České vysoké učení technické v Praze

České vysoké učení technické v Praze F k lt stavební Fakulta t b í

ESB 2 Distribuce a proudění vzduchu v interiéru Ing. Daniel Adamovský, Adamovský, Ph.D Ph.D.. K Katedra d technických h i ký h zařízení ří í budov b d Fakulta stavební, ČVUT v Praze

Obsah prezentace

• • • • • •

Základní problematika Základní tvary proudů vzduchu Volné proudění Proudění v omezeném prostoru Základní systémy distribuce vzduchu Stručný přehled distribučních prvků

Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Distribuce a proudění vzduchu v prostoru

Základní problematika •

Proudění vzduchu v prostoru je výslednicí: – Silových setrvačných účinků – Gravitačních a vztlakových sil – Rozdílu R díl tltlaků ků ((výjimečně) ýji č ě)

•

Další důležité vlivy y – Geometrie prostoru – Pohyb lidí, techniky aj.

•

Základní parametry pro popis proudění – Geometrie proudění – Teplota proudění



Základní pojmy:

•

Izotermní – zatopený proud: Proud, který má stejné fyzikální vlastnosti jako vzduch v prostoru. Zejména shodnou teplotu teplotu. Neizotermní proud: Proud vzduchu o rozdílné teplotě proti vzduchu v prostoru. Na proud působí ů í vedle setrvačných č ý sil i gravitační č í a vztlakové é síly í Konvektivní proud: Proud vzduchu ((obvykle y lokální)) šířený ý výhradně ý účinky y vztlakových ý nebo gravitačních sil

•

•



Základní pojmy:

•

Primární proud: Proud vzduchu tvořený přiváděným a strženým vzduchem z prostoru – šíří se vlivem setrvačných sil Sekundární proud: Druhotný proud vzduchu vyvolaný silami primárního proudu Volný proud: Proud vzduchu šířící se neohraničeným prostorem Omezený proud: Proud, který je ovlivňován (brzděn) zpětným prouděním kolem primárního proudu Dosah proudu: Vzdálenost od roviny otvoru po oblast, kde rychlost vzduchu klesne pod určitou hodnotu (obvykle kolem 0,5 m/s)

• • •

•


Základní tvary proudů vzduchu •

Radiální proud p – – – – –

proud s úhlem proudu výstupního vzduchu cca 180° 180° čistě podstropní proud přívod chladného vzduchu, teplovzdušné vytápění, vířivé vyústě, anemostaty, jednoúčelově tvarované deskové (panelové) difuzory. vhodné u budov s nižší světlou výškou cca do 4 m.

Obrázek z Gebauer Gebauer, Rubinová, Horká: Vzduchotechnika, ERA, 2005



Plochý ýp proud – vzniká u čtyřhranných distribučních elementů - delší strana minimálně desetinásobkem délky strany kratší – kompaktní p lineární vyústě, vyústě y , vzduchotechnické vyústky y y a mřížky y nebo dlouhé distribuční pásy z nich sestavené.

Obrázek z Gebauer, Rubinová, Horká: Vzduchotechnika, ERA, 2005



Kuželový ýp proud – – – –

větší prostory - úhel proudu výstupního vzduchu do 120° 120° a větším dosahem proudu letištní haly, obchodní centra, skladovací prostory apod. 180° s nižší prostory - elementy s úhlem proudu výstupního vzduchu v rozmezí 120 až 180° menším ší dosahem d h proudu. d nastavitelné vířivé vyústě - běžné obchodní a administrativní prostory.

Obrázky z Gebauer, Rubinová, Horká: Vzduchotechnika, ERA, 2005



Kompaktní p proud p – hladký, dlouhý proud s co nejmenším počtem okrajových turbulencí a s minimální indukcí vzduchu. – dýzy dýzy, ý y, trysky y y - kompaktní p p proud vzduchu lze využít y p pro p přívod vzduchu na větší vzdálenost. – ideální u velkých prostor - tovární a letištní haly, sportovní haly, obchodní centra, tělocvičny, plavecké bazény, sklady apod.

Obrázek z Gebauer, Rubinová Horká: Rubinová, Vzduchotechnika, ERA, 2005


Volné izotermické proudění • • •

Teplota přívodního vzduchu je stejná se vzduchem v prostoru Proud není omezen fyzickými překážkami Základní příklad distribuce vzduchu – cíl řešení – vyčíslení dosahu proudu, osové rychlosti a zejména rychlosti v pobytové zóně osob

Osová rychlost – důležité je vyjádření jejího poklesu se vzdáleností a velikostí počáteční rychlosti Jádro proudu – osová rychlost rovná výtokové rychlosti Rychlostní profil - v přechodné oblasti bl ti se vytváří t áří ustálený tál ý rychlostní hl t í profil – automodelní vůči geometrickým poměrům ve vyústce Dosah proudu – výpočet v závislosti na KA – konstanta vyústného otvoru

Pokles rychlosti je nepřímouměrný vzdálenosti

Šířka proudu – obtížně stanovitelné – nutné určité zjednodušení pro typ vyústky Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Distribuce a proudění vzduchu v prostoru

Volné neizotermní proudění • • •

Rozdílná teplota mezi přiváděným ý proudem a vzduchem v prostoru Rozdíl teplot → deformace proudu na základě výslednice gravitačních a setrvačných sil – vertikální ohyb proudu Klasifikace pomocí tzv. Archimédova kritéria – vyjadřuje poměr vztlakových a setrvačných sil ve vyústi ve vzdálenosti x od vyústky ve vyústce KT - konstanta vyústi, charakterizující vyrovnání teplot v ose proudu KA- konstanta vyústi ,vyjadřující pokles rychlosti ti

Ar ≤ 0,001 – mírně neizotermní proud (řešitelné jako izotermní) Ar > 0,01 – značně neizotermní proudy 1 – značně neizotermní proud 2 – mírně neizotermní proud 3 – značně neizotermní p proud

t1 >> ti t2 ≤≥ ti t3 << ti

t0, w0


Proudění vzduchu v omezeném prostoru •

Volný ýp proud – – –

lze předpokládat pouze v případě, že rozměry otvoru jsou značně menší než rozměry prostoru proud vzduchu nesmí být omezen žádnou překážkou či ovlivněn blízkým povrchem průmyslové ů l éh haly, l stáje, táj shromažďovací h žď í sály ál a h haly l

Obrázek z Gebauer, Rubinová, Horká: Vzduchotechnika, ERA, 2005



Poloohraničený ýp proud – – – –

–

vyskytuje se při vyústění vzduchu v blízkosti povrchů stěn, nebo stropů Coanda efekt: při výstupu proudu vzduchu dojde k jeho „přilepení“ ke stropu a prodloužení dosahu proudu (až ( ž o 1/3) je důsledkem podtlaku mezi horní částí proudu vzduchu a stropem, který vzniká vlivem rozdílné indukce sekundárního vzduchu od primárního proudu v jeho spodní a horní části. (nemusí vznikat pouze u stropu, ale i např. v rohu svislých stěn) vliv na vznik coanda efektu má vzdálenost distribučních elementů od stropu (stěn), jejich tvar a nasměrování, dále pak hladkost povrchu a umístění např. svítidel a pod.



Ohraničený ýp proud – – – –

typický pro interní mikroklima místností se vzduchotechnikou vliv zpětných proudů vzájemné působení proudů vzduchu výpočty a posouzení možné pouze na zjednodušených případech, nebo použití simulačních nástrojů kategorie CFD (Computational Fluid Dynamics)

Obrázek z Gebauer, Rubinová, Horká: Vzduchotechnika, ERA, 2005 Obrázek z Chyský, Hemzal: Větrání a klimatizace, Bolit, 1993 Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Distribuce a proudění vzduchu v prostoru

Posouzení proudění vzduchu v místnosti • •

Jeden ze základních faktorů interního mikroklimatu Charakter proudění vzduchu je v zásadě určen: – Výstupní rychlostí vzduchu z přívodního prvku – T Teplotou l t přiváděného ři ádě éh vzduchu d h – Rozmístěním přívodních prvků, vzdálenost a směřování proudu vzduchu do pobytové oblasti lidí

•

Volba typu proudění závisí na: – Vystavení pobytové oblasti lidí – plné propláchnutí, zamezení průvanu – Víření prachových částic – Redistribuce škodlivin v prostoru od zdroje

•

Jednou navržený obraz proudění vzduchu v místnosti se velmi obtížně napravuje – změny potrubí, distribučních prvků, aj. Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Distribuce a proudění vzduchu v prostoru

Posouzení proudění vzduchu v místnosti •

Přípustné mikroklimatické podmínky pro pracovní prostředí

•

NV 361/2007 Sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví při práci Rychlost vzduchu v pobytové oblasti lidí

Práce převážně v sedě Práce s lehkou manuální prací rukou Práce ve stoje s trvalým zapojením obou rukou


Systémy distribuce vzduchu •

Směšování – míšení vnitřního vzduchu s proudy přiváděného vzduchu (vytváří se turbulentní proudění), – rychlost přívodního proudu vzduchu 22-6 m.s-1 – teplotní rozdíl vzhledem k teplotě vzduchu v interiéru vyšší než 4 K – nejčastější způsob distribuce vzduchu, – obdélníkové vyústky, anemostaty, vířivé anemostaty, dýzy, štěrbiny – čerstvý č t ý vzduch d h se velice li rychle hl znečišťuje s okolním vzduchem, nelze přivádět čistý vzduch do konkrétního místa – nevhodné pro velké prostory – vždy nutno větrat celý objem místnosti - velké objemy vzduchu, - cena zařízení, y nároky y na energie g - vysoké Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Distribuce a proudění vzduchu v prostoru


Vytěsňování y – přiváděný vzduch vytlačuje „pístovým“ způsobem znečištěný vzduch z místnosti. – vytváří y se laminární proudění p v čistých ý prostorách, p kdy y jje p přívod realizován celou plochou stropu, nebo některou ze stěn místnosti. – odvod vzduchu je pak uskutečňován podlahou resp. protilehlou stěnou.



Zaplavování p – vzduch se do pracovní oblasti přivádí malou rychlostí (do 0,5 m.s m.s--1), – prakticky nevzniká cirkulace vzduchu v místnosti, – vzduch se v prostoru pohybuje vlivem tepelné konvekce vznikající kolem zdrojů tepla (osoby, el. vybavení, technologie), – zpravidla velkoplošnou vyústí umístěnou u podlahy, – Ohřátýý vzduch stoupá p vzhůru ke stropu, p , kde se většinou i odsává. – použití jen pro chlazení, neboť přiváděný vzduch musí být teplotně stabilizován u podlahy (držen u podlahy vztlakovými silami). – přiváděný vzduch je zpravidla o 1 až 3 K chladnější, chladnější než vzduch nad pracovní zónou a ohřívá se od zdroje tepla v pracovní oblasti. – distribuce vzduchu - velkoplošné vyústky . Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Distribuce a proudění vzduchu v prostoru

Distribuční prvky


Distribuční prvky •

Prvky yp pro směšovací p proudění s kruhovým ý nebo p plochým ý p proudem a výraznou turbulencí - Žaluziové vyústky - Vyústku y tvoří obdélníkovýý rám ve kterém jje upevněna jedna řada listů (jednořadá), nebo dvě řady listů (dvouřadá). Přední řada listů je vodorovná, shodná s delším rozměrem vyústky Zadní řada listů je svislá. vyústky. svislá Všechny listy vyústek jsou otočné (naklápěcí). - Štěrbinová vyústka y - Sestavena z přívodní komory a čelní desky. V čelní desce je podélně osazena řadou pevných nebo stavitelných lamel. - Přívodní komora je vybavena kruhovým připojovacím hrdlem s možností regulace průtoku vzduchu pomocí klapky. - Možnost sestavování štěrbin do řad za sebou a vytváření souvislých pásů přívodu vzduchu. Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Distribuce a proudění vzduchu v prostoru


Prvky yp pro směšovací p proudění p pro velké průtoky p y vzduchu – Velkoobjemové vyústě – Sestaveny z pevné a pohyblivé části umožňující regulovat směr proudu vzduchu axiálním nebo radiálním směrem

přívod vzduchu při vytápění

přívod vzduchu při chlazení

projekční podklady firmy Schako



Prvky yp pro směšovací p proudění s velkým ý dosahem – Trysky a dýzy – vytváří kompaktní proud vzduchu s dalekým dosahem používaný pro rozlehlé, vysoké y místnosti – divadla, haly, y koncertní sályy – vysoká počáteční rychlost vzduchu – důležité jsou hlukové parametry – nepoužívají p j se p pro p přímý ýp přívod vzduchu do p pobytové y zóny y lidí – použití samostatné nebo seskupené do sestav



Prvky yp pro směšovací p proudění s radiálním p proudem – Talířové ventily – Talířové ventily jsou velmi jednoduchým distribučním prvkem použitelným pro odvod i p přívod vzduchu. Avšak jjejich j nejčastější j j využití y nalezneme v malých ý systémech bytového větrání a odvodu vzduchu z hygienických místností. Obvykle je lze navrhnout na objemové průtoky vzduchu do 250 m3/h.



Prvky yp pro směšovací p proudění s radiálním p proudem – Anemostaty – Používají se v místnostech s výškou cca 2,6 – 5 m a jsou vhodné pro přívod i odvod vzduchu. Anemostatyy majíj čelní výtokové ý plochy p yzp pevných ý p profilových ý lamel vodorovně uspořádaných a dělí se na základní typy podle tvaru proudu vzduchu na radiální s proudem vzduchu kolmém na osu anemostatu a axiální s proudem vzduchu směřovaným v ose anemostatu. – JJsou vhodné h d é pro osazeníí do d integrovaných i t ý h stropů t ů a podhledů, dhl dů mohou h se umístit í tit i volně pod stropem. Požadovaný objemový průtok se nastaví regulačním zařízením, které může být předřazeno před výtokový tvar. – Anemostaty jsou distribuční prvky používané převážně v komfortních systémech a navrhují se na vyšší průtoky než předchozí typy. Obvykle se navrhují na průtoky od 400 do 3000 m3/h.



Prvky yp pro zaplavovací p větrání – Velkoplošné výustě – Prostorové (válcové), stěnové (půl válcové) nebo rohové (čtvrt ( válcové)) – Určeny k postavení na podlahu s horním nebo dolním přívodem vzduchu. Mohou být také umístěny na strop nebo na stěnu těsně nad pracovní oblast, kam z nich proudí přiváděný ři ádě ý vzduch. d h – Vzduch z výusti vystupuje rovnoměrně celým povrchem pláště. Doporučená výstupní rychlost je 0,3 až 0,5 m/s – vhodné pro použití v průmyslových provozech provozech, sportovních a kulturních zařízeních, učebnách škol, obchodech a podobně. – Jejich výhodou je minimální úroveň hladiny hluku vystupujícího vzduchu , snadná a nenáročná údržba, údržba velký výběr velikostí a provedení. – použití výhradně pro chlazení



Prvky yp pro vytěsňovací y proudění p s laminárním výtokem ý vzduchu – Laminární stropy – velkoplošné výustě používané převážně pro čisté provozy – laminarizátor – tkanina předsazená před výusť pro zajištění laminárního proudění – distribuce vzduchu při nízkých rychlostech (0,2 – 0,3 m/s) s minimální turbulencí do 4 % (okraje proudu, spoje laminarizátoru) – obsahují vysoce účinné filtry – distribuce vzduchu je velmi citlivá na teplotní rozdíly mezi přiváděným vzduchem a vzduchem v prostoru – nepoužívá se pro vytápění


Děkuji za pozornost Daniel Adamovský ČVUT – Fsv, katedra TZB email: [email protected] [email protected]

České vysoké učení technické v Praze

Recommend Documents