TZ21 – Otopné soustavy

TZ21-1-2005/2006

ČVUT v PrazeFakulta stavební

Katedra technických zařízení budov

ČVUT v PrazeFakulta stavební

Katedra technických zařízení budov

TZ21 – Otopné TZ21 – Otopné soustavysoustavy

TZ21 – Otopné TZ21 – Otopné soustavysoustavy

Doc.Ing.Karel Doc.Ing.Karel Kabele,CSc.Kabele,CSc.

Doc.Ing.Karel Doc.Ing.Karel Kabele,CSc.Kabele,CSc.

TZ21-1-2005/2006

Týden Datum Téma

1. 3.10. Vnitřní klima, zásady pro volbu vytápěcího zařízení,

2. 10.10. Výpočet tepelného příkonu dle ČSN EN12 831

3. 17.10. Návrh a konstrukce otopných ploch I

4. 24.10. Návrh a konstrukce otopných ploch II

5. 31.10. Parametrické navrhování otopných soustav

6. 7.11. Dimenzování OS

7. 14.11. Regulace vytápění

8. 21.11. Hydronika otopných soustav

9. 28.11. Navrhování a konstrukce čerpadel

10. 5.12. Teplovzdušné vytápění

11. 12.12. Kombinované otopné soustavy

12. 19.12. Parní otopné soustavy

13. 2.1. Prezentace seminární práce

14. 9.1. Prezentace seminární práce

TZ21-1-2005/2006

Seminární práce: Téma : „Optimalizace návrhu vytápění objektu“Objekt: z projektu 10 nebo 30Osnova (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 + přílohyForma odevzdání: zpráva + poster; prezentace

Termín odevzdání: nejpozději do 9.1.2006

TZ21-1-2005/2006

Ukončení předmětuUkončení předmětu Zkouška Zkouška

Obhajoba seminární práce - prezentaceObhajoba seminární práce - prezentace Písemný test – problémové okruhy na wwwPísemný test – problémové okruhy na www

LiteraturaLiteratura V. Jelínek, K. Kabele TZB 20 Vytápění Přednášky. Skriptum ČVUT V. Jelínek, K. Kabele TZB 20 Vytápění Přednášky. Skriptum ČVUT D.Petráš, D.Koudelková, K.Kabele: Teplovodní a elektrické podlahové D.Petráš, D.Koudelková, K.Kabele: Teplovodní a elektrické podlahové

vytápěnívytápění D.Petráš a kol.: Vytápění rodinných a bytových domůD.Petráš a kol.: Vytápění rodinných a bytových domů J. Bašta, K. Kabele - Otopné soustavy teplovodní. Sešit projektanta. J. Bašta, K. Kabele - Otopné soustavy teplovodní. Sešit projektanta.

Společnost pro techniku prostředí, 2001 Společnost pro techniku prostředí, 2001 J. Doubrava a kol, Regulace ve vytápění. Sešit projektanta. J. Doubrava a kol, Regulace ve vytápění. Sešit projektanta.

Společnost pro techniku prostředí, 2001 Společnost pro techniku prostředí, 2001 J. Bašta Otopné plochy ČVUT 2001 J. Bašta Otopné plochy ČVUT 2001 časopis Topenářství Instalace ročník časopis Topenářství Instalace ročník časopis Vytápění, větrání instalace časopis Vytápění, větrání instalace http://www.tzb-http://www.tzb-infoinfo..czcz// http://tzb.http://tzb.fsvfsv..cvutcvut..czcz//

TZ21-1-2005/2006

Základy termokinetikyZáklady termokinetiky Teplo, tepelná energieTeplo, tepelná energie

Forma přenosu energie související s Forma přenosu energie související s neuspořádaným pohybem částic neuspořádaným pohybem částic soustavysoustavy

TeplotaTeplota Stavová veličina, vyjadřující střední Stavová veličina, vyjadřující střední

kinetickou energii částic hmotykinetickou energii částic hmoty Termodynamická Termodynamická /Kelvin/ /Kelvin/ T T [[KK]] Celsius t Celsius t [[°C°C]] t= T-273,15 t= T-273,15 Fahrenheit Fahrenheit [[°F°F]] 1°F=5/9°C 1°F=5/9°C (°F-32).5/9=°C(°F-32).5/9=°C

TZ21-1-2005/2006

Základní zákony Základní zákony termodynamikytermodynamiky

O.zákon O.zákon Existuje stavová veličina TEPLOTA. Dvě Existuje stavová veličina TEPLOTA. Dvě

soustavy v termodynamické rovnováze soustavy v termodynamické rovnováze mají stejnou teplotu.mají stejnou teplotu.

Dvě soustavy v tepelném kontaktu mění Dvě soustavy v tepelném kontaktu mění své fyz.parametry tak dlouho, dokud své fyz.parametry tak dlouho, dokud nenastane rovnováha vyjádřená stejnou nenastane rovnováha vyjádřená stejnou teplotou. teplotou.

TZ21-1-2005/2006

Základní zákony Základní zákony termodynamikytermodynamiky

1.zákon1.zákon Součet energií všech hmotných objektů Součet energií všech hmotných objektů

izolované soustavy je konstantníizolované soustavy je konstantní 2.zákon2.zákon

Teplo se šíří samovolně z místa vyšší teploty do Teplo se šíří samovolně z místa vyšší teploty do místa s nižší teplotou.místa s nižší teplotou.

3.zákon3.zákon Žádným konečným pochodem nelze dosáhnout Žádným konečným pochodem nelze dosáhnout

absolutní nulyabsolutní nuly

TZ21-1-2005/2006

Sdílení tepla v prostoruSdílení tepla v prostoru Vedení (kondukce)Vedení (kondukce)

Sdílení uvnitř pevných těles, Biot-Sdílení uvnitř pevných těles, Biot-Fourierův zákonFourierův zákon

Proudění (konvekce)Proudění (konvekce) Sdílení tepla makropohybem molekul a Sdílení tepla makropohybem molekul a

jejich shlukůjejich shluků Pohybem tekutiny a přenos z povrchu Pohybem tekutiny a přenos z povrchu

pevného tělesa do tekutiny a naopakpevného tělesa do tekutiny a naopak Newton-Richman, Fourier-KirchhofNewton-Richman, Fourier-Kirchhof

TZ21-1-2005/2006

Sdílení tepla v prostoruSdílení tepla v prostoru

ProstupProstup = = proudění+vedení+prouděníproudění+vedení+proudění

Sálání (radiace) Sálání (radiace) Přenos tepla elektromagnetickým Přenos tepla elektromagnetickým

vlněnímvlněním Nevyžaduje hmotuNevyžaduje hmotu Stefan-Boltzmannův zákonStefan-Boltzmannův zákon

TZ21-1-2005/2006

VNITŘNÍ PROSTŘEDÍ VNITŘNÍ PROSTŘEDÍ BUDOVBUDOV

Teorie vnitřního prostředí budovTeorie vnitřního prostředí budov Tepelně vlhkostní mikroklimaTepelně vlhkostní mikroklima Akustické mikroklimaAkustické mikroklima Psychické mikroklimaPsychické mikroklima Světelné mikroklimaSvětelné mikroklima Elektrostatické mikroklima a další.Elektrostatické mikroklima a další.

Tepelně-vlhkostní mikroklimaTepelně-vlhkostní mikroklima Stav vnitřního prostředí z hlediska tepelných a Stav vnitřního prostředí z hlediska tepelných a

vlhkostních toků mezi člověkem a okolímvlhkostních toků mezi člověkem a okolím Tepelná pohodaTepelná pohoda

Tepelná rovnováha mezi člověkem a okolímTepelná rovnováha mezi člověkem a okolím

TZ21-1-2005/2006

Člověk z hlediska tepelné Člověk z hlediska tepelné energieenergie

Zdroj tepla QmZdroj tepla Qm metabolické teplometabolické teplo

Sdílení tepla s okolím QzSdílení tepla s okolím Qz DýcháníDýchání KonvekceKonvekce RadiaceRadiace KondukceKondukce EvaporaceEvaporace

Rovnice tepelné bilance Rovnice tepelné bilance organismuorganismuQm=Qz pohodaQm=Qz pohodaQmQm>Qz horko>Qz horkoQm<Qz chladQm<Qz chlad

T

a

T

p

TZ21-1-2005/2006

Faktory ovlivňující TVMFaktory ovlivňující TVM

ČlověkČlověk Tepelná produkce metabolismuTepelná produkce metabolismu Tepelný odpor oděvu Tepelný odpor oděvu

MístnostMístnost Teplota vzduchu Teplota vzduchu Povrchová teplota okolních stěnPovrchová teplota okolních stěn Rychlost proudění vzduchuRychlost proudění vzduchu Vlhkost vzduchuVlhkost vzduchu

TZ21-1-2005/2006

FyzikFyzikální veličiny pro ální veličiny pro popis tepelného stavu popis tepelného stavu

místnostimístnosti Teplota vzduchuTeplota vzduchu Teplota okolních ploch Teplota okolních ploch

Účinná teplota okolních ploch, tÚčinná teplota okolních ploch, treffreff

Teplota imaginární duté šedé koule, která má stejné Teplota imaginární duté šedé koule, která má stejné sálavé účinky jako daný prostorsálavé účinky jako daný prostor

Operativní teplota, (globeteplota, výsledná Operativní teplota, (globeteplota, výsledná teplota)teplota)

Zohledňuje teplotu vzduchu i teplotu okolních plochZohledňuje teplotu vzduchu i teplotu okolních ploch Měří se kulovým teploměremMěří se kulovým teploměrem

273.T....Tt 4 4nrn

41rr1r

rgcg

rrgcg

hh

thth a

gt

TZ21-1-2005/2006

Měření Měření vnitřnívnitřní

ho ho prostřeprostře

dí dí budovbudov

Kulový teploměrTeplota vzduchuRelativní vlhkostIntenzita sáláníPovrchové teplotyRychlost proudění vzduchu

TZ21-1-2005/2006

Vyhodnocení vnitřního Vyhodnocení vnitřního prostředíprostředí

operativníoperativní teplota t teplota tgg ( (C) C) asymetrie radiační teploty asymetrie radiační teploty ttrr ( (C)C) rozdíl operativních teplot vzduchu rozdíl operativních teplot vzduchu

v úrovni hlava-kotníky v úrovni hlava-kotníky ttoo ( (CC)) rychlost proudění vzduchu vrychlost proudění vzduchu vaa (m.s (m.s-1-1)) intenzita sálání I (W.mintenzita sálání I (W.m-2-2)) relativní vlhkost rh (%)relativní vlhkost rh (%)

TZ21-1-2005/2006

Vyhodnocení TVMVyhodnocení TVM PMV index PMV index (Predicted (Predicted

mean vote)mean vote) PPD index PPD index (Predicted (Predicted

percentage of percentage of dissatisfied)dissatisfied) Vždy existuje alespoň Vždy existuje alespoň

5% nespokojených5% nespokojených

MULCOM MULCOM http://tzb.fsv.cvut.http://tzb.fsv.cvut.cz/vyuka/se20/webcz/vyuka/se20/web//

TZ21-1-2005/2006

Podklady pro Podklady pro navrhování OSnavrhování OS

- energetické výpočty- energetické výpočtyStanovení potřebného výkonu – tepelné ztrátyStanovení potřebného výkonu – tepelné ztráty ČSN O60210 Výpočet tepelných ztrát při ústředním ČSN O60210 Výpočet tepelných ztrát při ústředním

vytápěnívytápění ČSN EN 12831 Tepelné soustavy. Stanovení tepelného ČSN EN 12831 Tepelné soustavy. Stanovení tepelného

příkonupříkonu

Stanovení roční potřeby energieStanovení roční potřeby energie Denostupňová metodaDenostupňová metoda EN 832EN 832 Vyhláška MPO č.291/2001 sb. 1.1. 2002 energetický Vyhláška MPO č.291/2001 sb. 1.1. 2002 energetický

průkaz budovyprůkaz budovy

Matematické modelováníMatematické modelování Porovnání variant řešeníPorovnání variant řešení Nestandardní řešeníNestandardní řešení