítmény QW (C) Víz térfogatáram(Hütés) Tout (C) Kilépö víz hömérséklet(Hütés) dpw (C) Víz nyomásesés(Hütés) TaOut (C) Kilépö levegö hömérséklet(Hütés)
Total QW (H) Tout (H) DPW (H)
Fütöteljesitmény Víz térfogatáram(Fütés) Kilépö víz hömérséklet(Fütés) Víz nyomásesés(Fütés)
TaOut Kilépö levegö hömérséklet(Fütés) Lw Akusztikai teljesítmény
Lp Hangnyomás szint
Gazdaságos hűtés I.: Ha emeljük a hűtőkalorifer hőmérsékletét a rejtett hűtőteljesítmény csökken, az érezhető aránya növekszik.
Qa Légáram Total Totális hütöteljesítmény Sens Érezhetö hütöteljesítmény QW (C) Víz térfogatáram(Hütés) Tout (C) Kilépö víz hömérséklet(Hütés)
A hűtővíz hőmérsékletének csekély mértékű emelésével a rejtett hűtőteljesítmény csökken, ami a beépített hűtőberendezés teljesítményénél és a szivattyúzási munkánál jelentkezik kedvezően. A fan-coil ezen a hőmérsékleten még megfelelően szárítja a levegőt A 2. esetben 15%-al csökken a totális hűtőteljesítmény-igény azonos érezhető hűtőteljesítmény mellett.
Gazdaságos hűtés II.: klímaberendezések VRF rendszer összehasonlítása fan-coilos folyadékhűtős rendszerrel, azonos érezhető hűtőteljesítménynél Qtot/Qé= 2,2/1,8=1,22 ΣQtot=2,2x6= =13,2kW
Qtot/Qé= 2,12/1,84=1,152 ΣQtot=2,12x6= =12,72kW
Energia megtakarítási lehetőségek II.: a klímaberendezések kiválasztása a felvett elektromos teljesítmény alapján
FAN-COILOK INVERTERREL KEFENÉLKÜLI TECHNOLOGIA
Elektronikusan szabályozott motorok a fan-coilokban
Jóval kisebb áramfelvétel Magasabb komfort Extrém alacsony zajszint Nagyobb légszállítás, ill. stat.nyomás 65-75% energia megtakarítás
Zajzsint dBA
Belső hőmérséklet
3 sebességes ventilátor Inverter Teljesítmény igény
idő idő
Folyadékhűtők
Folyadékhűtők felosztása Léghűtéses: • Kompakt kültéri • Kompakt légcsatornázható beltéri • Osztott: kül és beltéri • Vízhűtéses beltéri folyadékhűtő
Thermocold ARTECH
Kültéri kompakt folyadékhűtő
Főbb komponensek -Kompresszor -Szivattyú
-Kondenzátor
-Elpárologtató
A folyadékhűtő teljesítménye
Egyidejűségi tényező:
Megj.: ha e ≤ 0,95 szabályzó szelep kell a fan-coilokhoz (vízoldali szabályozás)!!
Egyszerű fan-coilos, folyadékhűtős rendszer
Egyszerű fan-coilos, folyadékhűtős rendszer
KONKLÚZIÓ • Az érezhető és látens hűtőteljesítményt is figyelembe vevő fan-coil kiválasztás 10-25% hőenergia megtakarítást eredményez a folyadékhűtőnél.
• Az inverteres fan-coil motorok alkalmazásával 65-75% elektromos energia megtakarítható. • A kisebb folyadékhűtővel 10-25% szivattyúzási munkát is megtakarítunk. • A túlhevítési hővisszanyerővel a hőenergia 25-30%-a visszanyerhető, pl. szállodákban, lakóházakban. Teljes hővisszanyeréssel a hőenergia 100%-a visszanyerhető de csak ha van hűtési és fűtési igény egyszerre. … és ami most nem fért bele: a részterhelésnél megtakarítható energia mennyisége, és egyéb előnyök a VRF rendszerekkel szemben • Szivattyúzási munka, primer-szekunder körös hidraulikai kialakítással • Több hűtőkörös, multiscroll illetve inverteres folyadékhűtők magas szezonális hűtési hatásfokai, stb. stb.
Köszönöm a figyelmet! Tóth Tamás műszaki tanácsadó 06-70/333-50-18
[email protected]
