Metodika návrhu sálavých systémů vytápění pro velkoprostorové objekty

1. Metodika návrhu sálavých systémů vytápění pro velkoprostorové objekty Ing. Ondřej Hojer Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

2. OBSAH PŘEDNÁŠEK A CVIČENÍ • Návrh vytápění světlými plynovými zářiči • Návrh vytápění tmavými a kompaktními zářiči • Návrh vytápění sálavými panely • Rozdíl mezi sálavými a teplovzdušnými systémy vytápění průmyslových objektů Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

3. Návrh vytápění světlými a tmavými zářiči Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

4. 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. • ASHRAE: ASHRAE Handbook – HVAC Applications 2003. 2003 • 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 (I-IVX). Seriál článků www.tzb-info.cz. 2006 až 2007 Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

5. Návrh vytápění zářiči Teorie vs. Praxe • Rozmístění zářičů dle úhlu jádrového sálání a možností zavěšení • 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 instalovaného výkonu z tepelných ztrát koeficienty podle způsobu zavěšení, typu zářiče • Podělení výsledného instalovaného výkonu uvažovaným počtem zářičů • Kontrola maximální intenzity sálání • Návrh větrání, odvodu spalin, přívodu plynu • Návrh tepelného výkonu a umístění zářičů • Z rovnice tepelné rovnováhy prostoru se vypočítá teplota osálaných stěn a teplota vnitřního vzduchu • Zkontroluje se výsledná teplota v různých místech • Pokud není výsledek uspokojivý, změní se tepelný výkon (rozmístění) a postup se opakuje Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

6. Úhel jádrového sálání, sálavá účinnost, funkce Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

7. h=58% h=63% h=82% h=67% h=73% Kolektiv: Topenářská příručka. 2001, Praha: GAS. 2 500. 80-86176-82-7 Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

8. h=72% h=63% h=50% Kolektiv: Topenářská příručka. 2001, Praha: GAS. 2 500. 80-86176-82-7 Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

9. Podle DIN 3372 – je zde ve vzorci tr, „Behaglichkeitstemperatur“ teplota, kterou bych spíš zadával jako výslednou (operativní) (teplota pohody prostředí) ek[-] součinitel využití spalin ek = 0,95 nepřímý odvod spalin z vytápěného prostoru ek = 0,86 přímý odvod spalin mimo vytápěný prostor (kouřovody) teplota spalin u tmavých zářičů 180°C ek = 0,70 přímý odvod, vyšší teplota spalin A [m2] vytápěná podlahová plocha Qcelk[kW] celková potřeba tepla Qinst[kW] instalovaný výkon Kolektiv: Topenářská příručka. 2001, Praha: GAS. 2 500. 80-86176-82-7 Odvozeno z DIN 3372 - 1 Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

10. F[-] střední sálavý účinek F = 0,40 při vodorovném osazení F = 0,70 při šikmém osazení Kolektiv: Topenářská příručka. 2001, Praha: GAS. 2 500. 80-86176-82-7 Odvozeno z DIN 3372 - 1 Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

11. Kontrola maximální intenzity sálání Hygienické požadavky Intenzita osálání temena hlavy nesmí překročit 200 W/m2 Návrh: Měření: (1) (2) Příklad: Při sálavém vytápění haly je výsledná teplota ve výšce hlavy pracovníka tg = 27 °C (měřeno kulovým teploměrem Vernon-Jokl, tj.  100 mm), teplota vzduchu ti = 18 °C, rychlost proudění vzduchu wa = 0,25 m.s-1. Zkontrolujte požadavek podle nařízení vlády č. 178/2001 Sb., ve znění pozdějších předpisů – intenzita osálání hlavy pracovníka nesmí být větší než 200 W.m-2. Podle vztahu (1) je radiační teplota tmrt = 37 °C, dosazením do vztahu (2) vychází intenzita sálání 33,9 W.m-2. Kolektiv: Topenářská příručka. 2001, Praha: GAS. 2 500. 80-86176-82-7 Vít, M., B. Málek, and Z. Matthauserová, Měření mikroklimatických parametrů pracovního prostředía vnitřního prostředí staveb, V.M. ČR, Editor. 2004, Ministerstvo Zdravotnictví. p. 16-28 Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

12. Rozmisťování Schéma pro navrhování světlých zářičů v příčném a podélném směru Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

13. Rozmisťování Doporučené vzdálenosti tmavých zářičů v podélném směru Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

14. Příklad: Navrhněte sálavé vytápění objektu montážní haly (tg = 16°C) viz. výkresová dokumentace. Hala se nachází v obci Domažlice (venkovní výpočtová teplota -15°C, krajina s intenzivními větry, chráněná, osaměle stojící B = 8 Pa0,67). Ze severní strany je připojen administrativní přístavek, který bude řešen samostatným projektem vytápění administrativní části. Základem haly je vazníková konstrukce o rozteči 6 m. Celkové rozměry haly jsou 54 x 60 x 6 m pod vazník. Celý prostor bude provozován na dvě směny bez sobot a nedělí. Jedná se o chladný provoz bez výrazných vnitřních zisků. Obvodová konstrukce je sendvičová s U = 0,3 W/m2K. Okna jsou dvouvrstvá s U = 1,5 W/m2K. Podlaha je standardní s U = 0,6 W/m2K. Vrata budou opatřena vzduchovou clonou a jejich U = 1,7 W/m2K. Střecha má součinitel prostupu tepla U = 0,24 W/m2K. Světlík U = 1,5 W/m2K. Počítejte s 0,5 násobnou výměnou vzduchu. ČNI: ČSN 73 0540-2 Tepelná ochrana budov – část 2: Požadavky. 2005 Kotrbatý, M.;Seidl, J.: Průmyslové otopné soustavy. Společnost pro techniku prostředí 2000. České Budějovice. 64 str. Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

15. Světlík 2 x 3,0 x 48,0 m Okno 2,5 x 46,0 m Vrata 3,0 x 4,5 m 1 2 Celkové tepelné ztráty Potřebný instalovaný výkon Qcelk = 230 kW Q1 = 35,6 kW Q1inst = 32,9 kW Q2 = 28,1 kW Q2inst = 28,1 kW Q3 = 15,9 kW Q3inst = 15,9 kW Q4 = 14,0 kW Q4inst = 14,0 kW 3 4 Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

16. Rozmisťování Schéma pro navrhování světlých zářičů v příčném a podélném směru Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

17. Rozmisťování Doporučené vzdálenosti tmavých zářičů v podélném směru Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

18. 23 kW 23 kW 23 kW 2 x 12 kW 2 x 12 kW 23 kW 23 kW 23 kW 23 kW 2 x 12 kW 2 x 12 kW 23 kW 23 kW 23 kW 23 kW 2 x 12 kW 2 x 12 kW 23 kW 17 kW 17 kW 17 kW 17 kW 17 kW Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

19. Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

20. Co všechno může ovlivnit výsledný návrh: Finance!!! Požadavky na provoz Směnnost Typ pracoviště Vytížení pracoviště Otevírání dveří Technologie Vnitřní zisky Konstrukce haly Vazníky Střecha Výška Na co nezapomenout! Regulace (čidla, sekce) Plyn Odvod spalin Větrání Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

21. Shrnutí návrhu vytápění plynovými zářiči • Volba druhu a typu zářiče dle výšky haly, možností zavěšení (hmotnost), charakteru provozu (rychlost náběhu), konstrukce haly) • Rozmístění zářičů dle úhlu jádrového sálání, možností zavěšení (vazníky, střecha), provozu a charakteru budovy • Rozdělení objektu na části ochlazované stejným způsobem a se stejným druhem a typem zářiče • Výpočet tepelné ztráty standardními postupy ČSN 06 0210, EN 12 831 (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 ostatní přirážky 0, rozlehlé haly M = 1) • Výpočet potřebného instalovaného výkonu z tepelných ztrát koeficienty podle způsobu zavěšení, druhu a typu zářiče • Podělení výsledného instalovaného výkonu uvažovaným počtem zářičů • Kontrola maximální intenzity sálání (Minimální hygienické výšky zavěšení) • Návrh větrání, odvodu spalin, přívodu plynu, regulace • Výpočet finančních nákladů Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

22. Děkuji za pozornost! Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění