Transcript vzduchu. - Katedra TZB

ČVUT v Praze
Fakulta stavební
Katedra Technických zařízení budov
ENERGETICKÉ A EKOLOGICKÉ SYSTÉMY
BUDOV 2
1.Cvičení
letní semestr 2011
Ing. arch. Martin Kny
Obsah:
•
•
•
•
•
Časový plán semestru
Požadavky pro udělení zápočtu
Doporučená literatura
Výklad k 1.cvičení
Zadání prvního cvičení
Časový plán:
cvičení
obsah
1
Úvod do vzduchotechniky, Tepelně vlhkostní mikroklima,
Stanovení množství větracího vzduchu
2
Návrh bytového větrání
3
Vlhký vzduch a základní procesy úpravy
vzduchu v h-x diagramu
4
Aplikace úprav vzduchu v centrální VZT jednotce
5
Elektroinstalace v bytové jednotce
6
Umělé osvětlení (poslední úloha + test)
7
11. května 2011 – rektorský den
Konec semestru 13.5.2011 = termín odevzdání všech úloh
31.5.2011 = termín pro udělení zápočtu
Požadavky pro udělení zápočtu:
• Odevzdání úlohy vždy na následujícím cvičení (do 14-ti dnů)
• Bezchybné splnění všech úloh (celkem 6)
(vypracování na počítači, nebo ručně – nutná určitá “štábní kultura“
důležitá je čitelnost – ‫ىڌږ ٯڒ سطکې‬۶‫ – ڞۑ‬toto nepřijímám!)
• Osobní účast na cvičení minimálně 5x
• Úspěšné splnění testu (posledné cvičení)
Konec semestru 13.5.2011 = termín odevzdání všech úloh
31.5.2011 = termín pro udělení zápočtu
Podklady a literatura:
Skripta EEB2 - Papež,Vyoralová,Marková,Garlík, Jokl
Časopisy: VVI – Vytápění, větrání , instalace
Topenářství instalace
Internet: http://www.tzb-info.cz/
stránky předmětu: http://tzb.fsv.cvut.cz/?mod=vyuka&kod=125EEB2
(heslo bude sděleno na přednášce)
Přednášky: čtvrtek 12:00 – 13:50 učebna B280 (Garlík, Papež, Jokl…)
přednášky nejsou povinné, ale…
Kontakt:
Martin Kny, místnost: A 026, email:[email protected]
osobní stránka na: http://tzb.fsv.cvut.cz/?
konzultační hodiny: ČT 9:00 - 9:45 (předběžné)
Úvod do vzduchotechniky
• Obecná definice: Větrání představuje výměnu
znehodnoceného vzduchu v prostoru za venkovní čerstvý
vzduch, případně neznehodnocený vzduch přiváděný
z okolních prostor.
• Jak větrání probíhá: Pro zajištění větrání musíme uvést
vzduch do pohybu - vytvořit vzduchový proud určitého průtoku.
Hybným činitelem je rozdíl tlaků vzduchu.
Rozdíl tlaků může být vyvolaný přirozeně (vítr, vztlakové síly)
nebo uměle (ventilátory)
• Co má být zajištěno: Optimální vnitřní prostředí (mikroklima),
které se skládá z několika složek, ty společně zajištují příjemné
zdravé vnitřní prostředí pro práci i bydlení.
Složky mikroklimatu:
•
•
•
•
Tepelně vlhkostní mikroklima (rozložení teplot. Vlhkosti)
Odérové mikroklima (příjemné i nepříjemné vůně, OLF)
Toxické mikroklima (přítomnost TVOC, CO2)
Aerosolové mikroklima (pevné částice (prachy) nebo kapalné
•
•
•
•
•
•
Mikrobiální mikroklima
Ionizační mikroklima (kladné a záporné ionty-vliv na člověka)
Elektrostatické mikroklima
Elektromagnetické mikroklima
Akustické mikroklima (nadměrný hluk a vibrace)
Psychické mikroklima (působení barev, velikosti a členení
částice (mlhy))
prostoru)
Složky mikroklimatu a jejich vliv na člověka
Složky interního mikroklimatu
21%
30%
Tepelně-vlhkostní
Odérové
Toxické
Aerosolové
Světelné
24%
8%
Akustické
7%
10%
Největší vliv – tepelně-vlhkostní, akustické a světelné mikroklima
Tepelné mikroklima
Teplota vzduchu
Operativní teplota
Výpočtová teplota
Rozložení teplot (vliv sálání)
Rychlost proudění
Tyto složky vytváří tzv. Tepelnou pohodu , tu lze
charakterizovat jako stav, kdy prostředí odnímá člověku jeho
tepelnou produkci v rozmezí jeho termoregulace. Optimální
tepelně vlhkostní stav vnitřního prostředí je důležitý nejen pro
zdraví člověka, ale i pro správné fungování vlastní stavby.
Vzhledem k individuálním odchylkám fyziologických funkcí lidí
nelze zajistit pocit pohody v místnosti všem lidem. Vždy se
vyskytuje přibližně 5 % nespokojených.
Vlhkostní mikroklima
Sleduje se vlhkost vzduchu
Doporučené hodnoty se pohybují v rozmezí 30 – 70 % relativní
vlhkosti.
V otopném období je často nízká relativní vlhkost pod 25%
což může mít nepříznivé zdravotní následky. Škodlivinou
se stává vysoká relativní vlhkost (dlouhodobě nad 70%),
V tom případě dochází nejen ke zhoršení mikrobiálního
mikroklimatu, ale vlhkost má i nepříznivé vlivy na stavební
materiály a konstrukce.
(kondenzace, zvýšená vlhkost, zvýšená tepelná vodivost,
biologický degradace materiálu…rozpad konstrukce…)
Rychlost proudění vzduchu
je veličinou ovlivňující tepelné děje v prostoru a tím i stav
vnitřního prostředí.
Každé proudění vzduchu je vnímáno a může být zdrojem
narušení celkové nebo místní pohody. Nízké rychlosti
proudění vzduchu (pod 0,1 m.s-1) přispívají k nepříjemnému
pocitu „stojícího“ vzduchu.
Při vyšší rychlosti proudění vzduchu nastává pocit
obtěžujícího faktoru průvanu. Citliví jedinci reagují
nespokojeně již při rychlostech proudění od 0,22 m/s.
Vyšší rychlosti sice mohou snižovat tepelnou nepohodu při
vyšších teplotách, ale zároveň působí rušivě a mohou vést až ke
zdravotním potížím.
Nejčastější škodliviny v interiéru
Oxid uhličitý (CO2)
Vlhkost
Tepelná zátěž (tepelná ztráta)
Odvod těchto škodlivin musí být z ínteriéru
přirozeným nebo nuceným větráním
Oxid uhličitý
je nejběžnější škodlivinou ovzduší budov. Jeho koncentrace
jsou vždy vyšší v interiérech než ve venkovním prostředí.
Zdrojem tohoto plynu je především člověk (dýchání)
Počet osob přítomných v místnosti, velikost prostoru a
nedostatečné větrání jsou hlavní příčinou zvyšování
koncentrace oxidu uhličitého. Vyššími koncentracemi oxidu
uhličitého je nepříznivě ovlivněné především dýchání - již při
koncentracích nad 15 000 ppm.
Při cca 80 000ppm se lidé nejsou schopni pohybovat, při 100 000 ppm
nastává bezvědomí. Koncentrace 180 000 ppm je smrtelná
Koncentrace CO2 se ve vnějším prostředí pohybuje v rozmezí
330 – 370 ppm.
Limitní hodnota v interiéru je 1000-1400 ppm (dle činnosti)
Pro udržení koncentrace cca 1000 ppm je třeba na osobu
zajistit přísun čerstvého vzduchu o objemu 25m3/hod.
Nad 1000 ppm se některým jedincům může vzduch zdát jako
těžký vydýchaný…
Koncentrace ve špatně větraných místnostech běžně
dosahují 6000 až 9000ppm (posluchárny, ložnice…)
Pozn: Vysvětlení jednotek „ppm“ = parts per million
udávají počet jednotek v miliónu
Koncentrace 1000 ppm = 0,1%
10 000 ppm = 1%
Smrt nastává při 180 000 ppm = 18%
Vlhkost
Vodní zisky v obytných budovách tvoří
produkce páry člověka, z květin, z přípravy pokrmů, praní,
sušení prádla…
Pro udržení optimální vlhkosti okolo 50 až 60% je nutné přebytky
Odvádět
Produkce vodní páry:
člověkem : 30 -300 g/hod (dle činnosti)
Koupelna s vanou :cca 700 g/hod
Koupelna se sprchou: cca 2600 g/hod
Kuchyň při vaření: 600 - 1500 g/hod
Pokojová květina: 5-20 g/hod (dle druhu a velikosti)
Teplo
může být přínosné i nežádoucí.
Rozhoduje stav, který posuzujeme.
Tepelné zisky myšleno převážně jako pozitivní přínos
tepla do tepelné bilance prostoru, zejména v zimním a
přechodném období. Efektivně využité tepelné zisky sníží
spotřebu tepla dodávanou primárním tepelným zdrojem do
prostoru.
Tepelná zátěž výhradně negativně přijímané teplo v
prostoru, v tomto případě lze teplo brát jako škodlivinu a je
nutné jej v prostoru eliminovat. Příkladem můžou být lokální
zdroje technologického odpadního tepla a zejména provoz v
letním období.
Tepelné zisky a zátěž lze podle místa vzniku vzhledem k
uvažovanému prostoru dělit na vnitřní a vnější.
Tepelná zátěž je tvořena :
• Vnitřními zisky:
tepelné zisky od osob a
spotřebičů v hodnocené
zóně
• Vnějšími zisky:
nejčastěji slunečním
zářením procházejícím
prosklenou částí
obvodového pláště (okna)
•Osoby
•[W/m2
]
•Vybavenost
[W/m2]
•Byty a rodinné domy
•3
•3
•Kancelářské prostory
•5,3
•15
•Zasedací místnosti
•30
•15
•Učebny
•7,5
•5
•Posluchárny vysoké školy
•18
•5
•Restaurace
•11
•10
•Typ provozu
DOMÁCÍ ÚKOL č.1:
Zadání:
Spočítejte požadované množství přiváděného a čerstvého vzduchu pro
zimní a letní provozní stav pro tyto situace:
• výpočet množství přiváděného vzduchu podle tepelné zátěže
a tepelné ztráty
• výpočet množství čerstvého vzduchu podle doporučených
hodnot na osobu (porovnání výsledků podle produkce CO2 a
produkce vodní páry)
• kontrola minimálního množství čerstvého vzduchu
v přiváděném vzduchu, min. 20 % pro letní i zimní stav
Výsledkem je celkové množství přiváděného
vzduchu (a z toho čerstvého) tak, aby rozdíl mezi
letním a zimním stavem byl maximálně 25 %
přiváděného vzduchu (doladit pomocí teplot
přiváděného vzduchu).
•
1)
Postup výpočtu
Stanovení vstupních hodnot
Kombinace:
A) počet osob v prostoru
B) fyzická aktivita osob – různé množství čerstvého vzduchu,
jiná produkce CO2 a vodní páry
C) půdorysná plocha tepelná ztráta 40 W/m2 tepelná zátěž 30 W/m2
V podkladech pro první úkol (stránky katedry) jsou uvedeny potřebné =
vstupní hodnoty pro výpočet:
• Produkce CO2 (podle činnosti)
• Orientační hodnoty vývinu vodní páry v bytě
• Množství čerstvého vzduchu na osobu (podle činnosti 5090m3/hod)
• Teploty vzduchu při klimatizaci a teplovzdušném vytápění
• Návrhové parametry vnitřního a venkovního prostředí
Období
Zimní
Letní
Relativní vlhkost
rhe=80%, rhi=41%
rhe=60%, rhi=50%
Měrná vlhkost
xe=1 g.kg-1, xi=6,0 g.kg-1
xe=6,0 g.kg-1, xi=9,0 g.kg-1
STANOVENÍ MNOŽSTVÍ VĚTRACÍHO VZDUCHU
Vzduch přiváděný do interiéru může být buď pouze venkovní (1), nebo může být
směsí venkovního a cirkulačního vzduchu (2). Cirkulační vzduch můžeme použít
v případě, že v interiéru nedochází k produkci toxických škodlivin či nadměrné
produkci škodlivin.
Vp =Ve (1)
Vp =Ve +Vc (2)
kde:
Vp množství přiváděného vzduchu [m3.h-1]
Ve množství venkovního vzduchu [m3.h-1]
Vc množství cirkulačního vzduchu [m3.h-1]
Výpočet množství venkovního (čerstvého) vzduchu:
- podle počtu osob (v našem případě)
- podle půdorysné plochy
Výpočet množství přiváděného vzduchu:
- podle produkce škodlivin
- podle doporučené intenzity výměny vzduchu
(obvykle se volí ten, který má požadavek na větrání na nejvyšší úrovni).
Výpočet množství venkovního vzduchu podle počtu osob
Výpočet množství větracího vzduchu podle počtu osob, resp.
podle dávky čerstvého
vzduchu na osobu v prostorech pro pobyt osob.
Ve = p ⋅Vpos
kde:
Ve
- množství venkovního vzduchu [m3.h-1]
p
- počet osob [-]
Vpos - množství přiváděného vzduchu na osobu
[m3.h-1 naosobu]
Odvod tepelné zátěže
kde:
Vp množství přivedeného vzduchu [m3.s-1]
Qzisky celková tepelná zátěž větraného interiéru citelným
teplem [W]
ti teplota interiérového vzduchu [K,°C]
tp teplota přiváděného vzduchu [K,°C]
ρ měrná hmotnost vzduchu – 1,2 [kg.m-3]
cv měrná tepelná kapacita vzduchu 1010 [J.kg-1.K-1]
Odvod vlhkosti
kde:
Vp množství přivedeného vzduchu [m3.h-1]
G produkce vlhkosti ve větraném interiéru [g.h-1]
xi měrná vlhkost interiérového vzduchu [g.kg-1 s.v.]
xp měrná vlhkost přiváděného venkovního vzduchu [g.kg-1 s.v.]
ρ měrná hmotnost vzduchu [kg.m-3]
Oxid uhličitý
kde:
Vp - potřebné množství čerstvého vzduchu pro udržení nejvýše
přípustné koncentrace oxidu uhličitého [m3.h-1]
mCO2 - produkce CO2 [l.h-1]
ρmax - maximální koncentrace v interiéru 1200 ppm (dle EN 13779 pro
třídu „B“ [g.g-1])
ρ CO2 - koncentrace CO2 ve venkovním
přiváděném vzduchu: 350 ppm [g.g-1]
Pozor na jednotky – nutno dodržet!
Pokračování za 14 dní…