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

3. Zóny vlivu na řešení otopných soustav v průmyslové hale Pracovní oblast – požadavek optimálních teplot a nízkých rychlostí proudění Neutrální oblast – požadavek nízkého teplotního gradientu Podstropní oblast – požadavek na co nejnižší teplotu (nízké ztráty) 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

4. Cihelka J.: Vytápění, větrání a klimatizace, SNTL – Praha 1985. Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

5. Ralčuk N. T.: Panelnoje otoplenije zdanij, Budibelnik – Kijev 1964. Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

6. tpi ti tpe tev s, λ Rovnice tepelné rovnováhy Rovnice tepelné pohody Výsledná teplota Operativní teplota 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

7. Výsledná teplota Teplota, které dosáhne těleso bez vlastního zdroje tepla, situované v místě, v němž zjišťujeme tepelný účinek [Brož,K.: Vytápění. Skripta ČVUT v Praze. 2002] Střední radiační teplota Společná teplota všech okolních ploch, při které by bylo celkové množství tepla sdílené sáláním mezi povrchem těla a okolními plochami stejné jako ve skutečném, teplotně nehomogenním prostředí. [Brož,K.: Vytápění. Skripta ČVUT v Praze. 2002] Operativní teplota Operativní teplota je jednotná teplota černého uzavřeného prostoru, ve kterém by tělo sdílelo radiací a konvekcí stejně tepla, jako ve skutečném teplotně nehomogenním prostředí [Zmrhal, V.: Stanovení střední radiační teploty (I). 2006. www.tzb-info.cz] Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

8. Rozdíl mezi teplovzdušným a sálávým vytápěním Výškový teplotní gradient Teplovzdušné vytápění Sálavé vytápění Kolektiv: Topenářská příručka. 2001, Praha: GAS. 2 500. 80-86176-82-7 Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

9. Teplovzdušné - Přechodné období Stoupání teploty vnitřního vzduchu po výšce objektu při teplotách venkovníhovzduchu θe = + 12 °C ÷ - 3 °C vytápění nástěnnými teplovzdušnými soupravami 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

10. Teplovzdušné - Zimní extrém Stoupání teploty vnitřního vzduchu po výšce objektu při teplotách venkovníhovzduchu θe = - 3 °C ÷ - 15 °C vytápění nástěnnými teplovzdušnými soupravami 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

11. Sálavé vytápění Stoupání teploty vnitřního vzduchu po výšce objektu - vytápění haly sálavými panely 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

12. SVĚTLÉ ZÁŘIČE Konstrukce 1. Směšovací komora 2. Keramické destičky 3. Nerezový reflektor 4. Zapalovací a ionizační elektrody 5. Vstupní tryska 6. Řídící automatika 7. Závěsy Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

13. Typy zářičů, úhel jádrového a všeobecného sálání Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

14. www.adrian.sk www.ambirad.co.uk www.gewea.de www.kaspo.cz Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

15. www.schwank.de Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

16. www.kotrbaty.cz Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

17. www.kotrbaty.cz Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

18. Skříň hořáku s automatikou • (spalinového ventilátoru) • Hořáková trubka • (ventilátorová trubka) • Rozrážecí plech • Reflexní zákryt • Izolace • Závěsy Konstrukce TMAVÉ ZÁŘIČE Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

19. Úhel jádrového sálání, sálavá účinnost • Geometrie sálání • Zapuštění trubek – úhel jádrového sálání • Velikost trubek – roste s výkonem • Natočení zářiče – vysoké ztráty Sálavá účinnost H [J/m3] Výhřevnost plynu V [m3/s] Spotřeba plynu Qsál[W] Sálavý výkon Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

20. www.schwank.de www.gewea.de www.adrian.sk Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

21. www.ambirad.co.uk www.fraccaro.it www.reverberay.com Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

22. www.kotrbaty.cz Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

23. www.kotrbaty.cz Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

24. Výrobci a dodavatelé: www.abacusag.com www.adrian.sk www.alke.nl www.ambirad.co.uk www.fraccaro.it www.gewea.de www.gogas.de www.hainzl.com www.kaspo.cz www.kotrbaty.cz www.lersen.cz www.pakole.hu www.sbm.fr www.schwank.de www.solaronics.fr www.siabs.net www.spaceray.com www.reverberray.com Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

25. Návrh vytápění světlými a tmavými zářiči • Fyzikálně správné řešení • Vychází ze základních fyzikálních zákonů (celkové tepelné bilance) • Zjednodušené řešení - Praxe • Protože téměř nic se nedá řešit přesně Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

26. Fyzikálně správné řešení • Rovnice tepelné rovnováhy prostoru (bilance stěn) • Rovnice tepelné rovnováhy vzduchu • Rovnice tepelné pohody při sálavém vytápění ti tr Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

27. tpi ti tpe tev s, λ Rovnice tepelné rovnováhy prostoru Pro plochu S1 5,67e-8 W/m2K4 5,67 W/m2K4 23 W/m2K n ….. Číslo n-té stěny Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

28. Rovnice tepelné rovnováhy vzduchu p otopná plocha sp spaliny pn povrchová n-té plochy Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

29. qm ti tr Rovnice tepelné pohody pro sálavé vytápění n Qz[W]Výkon zářičů Sod[m2] Povrch člověka (oděvu) as [W/m2K] Součinitel přestupu tepla sáláním u člověka ak [W/m2K] Součinitel přestupu tepla konvekcí u člověka fj-B [-] Poměr osálání mezi j-tým povrchem a bodem B Tj[K] Absolutní teplota j-té stěny tr[°C] Střední radiační teplota ti[°C] Teplota vzduchu tg[°C] Výsledná teplota Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

30. Odvození rovnice tepelné pohody pro sálavé vytápění zářiči Cihelka, J.: Sálavé vytápění. 2. dopl. a přeprac. vydání. SNTL 1961. Praha. 376 str. Brož, K.: Vytápění. Skripta ČVUT. Vydavatelství ČVUT 2002. Praha. 205 str. 205 Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

31. Rovnice tepelné rovnováhy (1) (2) Tepelná bilance oděvu Cihelka, J.: Sálavé vytápění. 2. dopl. a přeprac. vydání. SNTL 1961. Praha. 376 str. Brož, K.: Vytápění. Skripta ČVUT. Vydavatelství ČVUT 2002. Praha. 205 str. 205 Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

32. Obecná rovnice tepelné pohody člověka (3) Výsledná teplota (4) (5) Cihelka, J.: Sálavé vytápění. 2. dopl. a přeprac. vydání. SNTL 1961. Praha. 376 str. Brož, K.: Vytápění. Skripta ČVUT. Vydavatelství ČVUT 2002. Praha. 205 str. 205 Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

33. Rovnice tepelné rovnováhy při vytápění zářiči (1) (6) Tepelná bilance oděvu (7) Cihelka, J.: Sálavé vytápění. 2. dopl. a přeprac. vydání. SNTL 1961. Praha. 376 str. Brož, K.: Vytápění. Skripta ČVUT. Vydavatelství ČVUT 2002. Praha. 205 str. 205 Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

34. Obecná rovnice tepelné pohody člověka (3) Výsledná teplota (4) (5) Cihelka, J.: Sálavé vytápění. 2. dopl. a přeprac. vydání. SNTL 1961. Praha. 376 str. Brož, K.: Vytápění. Skripta ČVUT. Vydavatelství ČVUT 2002. Praha. 205 str. 205 Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

35. (5 do 7) Zjednodušená rovnice tepelné pohody pro sálavé vytápění Cihelka, J.: Sálavé vytápění. 2. dopl. a přeprac. vydání. SNTL 1961. Praha. 376 str. Brož, K.: Vytápění. Skripta ČVUT. Vydavatelství ČVUT 2002. Praha. 205 str. 205 Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

36. Metodika návrhu • Fyzikálně správné řešení • Vychází ze základních fyzikálních zákonů (celkové tepelné bilance) • Zjednodušené řešení - Praxe • Protože se téměř nic nedá řešit přesně Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

37. 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

38. 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

39. 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

40. 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

41. 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

42. Rozmisťování Schéma pro navrhování světlých zářičů v příčném a podélném směru Projekční podklady, světlé tmavé zářiče firma KOTRBATÝ Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

43. Rozmisťování Doporučené vzdálenosti tmavých zářičů v podélném směru Projekční podklady, světlé tmavé zářiče firma KOTRBATÝ Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

44. Rozmisťování Minimální vzdálenosti světlých a tmavých zářičů od hořlavých (nehořlavých) konstrukcí Minimální výšky zavěšení světlých a tmavých zářičů – projekční podklady výrobce Projekční podklady, světlé tmavé zářiče firma KOTRBATÝ Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

45. Rozmisťování Řešení krytí konstrukcí v oblasti jádrového sálání Petráš, D., M. Kotrbatý, a kolektiv, Vytápění velkoprostorových a halových objektů. 1. ed. 2006, Bratislava: JAGA GROUP, s.r.o. 205 str. ISBN 80-8076-040-3 Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

46. Regulace • DOPORUČENÍ PRO NÁVRH: • Referenční zářič (funkce spojena s během ventilátoru) • Typ čidla (ti, tg ) • Umístění čidla (neosluněné, mimo průvan, v oblasti sálání referenčního zářiče) • Týdenní program dle požadavků • Vypínání jednotlivých zářičů (sekcí) • Dálkové ovládání • Ovládání přes PC Petráš, D., M. Kotrbatý, a kolektiv, Vytápění velkoprostorových a halových objektů. 1. ed. 2006, Bratislava: JAGA GROUP, s.r.o. 205 str. ISBN 80-8076-040-3 Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

47. Návrh plynovodu • DOPORUČENÍ PRO NÁVRH: • Zapojení do rámu • Přípojky k sekcím • mírně naddimenzovat • Uvažovat požární úseky • každý požární úsek (místnost) musí mít samostatně uzavíratelný přívod plynu • Měrná tlaková ztráta do 2 Pa / m Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

48. Návrh plynovodu • Celý výpočet se provádí dle TPG G 704 01. • Plynovod se rozdělí na úseky ve kterých se nemění průtok (dělícími uzly potrubní sítě jsou odbočky nebo stoupačky) • Stanovíme potřebu plynu V = součet potřeb plynu pro spotřebiče připojené na řešený úsek Stanovíme počet spotřebičů stejného druhu v úseku, určíme součinitel současnosti pro daný úsek a vypočteme redukovanou potřebu Vr. Na tuto potřebu potom dimenzujeme potrubí kde V1 je součet spotřeb zapojených spotřebičů pro vaření a průtokový ohřev TUV [m3/h]; kde n je počet spotřebičů V2 suma jmenovitých potřeb lokálních topidel [m3/h]; n = 1 nebo 2………………… k2 = 1,0 n ≥ 3 …………………………k2 = 0,8 V3 suma jmenovitých potřeb kotlů [m3/h]; n = 1 nebo 2………………… k3 = 1,0 n ≥ 3 …………………………k3 = 0,8 Odměříme délku úseků l Stanovíme ekvivalentní délku místních odporů lx = 0,5.l Celková výpočtová délka L = l + lx = 1,5.l Předběžná tlaková ztráta Hojer, O.: Geometrie sálání světlých zářičů. Praha 2005. 61 str. Diplomová práce na Ú 12116, ČVUT v Praze, Fakulta strojní. Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

49. Návrh plynovodu Podle tabulky pro měrné tlakové ztráty a průtok určíme vhodný průměr a kontrolujeme Dp. Minimální provozní přetlak před každým zářičem je stanoven pro jednotlivé typy zářičů výrobcem. Většinou se tato hodnota pohybuje okolo 2,5 kPa. U stoupacíchvedení nesmí Dp určený pro Vr překročit hodnotu vztlaku. Pokud je objekt zapojen do více regulačníchsekcí s rozdílným provozem, existuje riziko, že při rázovém sepnutí celé sekce najednou dojde k podtlakuv síti a v druhé sekci toto může automatika vyhodnotit jako rizikový stav a zářiče odstavit. Proto je při návrhu plynového rozvodu pro tato zařízení dobré, pokud je to možné, navrhnout rozvod plynu do rámu, nebo příslušná potrubí mírně předimenzovat. Je ovšem nutné dodržet také normu požární ČSN 06 1008. Ta stanoví, že celý přívod plynu do jedné požární sekce musí být z dostupného místa uzavíratelný. Hojer, O.: Geometrie sálání světlých zářičů. Praha 2005. 61 str. Diplomová práce na Ú 12116, ČVUT v Praze, Fakulta strojní. Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění

50. Odkouření Schéma odkouření tmavých zářičů do střechy Petráš, D., M. Kotrbatý, a kolektiv, Vytápění velkoprostorových a halových objektů. 1. ed. 2006, Bratislava: JAGA GROUP, s.r.o. 205 str. ISBN 80-8076-040-3 Ondrej.Hojer@fs.cvut.cz Sálavé a průmyslové vytápění