Schémata vzduchotechnických jednotek

TZ2 – Vzduchotechnické jednotky

katedra technických zařízení budov

Schémata vzduchotechnických jednotek Co to je vzduchotechnická jednotka? Vzduchotechnická (VZT) jednotka je soubor funkčních prvků sloužících k úpravě vzduchu a jeho dopravě v rozvodech systému. Zároveň svým chodem významně ovlivňuje cílový prostor (teplota, rychlost vzduchu, hluk, aj.) i jiné prostory (okolí jednotky). Základní dělení dle technického provedení: - sestavné o jednotka je sestavena z jednotlivých dílů reprezentujících funkční části (tzv. komory – ventilátorová komora, komora ohřívače, chladiče apod.) podle individuálních požadavků o díly je možné snadno spojovat o umožní velmi variabilní možnosti sestav – tvarové i funkční - kompaktní (blokové/skříňové) o blokové jednotky jsou tvořeny základním rámem pro danou rozměrovou řadu o vnitřní sestava vybavení jednotky zůstává variabilní – při zachování rozměrů základního rámu o umožňují velmi kompaktní technické řešení VZT jednotky s menšími vnějšími rozměry než sestavné o nižší tvarová variabilita Základní dělení dle umístění: - jednotky pro instalaci výhradně v interiéru - jednotky pro instalaci ve venkovním prostředí o zvýšená izolace stěnových panelů (cca 40 až 60 mm) o opláštění jednotky pro ochranu před deštěm a sněhem – zejména elektroinstalace o ochrana odvodů kondenzátu, připojení energií proti mrazu Jaké parametry potřebujeme pro volbu vhodné jednotky? Základní orientace pro zjištění velikosti: - návrhový objemový průtok přiváděného vzduchu - objemové průtoky čerstvého a cirkulačního vzduchu Další parametry pro upřesnění jednotlivých částí - tlakové ztráty potrubí rozvádějící vzduch po budově - tlakové ztráty potrubí odvodu vzduchu z budovy - tepelné výkony ohřívačů, chladičů vzduchu - aj.

1/9



Jednotka přetlakového větrání –

jednotka zajišťuje pouze přívod čerstvého vzduchu do větraného prostoru

Obr.1 Jednotka přívodu vzduchu Části: F – filtr – účel: o odstranění mechanických a biologických částic ze vzduchu – důvod: o zajištění kvalitního vzduchu pro větrání o ochrana zařízení jednotky a rozvodů (výměníky, apod.) – na vstupu čerstvého venkovního vzduchu do jednotky musí být osazen filtr – vhodné pokud je filtr i na výstupu z jednotky o druhý stupeň filtrace o odlučování částic ulpěných na zařízení jednotky Základní rozdělení – „běžné“ - hrubé filtry (G1 až G4), jemné filtry (F5 až F9), – „vysoce účinné“ – HEPA (H10 až H14), UPA (U15 až U17) V – ventilátor - účel: o dopravovat určité množství vzduchu [m3/h] při překonávání tlakových ztrát systému potrubí, což vyžaduje určitou hodnotu celkového pracovního tlaku [Pa] - skládá se z: o oběžného kola – pracovní část, tvarem a počtem lopatek udává základní vlastnosti ventilátoru o spirální skříň – vnější plášť oběžného kola, podílí se na vlastnostech, kryje a chrání oběžné kolo o elektromotor – pohon oběžného kola, napřímo, nebo přes převod o uchycení – v silentblocích v rámu VZT jednotky, přímo v potrubí, aj. Základní rozdělení - podle velikosti pracovního tlaku o nízkotlaké – do 1 kPa o středotlaké – do 3 kPa o vysokotlaké – nad 3 kPa - podle směru průtoku vzduchu oběžným kolem o axiální proud vzduchu prochází oběžným kolem ventilátoru ve směru osy o radiální 2/9



-

vzduch je do oběžného kola nasáván ve směru jeho osy, ale odchází z ventilátoru kolmo na osu rotace o diagonální jsou kombinací předchozích dvou, vzduch vstupuje téměř ve směru osy rotace oběžného kola a vystupuje v úhlu menším než 90 °od osy důležité parametry ventilátoru: o vedle pracovního tlaku a dopravovaného množství vzduchu o účinnost, hlučnost, vibrace, rozměry, možnosti regulace výkonu a maximální teplota dopravovaného vzduchu

Přechodová komora - účel: o alespoň částečné zklidnění a stabilizování proudu vzduchu za ventilátorem - úsek přímého potrubí, přímé komory v jednotce O – Ohřívač vzduchu - účel: o ohřev proudu čerstvého vzduchu na teplotu požadovanou provozem VZT jednotky a větraného prostoru.

Rovnotlaká větrací jednotka –

jednotka zajišťuje přívod čerstvého vzduchu a zároveň odvod odpadního vzduchu větraného prostoru

Obr.2 Rovnotlaká větrací jednotka Části: F – filtr – minimálně osadit na vstupech čerstvého a odváděného vzduchu do jednotky – filtry na výstupech doplňují např. vyšší filtrací, u některých rekuperačních výměníků dochází k transportu hmoty mezi proudy vzduchu – omezení přenosu z výměníku V – ventilátor – samostatné ventilátory pro přiváděný/čerstvý vzduch a odváděný/odpadní vzduch 3/9



O – Ohřívač vzduchu ZZT – Výměníky pro zpětné získávání tepla - účel: o Využít teplo přenášené odpadním (znečištěným) vzduchem a zlepšit celkovou energetickou bilanci systému. o využití nejčastěji pro předehřev čerstvého venkovního vzduchu Základní dělení výměníků: - regenerační – entalpijní získávání tepla, o převažující sdílení – citelné, latentní teplo, hmota, o rotační výměníky teplosměnná plocha má tvar kompaktně strukturovaného válce plocha je střídavě vystavena oběma proudům vzduchu - odpadní a čerstvý vzduch proudí protiproudně opačnými polovinami válce, ve směru jeho osy a válec se pomalu otáčí. vysoká účinnost až 85 % o přepínací výměníky jednotná teplosměnná plocha, přes kterou střídavě proudí odváděný a čerstvý vzduch (každý chvilku) teplo se akumuluje do teplosměnné plochy z odpadního vzduchu a vydává teplo při proudění studenějšího čerstvého vzduchu účinnosti kolem 40 – 50 % - rekuperační – teplotní získávání tepla, o převažující sdílení – citelné (latentní) teplo, o deskové výměníky teplosměnná plocha z profilovaných desek uspořádání proudů vzduchu protiproudé, nebo křížoproudé jednoduchá konstrukce, vyvážený prostup tepla účinnosti do 75 % o výměníky z tepelných trubic teplosměnná plocha je tvořena svazkem kovových trubic plněných nízkovroucím médiem, jeden konec (výparná část) je v proudu odpadního teplého vzduchu, druhý konec (kondenzační část) je v proudu studeného čerstvého vzduchu médium se odpaří ve výparné části a projde do kondenzační části, kde zkapalní a předá teplo do trubice a do vzduchu variabilní a mechanicky odolná konstrukce účinnosti do 80 % (při nízké rychlosti vzduchu) - Pozor – v zimním provozu vzniká kondenzace vodní páry z odpadního vzduchu – odvod do kanalizace – hrozí zamrznutí výměníku

4/9



Jednotka teplovzdušného vytápění – jednotka zajišťuje krytí celé nebo významné části tepelné ztráty prostoru – obvykle jednotka zároveň zajišťuje větrání

Obr.3 Jednotka teplovzdušného vytápění Části: F – filtr V – ventilátor O – Ohřívač vzduchu - účel: o ohřev proudu přiváděného vzduchu na teplotu požadovanou provozem VZT jednotky a teplovzdušně vytápěného prostoru. - větrání x teplovzdušné vytápění o větrání – přiváděný čerstvý vzduch je ohříván na teplotu blízkou teplotě vzduchu ve větraném prostoru o teplovzdušné vytápění – teplota pro ohřev je stanovena podle tepelné ztráty a množství přiváděného vzduchu (viz. vzoreček z 1. cvičení Q = V.ρ.c.(tp – ti)) obvykle se pohybuje od 35 °C do 45 °C – byty, kanceláře výjimečně přesahuje 50 °C – průmyslové aplikace analogicky musí mít ohřívač pro teplovzdušné vytápění výrazně větší výkon než pro větrání Pozn.: 1) U centrálních VAV systémů a systémů s fancoily, je vzduch přiváděný do koncových prvků v místnostech ohříván centrální VZT jednotkou na teplotu odvozenou podle venkovních klimatických podmínek a v koncových prvcích je dohříván (případně i chlazen) podle požadavků konkrétní místnosti. 2) V případě dvoukanálových systémů a standardních systémů je v centrální jednotce vzduch ohřátý na koncové parametry unifikované pro všechny místnosti. Dvoukanálový systém si lokální odchylky kryje směšováním s chladným vzduchem. ZZT – Výměníky pro zpětné získávání tepla

5/9



S – Směšovací komora - účel: o míšení čerstvého a cirkulačního vzduchu v nastaveném poměru Provedení: - obvykle se jedná o komoru, která má samostatné vstupy pro čerstvý a cirkulační vzduch - vstupy jsou opatřeny klapkami pro regulaci poměru jednotlivých proudů vzduchu - klapky jsou ovládané elektropohony, ovšem nastavení poměru není vždy úplně přesné, zejména pokud se výrazněji mění objemové průtoky jednotlivých proudů vzduchu

Klimatizační jednotka – – – –

komplexní systém – nejširší úrovně úprav vzduchu včetně přívodu čerstvého vzduchu úpravy kvality – filtrace, ionizace apod. úpravy teploty vzduchu – ohřev, chlazení úpravy vlhkosti vzduchu – vlhčení, odvlhčování

Obr.4 Jednotka klimatizace Části: F – filtr V – ventilátor O1, O2 – Ohřívače vzduchu - v klimatizační jednotce může být osazena dvojice ohřívačů - zejména pokud využívá vlhčení vodou - první slouží pro předhřev vzduchu v zimě před vlhčením - druhý pro dohřev (proces adiabatického vlčení zároveň snižuje teplotu vzduchu – viz. hx.diagram v cvičení 7,8) ZZT – Výměníky pro zpětné získávání tepla S – Směšovací komora

6/9



Chladiče - účel: o chlazení proudu přiváděného vzduchu na teplotu požadovanou provozem VZT jednotky a obsluhovaným prostorem o teploty přiváděného vzduchu v letním období jsou obvykle o 4 až 8 K nižší než teplota vzduchu v interiéru, výjimečně 10 K (distribuce s vysokou indukcí) – kanceláře, obchody, byty o vyšší rozdíly teplot jsou možné pouze v provozech, kde není vzduch přiváděn přímo do oblasti pobytu lidí Základní typy: - vodní chladič – principem konstrukce odpovídá teplovodnímu ohřívači o pro stejnou číselnou hodnotu výkonu má ovšem větší teplosměnnou plochu! – dáno nižším rozdílem teplot mezi chladící vodou a vzduchem o zdroj chladu – centrální zdroj chladu a rozvody chladící vody o teplotní spád nejčastěji 6/12 °C, možné i nižší podle možností zdroje chladu o nejčastěji využívaný chladič vzduchu ve VZT jednotkách i lokálních fancoilech, VAV boxech apod. (rozvody chladu po objektu) -

přímý výparník – z proudu vzduchu přímo odebírá teplo výparník kompresorového chladícího okruhu o časté řešení u malých klimatizačních jednotek, okenních klimatizátorů apod. o vhodné pokud požadujeme výrazně nízké teploty vzduchu, pod 0 °C. o při nízkých teplotách na teplosměnné ploše výparníku (podle chladiva, do 10 °C) dochází k vysoké kondenzaci vodní páry ze vzduchu – hrozí nebezpečí námrazy o při teplotách vzduchu nižších než 0 °C je výparník zdvojen, jeden chladí, druhý se rozmrazuje (může převzít i funkci kondenzátoru) – nejsou vhodné vnější zdroje tepla protože dochází ke snižování chladícího výkonu

Pozn.: 1) Obdobně jako u ohřevu je u centrálních VAV systémů a systémů s fancoily vzduch přiváděný do koncových prvků v místnostech chlazen centrální VZT jednotkou na teplotu odvozenou podle venkovních klimatických podmínek a v koncových prvcích je dochlazován podle požadavků konkrétní místnosti. 2) V případě dvoukanálových systémů a standardních systémů je v centrální jednotce vzduch opět chlazený na koncové parametry unifikované pro všechny místnosti. Dvoukanálový systém si lokální odchylky kryje směšováním se vzduchem z horkého potrubí. 3) Komoru, prostor chladiče nutné napojit na kanalizaci – odvod kondenzátu 4) Mnohdy je za chladičem vhodné umístit i eliminátor kapek zkondenzované vodní páry Z – Vlhčení - účel: o zvyšování vlhkosti přiváděného proudu vzduchu o v klimatických podmínkách ČR se u většiny provozů využívá zejména v zimním období o do proudu vzduchu musíme „dostat“ požadované množství vodní páry a nedosáhnout meze sytosti o vedlejším účinkem může být i čištění vzduchu od prachových i plynných částic Základní dělení: - vlhčení vodou – odpařováním rozstřikované vody do proudu vzduchu dochází k její absorpci - vlhčení vzduchu a zároveň k ochlazení o nazývá se též adiabatické vlhčení (chlazení) o základním příkladem je tzv. pračka vzduchu 7/9


-


její primární účel je ovšem čištění vzduchu zařízení pracuje s velkým přebytkem vody – cirkuluje o Hybridní pračka rozprašována velmi jemná mlha – nároky na úpravu vody porézní keramický eliminátor kapek slouží jako sekundární odpařovací plocha bez cirkulace vody – pouze čistá voda vlhčení parou – do proudu vzduchu je vstřikována pára o páru lze vyrábět v externím zdroji (kotel), nebo v elektrickém parním vyvíječi u zvlhčovací komory o výrazně hygieničtější provoz o výroba páry je náročná na spotřebu energie

Pozn.: 1) Zvlhčovací komory je nutné napojit na odvod kondenzátu do kanalizace 2) Za zvlhčovací komorou by měl být umístěn eliminátor kapek, aby nedocházelo k jejich transportu do jiných částí VZT jednotky. Odvlhčování - účel: o odvlhčování je cílené snižování vlhkosti proudu vzduchu o v podstatě jde o opačný proces k vlhčení, v našich klimatických podmínkách nalezne využití výjimečně, např. v průmyslových provozech s velkou vnitřní produkcí vlhkosti, bazénech, v zemědělských stavbách při sušení a v ustájení velkého počtu savců. o zejména v letním provozu, kdy vlhkost venkovního vzduchu dosahuje 10,5 g/kg suchého vzduchu Základní typy: - Kondenzační odvlhčování o využití kondenzace vodní páry na chladném povrchu, tj. teplota povrchu je nižší než teplota rosného bodu vzduchu o vhodné pro vyšší teploty vzduchu, kdy stačí teploty povrchu chladiče vyšší než 0 °C – pro teploty < 0 °C – namrzání kondenzátu o používají se vodní chladiče i přímé výparníky – dtto chladiče o používané často v bazénech - Adsorpční odvlhčování o využití materiálů desikantů – dokáží pojmout vodní páru ze vzduchu nezávisle na teplotě, řídí se rozdílem parciálních tlaků vodní páry, fungují i v blízkosti meze sytosti o sorpční rotory – desikant je nanesen na matrici rotačního výměníku podobného jako pro ZZT nutná regenerace – část čelní plochy rotoru (cca 1/3) je využitá pro regeneraci rotoru – odvod vlhkosti z desikantu horký vzduch, podle typu desikantu až 100 °C dochází i k ohřevu odvlhčovaného vzduchu o vhodné pro provozy s přesnou definicí vlhkosti vnitřního vzduchu (např. zimní stadiony)

8/9



Tab.1: Jaké jsou nejčastěji obsaženy části v hlavních typech VZT jednotek Větrací jednotka filtry ventilátor přívodu vzduchu ventilátor odvodu vzduchu výměník zpětného získávání tepla ohřívač čerstvého vzduchu

Jednotka teplovzdušného vytápění filtry ventilátor přívodu vzduchu ventilátor odvodu vzduchu výměník zpětného získávání tepla směšovací komora ohřívač přiváděného vzduchu

Jednotka klimatizace filtry ventilátor přívodu vzduchu ventilátor odvodu vzduchu výměník zpětného získávání tepla směšovací komora ohřívač přiváděného vzduchu chladič přiváděného vzduchu zvlhčovací systém eliminátor kapek

Tab.2: Rozvody energií a ostatních sítí nutných pro napojení VZT jednotky Větrací jednotka 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

Jednotka 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

Jednotka klimatizace 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

9/9

Schémata vzduchotechnických jednotek

Recommend Documents