TECHNICK ZARIADENIE BUDOV 2 VYKUROVANIE Ing Jaroslav Letach
TECHNICKÉ ZARIADENIE BUDOV 2 VYKUROVANIE Ing. Jaroslav Leštach, Žilinská univezita v Žiline, Stavebná fakulta, KPSa. U, AD 16 Literatúra: Vyhláška MZSR č. 259/2008 o podrobnostiach o požiadavkách na vnútorné prostredie budov a o minimálnych požiadavkách na byty nižšieho štandardu a na ubytovacie zariadenia J. Cihelka: Vytápění, větrání, klimatizace; SNTL 1985 Topenářská příručka 1 - 3 D. Petráš a kol. : Vykurovanie rodinných a bytových domov; Jaga group, 2005 STN EN 12831: 2003 Vykurovacie systémy v budovách
Netradičné a obnoviteľné zdroje tepla - tepelné čerpadlo (odoberajú teplo s nízkou teplotou, vyrábajú teplo s vyššou teplotou - „obrátená chladnička“) Zdroje tepla: - okolitý vzduch (exteriérový) - teplo z pôdy - podzemná alebo povrchová voda Výkonové čísla (pomer vytvorenej a prijatej energie) – cca 2 -5 Vhodné pre nízkoteplotné vykurovanie (napr. podlahové)
- Solárna energia (nerovnomerný výkon počas roku)
- geotermálna energia (parametre) - Výdatnosť (l/s) - teplota (°C) - mineralizácia - hĺbka vrtu (m)
- geotermálna energia (príklady využitia) - Výroba elektrickej energie - Výmenníkové stanice – vykurovanie, príprava TV - cez tepelné čerpadlo (pre nízkoteplotné zdroje) - Výmenníkové stanice – iba príprava TV (napr. aquaparky) - Výmenníkové stanice – vykurovanie (napr. skleníky)
- geotermálna energia
Odpadové teplo z technologických zariadení (napr. z kompresorových staníc, spaľovní komunálneho odpadu, priemyselných podnikov, hutníckych prevádzok. . . ) -o možnosti využitia rozhodujú kvantitatívne a kvalitatívne činitele: - nízko potenciálne – nízka koncentrácia energie v jednotke množstva, ale s veľkým množstvom nositeľa energie - Stredne potenciálne –napríklad citeľné odpadové teplo spalín (teplota spalín v rozpätí 300 – 1000 °C) - vysoko potenciálne –napríklad radiačné teplo alebo chemicky viazané teplo
Odpadové teplo z technologických zariadení
Odpadové teplo z technologických zariadení
Teplovzdušné vykurovacie systémy pre obytné domy (riadené vetranie) Teplo je dodávané prostredníctvom teplého vzduchu privádzaného z vonku. Časti zariadení : - vetracia jednotka (ventilátory prívodného a odvedeného vzduchu) - ohrev - rekuperácia - filtrácia - potrubný systém s výustkami - riadiaca elektronika
Navrhovanie - Voľba miestností s privádzaným a odvádzaným vzduchom - Voľba druhu vetrania a) podtlakové ( prívod vzduchu cez otvory v stene, odvod podtlakovými ventilátormi). Nutné ďalšie vykurovanie. b) hybridné (kombinácia prirodzeného a núteného vetrania, väčšie tepelné straty) c) nútené rovnotlaké (z dôvodu filtrácie vyššia kvalita vzduchu, nutný ohrev a rekuperácia vzduchu)
Navrhovanie - Požiadavky na vetranie obytných budov podľa normy EN 15665:
Teplovzdušné vykurovacie systémy pre obytné domy
Teplovzdušné vykurovacie systémy pre priemyselné budovy - umiestnenie v interiéri - umiestnenie v exteriéri
PRÚDENIE VZDUCHU - ohraničený prúd
PRÚDENIE VZDUCHU - poloohraničený prúd
Umiestnenie teplovzdušných zariadení v priemyselných budovách
Návrh výkonu zariadenia Q = (Qc – Qvt). (ti-t)/(ti-te) (k. W) Qc – tepelná strata miestnosti (k. W) Qvt – menovitý výkon vykurovacích telies alebo vnútorných zdrojov tepla (k. W) ti – výpočtová vnútorná teplota (ºC) te – výpočtová vonkajšia teplota (ºC) t – ľubovoľná vonkajšia teplota (ºC) tl – teplota výstupného vzduchu (ºC); (tl-ti) má byť menej ako 10 -25 ºC , v priemyselných prevádzkach aj 40ºC. Výkon zariadenia: Qmax = Vp. c. ρ. (tl – ti) (k. W) Objemový prietok vzduchu: Vp = (Qc-Qvt) / c. ρ. (tl – ti) (m 3/h)
Rozdelenie sálavého vykurovania Podľa polohy sálavej plochy - podlahové - stenové - stropné Podľa teplonosného média - teplovodné - elektrické - plynové
Sálavé vykurovanie - hlavná vykurovacia zložka je sálanie (cca 40 – 80%) - ohrievajú sa najskôr predmety, od nich sa ohrieva vzduch - vzduch sa nevíri - možno ohrievať aj otvorené priestranstvá - nevyžaduje teplonosné médium (vodu) - vysoká povrchová teplota zariadení
Sálavé plynové vykurovanie priemyselné stavby - tmavé plynové infražiariče - teplota do 600 ºC - plameň je v sálavej rúre - odvod spalín potrubím - svetlé plynové infražiariče - teplota do 900 ºC - plyn sa spaľuje „bezplamenným“ horením na povrchu keramickej dosky -spaliny ostávajú vo vykurovanom priestore aj so vzniknutou vlhkosťou
Podlahové vykurovanie Tepelná zotrvačnosť - tepelná zotrvačnosť – 3 -8 hodín - samuregulačná schopnosť Tepelný výkon: Q = A. Λa. Δt Regulácia výkonu - nočný pokles teploty - regulácia podľa teploty referenčnej miestnosti - regulácia podľa teploty vonkajšieho vzduchu - regulácia pre krytie čiastočnej záťaže (iným vykur. systémom)
KOMÍNY Vyhl. MVSR 95/2004 Vyhl. MŽPSR 575/2005 STN EN 15287 -1 Komíny. STN EN 12391 -1 STN EN 1443 Komíny. Všeobecné požiadavky. STN 06 1008 Požiarna bezpečnosť lokálnych spotrebičov a zdrojov tepla. . . - slúžia na bezpečné odvedenie spalín vznikajúcich spaľovaním palív do exteriéru - staticky samostatná konštrukcia - riedenie emisií v atmosfére
Škodliviny pri výrobe tepla spaľovaním Zákon MŽPSR č. 706/2002 Z. z. - plynné škodiviny - karcinogénne, dráždivé plyny (NOx, SO 2, CO, HF, H 2 S, ťažké kovy, . . ) - sklenníkové plyny (CO 2, CH 4) - tuhé znečisťujúce látky (TZL) - sadze s obsahom rôznych škodlivín (podľa zloženia spaľovanej hmoty)
Rozdelenie komínov Podľa ťahových pomerov: - s prirodzeným ťahom - s núteným ťahom (spalinový ventilátor) Podľa prevádzky - so suchou prevádzou (pevné palivá) - s mokrou prevádzkou (plynné, kvapalné palivá)
Podľa komínovej vložky - keramické (keramické vložky, tvarovky) - z nehrdzavejúcej ocele - iné materiály (plast, hliník, . . )
Požiadavky: - tepelná odolnosť (spaliny, vyhorenie, povrchová teplota) - odolnosť proti vlhkosti (najmä plynné palivá) - odolnosť proti kyselinám - plynotesnosť (podtlak, pretlak) - statická únosnosť (vlastná tiaž, poveternostné vplyvy) - mrazuvzdornosť - odolnosť proti oteru (pri čistení)
Podľa počtu vrstiev: - jednovrstvové (len v občasne užívaných stavbách) - viacvrstvové (s tepelnou izoláciou) (komínová vložka, tepelne a dilatačne oddelený komínový plášť)
PREVÝŠENIE KOMÍNA NAD STRECHU
PREVÝŠENIE KOMÍNA NAD STRECHU zariadenia na spaľovanie palív s tepelným príkonom od 300 k. W do 1, 2 MW - šikmá strecha od 20° - prevýšenie komína min. 1 m nad strechu - plochá strecha (do 20°) - prevýšenie komína min. 1, 5 m nad strechu zariadenia na spaľovanie palív s tepelným príkonom nad 1, 2 MW - šikmá strecha od 20° - prevýšenie komína min. 3 m nad strechu - plochá strecha (do 20°) - prevýšenie komína min. 3, 5 m nad strechu POZNÁMKA: pre veľké príkony zariadení (kotlov) sa zohľadňujú druh paliva a rozptylové podmienky v danej oblasti – prevýšenia komínov bývajú podstatne väčšie.
Umiestnenie komínov A – vstavané v budove - menšie ochladzovanie a statické zaťaženie komína B – pristavané pri budove - pri rekonštrukciách, . . C – voľne stojace - napr. od väčších zdrojov (roztpyl spalín). Nutné statické posúdenie.
Vedenie komínov v budove
Označenie komína: EN 1443 - T 400 N 1 D 3 G 50 Toto označenie udáva: T 400 max. teplota spalín je 400°C (existujú aj teplotné triedy 80°C - 600°C). Teplotná trieda je dôležitá ako z hľadiska materiálu komína, tak i teploty povrchu z dôvodu požiaru alebo popálenia N 1 komín s prirodzeným ťahom (existujú aj triedy P - pretlakové, H - vysokopretlakové). Keramické vložky tu nemôžu byť prevádzkované v pretlaku. D odolnosť proti kondenzátu pri plánovito prevádzkovanej suchej prevádzke (existuje aj trieda W pre plánovito prevádzkovanú mokrú prevádzku). Trieda D znamená, že ku kondenzácii občas dochádzať môže, ale nie trvale. 3 pre plynné, kapalné aj tuhé palivá (existujú aj nižšie triedy odolnosti proti korózi: 1 prevažne pre plyn a 2 prevažne pre plyn a kvapalné palivá) G má odolnost pri vyhorení sadzí (existuje trieda O komínov bez odolnosti pri vyhorení sadzí). Pri vyhorení sadzí je v komíne teplota až 1000°C. Keramická vložka, izolačná vrstva aj plášť musia zabezpečiť, aby teplota horľavých materiálov v blízkosti komína neprekročila 100°C. 50 vzdialenosť horľavých materiálov v tomto prípade musí byť min. 50 mm od komíma. Najkritickejšie sú horľavé materiály v uzavretých priestoroch v blízkosti komína, napr. drevené trámy v stropoch. V týchto neprevetrávaných priestoroch v prípade vysokej teploty v komíne môže zvýšiť teplota a dôjsť ku vznieteniu.
Návrh komínov - Komín s prirodzeným ťahom spalín Komínový ťah: Pk = h. g. (ρe-ρi) (Pa) Tlakové straty: Ps = Rl + Z Podmienka: Pk ≥ Ps h – účinná výška komína (m) g – tiažové zrýchlenie ρi – stredná hustota spalín (kg/m 3) ρe – hustota vonkajšieho vzduchu (kg/m 3) Rl -tlaková strata trením v komíne (Pa) Z -tlaková strata vradenými odpormi v komíne (Pa)
Návrh komínov - Komín s núteným ťahom spalín Ťah v komíne: Pc= Pv + Ph Tlakové straty: Ps = Rl + Z Podmienka: Pc ≥ Ps (Pa)
Návrh komínov - Pretlakový komín Pretlak v komíne: Pc= Pv - Ph Tlakové straty: Ps = Rl + Z Podmienka: Pc ≥ Ps (Pa)
CENTRÁLNE ZÁSOBOVANIE TEPLOM
Význam zásobovania teplom - v hustej zástavbe nie je jednoduché budovanie lokálnych zdrojov tepla (priestorové požiadavky, zabezpečenie paliva , rozptyl znečisťujúcich látok, . . . ) - vyššia účinnosť tepelného zdroja (vyvážená značnými tepelnými stratami v rozvodoch) - možnosť účinnejšieho odlučovania (na zdroji) a rozptylu znečisťujúcich látok - možnosť využitia menej hodnotných palív a odpadového tepla - možnosť likvidácie odpadu (spaľovne TKO)
Použitie tepla: - výroba tepla (vykurovanie, príprava TÚV, . . . ) - technologické účely (sušenie, varenie, . . ) Rozdelenie sústav: - podľa druhu teplonosného média: - teplovodné (voda do 110°C) -horúcovodné (nad 110°C) - parné nízkotlakové (pracovný pretlak do 50 k. Pa) -parné strednotlakové (pracovný pretlak od 50 k. Pa do 1, 6 Mpa)
- podľa tlakovej nadväznosti (primárny / sekundárny rozvod): - tlakovo závislé - tlakovo nezávislé - podľa usporiadania rozvodov: - 1 -rúrový - 2 -rúrový parný - 2 -rúrový vodný - 3 -rúrový parný (tlaky p 1 a p 2) - 4 -rúrový -podľa odovzdávania tepla (tlakovo nezávislé): - para/horúca voda (vyskytujú sa vo veľkých zdrojoch tepla) - para/teplá voda (už málo používané tam, kde je v prevádzke parná tepelná sieť napr. v priemyselných areáloch) - horúca voda/teplá voda (pri veľkých mestských systémoch dodávky tepla) - teplá voda/teplá voda (v menších mestských systémoch dodávky tepla)
Zdroje tepla: elektrárne ( vyrába sa elektrická energia, teplo je vedľajší produkt ) teplárne ( vyrába sa teplo a elektrická energia alebo iný druh energie) výhrevne (vyrába sa iba teplo, ktoré sa dodáva spotrebiteľovi cez výmenníkovú stanicu) kotolne (vyrába sa iba teplo, ktoré sa dodáva priamo spotrebiteľovi ) ostatné (geotermálne teplo, odpadové teplo z kompresorových staníc, elektrární, spaľovní odpadu, . . . )
Vedenie potrubia: - kolektory (neprielezné, prielezné) - uloženie v zemi - nadzemné vedenie
Potreba tepla na vykurovanie Potreba tepla na ohrev TÚV
Výmenníkové stanice Tlakovo závislé - ejektorové zmiešavače - 3 cestné zmiešavače - 4 cestné zmiešavače
Tlakovo nezávislé - cez výmenníky tepla
Výmenníky tepla - rúrové - špirálové - zásobníkové - doskové
Požiadavky na výmenníkovú stanicu: - bezpečnostné (kontrola tlakových zariadení, . . ) - Vyhláška 508/2009; - ochrana proti hluku (Vyhláška 549/2007); - priestorové (obsluha, zariadenie, možnosť opráv); - požiadavky na energie (pohon čerpadiel, . . . )
ĎAKUJEM ZA POZORNOSŤ
- znižovanie potreby tepla na vykurovania (najmä tepelná izolácia objektu - znižovanie úniku tepla; vyššia účinnosť zdrojov tepla; . . . ) - prechod na enviromentálne prijateľnejšie a na dostupné palivá (bioplyn, dendromasa, tepelné čerpadlo, . . . ) - automatizácia riadenia systémov - vykurovanie ako jedna zo súčastí zabezpečenia tepelnej pohody (v spojení s vetraním a klimatizáciou) - esteticky vyhotovené vykurovanie (vykurovacie telesá, potrubia, …) - znižovanie energetickej závislosti (od vonkajšej energie) Trendy vo vykurovaní
Slnečný dom podľa Sokrata 1. LETNÉ SLNKO 2. ZIMNÉ SLNKO 3. ROZŠÍRENÉ A ZVÝŠENÉ JUŽNÉ PRIEČELIE PÔSOBÍ AKO ZBERAČ SLNEČNÝCH LÚČOV 4. OBYTNÁ ČASŤ 5. SKLAD
Trendy vo vykurovaní: - znižovanie potreby tepla na vykurovania (najmä tepelná izolácia objektu znižovanie úniku tepla; vyššia účinnosť zdrojov tepla; . . . ) - zabezpečenie tepelnej pohody - využívanie alternatívnych zdrojov energie (geotermálna, slnečná, . . . ) - znižovanie energetickej závislosti (od vonkajšej energie)
Aplikácie - fotovoltaické panely – priama výroba elektrickej energie zo slnečného žiarenia - účinnosť premeny na el. energiu – do 30% - sústava sa musí doplniť: menič napätia, batérie, napojenie na verejnú sieť
- Slides: 62