KLIMATIZACE A PRŮMYSLOVA VZDŮCHOTECHNIKA Požadavky ke zkoušce Přednáší:
Prof. Ing. František Drkal, CSc., Ing. Lain Miloš, Ph.D.
1.
Klimatizační systémy jednozónové, vícezónové. Přenos tepelné energie u systémů vzduchových, vodních, chladivových – rozdíly Klimatizační systém je koncepční soubor všech funkčních prvků, které upravují vzduch. Jedná se o filtraci, směšování, ohřev, chlazení, vlhčení a odvlhčování. Dělí se podle toho, jaká tekutina přenáší teplo a chlad a podle počtu zón ve kterých se vzduch upravuje a ve kterých dochází z individuální změně tepelné a vlhkostní zátěže. Pro návrh klimatizace je důležité: Požadované parametry vnitřního prostředí Vnitřní zdroje (tepla, chladu, vlhka, škodlivin) Vlastnosti budovy Parametry venkovního prostředí Požadavky na větrání (hygiena) Jednozónové systémy slouží k úpravě vzduchu v jednom prostoru nebo více prostorech se stejnou zátěží. Systémy jsou vybaveny 1 VZD jednotkou s čidly umístěných v prostoru (např.: divadlo, kino, sportovní haly, …).
Vícezónové systémy jsou určeny pro budovy s větším počtem místností (administračky, hotely, …). Tyto systémy obsahují jednu centrální jednotku pro zajištění základní úpravu vzduchu (filtr, ohřev, chlazení, vlhčení) a rozvod po budově. Další součást tvoří jednotlivé jednotky pro jednotlivé zóny, kde se vzduch doupraví dle individuálních požadavků zóny. Dobře proto reagují na vnitřní tepelné zisky.
Vzduchový systém: tepelná energie se přenáší vzduchem (c= 1010J/kgK; ρ=1,2kg/m3) klasická centrální vzduchotechnika. Vodní systém: tepelná energie se přenáší ve vodě (c=4187J/kgK; ρ=1000kg/m3) jednotka v místnosti.
Chladivový systém: tepelná energie se přenáší chladivem (c a ρ dle druhu chladiva) jedná se o chladící/topné plochy v místnosti (např.: podlahové vytápění či stropní chlazení) Porovnání: z hlediska prostorových nároků ne rozvody energie jsou ro chlazení nejnáročnější vzduchové systémy. Lepší rozměry mají vodní systémy a nejvýhodnější jsou systémy s rozvodem chladiva. (S vzduchu/S vody/S chladiva = 1/100/1000)
2.
Hlavní funkční prvky větracích a klimatizačních zařízení. Provedení a vlastnosti (termodynamické změny) ohřívačů, chladičů, zvlhčovačů a výměníků pro zpětné získávání tepla. Koncepce větracích a klimatizačních jednotek. Regulace zařízení Vodní ohřívač: maximální provozní teplota je 95°C. jsou jednořadé a víceřadé s lamelami. Výkon ovlivňuje teplosměnná plocha teplota vody, tlaková ztráta na straně vody a vzduchu, rychlost proudění. Je nutné dbát na protimrazovou ochranu. Regulace se provádí kvalitativně na straně vody a to směšováním před výměníkem. Parní ohřívače: se používají hlavně jen v průmyslu a to pro velké výkony. Konstrukce je podobná jako u vodních ohřívačů, ale pracují za vyšších tlaků a je nutné dbát na spádování pro odvod kondenzátu. Regulace se provádí pomocí škrcení páry, nebo zaplavováním kondenzátu. Při výpočtech se uvažuje teplota páry jako konstantní. Elektrické ohřívače: by se měli používat pouze výjimečně, kde není jiný zdroj tepla. Pro ohřev se používají tyče, či spirály a proudění vzduchu okolo my nemělo být nižší jak 1,5m/s. Regulace se provádí kaskádovitým zapojením jednotlivých sekcí. Spalovací komory: dochází zároveň k nárůstu měrné vlhkosti a mají vysokou účinnost. V zimě navíc dochází ke kondenzaci vodních par ze spalin. Regulace se provádí modulačním spínáním hořáků a obtokem spalovací komory. Vodní chladiče: vstupní teplota 3-8°C a výstupní je o 3-8°C vyšší. (obvykle 8/12) konstrukce je stejná jako vodních ohřívačů. Regulace se provádí kvantitativně, nebo výkonem zdroje chladu. Pozor na protimrazovou ochranu. Suché chlazení: je tehdy když je střední teplota chladiče vyšší než teplota rosného bodu a teplota se poté mění bez změny vlhkosti. Mokré chlazení: teplota rosného bodu je nižší než teplota chladiče. Vzduchu se ochlazuje a zároveň ztrácí měrnou vlhkost. A je nutné dbát na odvod kondenzátu. Přímé výparníky: chladivo se ve výměníku odpařuje a přes stěnu odbírá teplo vzduchu. Hlavní výhodou je vyšší chladící faktor, schopnost dosáhnout nižší teploty a absence vodního okruhu. Nevýhodou je namrzání a obtížnější regulace, která se provádí pomocí škrtících ventilů či mikrospínáním nebo regulací otáček kompresoru. Ventilátor: jeho funkcí je dopravit vzduch do určeného místa a pokrýt tak talkové ztráty třením a místními odpory. Umisťují se do jednotky nebo přímo do místnosti. Pozor na hluk. Regulace je změnou otáček, škrcením, či obtokem. Při práci se vzduchem kdy nebude konstantní průtok je nutné volit víceotáčkové ventilátory. Parní vlhčení vzduchu: Změna stavu vzduchu při parním vlhčení je dána nárůstem měrné vlhkosti a téměř konstantní teplotou (přiváděná pára má vyšší teplotu než vzduch, ale její množství je malé ve srovnání s množstvím vzduchu), entalpie vzduchu při parním vlhčení roste. Skutečná spotřeba vody (páry) zařízení je vyšší o ztráty, vzniklé odkalováním a kondenzací v zařízení. Vlhčení vodou: vlhčení probíhá odpařením z vodní hladiny, nebo z povrchu kapek. Při zvlhčování vodou se teplo potřebné pro odpaření vody odebírá z okolního vzduchu a jeho teplota klesá. Není-li teplota vody upravována a dochází-li k odpaření veškeré vody, pak zůstává entalpie vzduchu konstantní
a změna stavu vzduchu je adiabatická (adiabatické pračky vzduchu). Spotřeba vody se vypočítá stejně, jako u parních zvlhčovačů. Pračka vzduchu spotřebovává energii pouze na pohon čerpadel. Pračka se většinou umisťuje do klimatizační jednotky mezi předehřívač a dohřívač. Adiabatické pračky se někdy používají nejen pro svoji funkci zvlhčování, ale též pro snížení teploty vzduchu tzv. adiabatickým chlazením. Pozor na legionelu. Filtrace: atmosférického vzduchu základním způsobem k dodržení požadované čistoty vnitřního ovzduší ve větraném a klimatizovaném prostoru a k jeho ochraně před tuhými a kapalnými znečišťujícími látkami. Dále slouží filtrace atmosférického vzduchu při ochraně komponent větracích a klimatizačních zařízení. Vícestupňová filtrace je nepostradatelnou součástí vysoceúčinné filtrace při vytváření čistých prostorů, kde požadavky na vysokou čistotu vzduchu vyplývají z požadavků jednotlivých technologických procesů i ochrany pracovníků. Filtry atmosférického vzduchu jsou i nedílnou součástí odsávacích a odlučovacích systémů, tam kde je použito oběhového vzduchu, nebo ZZT. Mezi základní parametry filtrů patří účinnost filtrace a tlaková ztráta filtru. ZZT: zpětné získávání tepla je využití odpadního tepla, který obsahuje odváděný vzduchu, který před vypuštěním do atmosféry přivedeme do styku s přívodním vzduchem, který takto ohřejeme. Některá zařízení pro zpětné získávání tepla přenášejí do přiváděného venkovního vzduchu pouze citelné teplo a některá mohou předávat i vodní páru, tudíž teplo vázané. Ohřev vzduchu zpětným získáváním tepla bez přenosu vlhkosti, je shodný jako pro ohřívače vzduchu. V ZZT se zpětným získáváním vlhkosti je přiváděný venkovní vzduch ohříván a zvlhčován, směr změny záleží na teplotním faktoru Φ a vlhkostním faktoru Ψ. Rekuperační, kde se teplo předává mezi přiváděným venkovním vzduchem a odváděným vzduchem přímo přes stěnu výměníku. Mezi rekuperační systémy patří především deskové a trubkové výměníky. Regenerační, kde se teplo z odváděného vzduchu předá do akumulační hmoty a z ní se pak teplo uvolňuje do přiváděného venkovního vzduchu. Regenerační systémy jsou výměníky rotační, přepínací. S pomocnou tekutinou, kde se teplo z odváděného vzduchu předává do pomocné tekutiny a z ní pak do přiváděného venkovního vzduchu. S pomocnou tekutinou pracují výměníky s kapalinovým oběhem, trubice s přirozeným oběhem chladiva (tepelné trubice) a chladivové systémy s kompresorem (tepelná čerpadla). Odvlhčování: není v našich klimatických podmínkách nezbytnou součástí komfortních větracích a klimatizačních zařízení. Odvlhčování se uplatňuje především u jednotek určených k větrání, či klimatizaci prostorů s vývinem vlhkosti. K odvlhčování se používá tří základních principů: Odvlhčování větráním: Pro odvod vlhkosti se používá intenzivní větrání venkovním tepelně upraveným, vzduchem. Větrací zařízení nemá žádný speciální funkční prvek určený k odvlhčování, je pouze nutné dostatečně dimenzovat průtok vzduchu. Adsorpční odvlhčování: Vlhkost ze vzduchu se váže na povrchu pevné látky účinkem mezimolekulových přitažlivých sil. Kondenzační odvlhčování: Vzduch je nejprve ochlazen a na chladiči dojde ke kondenzaci vodní páry, potom je vzduch opět ohříván.
3.
Distribuce vzduchu. Koncepční řešení vzduchovodů v budovách. Strojovny vzduchotechnických zařízení
a
výustí
Pro princip mísení v běžné klimatizaci a větrání jsou konstruovány vyústky různých typů. Vytěsňovací princip: využívající „pístového účinku“ se uplatňuje pro klimatizaci náročných pracovišť, převáženě s vysokými nároky na čistotu vzduchu. Specificky konstruované vyústky jsou v tomto případě zpravidla spojeny s kazetami vysoce účinných filtrů. Zaplavovací princip umožňuje účinné provětrání a úpravu vzduchu v omezeném prostoru (pásmu pobytu osob). Je v podstatě specifickým řešením principu vytěsňovacího a uplatňuje se při větrání halových objektů i komfortní klimatizaci. Výsledné rychlostní, teplotní, případně i koncentrační pole ve větraných a klimatizovaných místnostech, z výsledků experimentů nebo počítačové simulace CFD, popisují obrazy proudění (grafické znázornění proudnic, vektorů i kontur oblastí rychlosti vzduchu, kontur, oblastí teplot vzduchu i trajektorií nehmotných částic uvolňovaných zdroji škodlivin). Intenzita větrání I=V/O [h-1], kde V [m3/h] je průtok venkovního (čerstvého) vzduchu přiváděného do místnosti, O [m3] vnitřní objem místnosti. Je zřejmé, že intenzita větrání neumožňuje hodnotit kvalitu vnitřního vzduchu v různých místech prostoru, neboť ta závisí jednak na obrazech proudění, jednak na rozložení zdrojů škodlivin. Vyústky mohou být v provedení s pevnými nebo nastavitelnými lamelami – vodorovnými i svislými. Lze je instalovat na vzduchovody (obdélníkové i kruhové) i do stěn. Pro nastavení průtoku vzduchu i zrovnoměrnění vystupujícího proudu se vybavují vyústky regulačním ústrojím
Trysky kruhového tvaru jsou konstruovány pro přívod vzduchu do rozměrných prostorů – hal (např. nádražních, letištních). Jejich předností je daleký dosah a možnost nastavení směru vystupujícího proudu vzduchu, buď ručně, nebo mechanicky dálkovým ovládáním. Nastavení směru proudu je zvláště účelné, pokud se trysky využívají pro (teplovzdušné) vytápění v zimě i pro chlazení v létě. Pro zimní období se trysky směrují k podlaze (neizotermní proud teplého vzduchu má tendenci se obracet směrem vzhůru, při horizontálním výstupu by přiváděný teplý vzduch nedosáhl pásma pobytu osob). V letním období naopak přívod vzduchu směrem k podlaze by způsoboval nežádoucí lokální ochlazení pásma pobytu osob.
Stropní vířivé anemostaty byly vyvinuty pro požadované vysoké mísení primárního proudu se vzduchem v místnosti (tj. pro požadovanou vysokou indukčnost primárního proudu). Tyto požadavky se zvláště vyskytují v klimatizovaných, relativně nízkých kancelářských budovách. Zde je třeba přivést poměrně značný chladicí výkon, což vede k relativně vysokým hodnotám pracovního rozdílu teplot (rozdíl teploty vzduchu v místnosti a teploty přiváděného vzduchu). Vířivé anemostaty mají na výstupní ploše šikmo směrované lopatky, které výstupnímu vzduchu dávají rotační pohyb (výstupní rotující proud). Výstupní proud se šíří horizontálně pod stropem a středem pod anemostatem se přisává vzduch z místnosti. Kritickými (kontrolními body) jsou jednak místa styku dvou proudů, jednak místa u stěn místnosti. Zde proudění dosahuje nejvyšších rychlostí.
Stropní štěrbinové vyústky jsou, obdobně jako stropní vířivé anemostaty vhodné pro přívod vzduchu do klimatizovaných místností kancelářského typu. Vyznačují vysokou intenzitou směšování primárního proudu vzduchu se vzduchem v místnosti, což vede k rychlému snížení rychlosti primárního proudu i k rychlému vyrovnání teploty přiváděného vzduchu se vzduchem v místnosti. Primární proud může být nastaven šikmo směrem k podlaze, nebo horizontálně pod stropem. Proud vzduchu lze nastavit jednosměrně, nebo střídavě do obou směrů segmenty výstupní štěrbiny.
Podlahové vyústky se používají pro klimatizaci prostorů, kde je třeba efektivně odvádět vysokou tepelnou zátěž z pásma pobytu osob. Konstrukce výustí vytváří vířivý výstupní proud a umožňuje přivádět chladný vzduch s pracovním rozdílem teplot cca 6 K (maximálně 10 K). Výstupní proud lze nastavit do horizontálního i vertikálního směru. Nedoporučuje se instalovat podlahové výustě do míst, kde v blízkosti trvale pobývají osoby. Určitým problémem je možné znečištění, výrobci vybavují podlahové výustě koši pro zachycení nečistot. Velkoplošné vyústky jsou určeny pro zaplavovací způsob přívodu vzduchu do větraného/klimatizovaného prostoru. Princip zaplavování vyžaduje přívod chladného vzduchu, pracovní rozdíl teplot v rozmezí 1 až 6 K, výstupní rychlost vzduchu 0,1 až 0,5 m/s. Vyústky se vyrábí ve tvarech přizpůsobených danému prostoru, (půdorysně) ve formě kruhové (resp. kruhových segmentů), nebo mnohoúhelníkové. Na obr. 3.12 je výusť se třemi výstupními plochami, určená k instalaci ke stěně.
Základní tvar textilních vyústek je kruhového průřezu, vyrábí se však také s průřezem půlkruhovým, čtvrtkruhovým i dalších provedení (firma Příhoda). Otvory pro výstup vzduchu v textilii jsou podle účelu od 0,4 mm (mikroperforace) do 4 mm i více (perforace). Rozptýlení vzduchu může být
jednak mísením - vyústky s perforací v řadě – obr.3.13 vpravo dole), nebo přechodovou formou mezi vytěsňováním a směšováním
4.
Zdroje chladu pro klimatizaci. Kompresorová chladicí zařízení, funkce výparníků, kondenzátorů. Provoz ve funkci tepelného čerpadla. Akumulace chladu, regulace Kompresorová chladící zařízení: Kompresorový oběh chladiva má čtyři základní součásti a to. Kompresor, kondenzátor, škrticí ventil a výparník. V základním režimu chlazení odebírá výparník teplo. Schéma kompresorového oběhu chladiva, kondenzátorové jednotky a zdroje chladné vody. Teplonosná látka je buď přímo vzduchu (přímý výparník) nebo pomocné kapalině (většinou vodě), která potom slouží k ochlazení vzduchu pro klimatizaci. Z kondenzátoru musí být teplo odváděno, nejčastěji do venkovního prostředí. Konstrukčně se zdroje chladu liší právě tím, jak je přenos tepla na výparníku a kondenzátoru uskutečněn a jak je celý zdroj konstruován. V případě, že je použito přímého výparníku (výměník chladivo/vzduch), ať už v centrální klimatizační jednotce nebo ve vnitřních cirkulačních jednotkách chladivových systémů, je zdrojem chladu tzv. kondenzátorová jednotka propojená s výparníkem oběhem chladiva.
Výparníky se rozdělují na výparníky suché s termostatickým expanzním ventilem nebo s elektronickým expanzním ventilem a výparníky zaplavené (s nízkotlakým plovákovým ventilem, s vysokotlakým plovákovým ventilem, s elektronickým regulátorem výšky hladiny). Výparníky ochlazující přímo vzduch jsou součástí klimatizačních jednotek. Výparníky jednotek pro přípravu chladné vody jsou výměníky voda-chladivo; většinou se používají výměníky deskové, případně trubkové. Je-li pomocnou teplonosnou kapalinou voda, měla by být teplota výparníku vyšší nežli 0 °C, aby nedocházelo k zamrznutí. Zdroje chladu jsou osazeny protimrazovou ochranou, která sleduje teplotu vody za výměníkem. Zároveň čidla průtoku ověřují, zda je dodržen průtok vody výměníkem. V případě poklesnutí průtoku nebo snížení teploty pod nastavenou mez je zdroj chladu odstaven. V některých případech se jako teplonosná látka používá nemrznoucí směs . Vodou chlazené kondenzátory jsou výměníky chladivo-voda. Přestup tepla na straně vody je silně ovlivněn rychlostí proudění. Je třeba ji volit s ohledem na riziko poškození otěrem a tlakové ztráty. Pro měděné výměníky a pro čistou vodu je doporučená rychlost 2 až 3 m/s. Dalším faktorem výrazně ovlivňujícím prostup tepla je zanášení výměníku usazeninami. výměníky trubkové: Nejčastěji používané je horizontální uspořádání, kde je chladivo vedeno trubkami. Pro menší výkony se velmi často používá výměníků deskových, ať již svařovaných
nebo rámových. Jejich výhodou jsou kompaktní rozměry a malý objem vody i chladiva. Pro návrh vodou chlazeného kondenzátoru je však rozhodující teplota chladicí vody. Ta závisí na způsobu odvodu kondenzačního tepla z této vody. Jsou tři základní možnosti: U suchých chladičů voda/vzduch, je teplota vody dána maximálními teplotami venkovního vzduchu a dosahuje 40 až 50°C. Vodní chlazení nahrazuje pouze vedení chladiva a díky dvojitému předávání tepla (vzduch-voda, voda-chladivo) je následně kondenzační teplota vyšší než u přímého vzduchem chlazeného kondenzátoru. Mokré adiabatické chlazení: voda je přímo nebo nepřímo chlazena adiabaticky v chladicích věžích (obr. 5.7). Adiabatické chlazení vody umožňuje přípravu chladicí vody o teplotách blízkých teplotě mokrého teploměru Nevýhodou adiabatického chlazení je mokrý provoz vyžadující častější údržbu. Volného chlazení: při nižších teplotách venkovního vzduchu a nižších požadavcích na chlazení, lze propojit přímo vodní okruh pro odvod kondenzačního tepla s vodním chladicím okruhem, který je standardně chlazen výparníkem, a chladit bez kompresorového cyklu. Toto volné chlazení nachází v klimatizaci uplatnění především v přechodovém období, kdy venkovní teploty dosahují cca 10-15 °C. Povrchové vody: je také možné využít pro chlazení kondenzátorů. Teplota chladicí vody kondenzátoru pak může být ještě nižší než při adiabatickém chlazení obvykle 10 až 20 °C. Vzduchem chlazené kondenzátory jsou výměníky chladivo/vzduch, kdy kondenzační teplo z chladiva je odváděno venkovním tepelně neupraveným vzduchem. Existují ve dvou základních provedeních, a to jako externí, umístěné mimo zdroj chladu, nebo jako interní, které jsou součástí zdroje chladu umístěného ve venkovním prostředí nebo ke kterému je vzduch doveden vzduchovody. Adiabatické chlazení kondenzátoru: Při adiabatickém chlazení dochází při rozstřikování vody do vzduchu k odparu vody z povrchu kapek. Tím se mění vázané teplo na teplo citelné a vzduch i kapky se ochlazují. Ochlazení je limitováno stavem nasycení, který odpovídá teplotě mezního adiabatického ochlazení, nebo-li teplotě mokrého teploměru. Vzhledem k tomu, že klima v České republice je teplé a polosuché, je potenciál pro adiabatické chlazení poměrně značný. Nevýhodou mokrého chlazení je nutnost vodního hospodářství a větší nároky na údržbu a provoz zařízení. To bylo jedním z hlavních důvodů, proč bylo v poslední době výrazně více používáno suchých, vzduchem chlazených kondenzátorů. Na druhé straně vzhledem k většímu důrazu na spotřeby el. energie a zvyšování chladicího faktoru zdrojů chladu, můžeme opět sledovat určitý nárůst zájmu o adiabatické chlazení. Kromě klasických chladicích věží, kde je kondenzátor často přímo skrápěn vodou, se objevují i aplikace kombinující suché a mokré chlazení.
Základní regulace vypnuto/zapnuto může být použita pouze pro menší výkony. Pro větší výkony je třeba alespoň několikastupňová regulace. U zařízení s přímým výparníkem je vhodné rozdělení větších chladičů na několik samostatných okruhů s vlastním škrticím ventilem a použití kondenzační jednotky s proměnným průtokem chladiva. U zdrojů chladu pro přípravu chladné vody, lze do oběhu chladné vody osadit dostatečně dimenzovanou akumulační nádobu, která zajistí vyrovnání výroby a potřeby chladu. Využití TČ v režimu chlazení: stlačené páry chladiva z kompresoru jdou do venkovního výměníku, kde kondenzují. Kapalné chladivo poté jde do vnitřní jednotky a expanzní ventil (EV) ve venkovní
jednotce je OFF a po seškrcení EV ve vnitřní jednotce dojde k odpaření chladiva a tím i ochlazení vzduchu. Využití TČ v režimu vytápění: stlačené páry chladiva z kompresoru jdou do vnitřního výměníku, kde kondenzují a předávají teplo vnitřnímu vzduchu EV ve vnitřní jednotce je OFF. Kapalné chladivo poté jde do venkovní jednotky a po seškrcení EV ve vnitřní jednotce dojde k odpaření chladiva a teplo se odebere z venkovního vzduchu.
5.
Jednokanálový vzduchový systém s proměnným průtokem vzduchu. Dvoukanálový vzduchový systém. Schémata, regulátory průtoku vzduchu, směšovací skříně, regulace, větrání, úprava v h-x diagramu Jednokanálový vzduchový systém s proměnným průtokem vzduchu: Vzduch je upravován v centrální klimatizační jednotce (je provozována buď v režimu vytápění, nebo chlazení) a rozváděn hlavním vzduchovodem po budově. Před každou místností (zónou) je na hlavní vzduchovod připojen regulátor průtoku RP (krátký vzduchovod se škrticí klapkou ovládanou servopohonem, řízeným termostatem v místnosti). Pokud termostat v místnosti zaznamená odchylku od požadované teploty, změní se poloha klapky a tím i průtok vzduchu do místnosti (průtok nesmí poklesnout pod hygienické minimum), při poklesu teploty v režimu vytápění se klapka otevře, obdobně při režimu chlazení. Odvod vzduchu z místností se provádí rovněž přes regulátory průtoku. Provoz centrální jednotky vytápění/chlazení se řídí ústředním regulátorem, který vyhodnocuje potřebu vytápění, resp. chlazení v zónách a volí optimální provoz centrální jednotky. Regulace tepelného a chladicího výkonu je kvantitativní, výkon se mění změnou průtoku vzduchu přiváděného do místnosti.
Dvoukanálový vzduchový systém: Vzduch se upravuje v ústřední strojovně v klimatizační jednotce na dva rozdílné stavy – teplý a chladný vzduch. Ventilátory jsou obvykle středotlaké. Vyšší dopravní tlak je potřebný k překonání tlakových ztrát vzduchovodů, ve kterých proudí vzduch relativně vysokou rychlostí (12 až 20 m/s). Systém využívá i oběhový vzduch, průtok venkovního vzduchu je dán hygienickými požadavky. Budovou prochází dva samostatné vzduchovody, před vyústěním do místnosti je připojena na oba rozvody směšovací skříň SS. Termostat v místnosti řídí poměr směšování teplého a chladného vzduchu; celkový průtok přiváděného vzduchu se udržuje na konstantní hodnotě. Teplota chladného vzduchu se udržuje obvykle na hodnotě 10 až 13 °C. Teplý vzduch je zpravidla teplejší než oběhový vzduch (v létě o 1 až 3 °C, v zimě o 10 až 15 °C).
6.
Vodní systémy s ventilátorovými konvektory. rozvody, regulace, větrání, úprava v h-x diagramu
Schémata,
vodní
Venkovní vzduch, o průtoku podle hygienických požadavků, se upravuje vzduchovým jednokanálovým klimatizačním zařízením. Podle velikosti objektu může být těchto zařízení několik Vzduch do klimatizovaných místností se přivádí přes vnitřní klimatizační jednotky (kde se směšuje se vzduchem oběhovým), nebo ústí do místností samostatnými vyústkami. Teplota přiváděného vzduchu je blízká teplotě vnitřního vzduchu v místnostech. Odvod vzduchu je buď přímo z klimatizovaných místností, nebo se vzduch přetlakem vede do chodeb a odsává přes hygienická zařízení. K individuální tepelné úpravě vnitřního vzduchu v místnostech slouží vnitřní klimatizační jednotky (ventilátorové konvektory VK). Základní prvky jednotky tvoří: filtr oběhového vzduchu, ventilátor, výměník (výměníky) pro ohřev i chlazení vzduchu. Na výměník je napojen rozvod teplé/chladné vody z centrálních zdrojů. Rozvody teplé a chladné vody mohou být v několika variantách, prakticky se uplatňuje dvoutrubkový rozvod a čtyřtrubkový rozvod. Dvoutrubkový nepřepínací rozvod slouží pouze k rozvodu chladné vody v létě, v zimě je zařízení mimo provoz (vytápění budovy je zajištěno samostatnou otopnou soustavou). Obvykle se takový systém používá pouze při rekonstrukcích, kdy stávající otopná soustava se doplňuje pro léto chlazením objektu. Dvoutrubkový přepínací systém se provozuje v zimě (na vytápění) s teplou vodou, v létě s chladnou vodou. Pro nemožnost zajistit hospodárný provoz v přechodném období (při přepínání dochází směšováním teplé a chladné vody k energetickým ztrátám) se tento systém nedoporučuje. U čtyřtrubkového rozvodu jsou dvě trubky určeny pro rozvod teplé vody, dvě pro rozvod chladné vody. V přechodném období lze místnosti podle potřeby ohřívat, nebo chladit. Regulace tepelného výkonu vnitřních jednotek se provádí u každé jednotky řízením průtoku teplé nebo chladné vody podle termostatu v místnosti, u rozsáhlejších sítí trojcestným rozdělovacím ventilem (obtokem výměníku), u malých zařízení škrcením. Ventilátory konvektorů mohou být provozovány zpravidla na troje různé otáčky (ovládáním v místnosti), což umožňuje další regulaci tepelného výkonu změnou průtoku vzduchu.
7.
Kombinovaný klimatizační systém vzduch/voda s indukčními jednotkami. Schémata, indukční jednotky (parapetní, podstropní – chladicí trámce), vodní rozvody, regulace, větrání, úprava v h-x diagramu Klimatizační jednotka pro úpravu primárního vzduchu obsahuje filtr, vodní ohřívač vzduchu, vodní chladič vzduchu, parní zvlhčovač a ventilátor. V ústřední strojovně se upravuje venkovní (primární) vzduch, jehož průtok je dán hygienickými požadavky, teplota primárního vzduchu se udržuje celoročně konstantní cca 15 °C. Odvod vzduchu se řeší obdobně jako u vodního systému s ventilátorovými konvektory, buď přímo z místností, nebo přetlakem do chodeb a odsává se z hygienických zařízení. V klimatizovaných místnostech jsou na rozvod primárního vzduchu (vysokotlaký rozvod se středotlakými ventilátory) připojeny vnitřní klimatizační jednotky (indukční jednotky IJ), ve kterých probíhá konečná úprava teploty vzduchu. Primární vzduch se vyfukuje v indukční jednotce tryskami, ejekčním účinkem se přisává z místnosti vzduch oběhový (sekundární). Sekundární vzduch prochází výměníkem (výměníky) tepla, kde se ohřívá nebo chladí a po smíšení se vzduchem primárním se vyfukuje do místnosti. Průtok sekundárního vzduchu bývá dvou až osminásobkem průtoku vzduchu primárního (indukční poměr).
8.
Chladivové systémy (split, multisplit s proměnným průtokem chladiva). Typy, schémata, provoz na tepelné čerpadlo, regulace, větrání, úprava v h-x diagramu Chladivový systém: tepelná energie se přenáší chladivem (c a ρ dle druhu chladiva) jedná se o chladící/topné plochy v místnosti (např.: podlahové vytápění či stropní chlazení) Split systém: je určen pro chlazení a ohřev jedné zóny (kancl, byt, obchod) základem je jednotka a regulace výkonu se provádí dle termostatu v místnosti a následným ON/OFF kompresoru venkovní jednotky. Multisplit systém s konstantním průtokem: na jednu venkovní část jednotky je napojeno více vnitřních jednotek. Regulace výkonu se provádí dle termostatu v místnosti a následným ON/OFF kompresoru venkovní jednotky. Multisplit s proměnným průtokem: na jednu venkovní část jednotky je napojeno více vnitřních jednotek. Výměníky tepla jsou opatřeny škrtícími ventily pro řízení průtoku chladiva dle termostatu v místnosti a kompresor ve venkovní jednotce je provozován s proměnnými otáčkami. V jeden okamžik je možné, aby některé jednotky topily a jiné chladily.
Využití TČ v režimu chlazení: stlačené páry chladiva z kompresoru jdou do venkovního výměníku, kde kondenzují. Kapalné chladivo poté jde do vnitřní jednotky a expanzní ventil (EV) ve venkovní jednotce je OFF a po seškrcení EV ve vnitřní jednotce dojde k odpaření chladiva a tím i ochlazení vzduchu. Využití TČ v režimu vytápění: stlačené páry chladiva z kompresoru jdou do vnitřního výměníku, kde kondenzují a předávají teplo vnitřnímu vzduchu EV ve vnitřní jednotce je OFF. Kapalné chladivo poté jde do venkovní jednotky a po seškrcení EV ve vnitřní jednotce dojde k odpaření chladiva a teplo se odebere z venkovního vzduchu.
9.
Chladicí stropy. Typy, schémata, využití pro vytápění, vodní rozvody, regulace, větrání, úprava v h-x diagramu Chladicí stropy slouží k odvodu pouze citelné tepelné zátěže. Teplo vázané ve vodní páře je nutné odvádět paralelně pracujícím větracím zařízením. Průtok vzduchu může být redukován na potřebnou, minimální dávku čerstvého vzduchu. Nejčastěji bývají sálavé chladicí systémy kombinovány se zaplavovacím (zdrojovým) větráním. Chladicí stropy je možné kombinovat i s přirozeným větráním okny, to ovšem přináší řadu rizik, vzhledem k nekontrolovatelnému přívodu venkovního vzduchu. Citelná tepelná zátěž prostoru je odváděna velkoplošnými vodou chlazenými panely, které jsou instalovány většinou do podhledů místností, ale mohou být umístěny i přímo ve stropní konstrukci. Objemový průtok vzduchu paralelně pracujícího vzduchotechnického zařízení pak může být redukován pouze na potřebnou, minimální dávku čerstvého vzduchu a jeho úkolem je zejména odvod tepla vázaného ve vodní páře. Pokud chladicí výkon stropu nepostačuje pro odvod tepelné zátěže, doporučuje se doplnit chlazení i do přiváděného větracího vzduchu
Výhody: • kvalita tepelného komfortu • nízká spotřeba energie • přívod minimálního množství čerstvého vzduchu • menší nároky na rozvody vzduchu • příznivé hlukové parametry • odpadá nebezpečí vzniku průvanu • “samoregulovatelnost“ systému • možné použití i pro vytápění Nevýhody: • investiční náklady • nebezpečí orosování • nelze jimi odvádět teplo vázané ve vodní páře • omezený výkon Úspory: Vzhledem k tomu, že sálavé chladicí systémy pracují s poměrně vysokou teplotou chladicí vody (minimálně 16 °C) je možné využít zdrojů chladu s nižším potenciálem (vyšší teplotou). Mezi takové zdroje patří zejména chlad ze zemského masivu (zemní výměníky, podzemní voda). Nízkopotenciální teplo lze získat například i z vodních toků. Z hlediska energetického se však zatím takovým využitím mnoho autorů nezabývá. To, že je možné v prostoru se sálavým chladicím systémem (stropem) udržovat poněkud vyšší teplotu vzduchu než u systému s konvekčním přenosem tepla (při zachování stejné úrovně tepelného komfortu) má za následek i výraznou úsporu energie pro chlazení venkovního větracího vzduchu.
Systémy s akumulační hmotou mají akumulační vrstvu umístěnou mezi chladicí vrstvou a vnitřním povrchem stavební konstrukce. Chladicí vrstvu tvoří zpravidla síť vodního potrubí, kterým
protéká chlazená voda. Důsledkem přítomnosti akumulační hmoty je časový posun zisků a vyrovnání tepelných zátěží během dne, resp. částečný přesun odvodu zátěže mimo dobu pobytu osob např. do nočních hodin, kdy je k dispozici volná kapacita zdrojů chladu a výhodnější tarify za odběr elektrické energie pro strojní chlazení. Navíc, díky nižší teplotě venkovního vzduchu bude zdroj chladu dosahovat lepších chladicích faktorů. Kapilární rohože jsou tvořeny sítí tenkých plastových trubiček z v nichž je rozváděna chladicí, nebo otopná voda. Mezi jednotlivými kapilárami je poměrně krátká vzdálenost, což ve spojení s malým teplotním spádem způsobuje prakticky rovnoměrné rozložení povrchové teploty. Díky malým rozměrům kapilárních trubiček je tloušťka omítky přijatelných 10 až 15 mm, což umožňuje poměrně rychlou reakci celého systému na změnu okrajových podmínek. Nízká stavební výška konstrukce s kapilárním systémem umožňuje široké využití pro novostavby i rekonstrukce budov. Kapilární systémy je možné využít např. v nízkoenergetických rodinných domech, ale i v bytových domech, administrativních budovách, či obecních stavbách. Výhody kapilárních rohoží lze uplatnit rovněž při rekonstrukci historických objektů. V neposlední řadě nacházejí uplatnění i v průmyslových aplikacích jako jsou např. laboratoře Kontaktní chladicí panely bývají umístěny nejčastěji v podhledové konstrukci. Chladicí element je položen na roznášecí desce (hliníkový, nebo pozinkovaný plech) a přenos tepla z chladicí vody do prostoru je uskutečňován díky kontaktu obou těchto ploch. Na zadní stranu chladicího elementu se umisťuje zpravidla tepelná izolace, někdy tuto funkci částečně zajišťuje vzduchová mezera mezi chladicím stropem a stropní konstrukcí. Sendvičové konstrukce chladicích panelů jsou kompaktním prvkem, který zpravidla obsahuje chladicí element, podhledovou desku a izolační vrstvu. Podhledovou desku tvoří buď tenká vrstva sádrokartonu, nebo hliníkový plech s nátěrem. Nejčastěji se chladicí panely používají v administrativních budovách. Ideální se jeví použití v kancelářích, ale i v obchodech, nemocnicích, výstavních síní, konferenčních sálech, hotelech, či bankách Otevřené chladicí stropy jsou charakteristické svými otvory či mezerami, které umožňují proudění vzduchu až ke stavební konstrukci stropu. Aktivní plochu otevřených chladicích stropů tvoří většinou lamely, které jsou vyrobeny z hliníkových profilů. Lamely mohou mít konstrukčně různorodá uspořádání. Tvar lamel je většinou tvořen tak, aby pozitivně přispíval k výraznějšímu vzniku přirozeného proudu vzduchu na horní části stropu. Lamely otevřených chladicích stropů se umisťují do rámu tak, aby tvořily kompaktní celek. Podle konstrukce můžeme otevřené chladicí stropy dále rozdělit na jednořadé nebo dvouřadé. Zatímco jednořadé stropy mají lamely kladeny v řadě vedle sebe, u dvouřadého provedení jsou lamely kladeny střídavě ve dvou úrovních nad sebou. Asi nejběžnější aplikací jsou kanceláře a zasedací místnosti administrativních budov.
10. Větrání obytných místností a hygienických zařízení bytů a pobytových prostor. Větrání/klimatizace kuchyní. Koncepce systémů, funkční schémata. Metody návrhu starší zástavba je běžný nucený odvod vzduchu z kuchyní a koupelen a přirozený přívod okny a netěsnostmi, kombinovaný s občasným přirozeným provětráváním celého bytu. Přirozeně větrány okny a svislými šachtami (světlíky) nová výstavba často používá nuceného přívodu i odvodu se zpětným získáváním tepla, to buď individuální jednotkou pro byt, nebo centrální jednotkou pro několik bytů. Větrání jednotlivých místností bytu bývá většinou použito kaskádové větrání, kdy je vzduch přiváděn do místností s nejvyššími nároky (ložnice, pokoje) a odváděn z místností s vývinem škodlivin (koupelny, kuchyně). systémy s ohřevem přiváděného vzduchu (buď částečným ZZT, nebo úplným na teplotu odpovídající teplotě místnosti), stejně potřeba pokrýt ztráty větrání otopnými tělesy - systémy s teplovzdušným vytápěním, kdy je teplota přiváděného vzduchu vyšší nežli teplota v místnosti a ohřívač v jednotce kryje i tepelné ztráty místností prostupem – větší průtoky vzduchu (pro byt.domy se nepoužívají)
PRO BYTY: přirozený přívod a nucený odvod. Větrání s přirozeným přívodem vzduchu do obytných místností okny a netěsnostmi a nuceným odvodem vzduchu z koupelen a kuchyní do společného potrubí a to buď centrálním ventilátorem na střeše, nebo individuálními ventilátory v každém bytě. Ventilátory pro odvod vzduchu musí být dimenzovány tak, aby kromě tlakových ztrát potrubí pokryly i tlakové ztráty přívodu a průchodu vzduchu bytem.
Větrání s nuceným přívodem i odvodem a zpětným získáváním tepla. ZZT výrazně snižuje tepelné ztráty větráním. Většinou se v jednotkách osazují výměníky ZZT s vysokou účinností (teplotní faktor 70 až 90 %) a přiváděný vzduch již není dále tepelně upravován. Přívod venkovního vzduchu bývá z fasády, nebo společného vzduchovodu. Je třeba zajistit hlukovou izolaci jednotky. Umísťují se pod strop a centrální na půdu nebo do sklepa.
Množství venkovního vzduchu pro větrání bytů vychází z potřeby přívodu čerstvého vzduchu pro osoby v bytě (30 až 50 m3/h na osobu) a odvodu znečištěného vzduchu především z WC (30 až 80 m3/h), kuchyně (50 až 300 m3/h) a koupelny (50 až 250 m3/h). Všechny místnosti v bytě se většinou nepoužívají současně a objem místnosti připadající na jednu osobu bývá poměrně značný, proto lze využít střídavého větrání. Pro celý byt je doporučována intenzita větrání 0,3 až 0,51/h. Větrání RD kromě přirozeného přívodu a nuceného odvodu a nuceného větrání se ZZT se na rozdíl od bytových domů někdy uplatňuje i teplovzdušné vytápění s větráním. Větrní se ZZT je nutné především u nízkoenergetických či pasivních domů, kde se doporučuje systém s teplotním faktorem výměníku ZZT vyšším než 70 %.
Větrání kuchyní: Pro dimenzování vzduchotechnického zařízení musí být známy následující údaje: - počet spotřebičů a jejich příkony, - rozestavění a uspořádání jednotlivých spotřebičů, - časová vytíženost jednotlivých spotřebičů, - současnost použití jednotlivých spotřebičů. Při instalaci většího množství kuchyňských spotřebičů je vhodné zajistit dostatečný prostor (objem místnosti), a to z důvodu nebezpečí vzniku průvanu při vysoké intenzitě větrání.VP ≤ 90 (m3/m2 h). Doporučené hodnoty tepelné pohody v kuchyních nelze vždy dodržet, a to zejména v blízkosti spotřebičů určených pro otevřenou tepelnou úpravu (sporáky se sálajícími plochami, fritovací hrnce, atd.). Stav vzduchu by se však měl pohybovat v oblasti. Teplota vzduchu v kuchyních nesmí klesnout pod 18 °C, a v rámci provozních možností by neměla překročit 26 °C. Nezbytné je však chladit místnosti, které slouží pro skladování některých potravin, či přípravny masa. Při návrhu potrubních rozvodů je třeba zohlednit stav odsávaného vzduchu (mastnota, vlhkost, atd.). Potrubní rozvody musí být provedeny tak, aby bylo zamezeno usazování nečistot a stékání kondenzátu, musí být čistitelné. Materiál vzduchovodů by měl odolávat ouhům, tukům a kyselinám. Horizontální potrubí musí být spádováno, spoje by měly být těsné (aby vzduchovody mohly být čištěny tekutými prostředky), je třeba minimalizovat počet ohybů. Při návrhu odsávacího zákrytu je nutné dodržet přesah 200 mm z každé strany kuchyňského spotřebiče.
11. Větrání a klimatizace prostorů s produkcí vlhkosti (bazény, technologické zdroje vlhkosti). Koncepce systémů, funkční schémata. Metody návrhu Instalace větracího zařízení v krytých prostorech s bazénem je ve většině případů nezbytná. Dochází zde k intenzivnímu odparu vlhkosti z volné hladiny a pro dodržení doporučených parametrů vnitřního prostředí (relativní vlhkosti φ) je třeba tuto vlhkost odvést. Vnitřní relativní vlhkost by neměla přesáhnout φ ≤ 65 %. Teplota vody v bazénu se navrhuje v závislosti na předpokládaném charakteru používání, jak je vidět v tabulce 13.1, teplota vzduchu se volí 2 až 4 K nad teplotou vody, avšak ne nad 34 °C. Rychlost proudění vzduchu v pásmu pobytu plavců by neměla překročit w ≤ 0,2 m/s.
Při návrhu větracího zařízení je důležitá tepelná bilance větraného prostoru. Vnitřní prostor ovlivňují: - tepelné zisky sluneční radiací okny, - prostup tepla stavebními konstrukcemi, - tepelné zisky od lidí, - přestup tepla mezi vodní hladinou a okolním vzduchem, - zátěž vázaným teplem, daná odparem z volné hladiny.
Důležitou součástí návrhu je i volba vhodné distribuce vzduchu, a to tak, aby rychlost nad hladinou a v pásmu pobytu osob nepřekročila 0,2 m/s. Výhodné je zajistit přívod vzduchu tak, aby byly ofukovány prosklené konstrukce a tím se zabránilo orosování na vniřní straně. Na obr. 13.7 je schématicky znázorněno umístění distribučních elementů s ohledem na různé velikosti prosklených ploch.
12. Větrání a klimatizace čistých prostorů (technologie, zdravotnictví). Třídy čistoty, požadavky na filtraci. Koncepce systémů, funkční schémata. Metody návrhu. Při návrhu větrání a klimatizace čistých prostorů jsou kontrolovanými parametry teplota, relativní vlhkost vzduchu, rychlost a charakter proudění vzduchu. Dalšími důležitými parametry jsou počet a velikost částic v prostoru, míra molekulárního znečištění, vibrace, hluk a elektrostatické náboje. Čistý prostor může být řešen jako čistý box (pracovník se nepohybuje v pracovním prostoru), jako čistá kabina či jako čistá místnost (pracovník se nachází v pracovním prostoru). Pokud nemá teplota a relativní vlhkost vliv na kvalitu produktu, jsou obvykle parametry vnitřního prostředí v letním období ti = 22 až 26 °C, ϕi = 30 až 50 % a v zimním období ti = 20 až 24 °C, ϕi = 30 až 50 %. Pokud je však kvalita produktu teplotou a relativní vlhkostí ovlivněna, je třeba parametry vnitřního prostředí přizpůsobit technologickým požadavkům. Proudění v kontrolovaném prostoru může být buďto jednosměrné (s potlačovanou turbulencí),nebo neusměrněné (proudění s makroturbulentními víry). Pro prostory s třídou čistoty N = 5 a pro prostory čistší, je obvyklé jednosměrné proudění, pro prostory s třídou čistoty N ≥ 6 je obvyklé neusměrněné proudění. Na obr. 14.3 je vidět schéma jednosměrného proudění, na obr. 14.4 je vidět schéma neusměrněného proudění a na obr. 14.5 je vidět kombinace proudění jednosměrného a neusměrněného.
Charakter jednosměrného proudění může v kontrolovaném prostoru ovlivňovat pohyb osob, proces výroby, ale také různé aerodynamické překážky, které mohou vzniknout na základě nevhodného návrhu. Na obr. 14.6 a) je vidět příklad nevhodně řešené pracovní plochy, kde vznikají makroturbulentní víry. Na obr. 14.6 b) je vidět vhodně navržená pracovní plocha z hlediska aerodynamického tvaru a na obr. 14.6 c) je vidět možnost eliminace makroturbulentních vírů instalací lokálního odsávání vzduchu přímo z pracovní plochy.
Někdy může být vedle sebe umístěno více čistých prostorů s odlišnými požadavky na čistotu. V těchto případech je výhodné řešit přívod upraveného vzduchu do prostoru s nejvyššími požadavky na čistotu a vzduch dále odvádět přes prostory s nižšími požadavky na čistotu (pokud to technologie umožňuje).
13. Větrání garáží (jednotlivých, hromadných), přirozené, nucené. Koncepce, výchozí podklady. Větrání kotelen - technologické, hygienické a bezpečnostní požadavky. Systémy větrání. Jednotlivé a řadové garáže (jedno nebo dvoupodlažní), které mají stání vozidel v jedné nebo nejvýše dvou řadách – každé stání má v první řadě samostatný vjezd. Větrání se navrhuje přirozené, příčné s neuzavíratelnými otvory v protilehlých stěnách (u podlahy a pod stropem). Celková volná plocha otvorů na jedno stání v garážích pro osobní, dodávkové automobily a jednostopá vozidla je minimálně 0,025 m2, v garážích pro nákladní a speciální automobily, autobusy, traktory a samojízdné pracovní stroje 0,045 m2(ČSN 73 6057). Hromadné garáže (jedno i vícepodlažní, nadzemní i podzemní), které mohou být řešeny pro pohyb vozidel vlastním motorem nebo pro jejich přemisťování mechanickým zařízením (zde platí pro větrání obecné požadavky na pracovní prostředí). Větrání garáží pro vozidla pohybující se vlastním motorem se navrhuje (podle produkce škodlivin) přirozené nebo nucené. Přirozené větrání je možné pouze v nadzemních garážích. Celková volná plocha neuzavíratelných otvorů na jedno stání je minimálně 0,15 m2. Polovina této plochy se umisťuje u podlahy, polovina pod stropem. Svislá větrací šachta navazující na otvor musí mít průřez nejméně shodný s otvorem, šachta vyšší než 2 m – průřez dvojnásobný. Plocha otvorů lze sdružovat, musí však být zajištěno rovnoměrné provětrání prostoru (vodorovná vzdálenost mezi otvory nejvýše 20 m, stěny bez otvorů mohou být vzdáleny od otvorů 10 m (ČSN 73 60 58). Nucené větrání (nevyhovuje-li větrání přirozené) je podtlakové – řeší se nuceným odvodem a přirozeným přívodem, nebo nuceným odvodem a nuceným přívodem vzduchu (vždy bez oběhového vzduchu) - průtok přiváděného vzduchu musí být o 10 až 20 % nižší než průtok odsávaného vzduchu. Venkovní vzduch pro větrání garáží se neupravuje (nefiltruje, neohřívá). Výjimkou jsou garáže pro pohotovostní vozidla, kde podle potřeby provozu se může venkovní vzduch ohřívat. Pro ochranu výměníků tepla před znečištěním je v takovém případě nutná filtrace. Pro koncepční návrh nuceného větrání je určující způsob provozu garáží. Existují dva způsoby provozu garáží, podle toho jakým režimem se vyměňují vozidla v garáži, resp. kolik vozidel maximálně bude současně v provozu: • garáže s průběžnou výměnou vozidel • garáže se špičkovým provozem U garáží s průběžnou výměnou vozidel se předpokládá, že vozidla přijíždějí a odjíždějí v teoreticky pravidelném rytmu, daném typickou dobou parkování. V garážích se špičkovým provozem je určující pro větrání maximální současný provoz vozidel, který může nastat např. po skončení kulturní, nebo sportovní akce. Metoda stanovení průtoku větracího vzduchu je u obou případů odlišná. Základními údaji pro návrh větrání jsou: • přípustná výpočtová koncentrace oxidu uhelnatého v ovzduší garáže, • emise (hmotnostní, objemový průtok) oxidu uhelnatého při průjezdu a parkování vozidel v garáži, • parkovací doba, resp. frekvence výměny vozidel v garáži, popř. údaje o současném (hromadném) výjezdu vozidel, • délka trasy vozidel při vjezdu, výjezdu, s udáním rovných úseků a stoupání na rampách, • doba volnoběhu motorů.
Větrací systém podzemních garáží se navrhuje jako nucený, podtlakový; jmenovitým průtokem je průtok odsávaného vzduchu, průtok přiváděného vzduchu se navrhuje o 10 až 20 % nižší než průtok odsávaného vzduchu. Je účelné provádět výpočet samostatně pro úseky garáže, obvykle podlaží. Při dělení na úseky je vhodné již předběžně navrhnout systém distribuce vzduchu, aby daný úsek bylo možno provětrávat vypočítaným průtokem vzduchu. Základním údajem pro výpočet průtoku vzduchu je emise oxidu uhelnatého všech vozidel v daném úseku po dobu intervalu 1 hodiny. Větrání plynových kotelen zajišťuje splnění tří základních požadavků na: přívod spalovacího vzduchu, intenzitu větrání (kvalitu vnitřního vzduchu) a teplotu vzduchu uvnitř kotelny. Přívod spalovacího vzduchu je záležitost technologická – potřebný průtok vzduchu je dán výkonem hořáků kotlů. Požadavky na kvalitu vzduchu jsou hygienické a bezpečnostní. Udržení požadované teploty vnitřního vzduchu souvisí s požadavky hygienickými (na tepelnou pohodu osob) i technologickými (riziko zamrznutí vody v rozvodech). Obecné zásady pro větrací systémy • Prostor kotelny musí být provětráván rovnoměrně. Je třeba zabránit vzniku „mrtvých“ částí prostoru kotelny. Prostory, které nejsou provětrávány přiváděným spalovacím vzduchem je třeba větrat doplňkovým větracím zařízením. • Otvory pro nasávání vzduchu (u přirozeného i nuceného větrání) musí být umístěny tak, aby se do kotelny nenasávaly případné škodliviny z venkovního prostředí (plyny, páry, prach). U kotelen provozovaných i v létě se má vzduch pokud možno nasávat z míst chráněných proti přímé sluneční radiaci. Výdechové otvory pro odvod vzduchu (přirozený, nebo nucený) do venkovního prostředí musí být umístěny tak, aby vydechovaným vzduchem nebyly znehodnoceny okolní objekty. • Přiváděcí otvory, vyústky v kotelně musí být umístěny tak, aby v zimním období přívodem chladného vzduchu nevzniklo nebezpečí zamrznutí vodních systémů. • Je-li kotelna větrána odtahovou šachtou, za všech provozních stavů tah větrací šachty musí být vždy menší než tah spalinové cesty. • Kotelny velkých výkonů (nad 3,5 MW) se větrají převážně přirozeným způsobem – aerací
14. Požární větrání, odvod tepla a kouře. Ochrana před šířením požáru vzduchotechnickým zařízením. Větrání únikových cest musí zajisti bezpečný únik osob ze zasaženého objektu na volný venkovní prostor a zároveň slouží jako zásáhová cesta hasičským jednotkám. Únikové cesty musí být tvořeny prostory bez požárního zatížení; nesmí zde dojít k přímému vzniku požáru. Mohou sem však zplodiny požáru pronikat. Proto je důležitý správný návrh větrání tak, aby pronikání zplodin hoření bylo buďto zcela zabráněno, nebo aby došlo k takovému jejich naředění, aby nebyla po dobu evakuace překročena přípustná mez jejich koncentrace Nechráněná úniková cesta je jakýkoli komunikační prostor směřující z požárního úseku na volné prostranství. Nemusí být vybavena bezpečnostními zařízeními a jediným požadavkem je trvale volná průchodnost Chráněné únikové cesty typu A jsou nejjednodušší a jedná se především o schodišťové prostory. Přirozené větrání lze zajistit například: otevíratelnými otvory o ploše nejméně S = 2 m2; v každém podlaží větracím otvorem o ploše nejméně S = 2 m2 umístěným v nejvyšším místě únikové cesty a otvorem o stejné ploše umístěným v nejnižším podlaží, v objektech vyšších jak h = 22,5m musí být použita kombinace více případů Imin = 10 1/h, a to po dobu alespoň 10 minut. Zároveň musí být splněna podmínka, že teplotní rozdíl mezi CHÚC a venkovním prostředím nesmí být vyšší jak Δt = 10 K. Chráněné únikové cesty typu B musí být požární předsíň, která je od ostatního prostoru oddělena nehořlavými stavebními konstrukcemi. Její velikost je daná počtem procházejících evakuujících se osob. Musí být samostatně větraná a může být použito přirozené větrání V případě nuceného větrání je třeba zajistit minimální intenzitu větrání Imin = 15 1/h, a to po dobu alespoň 30 minut. Jestliže je úniková cesta zároveň cestou určenou pro zásahovou jednotku, musí být zajištěno větrání minimálně po dobu 45 minut Chráněné únikové cesty typu C musí být větrány vždy nuceně. Jedná se o nejbezpečnější únikovou cestu. Minimální intenzita větrání Imin = 15 1/h, a to po dobu alespoň 45 minut. Jestliže je úniková cesta zároveň cestou určenou pro zásahovou jednotku, musí být zajištěno větrání minimálně po dobu 60 minut. Kouřová clona slouží k zabránění šíření kouře do jiných kouřových sekcí. Je provedena buď jako pevná součást stavební konstrukce, nebo jako rolovací kouřová přepážka, která se při požáru na základě signálu elektrické požární signalizace (EPS) automaticky vyroluje do příslušné délky K přirozenému větrání dochází účinkem tlaku způsobeného rozdílem teplot uvnitř a vně budovy. V případě požáru se kouřové klapky plně otevřou. Zároveň se však musí otevřít i otvory pro přívod vzduchu (otvory u paty objektu). Venkovní chladnější vzduch proudí do objektu a vytlačuje kouř a spaliny ke stropu. Otvory musí být dimenzovány tak, aby pod neutrální rovinou v požadované době funkčnosti kouřových klapek vznikla bezkouřová vrstva, která umožní bezpečnou evakuaci osob. Přiváděný vzduch zároveň částečně ochlazuje konstrukci a vybavení místnosti. Tím se zpomaluje zvyšování jejich teploty na teplotu. U jednopodlažních budov se nucený odvod nejčastěji realizuje použitím střešních ventilátorů nebo využitím rozvodů vzduchotechniky pro odvod vzduchu. U vícepodlažních budov se vedle kombinace požárního větrání a odvodního vzduchotechnického zařízení využívají požárně izolované šachty.
Požární klapka je požární uzávěr vzduchotechnického potrubí. Je vyrobena tak, aby se na základě podnětu klapka uzavřela a tím se zamezilo šíření plamenů, kouře a tepla potrubními rozvody. Podnět může být např. mechanický, teplotní nebo elektrický. Požární klapky se musí instalovat do potrubí vždy, kdy potrubní rozvody prochází z jednoho požárního úseku do dalšího. Výjimku tvoří potrubní rozvody o malých průřezech (nejvýše 0,04 m2, čemuž u kruhového potrubí odpovídá průměr d = 225 mm). Požární klapky se nemusí instalovat ani tam, kde potrubní rozvody požárním úsekem pouze procházejí. V tom případě však potrubní rozvody musí být po celé délce chráněné požárně odolnou izolací.
15. Stanovení roční potřeby tepla/chladu, vody (k vlhčení), elektrické energie pro větrací a klimatizační zařízení. Požadavky při projektování větracích a klimatizačních systémů na profese vytápění, chlazení, osvětlení, elektro, regulace, zdravotně technické instalace, ochrana proti hluku. Teplo pro ohřev vzduchu ve vzduchotechnické jednotce můžeme rozdělit na teplo pro ohřev přiváděného větracího vzduchu a teplo pro vytápění prostoru (v případě, že vzduchotechnické zařízení zajišťuje i vytápění), případně na teplo pro ohřev vzduchu po adiabatickém zvlhčování. Potřebu chladu v klimatizační jednotce můžeme rozdělit na odvod citelného tepla pro ochlazování přiváděného větracího vzduchu, citelného tepla pro odvod tepelné zátěže klimatizovaného prostoru a vázaného tepla pro odvlhčení chlazeného vzduchu. Množství vody pro vlhčení vzduchu MW se vypočítá dle rovnice. V případě vlhčení párou musí být dodána buď přímo středotlaká pára pro parní zvlhčovače, nebo el. energie, případně plyn pro parní vyvíječe. Teplo potřebné pro ohřev vzduchu na původní teplotu po adiabatickém zvlhčování vodou musí být dodáno ohřívačem v klimatizační jednotce. Elektrická energie je potřebná pro motory ventilátorů, čerpadel, kompresorů, pro elektrické ohřívače a parní vyvíječe. Malé množství el. energie spotřebovává i systém měření a regulace (ústředny, servopohony a převodníky), případně i pohony rotačních výměníků ZZT a jiných speciálních prvků (např. UV lampy). U ventilátorů je příkon el. motoru PV funkcí průtoku vzduchu V (m3/s), celkového dopravního tlaku ∆pCV (Pa) a celkové účinnosti ηC, která je součinem účinností ventilátoru ηV, motoru ηM, převodu ηP a regulace otáček ηR
