AT 02 TZB II a technická infrastruktura
LS 2012
Klimatizační systémy a chlazení pro vzduchotechniku
11. Přednáška
Ing. Olga Rubinová, Ph.D. 1
Harmonogram AT02 t.
část
Přednáška
Cvičení
1
UT
Mikroklima budov, výpočet tepelných ztrát
Tepelná ztráta obálkovou metodou
2
Otopné soustavy – základní rozdělení prvků
Tepelná ztráta dle ČSN 060210
3
Otopná tělesa, potrubní rozvody, armatury, zabezpečovací zařízení
Otopná tělesa
4
Zdroje tepla pro vytápění, plynové spotřebiče, příprava teplé vody
Rozvody
5
Kotelny a předávací stanice
Výkresy
6
Obnovitelné zdroje energie pro vytápění
Kotel
Význam vzduchotechniky, přirozené větrání
Solární ohřev TV + LABORATOŘ
8
Proudění vzduchu, nucené větrání
Přirozené větrání
9
Strojovna vzduchotechniky a prostorové nároky VZT
Distribuce vzduchu
10
Tepelné bilance
VZT potrubí a VZT jednotka
11
Klimatizační systémy a chlazení pro vzduchotechniku
Tepelná zátěž
12
Hluk ve vzduchotechnice, zpětné získávání tepla
Klimatizace
13
Aplikace vzduchotechnických systémů v občanských stavbách
Zápočet
7
VZT
Základní členění - úpravy vzduchu Klimatizace – úprava čistoty, teploty a vlhkosti vzduchu
KVALITA VZDUCHU v závislosti na klimatických podmínkách
KVALITA VZDUCHU TRVALE
TEPLOTA V ZIMĚ
TEPLOTA V LÉTĚ
VLHKOST VZDUCHU
ŘIDITELNÉ PARAMETRY PROSTŘEDÍ
PŘIROZENÉ VĚTRÁNÍ
NUCENÉ VĚTRÁNÍ
TEPLOVZDUŠNÉ VYTÁPĚNÍ KLIMATIZACE
Základní členění VZT systémů - pojmy ÚPRAVY VZDUCHU větrání filtrace podtlakové větrání přirozené větrání NÁZEV VZT SYSTÉMU
teplovzdušné větrání teplovzdušné větrání s chlazením chlazení oběhového vzduchu klimatizace klimatizace s řízeným odvlhčováním
ohřev chlazení zvlhčování odvlhčování
Základní členění - možnosti různých VZT systémů KLIMATIZACE = úprava vzduchu k zajištění požadované ČISTOTY, TEPLOTY A VLHKOSTI VZDUCHU v obsluhovaných místnostech. K tomu slouží klimatizační zařízení, které plní 4 termodynamické funkce:
OHŘEV
CHLAZENÍ
VLHČENÍ
KLIMATIZACE DÍLČÍ
KLIMATIZACE DÍLČÍ
KLIMATIZACE (PLNÁ)
ODVLHČOVÁNÍ
Požadavky na vnitřní prostředí
20
21
22
23
24
25°C
TEPLOTA VZDUCHU
20
21
22
23
24
25°C
TEPLOTA STĚN
0,1
0,12 30
40
0,14 50
0,16 60
0,20 m/s 70 %
RYCHLOST PROUDĚNÍ RELATIVNÍ VLHKOST VZDUCHU
STANDARDNÍ POŽADAVKY NA VNITŘNÍ PROSTŘEDÍ POBYTOVÝCH MÍSTNOSTÍ
Vzduchové systémy - možnosti CHLAZENÍ A VYTÁPĚNÍ místnosti tedy úpravu teploty
ŘÍZENÉ VĚTRÁNÍ výměna vzduchu v místnosti vzduchem vnějším s odvodem škodlivin
KLIMATIZACE ZAJIŠŤUJE
ÚPRAVU VLHKOSTI vlhčením a odvlhčováním vzduchu
FILTRACI VZDUCHU příp. další úpravy související s čistotou (ionizaci, sterilizaci)
Členění klimatizace dle teplonosné látky Podle teplonosné látky, kterou se tepelná energie dopraví do obsluhované místnosti se klimatizační systémy člení: VZDUCHOVÉ Teplonosnou látkou zprostředkující je vzduch vedený vzduchovody. Z důvodu malé tepelné kapacity vzduchu → větší průtoky → nutné větší výměny vzduchu v místnostech. VYŽADUJÍ PRO SVŮJ PROVOZ ZDROJ STUDENÉ (CHLADÍCÍ VODY)
ÚSTŘEDNÍ
VODNÍ
CHLADIVOVÉ
s fancoily dvoutrubkové třítrubkové čtyřtrubkové chladicí stropy
systémy přímého chlazení: Split Multisplit VRV
DECENTRÁLNÍ KOMBINOVANÉ voda + vzduch indukční jednotky
OBSAHUJÍ CELÝ CHLADÍCÍ OKRUH
Vzduchové systémy klimatizace - členění
VZDUCHOVÉ
NÍZKOTLAKÉ
VYSOKOTLAKÉ
ÚSTŘEDNÍ ZÓNOVÉ SPECIÁLNÍ pro prostory s přesnými požadavky na stav vnitřního prostředí a malými tolerancemi jejich kolísání, zpravidla teplotami. Systémy mají charakter ústředních vzduchových systémů.
Vzduchové systémy ústřední klimatizace VZDUCHOVÉ
ÚSTŘEDNÍ
úprava vzduchu ve strojovně do všech obsluhovaných místností se přivádí stejný vzduch přívod a odvod vzduchu
(samostatné) velké místnosti občanských i průmyslových staveb s větším podílem venkovního vzduchu: konferenční sály, divadla, kina obchodní domy, restaurace, jídelny
Vzduchové systémy klimatizace - skladba
FUNKCE: větrání, celoroční úprava teploty (teplovzduěné vytápění a chlazení), bez úpravy vlhkosti
Vzduchové systémy klimatizace - zónové VZDUCHOVÉ
ZÓNOVÉ
základní úprava přívodního vzduchu ve strojovně a doplňková úprava vzduchu do stavu nutného pro zajištění mikroklimatu jednotlivých zón řízení teploty v jednotlivých zónách jednokanálový systém přívod a odvod vzduchu konstantní průtok vzduchu, regulace změnou teploty vzduchu rozlehlé budovy a provozy průmyslových objektů, např. obchodní centra, výstavní pavilóny, operační komplexy, výrobní haly ap. s různými požadavky na úroveň vnitřního prostředí jednotlivých zón.
OHŘÍVAČ CHLADIČ
A
B
OHŘÍVAČ CHLADIČ
C
Vzduchové systémy klimatizace ZÁSADNÍ PŘEDNOSTÍ VZDUCHOVÝCH SYSTÉMŮ JE KOMBINACE: VĚTRÁNÍ + ŘÍZENÍ TEPLOTY + KVALITA VZDUCHU (+ ÚPRAVA VLHKOSTI) použití pro prostory s vyššími nároky na tepelně vlhkostní složku prostředí, kvalitu vzduchu, potřebu větrat = shromažďovací prostory, čisté prostory
Vzduchové systémy - skladba, energetické zdroje OCHLAZOVÁNÍ STAVEB VYTÁPĚNÍ STAVEB VÝROBA CHLADU STROJOVNA CHLAZENÍ
VZDUCHOTECHNIKA
VÝROBA TEPLA
ÚPRAVA VZDUCHU
KOTELNA
STROJOVNA VZT
Vzduchotechniká jednotka typu RoofTop
kompaktní zařízení pro dopravu vzduchu, ohřev a přímé chlazení s integrovaným chladícím okruhem, možnost ZZT
umístění do venkovního prostoru směšování, omezený podíl venkovního vzduchu včetně systému MaR omezený dopravní tlak ventilátoru - krátké potrubní rozvody, max. filtrace F7 vhodné pro rozlehlé halové objekty supermarkety, veletržní haly, benzinové vyšší průtoky vzduchu stanice, autosalony, počítačové sály, atd.
17
Vodní systémy s fancoily CHLADICÍ STROPY VODNÍ
fancoil = ventilátorová jednotka s vodními výměníky
FANCOILY úprava vzduchu probíhá v jednotce fancoil, která je přímo v obsluhované místnosti pracuje zejména s oběhovým vzduchem může zde být zaústěn větrací (venkovní) vzduch řízení teploty v jednotlivých místnostech - zónách administrativní budovy, obchodní centra (samostatné zařízení pro malé OJ), prostory s nároky na individuální řízení místnosti
A
B
C 18
Fancoil – parapetní provedení
PŘÍVOD UPRAVENÉHO VZDUCHU OHŘÍVAČ CHLADIČ ODVOD KONDENZÁTU VENTILÁTOR VZDUCHOVÝ FILTR OBĚHOVÝ VZDUCH REGULAČNÍ KLAPKA VENKOVNÍ VZDUCH 19
Fancoil – parapetní provedení
PARAPETNÍ PROVEDENÍ
20
Fancoil – potrubní provedení
POTRUBNÍ PROVEDENÍ základní jednotka + příslušenství (tlumiče hluku, pružné manžety
OVLADAČ
Fancoil – kazetové provedení
PROVEDENÍ (ČTYŘSMĚRNÁ) KAZETA regulace teploty topné a chladící vody zaústění (primárního) větracího vzduchu
vana na kondenzát sání vzduchu výfuk vzduchu
Vodní systémy – příklady provedení VÝROBA CHLADU
FANCOIL
ZÁSOBNÍK TEPLÉ VODY HYDRAULICKÝ MODUL
TEPELNÉ ČERPADLO VZDUCH-VODA
PODLAHOVÉ VYTÁPĚNÍ
KLM systém vodní s fancoily - návrh
KONCEPCE
TEPELNÁ BILANCE ZPŮSOB VĚTRÁNÍ
TEPELNÉ VÝKONY TEPELNÁ ZTRÁTA PROSTUPEM
TEPELNÁ ZÁTĚŽ PROSTUPEM
A VĚTRÁNÍM
A VĚTRÁNÍM
QZT = ?
VZDUCHOVÝ SYSTÉM
CHLADIVOVÝ SYSTÉM
QZA = ?
VODNÍ SYSTÉM
VODNÍ ZISKY
M=?
KOMBINOVANÝ SYSTÉM
KLM systém vodní s fancoily - návrh 2 trubkový fancoil
PRO CHLAZENÍ
t1 = 20°C Požadovaný topný / chladící výkon z tepelné bilance
Typ fancoilu rozmístění a počet kusů
Požadovaný topný / chladící výkon na 1 ks
výběr velikosti
KLM systém vodní s fancoily – návrh - zadání
MÍSTNOST 1 POČET OSOB 15 DÁVKA VZDUCHU 40m3/h.os. TEPELNÁ ZÁTĚŽ (BEZ VĚTRÁNÍ) 5 kW TEPLOVZDUŠNÉ VĚTRÁNÍ Ti = 24°C
MÍSTNOST 2 POČET OSOB 25 DÁVKA VZDUCHU 40m3/h.os. TEPELNÁ ZÁTĚŽ (BEZ VĚTRÁNÍ) 9 kW TEPLOVZDUŠNÉ VĚTRÁNÍ Ti = 24°C
KLM systém vodní s fancoily – návrh - výpočet
MÍSTNOST 1 VĚTRACÍ VZDUCH V=15.40=600 m3/h TEPELNÁ ZÁTĚŽ VĚTRÁNÍM Q=V.r.(he-hi) Q=600/3600.1,2(60-45)=3kW TEPELNÁ ZÁTĚŽ CELKEM Q=5+3=8 kW 3x FCU á 2,7 kW
MÍSTNOST 2
POČET OSOB 25 VĚTRACÍ VZDUCH V=25.40=1000 m3/h TEPELNÁ ZÁTĚŽ VĚTRÁNÍM Q=V.r.(he-hi) Q=1000/3600.1,2(60-45) =5kW TEPELNÁ ZÁTĚŽ CELKEM Q= 9+5=14 kW 5x FCU á 2,8 kW
KLM systém vodní s fancoily – návrh – výběr velikosti
1,5 2,8 2,5 1,9 2,6 3,2 2,6 3,3 3,7
KLM systém vodní s fancoily – návrh – výběr velikosti
Q=Qn.fk=3,2.0,87=2,8 kW
KLM systém vodní s fancoily – grafická část FCU -KAZETA
PŘÍVOD VZDUCHU
ODVOD VZDUCHU
24 m
VZT JEDNOTKA PRO PŘÍVOD VĚTRACÍHO VZDUCHU
20 m
Kombinované KLM systémy vzduch – voda ( s IJ) KOMBINOVANÉ
VZDUCH - VODA
úprava primárního vzduchu ve strojovně v místnosti indukční jednotky, k jejich chodu nutný primární vzduch přimíchávají sekundární (indukovaný) vzduch IJ = koncový prvek NTK individuální řízení místností dvoutrubkové třítrubkové čtyřtrubkové
ODVOD VZDUCHU
VÝROBNÍK STUDENÉ VODY
INDUKČNÍ JEDNOTKA
ROZVOD CHLADÍCÍ VODY
SEKUNDÁRNÍ VZDUCH
PŘIVÁDĚNÝ VZDUCH
PRIMÁRNÍ VZDUCH
jeden nebo dva výměníky
administrativní budovy, prostory s nároky na individuální řízení místnosti
VZT JEDNOTKA PRO PŘÍVOD PRIMÁRNÍHO VZDUCHU
Příklad dvoutrubkové indukční KLM
Kombinované KLM systémy – indukční jednotka parapetní
PŘÍVOD UPRAVENÉHO VZDUCHU TRYSKY POTRUBÍ PRO PŘÍVOD PRIMÁRNÍHO VZDUCHU KLAPKY
OHŘÍVAČ
CHLADIČ
SEKUNDÁRNÍ VZDUCH Z MÍSTNOSTI
Kombinované KLM systémy – indukční jednotka podstropní PŘÍVOD UPRAVENÉHO VZDUCHU PŘÍVOD PRIMÁRNÍHO VZDUCHU CHLADIČ
SEKUNDÁRNÍ VZDUCH Z MÍSTNOSTI
Indukční jednotka - stropní (chladící) trám
stropní provedení = chladící trámy • aktivní (s přívodem primárního vzduchu) • pasivní (přirozená konvekce)
Chladivové systémy - skladba
CHLADIVOVÉ POTRUBÍ VENKOVNÍ JEDNOTKA - KONDENZÁTOR - KOMPRESOR - VENTILÁTOR
VNITŘNÍ JEDNOTKA - VÝPARNÍK - EXPANZNÍ VENTIL - FILTR - VENTILÁTOR
Chladivové systémy - skladba SPLIT - MULTISPLIT - VRV
úprava vzduchu přímo v obsluhovaných místnostech individuální teplotní a provozní režim v jednotlivých místnostech - zónách zpravidla nezajišťuje větrání, pracuje s oběhovým vzduchem vnitřní a venkovní jednotky propojeny chladivovým potrubím administrativní budovy, obchodní centra (samostatné zařízení pro jednotlivé OJ), prostory s nároky na individuální řízení místnosti
VENKOVNÍ JEDNTKA
CHLADIVOVÉ POTRUBÍ
CHLADIVOVÉ
VNITŘNÍ JEDNOTKA
Příklad VRV systému
Provozní klimatické podmínky
TEPLOVZDUŠNÉ VYTÁPĚNÍ
CHLAZENÍ
REŽIM: TEPELNÉ ČERPADLO
CHLAZENÍ
VENKOVNÍ KLIMATICKÉ PODMÍNKY
-20°C
-10°C
0°C
10°C
VNITŘNÍ PROSTŘEDÍ
20°C
30°C
Chladivové systémy – provozní režimy
COP: coefficient of performance COP - Topný faktor EER - Chladící faktor
VÝKON PŘÍKON
v režimu vytápění v režimu chlazení
Energetická třída: A B C D E F
Chladivové systémy – energetická náročnost
Vodní a chladivové systémy - porovnání CHLADIVOVÝ SYSTÉM (TEPELNÉ ČERPADLO)
VODNÍ SYSTÉM - 4 TRUBKOVÝ
VÝROBA CHLADU
VÝROBA TEPLA
Chladivové systémy – SPLIT systém
VNITŘNÍ JEDNOTKA - VÝPARNÍK - EXPANZNÍ VENTIL - FILTR - VENTILÁTOR
VENKOVNÍ JEDNOTKA - KONDENZÁTOR - KOMPRESOR - VENTILÁTOR
Chladivové systémy – SPLIT systém
Chladivové klimatizační systémy - kam s tím ?
Jsou limitovány délky propojovacího potrubí mezi vnitřní a vnější jednotkou malé systémy = malé délky. Venkovní jednotka = zdroj hluku a tepla.
Chladivové systémy – SPLIT systém
• pouze chlazení • chlazení / vytápění • chlazení / vytápění s plynulou regulací výkonu • až 4 vnitřní jednotky, celkový výkon cca 12 kW
Chladivové systémy – MULTISPLIT systém
• pouze chlazení • chlazení / vytápění • chlazení / vytápění s plynulou regulací výkonu • až 8 vnitřních jednotek, celkový výkon cca 15 kW
Chladivové systémy – MULTISPLIT systém
Chladivové systémy – VRV (VRF, MRV) systém
• chlazení / vytápění s plynulou regulací výkonu • až 40 vnitřních jednotek, celkový výkon cca 70 kW
Chladivové systémy - skladba
ROZDĚLOVAČ CHLADIVA
• současné chlazení / vytápění s plynulou regulací výkonu • až 40 vnitřních jednotek, celkový výkon cca 70 kW
POČET ZÓN (VNITŘNÍCH JEDNOTEK)
Chladivové systémy - skladba
VRV SYSTÉM
MULTISPLIT SPLIT (MONOSPLIT, DUAL, TRIPLE, DOUBLE TWIN)
CHLADÍCÍ / TOPNÝ VÝKON
Chladivové systémy – skladba a požadavky
Nástěnná vnitřní jednotka
Kazetová vnitřní jednotka
Chladivové systémy – vnitřní jednotky – obrazy proudění
Chladivové systémy – vnitřní jednotky – obrazy proudění
Kanálová (potrubní) vnitřní jednotka
Kanálová (potrubní) vnitřní jednotka
Parapetní a podstropní vnitřní jednotka
Chladicí technika Chladicí technika je obor, který se zabývá procesy dosažení nízké teploty, jejím udržováním a využitím v ohraničené oblasti vymezené vůči obklopujícímu prostředí.
Chlazení je pochod, při kterém je chlazené látce odnímáno teplo, přičemž dochází k jejímu ochlazení nebo dokonce změně jejího skupenství. Látka chladicí má nižší teplotu než látka ochlazovaná.
Chladící okruh – přenos tepla ZÍSKÁVÁME TEPLO = TEPELNÉ ČERPADLO
ZÍSKÁVÁME CHLAD = ZDROJ CHLADU
VÝPARNÍK
KONDENZÁTOR
CHLADÍCÍ OKRUH
TRANSPORT TEPLA Z VNITŘNÍHO PROSTŘEDÍ DO ATMOSFÉRY
Chladící okruh ochlazuje přímo chlazenou látku = CHLAZENÍ PŘÍMÉ Chlazení látky se děje přes pomocnou teplonosnou látku = CHLAZENÍ NEPŘÍMÉ
Chladící okruh
EXPANZNÍ VENTIL
Qo
VÝPARNÍK NÍZKOTLAKÁ ČÁST SACÍ POTRUBÍ PLYNNÉ CHLADIVO
KAPALNÉ CHLADIVO
KOMPRESOR
Pc
VYSOKOTLAKÁ ČÁST
VÝTLAČNÉ POTRUBÍ KONDENZÁTOR
Qk
Chladící okruh SPLIT systému VENKOVNÍ JEDNOTKA (KOMPRESOR, KONDENZÁTOR, EXPANZNÍ VENTIL)
Vzduchem chlazené výměníky
VNITŘNÍ JEDNOTKA (VÝPARNÍK)
Přímé chlazení vzduchu (chladivem) VENKOVNÍ KONDENZAČNÍ JEDNOTKA
CHLADIVOVÉ POTRUBÍ VÝPARNÍK
Vzduchem chlazená kondenzační jednotka
Chladící výkon do 15 kW
Nepřímé chlazení vzduchu (vodou), oddělený kondenzátor
CHLADIVOVÉ POTRUBÍ
KONDENZÁTOR
VÝROBNÍK STUDENÉ VODY
POTRUBÍ CHLAZENÉ VODY
VODNÍ CHLADIČ
Oddělený vzduchem chlazený kondenzátor
ODDĚLENÝ VZDUCHEM CHLAZENÝ KONDENZÁTOR
Nepřímé chlazení vzduchu (vodou), suchý chladič POTRUBÍ CHLADÍCÍ VODY
SUCHÝ CHLADIČ
VÝROBNÍK STUDENÉ VODY
POTRUBÍ CHLAZENÉ VODY
VODNÍ CHLADIČ
Nepřímé chlazení vzduchu (vodou), chladicí věž POTRUBÍ CHLADÍCÍ VODY
CHLADÍCÍ VĚŽ
VÝROBNÍK STUDENÉ VODY
POTRUBÍ CHLAZENÉ VODY VODNÍ CHLADIČ
Chladící věž Otevřené systémy (chlazená voda je rozstřikována na výplň)
VODA VSTUP
NÁPLŇ
VZDUCH
VODA VÝSTUP
Chladící věž
Princip otevřených „velkých“ chladících věží je stejný - ochlazovaná voda se rozstřikuje na náplň, po které stéká dolů a zespodu proudící vzduch ji ochlazuje
Nepřímé chlazení vzduchu (vodou), kompaktní výrobník VÝROBNÍK STUDENÉ VODY
POTRUBÍ CHLAZENÉ VODY VODNÍ CHLADIČ
