Požárníbezpečnost. staveb Přednáška 9 -Zásady navrhování vzduchotechnických zařízení, druhy větracích systémů

Požární bezpečnost staveb Přednáška 9 - Zásady navrhování vzduchotechnických zařízení, druhy větracích systémů Ing. Daniel Adamovský, Ph.D. Katedra technických zařízení budov [email protected]

Úvodní přednáška vzduchotechniky Proč větráme? Vzduch a popis jeho stavu Stanovení množství vzduchu Základní rozdělení vzduchotechnických systémů Využití základních typů Systémy nuceného větrání Části systému nuceného větrání Přehled důležitých norem a předpisů Shrnutí a závěr

125PBZ - Požárně bezpečnostní zařízení

2

Proč větráme? Dýchání Dospělý člověk dýchá 16 krát za minutu při nízké fyzické aktivitě – 8 l/min. Spotřeba kyslíku je mezi 250 – 350 ml/min Průběh při dýchání Do plic vdechujeme okolní vzduch - 21 % O2, 78 % N2, 0,03 % CO2 Z plic vydechujeme - 16 % O2, 79 % N2, 4 % CO2 (plus vodní pára)


3

Proč větráme? Produkce škodlivin Lidská aktivita CO2, vodní pára (produkty dýchání a odparu z povrchu těla)

Vybavení Nábytek, podlahy – VOC - Volatile Organic Compounds (těkavé organické sloučeniny)

Technologie Zvířata Venkovní zdroje znečištění Doprava – CO, NHx, … země – plyn radon uvolněný z podloží, nebezpečný v případě dlouhodobé expozice. 125PBZ - Požárně bezpečnostní zařízení

4

Proč větráme? Vnitřní prostředí musí splnit podmínky pro pobyt lidí a jejich aktivitu. Kvalita prostředí a komfort V průmyslových budovách jde i o bezprostřední ochranu zdraví. Zajištění podmínek pro technologické procesy (výroba, čisté prostory) V zemědělských budovách vztahujeme požadavky na prostředí vhodné pro zvířata.

Větrání je jeden z nezbytných systémů zajišťujících obyvatelné prostředí.


5

Vzduch a jeho stav Co to je vzduch? Termínem vzduch nazýváme ve vzduchotechnice „vlhký vzduch“ Směs suchého vzduchu a vodní páry okupující společný objem homogenní směs – nastává pokud je voda ve směsi v plynném stavu heterogenní směs – ve vzduchu jsou obsaženy různé fáze vody (kapky, sníh, ledové krystalky)


6

Vzduch a jeho stav Jak vyjadřujeme stav vzduchu? Daltonův zákon Celkový tlak směsi plynů p je dán součtem dílčích (parciálních) tlaků jednotlivých složek pi. Vyjadřuje poměr zastoupení jednotlivých složek ve směsi

p = Σ pi = psv + pvp

[Pa]

psv – parciální tlak suchého vzduchu [Pa] pvp – parciální tlak vodní páry [Pa]


7

Vzduch a jeho stav Jak vyjadřujeme stav vzduchu? Nasycený vzduch Množství vodní páry obsažené ve směsi vlhkého vzduchu se může měnit. Stav při kterém vzduch pojme maximální množství vodní páry se nazývá nasycení. Je závislé pouze na teplotě, čím vyšší je teplota vzduchu tím více vodních par vzduch pojme. Parciální tlak nasycené vodní páry pvp’’


8

Vzduch a jeho stav Jak vyjadřujeme stav vzduchu? Teplota rosného bodu Teplota vzduchu při které je maximálně nasycen vodními parami. Když teplota vzduchu klesne pod tuto teplotu, vodní pára začne měnit skupenství – kondenzovat.


9

Vzduch a jeho stav Jak vyjadřujeme stav vzduchu? Veličiny popisující stav vlhkého vzduchu Pro přesné určení stavu potřebujeme 3 veličiny Vyjádření teploty: Teplota suchého teploměru t [°C] – obvykle zkráceně teplota vzduchu Teplota vlhkého teploměru tm, twb [°C] - teplota, kterou vzduch dosáhne při nasycení vypařováním vody nejnižší teplota adiabatického procesu vlhkého vzduchu


10

Vzduch a jeho stav Jak vyjadřujeme stav vzduchu? Veličiny popisující stav vlhkého vzduchu

⋅

p vp p vp

=

p

0, 6 2 2

=

p sv m vm

x

Vyjádření vlhkosti vzduchu: Měrná vlhkost x [kg/kg s.v., g/kg s.v.] - definována jako poměr hmotnosti vodní páry mvp a suchého vzduchu msv

−

=

vp ´´ p vp p

rh

Relativní vlhkost ϕ, rh [-, %] - definována poměrem parciálního tlaku vodní páry a parciálního tlaku nasycené vodní páry při konstantní teplotě v podstatě vyjadřuje míru nasycení vzduchu vodní parou


11

Vzduch a jeho stav Jak vyjadřujeme stav vzduchu? Veličiny popisující stav vlhkého vzduchu Vyjádření tepelného potenciálu: Měrná entalpie h [J/kg s.v.] - definována jako součet entalpií jednotlivých částí směsi vlhkého vzduchu při její změně potom vyjadřuje množství sděleného tepla h = hsv + hvp = csv.t + x.(cvp.t + l) csv – měrná tepelná kapacita suchého vzduchu = 1010 [J/kg.K] cvp – měrná tepelná kapacita vodní páry = 1840 [J/kg.K] x – měrná vlhkost vlhkého vzduchu [kg/kg s.v.] t – teplota stavu vzduchu [°C] l – skupenské teplo vypařování vody = 2500 [kJ]


12

Přehled úprav stavů vzduchu Úprava teploty vzduchu: Ohřev – zvyšování teploty vzduchu dodáním tepla přes ohřívač Chlazení – snižování teploty vzduchu odvodem tepla přes chladič, při teplotě povrchu chladiče nižší než teplota rosného bodu – kondenzace vodní páry ze vzduchu.

Úprava vlhkosti: Vlhčení vzduchu vodou, nebo parou. Ve zvlhčovací komoře je rozstřikována voda nebo pára do proudu vzduchu.

Směšování: Řízené mísení cirkulačního a čerstvého vzduchu.

Filtrace: Snižování obsahu pevných částic v proudu vzduchu. Vzduch filtrujeme minimálně na vstupech do jednotky (ochrana jednotky) a výstupu přiváděného vzduchu. 125PBZ - Požárně bezpečnostní zařízení

13

Stanovení množství vzduchu Rozlišujeme názvosloví: Přiváděný vzduch (p) – skládá se z čerstvého, případně směsi čerstvého a cirkulačního vzduchu. Čerstvý vzduch (e) – venkovní vzduch Cirkulační vzduch (c) – znovu použitá část odváděného (o) vzduchu z interiéru Odpadní vzduch (odp) – nevyužitá část odváděného vzduchu, opouští systém (využití ZZT)

Vp = Ve+Vc

Ve te

tp Vc ti Vo

Vodp 125PBZ - Požárně bezpečnostní zařízení

14

Stanovení množství vzduchu Pro účely větrání Intenzita větrání – podíl přivedeného čerstvého vzduchu k objemu místnosti Podle produkce škodlivin – výpočet množství čerstvého vzduchu na základě návrhové produkce, nutné stanovit rozhodující škodlivinu.

Pro účely teplovzdušného vytápění a klimatizace Podle tepelné ztráty a zátěže – výpočet množství přiváděného vzduchu Vždy nutné dodržet minimální podíl čerstvého vzduchu 15 % z přiváděného.

Ostatní účely, předběžný návrh Intenzita výměny vzduchu – podíl přiváděného vzduchu k objemu místnosti


15

Základní rozdělení Obecná definice: Větrání představuje výměnu znehodnoceného vzduchu v prostoru za venkovní čerstvý vzduch, případně neznehodnocený vzduch přiváděný z okolních prostor. Jak větrání probíhá? Pro zajištění větrání musíme uvést vzduch do pohybu vytvořit vzduchový proud určitého průtoku. Hybným činitelem je rozdíl tlaků vzduchu.


16

Základní rozdělení Přirozené větrání Principem je účinek rozdílu měrných hmotnostní vnitřního a venkovního vzduchu o různé teplotě a působení větru. Nucené větrání Nucené větrání je založeno výhradně na změně dynamického tlaku vynucené prací mechanického zařízení – ventilátoru. Hybridní větrání Spočívá v řízené kombinaci mechanického a přirozeného větrání.


17

Základní rozdělení Přirozené větrání Rozdíl tlaků vzduchu je dán účinkem rozdílu měrných hmotnostní vnitřního a venkovního vzduchu o různé teplotě dynamickým působením větru. N.R. – neutrální rovina – atmosférický tlak pa v letním období: – menší rozdíl ∆t než v zimě → nižší ∆p → vyšší požadovaná výška HL

ti > te → ρi < ρe ∆p = pe − pi = h ⋅ g ⋅ ( ρ e − ρi )

[ Pa]


18

Základní rozdělení Nucené větrání Nucené větrání je založeno výhradně na změně dynamického tlaku vynucené prací mechanického zařízení – ventilátoru.

http://www.heizungsbetrieb.de/en/air.html#A3


19

Základní rozdělení Hybridní větrání Spočívá v řízené kombinaci mechanického a přirozeného větrání.


20

Využití základních typů Přirozené větrání Infiltrace – větrání spárami v obvodových konstrukcích (nejen okna, ale i stěny) Provětrávání – cílené větrání otevíranými okenními otvory


21

Využití základních typů Přirozené větrání Aerace – větrání pomocí otvorů umístěných nad sebou s dostatečným výškovým rozdílem Šachtové – větrání pomocí kombinace otvorů a šachet

Aerační světlík


22

Využití základních typů Přirozené větrání Vliv okolních budov, terénu, vystavení převládajícímu větru a orientace


23

Využití základních typů Přirozené větrání Vliv tvaru budovy


24

Využití základních typů Příklad přirozeného větrání budovy School of Engineering, De Montfort University, Leicester, GB. Systém využívá různě rozmístěných větracích věží, světlíků, apod. Waste air

Pozor na lokální průvan!

Air flow through lecture rooms, corridors Fresh air through controlled inlets


25

Využití základních typů Nucené větrání Rozdělení z hlediska tlaku vzduchu ve větraném prostoru: systém rovnotlaký - do větraného prostoru přivádíme stejné množství vzduchu jako odvádíme. V prostoru nevzniká tlakový rozdíl. systém podtlakový - do větraného prostoru přivádíme méně vzduchu než z něj odvádíme. V prostoru dochází ke snížení tlaku, tento rozdíl je kompenzován přirozeným přívodem vzduchu spárami přes hranici prostoru. systém přetlakový - do větraného prostoru přivádíme více vzduchu než z něj odvádíme. V prostoru roste tlak, rozdíl je kompenzován únikem vzduchu spárami v hranici (obálce) prostoru. - dominantní způsob zajištění chráněných únikových cest.


26

Využití základních typů Nucené větrání Rozdělení podle účelu: větrání -výměna znehodnoceného vzduchu za čerstvý venkovní teplovzdušné vytápění - řízená výměna vzduchu zajišťující požadovanou teplotu v prostoru. Teplota přiváděného vzduchu je vyšší než vzduchu v prostoru a teplotní rozdíl společně s objemovým průtokem vzduchu sdílí do prostoru tepelný výkon kryjící celou nebo část tepelné ztráty. Obvykle je systém využíván i k větrání. klimatizace - řízená úprava stavu vnitřního prostředí přívodním vzduchem. U přiváděného vzduchu jsou upravovány teplotní i vlhkostní parametry, čímž společně s filtrací komplexně upravuje stav vnitřního mikroklimatu


27

Využití základních typů Nucené větrání Rozdělení podle účelu: odsávání - představuje nucený odvod plynných či tuhých škodlivin přímo z místa produkce obvykle dále doplněné o odlučování, sorpci nebo neutralizaci příměsí. průmyslová vzduchotechnika - průmyslová vzduchotechnika spadá do skupiny účelových zařízení pokrývající konkrétní požadované funkce. Průmyslovou vzduchotechniku často pojí přímé vazby s technologií větraného prostoru. Dalšími účelovými zařízeními jsou havarijní a požární větrání, vzduchové sprchy a clony aj.


28

Využití základních typů Nucené větrání Rozdělení - … a mnoho dalších způsobů hlediska prostoru – vztah VZT zařízení a větrané budovy Centrální – zařízení obsluhuje celou nebo významnou část budovy Místní – zařízení je umístěné v blízkosti, nebo v místě, kde plní svou funkci průtoku vzduchu Konstantní – průtok vzduchu není měněn v závislosti na změně podmínek ve větraném prostoru Proměnný – průtok vzduchu je řízený podle aktivity ve větraném provozu (počet lidí, produkce škodlivin, aj.) Tlaku – podle celkového tlaku vyvozeného ventilátorem Nízkotlaké – max. 1000 Pa Středotlaké – 1000 až 3000 Pa Vysokotlaké – přes 3000 Pa 125PBZ - Požárně bezpečnostní zařízení

29

Využití základních typů Nucené větrání - příklady Současný základ bytového větrání - Lokální odtah znečištěného vzduchu z koupelny, WC s přívodem čerstvého vzduchu přes obytné prostory Převzato z podkladů firmy Lunos

ODVÁDĚNÝ VZDUCH

PŘÍVOD ČERSTVÉHO VZDUCHU


30

Využití základních typů Nucené větrání - příklady Nadstandardní řešení - Centrální systém teplovzdušného vytápění a větrání (nezbytné pro domy s nízkou spotřebou energie) ODPADNÍ VZDUCH

PŘIVÁDĚNÝ VZDUCH



ODVÁDĚNÝ VZDUCH

31

Využití základních typů Nucené větrání - příklady Centrální klimatizační systém ODPADNÍ VZDUCH

ODVÁDĚNÝ VZDUCH

KLIMATIZOVANÝ PROSTOR CIRKULAČNÍ VZDUCH


PŘIVÁDĚNÝ VZDUCH

VZDUCHOTECHNICKÁ JEDNOTKA


32

Systémy nuceného větrání Z čeho se skládá centrální systém vzduchotechniky? Vzduchotechnická jednotka Potrubí – přívod a odvod vzduchu Distribuce vzduchu – výustě, anemostaty

Ostatní koncová zařízení – fancoily, VAV boxy Regulační zařízení - klapky


33

Systémy nuceného větrání Základní řešení systémů centrální VZT Výhradně podtlakový systém

• z prostoru je pouze vzduch odváděn – prostor je udržován v podtlaku • přiváděný vzduch proudí přes hranici zóny z exteriéru, případně okolních prostor • pouze jeden rozvod potrubí • používá se pro oddělení větraného prostoru od okolních, zabráníme úniku škodlivin do okolí

• používá se pro podružné prostory • toalety, koupelny a šatny • podzemní garáže • může se kombinovat s jiným systémem, který zajistí přívod vzduchu a jeho úpravu • používá se výhradně pro větrání 34 125PBZ - Požárně bezpečnostní zařízení

Systémy nuceného větrání Základní řešení systémů centrální VZT Standardní systém

• nejběžnější systém s jednotrubním přívodem a odvodem vzduchu, • vyústky napojené přímo na potrubí, • centrální VZT jednotka s centrální regulací s minimálním ohledem na požadavky v jednotlivých zónách – „unifikovaná vzduchotechnika“, • vhodný pro budovy s rovnoměrnou tepelnou ztrátou/zátěží tepla a produkcí škodlivin, • není vhodný, pokud se v jednotlivých provozech v čase požadavky mění, • jednoduchý na provoz a údržbu. • typický pro: • menší administrativní budovy, případně velkoprostorové kanceláře • obchodní centra – „supermarkety“ s jedním rozlehlým provozem • menší samostatné provozy – např. restaurace, kavárny aj. 35 125PBZ - Požárně bezpečnostní zařízení

Systémy nuceného větrání Základní řešení systémů centrální VZT Systém s fancoily

• nejběžnější systém v novostavbách i rekonstrukcích • v centrální vzduchotechnické jednotce je upraveno pouze minimální hygienické množství čerstvého vzduchu, které je dopraveno do jednotlivých zón. • v každé zóně je lokální jednotka • zajišťuje koncovou úpravu teploty vzduchu, • zajišťuje směšování čerstvého vzduchu s cirkulačním • vestavěny výměníky pro chlazení a ohřev vzduchu • v případě chlazení je nutné zajistit odvod kondenzátu •využívá se pro: •nejrozšířenější v administrativních budovách •komerční objekty, zejména s různě velikými jednotlivými obchody 36 125PBZ - Požárně bezpečnostní zařízení

Systémy nuceného větrání Základní řešení systémů centrální VZT Systém s fancoily - fancoil

• jednotka s ventilátorem a výměníky (chlazení a/nebo ohřev vzduchu) • varianty provedení/provozu: • centralizovaný – přívod upraveného primárního vzduchu do

1 – ohřívač 2 – chladič 3 – ventilátor

jednotky • decentralizovaný – přímý přívod čerstvého venkovního vzduchu bez úpravy • cirkulační – jednotka pracuje pouze s cirkulačním vzduchem • varianty umístění: nástěnné, podstropní, parapetní, kazetové v podhledu, potrubní zabudované do vzduchotechnického potrubí, aj. • výměník – zpravidla vodní, u chlazení může být i přímý výparník chladivového okruhu • autonomní regulace – je-li současně k dispozici zdroj tepla i chladu mohou jednotky v některých místnostech současně chladit a v jiných topit podle požadavků daného prostoru • další možné součásti – filtr prachu (tabákového kouře, pachů, pylu apod.), ionizátor vzduchu


37

Systémy nuceného větrání Decentrální systémy větrání

• umožňuje pro jednotlivé části prostoru definovat odlišné podmínky • vhodné pro halové prostory, velké prostory s různými místními požadavky • hospodárné teplovzdušné vytápění pomocí malých teplovzdušných jednotek lze navrhovat maximálně do výšky haly H = 8 ÷ 10 m. • významný vliv má cirkulace vzduchu ve vytápěném objektu – rozhánění podstropních polštářů teplého vzduchu - destratifikátory • jinak nastane vytváření teplého polštáře pod střešním pláštěm a nedotápění v oblasti pobytu člověka


38

Systémy nuceného větrání Decentrální systémy větrání

• Provoz a koncepce


39

Systémy nuceného větrání Decentrální systémy větrání Výhody: • možnost zónování, • nevyžaduje potrubí, nebo jen krátké, • čerstvý vzduch není znehodnocován v obtížně udržovatelných vzduchovodech, • možnost lokálního decentralizovaného automatického řízení a regulace jednotek, • zužitkování tepelného polštáře pod střechou, Nevýhody: • větší počet menších zařízení (údržba), • náročnější rozvody teplonosných látek,


40

Části systémů nuceného větrání Vzduchotechnické jednotky Základní rozdělení

• sestavné • jednotka je sestavena z jednotlivých dílů reprezentujících funkční části (tzv. komory – ventilátorová komora, komora ohřívače, chladiče apod.) podle individuálních požadavků • díly je možné snadno spojovat • umožní velmi variabilní možnosti sestav – tvarové i funkční

41


Části systémů nuceného větrání Vzduchotechnické jednotky Základní rozdělení

•kompaktní (blokové/skříňové) • blokové jednotky jsou tvořeny základním rámem pro danou rozměrovou řadu • vnitřní sestava vybavení jednotky zůstává variabilní – při zachování rozměrů základního rámu • umožňují velmi kompaktní technické řešení VZT jednotky s menšími vnějšími rozměry než sestavné • nižší tvarová variabilita 125PBZ - Požárně bezpečnostní zařízení

42

Části systémů nuceného větrání Potrubí pro rozvod vzduchu Čtyřhranné potrubí • pozinkované ocelové • tl. 0.6 – 1.1 mm pro přetlak +1000, podtlak -630 Pa • Rozměry AxB např. 500x315 mm • Spoje – příruby spojované šroubovými spoji • potrubí se dělí do kategorií podle pracovního tlaku a požadované těsnosti (A – nejobvyklejší, B, C)

B A

AxB: 125, 200, 250, 300, 315, 400, 500, 600, 630, 710, 800

43

Pictures from technical parameters http://www.azklima.com

Části systémů nuceného větrání žebrované

spiro

Potrubí pro rozvod vzduchu Kruhová potrubí • pozinkované ocelové • 0.6 – 1.25 mm pro přetlak/ podtlak +1500/-630 Pa • Průměr D např. 500 mm • potrubí se dělí do kategorií podle pracovního tlaku a požadované těsnosti (A – nejobvyklejší, B, C)

Hladké trouby

D

D: 80, 100, 125, 140, 160, 180, 200, 225, 250, 315, 355, 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800 Pictures from technical parameters http://www.azklima.com

44

Části systémů nuceného větrání Distribuce vzduchu – základní typy proudění Směšování

•Přiváděný vzduch se bezprostředně mísí s vnitřním •Čerstvý vzduch se rychle kontaminuje škodlivinami •Vysoké rychlosti přiváděného vzduchu 2 – 8 m/s (hluk, průvan) •Nejčastější systém 45

Vytěsňování

Zaplavování

•Nedochází ke směšování •Minimální turbulence

•Nízké rychlosti přiváděného

vzduchu (základní požadavek) •Čerstvý vzduch jako píst vytlačí znečištěný •Čisté prostory

vzduchu do 0,5 m/s •Rozdíl teploty mezi vnitřním a přiváděným 1 až 3 K •Nízká turbulence •Pouze pro chlazení – studený vzduch proudí po podlaze a ohřívá se od lokálních tepelných zdrojů, stoupá vzhůru •Velkoplošné přívodní výustě

Části systémů nuceného větrání Distribuce vzduchu Příklady distribučních prvků

46

Energetická náročnost VZT systémů Úprava teploty vzduchu: Ohřev a chlazení – dodávka tepla a chladu do VZT systému Využití systémů pro zpětné získávání tepla (ZZT) a chladu (ZZCH)

Úprava vlhkosti: Vlhčení vzduchu – distribuce vody, případně páry Výroba páry – parní zvlhčovače

Chod systému: Základní provoz nucených a hybridních systémů je spojený s provozem ventilátorů (2 ks, přívod a odvod vzduchu). Příkon ventilátoru je významně vyšší než oběhového čerpadla otopné soustavy – provoz systému jen v požadované době (např. temperování objektu vzduchotechnikou není efektivní) 125PBZ - Požárně bezpečnostní zařízení

47

Energetická náročnost VZT systémů Vzduchotechnický systém je velkým odběratelem energie

• podle požadovaných úprav vzduchu je nutné do systému přivést potřebné energie • čím více úprav vzduchu – tím více různých energií Větrací systém elektrická energie - pohon motorů 1x230 V, 3x400 V - MaR 24 V, 1x 230 V - elektrické ohřívače 3x400 V tepelná energie - ohřev vzduchu kanalizace - odvod kondenzátu z výměn. ZZT

Systém teplovzdušného vytápění elektrická energie - pohon motorů 1x230 V, 3x400 V - MaR 24 V, 1x 230 V - elektrické ohřívače 3x400 V tepelná energie - ohřev vzduchu kanalizace - odvod kondenzátu z výměn. ZZT

Klimatizační systém elektrická energie - pohon motorů 1x230 V, 3x400 V - MaR 24 V, 1x 230 V - elektrické ohřívače 3x400 V tepelná energie - ohřev vzduchu chlad - chlazení vzduchu - kondenz. odvlhčování vzduchu voda/pára - vlhčení kanalizace - odvod kondenzátu z výměn. ZZT - přepad a odvod zbytků z vlhčení - odvod kondenzátu od chladiče

Přehled důležitých norem a předpisů Obecné normy a předpisy. Právní předpisy: Nařízení vlády č. 68/2010 Sb, měnící NV č. 361/2007 Sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví při práci Vyhláška 268/2009 Sb., o technických požadavcích na stavby. České a evropské normy: ČSN 12 7001 - Vzduchotechnická zařízení. Klimatizační jednotky. Řady základních parametrů, 1987. ČSN 12 7010 - Vzduchotechnická zařízení. Navrhování větracích a klimatizačních zařízení. Všeobecná ustanovení,1988. ČSN EN 12599 - Větrání budov – Zkušební postupy a měřicí metody pro přejímky instalovaných větracích a klimatizačních zařízení, 2010. ČSN EN 13779 - Větrání nebytových budov - Základní požadavky na větrací a klimatizační systémy, 2010. ČSN EN 15665 - Větrání budov - Stanovení výkonových kritérií pro větrací systémy obytných budov, 2009, Národní příloha, 2011. ČSN 73 0548 - Výpočet tepelné zátěže klimatizovaných prostorů, 1986. 125PBZ - Požárně bezpečnostní zařízení

49

Shrnutí a závěr Větrání je nezbytnou podmínkou kvalitního užití vnitřního prostředí. S větráním lze spojit i další funkce, ovšem je nutné zvážit velikost a složitost vzniklého vzduchotechnického systému. Množství vzduchu přiváděného pro účely větrání (příp. vytápění, klimatizace) musí být přesně stanovené. Je výhodné řídit množství a vlastnosti vzduchu podle aktuálních podmínek ve větraném prostředí. Provoz vzduchotechnického systému nesmí vytvářet uživatelům větraného prostoru nepříjemné situace – průvan, hluk.


50

… děkuji za pozornost! Ing. Daniel Adamovský, Ph.D. Katedra technických zařízení budov

Požární bezpečnost staveb Cvičení 9 - Koncepční návrh vzduchotechnického systému Ing. Daniel Adamovský, Ph.D. Katedra technických zařízení budov [email protected]

Koncepční návrh systému Výpočet množství vzduchu Intenzita větrání Stanovení množství čerstvého vzduchu Vhodný postup pro budovy s typickým provozem (obytné stavby)

V p = n ⋅ Vo Vp

Množství čerstvého vzduchu

[m3.h-1]

VO n

Objem místnosti Intenzita větrání

[m3] [h-1]

125PBZ - Požárně bezpečnostní zařízení - cvičení

53

Koncepční návrh systému Výpočet množství vzduchu Na základě produkce plynných škodlivin (např. CO2) Vp = Vp mCO2

Ψmax Ψe

mco 2 19l / h 3 −1 = = 22 , 4 m h na osobu −3 Ψ max −Ψ e ( 1200 − 350 ) ppm ⋅ 10

Množství vzduchu nezbytné pro udržení koncentrace škodliviny na požadované úrovni Produkce plynné škodliviny (CO2) Maximální koncentrace ve vnitřním prostředí (pro CO2 1200 ppm, dle EN 13 779 třída „B“) Koncentrace plynné škodliviny ve venkovním vzduchu (pro CO2 350 ppm) Aktivita Člověk v klidu, v sedě Lehká aktivita, stání, pomalá chůze Střední aktivita Těžká fyzická práce

[m3.h-1] [l.h-1] [g.g-1] [g.g-1]

Produkce CO2 13 l . h-1 19 l . h-1 60 l . h-1 77 l . h-1


54

Koncepční návrh systému Výpočet množství vzduchu Na základě produkce vodní páry Vp =

G 40 g / h 3 −1 = = 13 , 28 m h na osobu 3 ρ ⋅ ( xi − xs ) 1,205kg / m ⋅ ( 6 − 3,5 )g / kg G

ρ

xi xp

celkový zisk vodní páry v prostředí měrná hmotnost vzduchu měrná vlhkost vzduchu v prostředí měrná vlhkost přiváděného vzduchu

Lidská aktivita Sedící osoba Lehká aktivita, chůze Střední aktivita Těžká fyzická práce

Produkce vodní páry [g.h-1] 30 40-200 120 až 300 200 až 300

Jiný zdroj Koupelna s vanou Koupelna se sprchou Kuchyně při vaření Kuchyně s plynovým sporákem


[g.s-1] [ 1.2 kg.m-3] [g.kg-1 s.v.] [g.kg-1 s.v.] Produkce vodní páry [g.h-1] cca 700 cca 2600 600 až 1500 1500 g per 1 m3 gas 55

Koncepční návrh systému Výpočet množství vzduchu Vytápění, nebo chlazení přiváděným vzduchem Qztráta( zátěá ) 900W 3 −1 3 −1 Vp = = = 0 , 123 m s = 445 , 5 m h 3 ρ ⋅ ca ⋅ ∆t 1,2 kg / m ⋅ 1010 J / kg ⋅ K ⋅ 6 K Q ca

ρ ∆t ti tp

celková tepelná ztráta, nebo zátěž měrná tepelná kapacita vzduchu Měrná hmotnost vzduchu rozdíl teplot teplota vzduchu v interiéru [°C] teplota přiváděného vzduchu [°C]


[kW] [kJ.kg-1.K-1] [1.2 kg.m-3] [K] ts > ti - vytápění ts < ti - chlazení

56

Koncepční návrh systému Stanovení množství vzduchu Prostředí pouze s produkcí CO2:

mco 2 19l / h 3 −1 Vp = = = 22 , 4 m h na osobu −3 Ψ max −Ψ e ( 1200 − 350 ) ppm ⋅ 10 Přivedeme pouze čerstvý venkovní vzduch

Vp = Ve

Prostředí pouze s produkcí vlhkosti: Vp =

G 40 g / h 3 −1 = = 13 , 28 m h na osobu 3 ρ ⋅ ( xi − xs ) 1,205kg / m ⋅ ( 6 − 3,5 )g / kg

a) Pouze čerstvý venkovní vzduch

Vp = Ve

b) Při využití odvlhčování, lze vzduch cirkulovat

Vp = Vc


57

Koncepční návrh systému Stanovení množství vzduchu Prostředí s produkcí CO2 a vodní párou mco 2 19l / h 3 −1 V p1 = = = 22 , 4 m h na osobu −3 Ψ max −Ψ e ( 1200 − 350 ) ppm ⋅ 10 Vp 2 =

G 40 g / h 3 −1 = = 13 , 28 m h na osobu 3 ρ ⋅ ( xi − xs ) 1,205kg / m ⋅ ( 6 − 3,5 )g / kg

Maximum z Vp1 , Vp2 je množství čerstvého vzduchu


Vp1 = Ve

58

Koncepční návrh systému Stanovení množství vzduchu Prostředí, kde dochází k produkci CO2, vodní páry a VZT systém pokrývá tepelnou ztrátu (nebo zátěž): V p1 =

mco 2 19l / h ⋅ 10 osob = = 224 m3h −1 −3 Ψ max −Ψ e ( 1200 − 350 ) ppm ⋅ 10

Vp 2 =

G 40 g / h ⋅ 10 osob 3 −1 = = 132 , 8 m h 3 ρ ⋅ ( xi − xs ) 1,205kg / m ⋅ ( 6 − 3,5 ) g / kg

Maximum z Vp1 , Vp2 je množství čerstvého vzduchu

Vp1 = Ve= 224 m3h-1

Qztráta( zátěá ) 900W 3 −1 3 −1 Vp 3 = = = 0 , 123 m s = 445 , 5 m h 3 ρ ⋅ ca ⋅ ∆t 1,2 kg / m ⋅ 1010 J / kg ⋅ K ⋅ 6 K Množství Vp3 je větší než Vp1, proto je rozhodující pro určení množství přiváděného vzduchu Vp. Rozdíl mezi Vs a Ve tvoří cirkulační vzduch Vc.

Vp3= Vp= 453 m3h-1 Vc= Vp - Ve = = 229 m3h-1

59

Zadání úlohy: Navrhněte koncepci vzduchotechnického systému. Navrhněte koncepci klimatizačního vzduchotechnického systému pro administrativní budovu. Systém pracuje po celý rok, v zimě teplovzdušně vytápí, v létě chladí. Vypracujte: Výpočet množství přiváděného, čerstvého a cirkulačního vzduchu pro jedno podlaží. Stanovte návrhové průtoky vzduchu pro celou budovu. Zvolte vhodnou výrobní řadu vzduchotechnické jednotky. Vypočtěte celkový tepelný výkon VZT jednotky pro ohřátí celého množství přiváděného vzduchu. Vypočtěte celkový chladicí výkon VZT jednotky pro ochlazení celého množství přiváděného vzduchu. Umístěte jednotku na střeše. Definujte schematicky hlavní trasy potrubí přívodu a odvodu vzduchu, určete jejich rozměry. 125PBZ - Požárně bezpečnostní zařízení - cvičení

60

Požárníbezpečnost. staveb Přednáška 9 -Zásady navrhování vzduchotechnických zařízení, druhy větracích systémů

Recommend Documents