Závěsné sálavé panely

17.12.2012

Fakulta strojní Ústav techniky prostředí

Závěsné sálavé panely Ing. Ondřej Hojer, Ph.D.

[email protected] Sálavé a průmyslové vytápění

www.kotrbaty.cz

www.sabiana.it

www.bokigroup.cz [email protected] Sálavé a průmyslové vytápění

1

17.12.2012

www.fraccaro.it

www.zehnder-online.de [email protected] Sálavé a průmyslové vytápění

Konstrukce

www.bokigroup.cz

Konstrukce


2

17.12.2012

BOKI-GROUP ZEHNDER

Konstrukce

KOTRBATÝ


www.fraccaro.it Konstrukce


3

17.12.2012

Snižování konvekční složky výkonu panelů


Funkce

Kotrbatý, M. a kol.: Vytápění[email protected] průmyslových a velkoprostorových objektů (I-IVX). a průmyslové vytápění Seriál Sálavé článků www.tzb-info.cz. 2006 až 2007

4

17.12.2012

Návrh • •

• • •

•

Teorie vs. Praxe

Rozdělení objektu horizontálně výškou zavěšení Tepelná bilance pro osálané stěny (3 rovnice – podlaha, spodek stěny, vršek stěny a strop) Tepelná bilance vnitřního vzduchu (2 rovnice – spodní a vrchní část) Rovnice tepelné pohody Výsledek 6 rovnice o 6 neznámých (povrchové teploty stěn podlahy, střechy, teploty vzduchu horní a spodní části a povrchová teplota panelů) Výpočtem určíme tepelný příkon panelů Qp (kontroluje se podle rovnice pro tepelnou ztrátu)

Návrh

1. Odhad rozmístění panelů dle možností zavěšení a doporučených odstupů od výrobce 2. Rozdělení objektu na části ochlazované stejným způsobem 3. Výpočet tepelné ztráty standardními postupy (teplota pod podlahou 10°C, venkovní teplota pro výpočet infiltrace te = tev - 8°C, teplotní gradient 0,5 K/m, zátopová přirážka 0,1 až 0,2 ) 4. Výpočet požadovaného výkonu z tepelných ztrát koeficienty podle výšky zavěšení (naklopení, zavěšení) 5. Podělení požadovaného výkonu uvažovanou délkou panelů, volba teplotního spádu podle zdroje tepla 6. Kontrola maximální intenzity sálání 7. Výpočet hydrauliky 8. Návrh větrání, zdroje tepla, čerpadlo, směšovací uzel, ejektor, regulace


Návrh - Rozmísťování

Návrh

[email protected] Kotrbatý: Stavebnicová otopná soustava pro velkoprostorové objekty – navrhování. Prospekt 2005. Sálavé a průmyslové vytápění

5

17.12.2012

Návrh – Výpočet požadovaného výkonu Qkor = Qz . f1 Qkor [W] výkon panelu – korigovaný Qp [W] tepelná ztráta f1 [ -] korekční součinitel – výška zavěšení, negativní vliv H (m)

f1 (-)

6

1,00

8

1,08

10

1,12

12

1,18

15

1,25

20

1,30

do H = 6 m

Qkor = Qz . f2

h / (H - 1)

nad H = 6 m

Qkor = Qz . f1 . f2

Qkor [W] výkon panelu – korigovaný Qz [W] tepelná ztráta f2 [ -] korekční součinitel – výška zavěšení, pozitivní vliv

1,00 0,95 0,90 0,85 0,80 0,75 0,70 0,65 0,60 0,55 0,50 0,45 0,40

2 1,000 0,967 0,935 0,904 0,874 0,845 0,817 0,790 0,764 0,739 0,715 0,692 0,670

L/B 2÷5 1,000 0,981 0,963 0,944 0,927 0,910 0,839 0,877 0,861 0,845 0,830 0,816 0,802

5 1,000 0,989 0,979 0,969 0,959 0,949 0,939 0,930 0,920 0,911 0,902 0,893 0,884


Návrh – Výpočet požadovaného výkonu Při šikmém osazení panelů se s ohledem na zvýšení konvekční složky musí zvýšit tepelný výkon aplikací korekčního součinitele f4 : a = 30° f4 = 1,10 a = 45° f4 = 1,15

Qkor = Qz ⋅ f 4 [W ]


6

17.12.2012

Návrh – Stanovení instalovaného výkonu Experimentálně stanovená závislost měrného výkonu na teplotním spádu Údaje výrobce stanovené zkušebnou

q0 = 1,1 ⋅ K ⋅ ∆t n [W / m]

∆t =

t m1 + t m 2 − ti [ K ] 2 š [mm]

K [W/mK^n]

n [-]

300

1,52

1,18

450

2,17

1,18

600

2,67

1,19

750

3,24

1,19

900

3,78

1,19

1050

4,32

1,19

1200

4,85

1,19


Návrh – Stanovení instalovaného výkonu Tepelné výkony panelů dle EN 14037 Šířka panelu (mm)

∆t

Šířka panelu (mm)

∆t

300

450

600

750

900

1050

1200

300

450

600

(W/m)

(W/m)

(W/m)

(W/m)

(W/m)

(W/m)

(W/m)

750

900

1050

1200

(K)

(W/m)

(W/m)

(W/m)

(W/m)

(W/m)

(W/m)

(W/m)

30

93

131

166

201

237

272

32

101

141

180

218

256

294

307

62

219

309

395

478

561

644

727

332

63

223

315

402

487

572

657

35

112

157

200

242

284

741

327

369

65

232

327

418

506

594

682

38

123

173

220

267

769

313

360

407

68

244

345

441

533

626

719

40

131

184

234

812

284

333

383

432

70

253

357

456

552

648

744

42

139

195

840

248

301

353

406

458

75

274

387

495

599

704

808

43

143

912

201

255

309

363

417

471

80

296

418

535

647

760

872

45

985

150

212

270

326

383

440

497

85

318

449

575

696

817

937

1058

47

158

223

284

344

404

464

523

90

340

481

615

745

874

1003

1132

48

162

228

291

352

414

475

537

95

362

512

656

794

932

1070

1208

50

170

240

306

370

434

499

563

100

385

544

698

844

991

1137

1283

52

178

251

320

388

455

523

590

105

407

577

739

895

1050

1205

1360

53

182

257

328

397

466

535

604

110

430

609

781

946

1110

1274

1437

55

190

268

342

414

487

559

631

115

453

642

824

997

1170

1343

1515

57

199

280

357

432

508

583

658

120

477

676

867

1049

1231

1412

1594

58

203

286

365

441

518

595

672

125

500

709

910

1101

1292

1483

1673

60

211

297

380

460

540

620

700

130

524

743

953

1154

1354

1553

1753

(K)


7

17.12.2012


Horizontální rozdělení v hale Metoda 1958 Vliv chladné stěny

Okrajová zóna ovlivněná chladnými stěnami a menšími poměry osálání

1 – Chladný konvektivní proud 2 – Infiltrace 3 – „Chladné“ sálání oknem 4 – Chladná konvekce

A – Okrajová zóna B – Střední zóna C – Vnitřní zóna


8

17.12.2012

Vliv poměrů osálání

B (m) Šířka budovy

ϕm = ϕe =

ω max 360 ω min 360

h (m) Výška zavěšení sálavých panelů

ωmax

− Střed (-)

ω ϕ = 360 = max ωmin ωmin

− Okraj (− )

(−)

360 t g ( ωmax ) =

B − Střed (°C) 2 ⋅ (h − 1,5 )

t g ( ω min ) =

B

(h − 1,5 )

− Okraj ( °C )


Vliv poměrů osálání

Poměr osálání v úzké hale

Poměr osálání v široké hale


9

17.12.2012

Horizontální rozdělení v hale ing. Kotrbatý - Metoda 2009

Určení šířky zóny h = 3,5; 5,4 m; 6,0; 7,2 m

Einstrahlzahlen [email protected] Sálavé a průmyslové vytápění

Horizontální rozdělení v hale ing. Kotrbatý - Metoda 2009

Určení šířky zóny h = 9,0; 10,5 m

Einstrahlzahlen [email protected] Sálavé a průmyslové vytápění

10

17.12.2012

Příklady určení zón

Jednolodní hala s přístavkem P

Jednolodní hala bez přístavku

Jednolodní hala s přístavkem P a jednou vnitřní stěnou S

Dvoulodní hala s přístavkem P a jednou vnitřní stěnou S


Rovnoměrné rozmístění otopných ploch Fi = 328 040 W FHL,i = 322 655 W Lo = 684 m; qo = 479 W/m; w = 600 mm Vypočtená tepelná ztráta (Fi) a instalované výkony (FHL,i) v jednotlivých zónách

Pokud je čidlo umístěno v zóně: 1; 2; 3; 5; 7; 9; 10 Zóna : 4; 6; 8 → Přetápění Pokud je čidlo umístěno v zóně: 4; 6; 8 Zóna : 1; 2; 3; 5; 7; 9; 10 → nedostatečné vytápění


11

17.12.2012

Rovnoměrné rozmístění otopných ploch Fi

l

FHL,i

η

[W]

[m]

[W]

[%]

1

17 280

24

12 036

69.7

2

56 340

90

45 270

80.4

3

12 729

24

12 024

94.5

4

31 871

90

45 045

141.3

5

25 458

48

24 060

94.5

6

63 742

180

90 315

141.7

7

12 729

24

12 024

94.5

8

31 871

90

45 045

141.3

Zóna

9

17 280

24

12 036

69.7

10

56 340

90

45 270

80.4

Σ

325 640

684

343 125


Postup při návrhu sálavých panelů 1. Předpokládané rozmístění Sálavých panelů a určení zón a) sudý počet pásů b) sériové zapojení pásů podél vnitřní zdi


12

17.12.2012

Návrh panelů v krajní lodi

1 3 ti = 20 °C

2 4

z [-] 1 2 1+2 3 4 3+4 1÷4

Fi [W] 17 280 56 340 73 620 12 729 31 871 44 600 118 220

η1 l q0 [m] [W/m] [%] 24 720 14,62 90 626 47,65 62,23 24 530 10,77 90 354 26,96 37,53 100,00

θ1 / θ2 [K] [ºC / ºC] 5,85 19,05 24,90 110 / 85 4,32 10,78 15,10 85 / 70 40,00 110 / 70 Dθ1

FHL,i ∆θ2 qi w [K] [W/m] [mm] [W] 79,5 751 900 18 024 79,5 640 750 57 600 79,5 75 624 59,5 532 900 12 768 59,5 374 600 33 660 59,5 46 428 122 052

Fi,1 (W) – tepelná ztráta zóny č. 1 l1 (m) – délka sálavých panelů v zóně č. 1 qo (W/m) – měrný výkon sálavých panelů η1 (%) – procentní podíl teplotního rozdílu [%]   

η1 =  Φ i ,1 /

4

∑Φ n =1

i ,n

  ⋅ 100 = (17 280 / 118 220 ) ⋅ 100 = 14,62%  

Δ θ1 (K) – teplotní rozdíl v zóně č. 1 [K] (110 - 70) x (14,62 / 100) = 5,85 K R (t1/t2) – teplotní spád v zóně č. 1 100,4 / 94,6°C [email protected] Sálavé a průmyslové vytápění

Návrh panelů v krajní lodi

1 3 ti = 20 °C

2 4

z [-] 1 2 1+2 3 4 3+4 1÷4

Fi [W] 17 280 56 340 73 620 12 729 31 871 44 600 118 220

η1 l q0 [m] [W/m] [%] 24 720 14,62 90 626 47,65 62,23 24 530 10,77 90 354 26,96 37,53 100,00

θ1 / θ2 [K] [ºC / ºC] 5,85 19,05 24,90 110 / 85 4,32 10,78 15,10 85 / 70 40,00 110 / 70 Dθ1

FHL,i ∆θ2 qi w [K] [W/m] [mm] [W] 79,5 751 900 18 024 79,5 640 750 57 600 79,5 75 624 59,5 532 900 12 768 59,5 374 600 33 660 59,5 46 428 122 052

Δθ1+2 (K) – teplotní rozdíl v zónách 1 a 2 Δθ = 110/85° (73 620 / 118 220) = 0,623 (110,0 – 70,0) x 0,623 = 24,9 K (110,0 – 24,9) = 85,1 °C Δθ2 (K) – teplotní rozdíl mezi střední teplotou teplonosné látky a teplotou prostoru qi (W/m) – měrný výkon sálavých panelů Δθ1 (K) – teplotní rozdíl v zóně č. 1 [K] w (mm) – šířka pásu FHL,i (W) – instalovaný tepelný výkon [email protected] Sálavé a průmyslové vytápění

13

17.12.2012

Návrh panelů ve vnitřní lodi Fi

z

5

[-] 5 6 5+6

l

[W] [m] 25 458 48 63 742 180 89 200 -

q0

η1

Dθ1

θ1 / θ2

∆θ2

[W/m] [%] [K] [ºC / ºC] 530 28,54 11,42 354 71,46 28,58 110 / 70

qi

w

[K] [W/m] [mm] 72 571 750 72 369 450

FHL,i [W] 27 408 66 420 93 828

6


KOMPLEXNÍ NÁVRH SÁLAVÝCH PANELŮ V TROJLODNÍ HALE


14

17.12.2012

Návrh – Poznámky k návrhu

Sálavá účinnost

ηs =

Qs Qs + Qk

[email protected] Kotrbatý, M.: Zvyšování hospodárnosti vytápění průmyslových hal zavěšenými sálavými panely. VVI (x) 2008. Sálavé a průmyslové vytápění

Návrh – Poznámky k návrhu

Závislost sálavého podílu r (sálavé účinnosti) na teplotním rozdílu a šířce sálavého panelu [email protected] Kotrbatý: Stavebnicová otopná soustava pro velkoprostorové objekty – navrhování. Prospekt 2005. Sálavé a průmyslové vytápění

15

17.12.2012

Návrh - Zapojování 1. Panely 2. Pasy

Doporučeno pro nízký teplotní spád (krátké délky)



Nevhodné zapojení sálavých pasů v krajní lodi při velkém teplotním rozdílu otopného media (130 / 70 °C)

Tepelné ztráty Q1 = 73 600 W (krajní polovina) Q2 = 44 400 W (vnitřní polovina) Qc = 118 000 W Osazení Q1 = 59 940 W (krajní polovina) Q2 = 59 940 W (vnitřní polovina) Qc = 119 880 W

Volit sudý počet pasů! Návrh


16

17.12.2012


Správné zapojení sálavých pásů v krajní lodi při velkém teplotním rozdílu otopného media (130 / 70 °C)

Tepelné ztráty Q1 = 73 600 W (krajní polovina) Q2 = 44 400 W (vnitřní polovina) Qc = 118 000 W Osazení Q1 = 73 332 W (krajní polovina) Q2 = 47 196 W (vnitřní polovina) Qc = 120 528 W



SHRNUTÍ

Krajní loď - zapojení sálavých pásů při velkém teplotním rozdílu teplonosné látky (130 / 70 °C) Kotrbatý, M. a kol.: Vytápění[email protected] průmyslových a velkoprostorových objektů (I-IVX). a průmyslové vytápění Seriál Sálavé článků www.tzb-info.cz. 2006 až 2007

17

17.12.2012


Správné zapojení sálavých pásů ve vnitřní lodi při velkém teplotním rozdílu teplonosné látky (130 / 70 °C)



Správné zapojení sálavých pásů v krajní lodi při malém teplotním rozdílu teplonosné látky (90 / 70 °C)


18

17.12.2012


Rozmístění a zapojení sálavých pasů v hale 60 x 54 x 8 m Horká voda 135 / 130 / 70 °C



Rozmístění a zapojení sálavých pasů v hale 60 m x 54 m x 8 m Teplá voda 95 / 90 / 70 ºC


19

17.12.2012

Návrh - Kontrola maximální intenzity sálání Hygienické požadavky Intenzita osálání temena hlavy nesmí překročit 200 W/m2

IS =

Q p ⋅η s A

kde hs je sálavá účinnost nebo také sálavý podíl sálavého panelu daný střední teplotou teplonosné látky


Návrh - Kontrola maximální intenzity sálání


20

17.12.2012

Návrh - Odvzdušnění a vypouštění


Návrh - Větrání • Vertikální vypouštění vzduchu v rovině panelů – dralové vyústě • Horizontální vypouštění vzduchu při podlaze – velkoplošné vyústě • Dvě varianty dohřevu • Zvýšený výkon panelů • Ohřívač v rekuperační jednotce


21

17.12.2012

Návrh - Poznámky • • •

•

•

Čím větší šířka, tím menší tepelná ztráta konvekcí Stejný výkon panely větší šířky je úspornější Při potřebě zvýšit výkon do nějaké části haly je možné Zvýšit šířku Změnit zapojení Přidat sálavé panely Doporučuje se minimalizovat počet armatur do prostoru pod stropem Jeden regulační uzel Panely vodorovně, potom podmínka minimální rychlosti v potrubí panelu w = 0,15 m/s Od regulačního uzlu k panelům by mělo kvůli odvzdušnění potrubí stoupat Od panelů do místa nad regulační uzel také stoupat Doporučuje se izolovat komplet potrubí přívodní i zpětné


Co všechno může ovlivnit výsledný návrh: Finance!!! Požadavky na provoz Směnnost Typ pracoviště Vytížení pracoviště Otevírání dveří Technologie Vnitřní zisky Konstrukce haly Vazníky Střecha Světlíky Výška

Na co nezapomenout! Regulace (čidla) Hydraulika (odvzdušnění) Větrání Kotelna, Výměníková stanice [email protected] Sálavé a průmyslové vytápění

22

17.12.2012

Návrh - Shrnutí 1. 2. 3.

4. 5. 6. 7. 8.

Odhad rozmístění panelů dle možností zavěšení a doporučených odstupů od výrobce Rozdělení objektu na části ochlazované stejným způsobem Výpočet tepelné ztráty standardními postupy (teplota pod podlahou 10°C, venkovní teplota pro výpočet infiltrace te = tev - 8°C, teplotní gradient 0,5 K/m, zátopová přirážka 0,1 až 0,2 ) Výpočet požadovaného výkonu z tepelných ztrát koeficienty podle výšky zavěšení (naklopení, zavěšení) Podělení požadovaného výkonu uvažovanou délkou panelů, volba teplotního spádu podle zdroje tepla Kontrola maximální intenzity sálání Výpočet hydrauliky Návrh větrání, zdroje tepla, čerpadla, ejektoru


Montáž Výkony Fe 300/2

Fe 450/3

Fe 600/4

Fe 750/5

Fe 900/6

Fe 1050/7

Fe 1200/8

W/m

W/m

W/m

W/m

W/m

W/m

W/m

210

300

385

465

550

625

710

Al 300/2

Al 450/3

Al 600/4

Al 750/5

Al 900/6

Al 1050/7

Al 1200/8

W/m

W/m

W/m

W/m

W/m

W/m

W/m

210

300

385

465

545

620

700

Fe 300/2

Fe 450/3

Fe 600/4

Fe 750/5

Fe 900/6

Fe 1050/7

Fe 1200/8

kg/m

kg/m

kg/m

kg/m

kg/m

kg/m

kg/m

Montážní

7,8

10,9

14,6

17,1

20,5

26,5

29,1

Provozní

9,4

14,2

17,7

21,0

25,2

31,6

35,0

Al 300/2

Al 450/3

Al 600/4

Al 750/5

Al 900/6

Al 1050/7

Al 1200/8

Hmotnosti Hmotnost

Hmotnost

kg/m

kg/m

kg/m

kg/m

kg/m

kg/m

kg/m

Montážní

4,5

6,4

8,4

10,3

12,3

14,3

16,2

Provozní

5,5

7,9

10,4

12,8

15,3

17,8

20,2

Montáž


23

17.12.2012

Montáž Náročnost montážních prací spočívá také v kompletnosti dodávky:

IZOLACE Zabudovaná X Instalovaná montážní firmou na staveništi

SPOJOVÁNÍ PANELŮ Lisování X Svařování Úspora montážních časů cca 10 až 30 % ve prospěch lisování

TLAKOVÉ PODMÍNKY Lisování Svařování

10 bar resp. 16 bar Do 25 bar

Montáž


Příklady instalace

Agrostroj, Pelhřimov [email protected] Sálavé a průmyslové vytápění

24

17.12.2012


Richmont, Týn nad Vltavou [email protected] Sálavé a průmyslové vytápění


ČVUT v Praze, Praha


25

17.12.2012


ZSNP, Žiar nad Hronom, Slovensko [email protected] Sálavé a průmyslové vytápění


HLC Wood Products, Needham, Velká Británie


26

17.12.2012


Manag, Kolín [email protected] Sálavé a průmyslové vytápění


Ziegler Automotive, Nýřany [email protected] Sálavé a průmyslové vytápění

27

17.12.2012

Zdroj tepla – kotelna, směšovací uzel

SITUACE 1 decentralizované zásobování teplem halové objekty : přímotopná zařízení ostatní: samostatný kotel + soustava

1

S

100 %


Zdroj tepla – kotelna, směšovací uzel SITUACE 2 plyn jako palivo ve zdroji tepla

100 %

2

3

Z

Ztráty: 1 – ve zdroji tepla vlivem účinnosti spalování 2 – ve zdroji tepla vlivem tepelných ztrát na zařízení 3 – ve venkovní síti rozvodu tepla 4 – v předávací stanici tepla 5 – elektro – ve zdroji tepla a předávací stanici Celkem: Zdroj

4

PS

1

S

4÷5% 2÷3% 5÷7% 2÷4% 1÷2% 14 ÷ 21 %

druh kotlů voda x pára voda x pára voda x pára voda x pára


28

17.12.2012

www.ptas.cz


Distribuce tepla CZT

Soulad Zdroj tepla

Síť

Nízká teplota zpětné vody Nízká teplota kondenzátu

Proměnný průtok vody Proměnný průtok kondenzátu

Vyšší teplota zpětné vody Vyšší teplota kondenzátu

Konstantní průtok zpětné vody Proměnný průtok kondenzátu

Spotřebič

Teplárna Nízká teplota zpětné vody Nízká teplota kondenzátu

Výtopna Vyšší teplota zpětné vody Vyšší teplota kondenzátu

Kotrbatý, M.: Hospodárné vytápění velkoprostorových objektů. Konference TZB 2006 [email protected] Sálavéakce a průmyslové vytápění 2006 Doprovodná veletrhu Aquatherm

29

17.12.2012

Distribuce tepla CZT

Regulátor tlakové diference

Oblasti použití ejektoru Baelz 480 a směšovacího čerpadla

Výměníková předávací stanice pára - voda

Ejektorová regulační stanice

Kotrbatý, M.: Hospodárné vytápění velkoprostorových objektů. Konference TZB 2006 [email protected] Sálavéejektorů. a průmyslové vytápění Průdek, M.: Použití regulovatelných Diplomová práce ČVUT v Praze, FS, U 12116

Princip Regulovatelný ejektor


30

17.12.2012

Směšovací (Regulační) uzel

Návrh


Výrobci a dodavatelé: www.bokigroup.cz www.fraccaro.it www.kotrbaty.cz www.sabiana.it www.zehnder-online.de www.frenger.de www.kampmann.de


31

17.12.2012

Děkuji za pozornost!


Použitá literatura • • • • • • • • •

Cihelka, J.: Sálavé vytápění. 2. dopl. a přeprac. vydání. SNTL 1961. Praha. 376 str. Kotrbatý, M.: Sálavé vytápění – sálavé panely, infrazářiče. Společnost pro techniku prostředí 1993. Praha. 39 str. Kotrbatý, M.; Seidl, J.: Průmyslové otopné soustavy. Společnost pro techniku prostředí 2000. České Budějovice. 64 str. Kolektiv: Topenářská příručka. 2001, Praha: GAS. 2 500. 80-86176-82-7 Brož, K.: Vytápění. Skripta ČVUT. Vydavatelství ČVUT 2002. Praha. 205 str. 205 Vít, M., Málek, B. a Z. Matthauserová: Měření mikroklimatických parametrů pracovního prostředí a vnitřního prostředí staveb. Věstník MZ. ČR, Editor. 2004, Ministerstvo Zdravotnictví. p. 16-28 ČNI: ČSN 73 0540-2 Tepelná ochrana budov – část 2: Požadavky. 2005 Kotrbatý, M. a kol.: Vytápění průmyslových a velkoprostorových objektů (IIVX). Seriál článků www.tzb-info.cz. 2006 až 2007 www.ptas.cz – Pražská teplárenská


32

Závěsné sálavé panely

Recommend Documents