TZ21 – Otopné soustavy

1. TZ21 – Otopné soustavy Doc.Ing.Karel Kabele,CSc. TZ21-1-2005/2006

2. TZ21-1-2005/2006

3. Seminární práce: • Téma : „Optimalizace návrhu vytápění objektu“ • Objekt: z projektu 10 nebo 30 • Osnova (orientační): • Stručný popis objektu (účel, umístění, zdroje energie, provozní režim) • 2 až 3 varianty řešení koncepce vytápění (jednotrubka, dvoutrubka, radiátory, konvektory, velkoplošné sálavé, teplovzdušné atd.) a jejich porovnání (multikriteriální analýza např. z hlediska provozních nákladů, investičních nákladů, účinnosti, kvality vnitřního prostředí atd.) Výběr varianty. Varianty dokumentovat technickým popisem a schématickým výkresem 1:100 až 1:200. • Detaily řešení charakteristických a kritických prvků zvolené varianty -(např. osazení otopných těles, uložení potrubí, skladba podlahy, materiál a spojování potrubí, umístění těles atd.) v měřítku 1:10 – 1:25 • Řešení hydraulické stability zvolené varianty - umístění a typy regulačních prvků pro hydraulické vyregulování soustavy • Popis režimu provozní regulace a specifikace funkčních požadavků na regulátory, senzory a akční členy ve vazbě na zdroj tepla, provoz a tepelné zisky. • Rozsah : max 20 stran A4 + přílohy • Forma odevzdání: zpráva + poster; prezentace • Termín odevzdání: nejpozději do 9.1.2006 TZ21-1-2005/2006

4. Ukončení předmětu • Zkouška • Obhajoba seminární práce - prezentace • Písemný test – problémové okruhy na www • Literatura • V. Jelínek, K. Kabele TZB 20 Vytápění Přednášky. Skriptum ČVUT • D.Petráš, D.Koudelková, K.Kabele: Teplovodní a elektrické podlahové vytápění • D.Petráš a kol.: Vytápění rodinných a bytových domů • J. Bašta, K. Kabele - Otopné soustavy teplovodní. Sešit projektanta. Společnost pro techniku prostředí, 2001 • J. Doubrava a kol, Regulace ve vytápění. Sešit projektanta. Společnost pro techniku prostředí, 2001 • J. Bašta Otopné plochy ČVUT 2001 • časopis Topenářství Instalace ročník • časopis Vytápění, větrání instalace • http://www.tzb-info.cz/ • http://tzb.fsv.cvut.cz/ TZ21-1-2005/2006

5. Základy termokinetiky • Teplo, tepelná energie • Forma přenosu energie související s neuspořádaným pohybem částic soustavy • Teplota • Stavová veličina, vyjadřující střední kinetickou energii částic hmoty • Termodynamická /Kelvin/ T [K] • Celsius t [°C] t= T-273,15 • Fahrenheit [°F] 1°F=5/9°C(°F-32).5/9=°C TZ21-1-2005/2006

6. Základní zákony termodynamiky • O.zákon • Existuje stavová veličina TEPLOTA. Dvě soustavy v termodynamické rovnováze mají stejnou teplotu. • Dvě soustavy v tepelném kontaktu mění své fyz.parametry tak dlouho, dokud nenastane rovnováha vyjádřená stejnou teplotou. TZ21-1-2005/2006

7. Základní zákony termodynamiky • 1.zákon • Součet energií všech hmotných objektů izolované soustavy je konstantní • 2.zákon • Teplo se šíří samovolně z místa vyšší teploty do místa s nižší teplotou. • 3.zákon • Žádným konečným pochodem nelze dosáhnout absolutní nuly TZ21-1-2005/2006

8. Sdílení tepla v prostoru • Vedení (kondukce) • Sdílení uvnitř pevných těles, Biot-Fourierův zákon • Proudění (konvekce) • Sdílení tepla makropohybem molekul a jejich shluků • Pohybem tekutiny a přenos z povrchu pevného tělesa do tekutiny a naopak • Newton-Richman, Fourier-Kirchhof TZ21-1-2005/2006

9. Sdílení tepla v prostoru • Prostup = proudění+vedení+proudění • Sálání (radiace) • Přenos tepla elektromagnetickým vlněním • Nevyžaduje hmotu • Stefan-Boltzmannův zákon TZ21-1-2005/2006

10. VNITŘNÍ PROSTŘEDÍ BUDOV • Teorie vnitřního prostředí budov • Tepelně vlhkostní mikroklima • Akustické mikroklima • Psychické mikroklima • Světelné mikroklima • Elektrostatické mikroklima a další. • Tepelně-vlhkostní mikroklima • Stav vnitřního prostředí z hlediska tepelných a vlhkostních toků mezi člověkem a okolím • Tepelná pohoda • Tepelná rovnováha mezi člověkem a okolím TZ21-1-2005/2006

11. Tp Ta Člověk z hlediska tepelné energie • Zdroj tepla Qm • metabolické teplo • Sdílení tepla s okolím Qz • Dýchání • Konvekce • Radiace • Kondukce • Evaporace • Rovnice tepelné bilance organismu Qm=Qz pohoda Qm>Qz horko Qm<Qz chlad TZ21-1-2005/2006

12. Faktory ovlivňující TVM • Člověk • Tepelná produkce metabolismu • Tepelný odpor oděvu • Místnost • Teplota vzduchu • Povrchová teplota okolních stěn • Rychlost proudění vzduchu • Vlhkost vzduchu TZ21-1-2005/2006

13. Fyzikální veličiny pro popis tepelného stavu místnosti • Teplota vzduchu • Teplota okolních ploch  • Účinná teplota okolních ploch, treff • Teplota imaginární duté šedé koule, která má stejné sálavé účinky jako daný prostor • Operativní teplota, (globeteplota, výsledná teplota) • Zohledňuje teplotu vzduchu i teplotu okolních ploch • Měří se kulovým teploměrem TZ21-1-2005/2006

14. Měření vnitřního prostředí budov Kulový teploměr Teplota vzduchu Relativní vlhkost Intenzita sálání Povrchové teploty Rychlost proudění vzduchu TZ21-1-2005/2006

15. Vyhodnocení vnitřního prostředí • operativní teplota tg (C) • asymetrie radiační teploty tr (C) • rozdíl operativních teplot vzduchu v úrovni hlava-kotníky to (C) • rychlost proudění vzduchu va (m.s-1) • intenzita sálání I (W.m-2) • relativní vlhkost rh (%) TZ21-1-2005/2006

16. Vyhodnocení TVM • PMV index (Predicted mean vote) • PPD index (Predicted percentage of dissatisfied) • Vždy existuje alespoň 5% nespokojených • MULCOM http://tzb.fsv.cvut.cz/vyuka/se20/web/ TZ21-1-2005/2006

17. Podklady pro navrhování OS- energetické výpočty Stanovení potřebného výkonu – tepelné ztráty • ČSN O60210 Výpočet tepelných ztrát při ústředním vytápění • ČSN EN 12831 Tepelné soustavy. Stanovení tepelného příkonu Stanovení roční potřeby energie • Denostupňová metoda • EN 832 • Vyhláška MPO č.291/2001 sb. 1.1. 2002 energetický průkaz budovy Matematické modelování • Porovnání variant řešení • Nestandardní řešení TZ21-1-2005/2006