docCentrální systémy chlazení - Katedra technických zařízení budov
download 
Stížnost Transkript
Centrální systémy chlazení - Katedra technických zařízení budov
České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební ESB 2 Výroba, distribuce a emise chladu v budovách Část 2 Ing. Daniel Adamovský, Ph.D. Katedra technických zařízení budov Fakulta stavební, ČVUT v Praze Katedra technických zařízení budov, Fakulta stavební, ČVUT v Praze Osnova přednášky Přednáška „Chlazení 2“ • Centrální systémy chlazení - pokračování • Alternativní systémy chlazení • Příklady zajímavých instalací Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách Katedra technických zařízení budov, Fakulta stavební, ČVUT v Praze Centrální systémy chlazení Distribuce chladu - řešení systému kapalinových rozvodů, vč. materiálového obdobné jako u otopných soustav, tzn. rozvodů tepla • Distribuční medium Kapaliny – voda v rozsahu teplot 6 – 18 °C, – směsi ethylenglykolu a vody pro teploty pod 6 °C – pozor mění se fyzikální vlastnosti (klesá měrná tepelná kapacita, roste viskozita – vyšší tlakové ztráty) – roztoky solí – Tepelná zátěž je odváděna přes „výměník“ sdílející chlad do prostoru – velkoplošné systémy – sálavý tok, výměníky voda/vnitřní vzduch – podobně jako klimatizace Vzduch – Klimatizační systémy, přímý přívod chladícího vzduchu pro odvod tepelné zátěže – Konvektivní proud odvádí teplo z vnitřního vzduchu, povrchů konstrukcí, vybavení Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách Katedra technických zařízení budov, Fakulta stavební, ČVUT v Praze Centrální systémy chlazení Správné provedení Distribuce chladu • Materiálové řešení – ocelové, měděné potrubí, – plasty možné – pozor na křehnutí plastů při nízkých teplotách a reakce s glykolovými nemrznoucími příměsemi • Izolace – celkové izolování veškerého potrubí vč. armatur – Parotěsné! – vodní pára nesmí prostupovat izolací na povrch potrubí – tloušťka izolace – nutný výpočet, zamezení kondenzace na povrchu izolace – materiály – kaučukové izolace I na takových detailech se projeví kondenzace Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách Katedra technických zařízení budov, Fakulta stavební, ČVUT v Praze Centrální systémy chlazení Distribuce chladu • Koroze rozvodů – vnitřní (vznik el. vodivého článku mezi prvky rozvodů) – vnější (kondenzace vodních par na povrchu rozvodů chladu = důkladné řešení těsné tepelné izolace) • Systémové řešení rozvodů Může se kombinovat se systémem vytápění: – dvoutrubní systém (přívod a zpátečka UT+CHL – nutná přepínání režimu) – třítrubní systém (přívod UT+CHL oddělené, zpátečka společná) – čtyřtrubní systém (oddělený přívod i zpátečka pro UT+CHL, nezávislé optimální reakce na změnu režimu provozu) Dvojtrubní rozvod Třítrubní rozvod Čtyřtrubní rozvod Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách Katedra technických zařízení budov, Fakulta stavební, ČVUT v Praze Centrální systémy chlazení Distribuce chladu – zabezpečovací zařízení - obdoba teplovodních systémů otopných soustav • zabezpečení proti nadměrnému přetlaku – každý zdroj chladu musí být opatřen pojistným ventilem • zabezpečení při změně objemu – pracovní teploty výrazně nižší než u otopné soustavy – přesto probíhají objemové změny pracovního média η – obvykle vychází menší expanzní objemy [l] stupeň využití expanzní nádoby [-] ph,dov,A nejvyšší dovolený absolutní tlak (ph,dov,A = ph,dov + pB) [kPa] pd,A hydrostatický absolutní tlak [kPa] • zabezpečení kvality chladícího média pB barometrický tlak [kPa] – nutné řídit se požadavky výrobce zdroje chladu – obvykle stačí neutralizace ph, případně demineralizace (větší instalace chlazení se doplňují i o malé úpravny vody – pro dopouštění) – ochrana proti mechanickým nečistotám, Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách Katedra technických zařízení budov, Fakulta stavební, ČVUT v Praze Centrální systémy chlazení Příklad připojení vzduchem chlazené chladící jednotky Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách Katedra technických zařízení budov, Fakulta stavební, ČVUT v Praze Centrální systémy chlazení Emise chladu - sdílení chladu do cílového prostoru • klimatizací – chlazení vzduchu, který slouží jako distribuční médium – chlazení ve vzduchotechnické jednotce – chlazení v koncových částech – fancoily, indukční jednotky, airboxy aj. čtyřtrubkový rozvod FCU – vytápění i chlazení distribuční mřížky Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách Katedra technických zařízení budov, Fakulta stavební, ČVUT v Praze Centrální systémy chlazení Emise chladu - sdílení chladu do cílového prostoru • zařízení přímo spojené s rozvodem chladu – chladící povrchy – stropy, případně stěny – kapilární rohože, trubkové smyčky, lamely aj. a) b) c) d) e) f) Masivní chladicí strop jako součást stropní konstrukce Modulační klima deska Chladicí panely umístěné v podhledové konstrukci opatřené izolací Lamelový chladicí strop upevněný na vodní potrubí Otevřený chladicí strop v podobě protlačovaných profilů s vodními kanály Kapilární systém umístěný v omítce Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách Katedra technických zařízení budov, Fakulta stavební, ČVUT v Praze Centrální systémy chlazení Regulace systémů chlazení • obecně probíhá podle klimatických podmínek s možnou korekcí podle interiéru • regulace na zdroji chladu – chladící výkon se obvykle řídí podle teploty vratné vody z rozvodu chlazení – příp. nadřazeným systémem – cílem je udržet požadovanou výstupní teplotu – kompresorové chladiče mají obvykle regulaci kompresoru (cca od 50 do 100 %) – při dvouokruhovém uspořádání lze na kompresorech regulovat 25 až 100 % chladícího výkonu – není vhodné měnit průtok pracovního média na straně výparníku – jednoduchá oběhová čerpadla – okruh chlazení kondenzátoru musí být podřízen regulaci chladící jednotky (u menších systémů pracuje autonomně podle vstupní teploty do výměníku) Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách Katedra technických zařízení budov, Fakulta stavební, ČVUT v Praze Centrální systémy chlazení Regulace systémů chlazení • obecně probíhá podle klimatických podmínek s možnou korekcí podle interiéru • regulace na rozvodu – typické postupy jako pro otopné soustavy – často se používá třícestné armatury v tzv. „rozdělovací funkci“ – kvantitativní regulace průtoku (nikoliv teploty) – vzhledem k nízkým rozdílům teplot mezi přívodem a zpátečkou je nutné zabránit vzájemnému ohřívání a ochlazování – například kombinované R/S, hydraulické spojky, netěsné armatury aj. Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách Katedra technických zařízení budov, Fakulta stavební, ČVUT v Praze Alternativní systémy chlazení Alternativní chlazení při využití běžných součástí systému Volné chlazení (Free cooling) • Využití za předpokladu kdy ti > te • Zpravidla doplnění kompresorového cyklu – Vzduchem chlazené suché chladiče, chladící přes výměník okruh chladící vody Zdroj chladu Volné chlazení Spotřebiče chladící vody Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách Katedra technických zařízení budov, Fakulta stavební, ČVUT v Praze Alternativní systémy chlazení • Volné chlazení (free cooling) – Glykolové volné chlazení (samostatný okruh – nejčastější) – Centrální zdroj s glykolovým volným chlazením – Přímé volné chlazení vzduchem – kondenzátor je zároveň suchým chladičem • Chladiče – Suché – Mokré (chlazení odparem rozstřikované vody) Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách Katedra technických zařízení budov, Fakulta stavební, ČVUT v Praze Alternativní systémy chlazení • Příklad zapojení systému volného chlazení Chladící jednotka kondenzátor výparník Okruh chlazené vody FCU/VZT Katedra technických zařízení budov, Fakulta stavební, ČVUT v Praze Alternativní systémy chlazení Zdroje chladu - alternativní možnosti • chladící zařízení s vodním chladícím oběhem - využití vody jako chladiva – nejekologičtější a nejpřirozenější chladivo (označení R 718) – větší chladící výkony cca 500 kW a výše. – není příliš rozšířeno - vysoké a pořizovací náklady • chlazení vodou ze studní – čerpání vody (přímé, nepřímé chlazení) • zemní sondy - využití zemního chladu – umístění zemních sond podmíněno dostatečnou vzdáleností – technologicky náročné řešení – závisí na místních geologických podmínkách – VŽDY nutné schválení orgánem spravujícím vodní zdroje v lokalitě – Plnit jimi stanovené limity ZEMNÍ CHLAD SPODNÍ VODA Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách Katedra technických zařízení budov, Fakulta stavební, ČVUT v Praze Alternativní systémy chlazení Zdroje chladu - alternativní možnosti • Příklad využití kombinace strojního chlazení a vodoteče – čerpání vody z řeky pro chlazení kondenzátoru tepelného čerpadla – využití i pro přímé chlazení - možné pouze v případě povolení správcem vodoteče - sdílení chladu s okruhem v objektu výhradně přes vložený výměník využití: - pro přímé chlazení chladícího okruhu budovy v přechodném období v době nižší potřeby chladu - v případě vysoké potřeby chladu v létě chladí okruh chlazení kondenzátorů chladících jednotek - nutné mít k dispozici chladící věže paralelně se sestavou řekou chlazeného výměníku - omezení čerpání vody podle stavu ve vodoteči, nutné pravidelné čištění výměníku, provozovatel musí zaručit nedotčení kvality říční vody Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách Katedra technických zařízení budov, Fakulta stavební, ČVUT v Praze Alternativní systémy chlazení Zdroje chladu - alternativní možnosti • zemní chlad chlazení, resp. odvlhčování venkovního vzduchu před jeho přívodem do budovy v létě či jeho předehřátí v zimě – vzduch je nasáván přes potrubí (plast, beton, zděné aj.) uložené v zemním masivu v oblasti s celoročně malými změnami teploty (min. 1,8 m, může být i pod objektem). – uspořádání možné „průtočné“ jedním směrem i „cirkulační“ – výhodou je předehřev v zimním období, předchlazení, případně odvlhčení v letním období – trasa může být přímá i tvarovaná (čištění !), délka min. 25 m, uložení potrubí pod volným terénem i pod budovou. – výhodné jsou zeminy s vysokým obsahem vody (jíly), naprosto nevýhodné jsou písky, spraše apod. – problém je s návrhem – dostatek relevantních vstupních údajů, proměnnost prostředí v čase → měnící se parametry sdílení tepla Katedra technických zařízení budov, Fakulta stavební, ČVUT v Praze Alternativní systémy chlazení Zdroje chladu - alternativní možnosti • chlazení sorpčním odvlhčováním vzduchu (chlazení přiváděného vzduchu) 7 2 2 3 1 3 4 6 Chlazení sorpčním odvlhčováním - schéma převzato z podkladů firmy Robatherm (zastoupení firmou OKPuls s.r.o. ) Chlazení sorpčním odvlhčováním – hx diagram Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách Katedra technických zařízení budov, Fakulta stavební, ČVUT v Praze Příklady zajímavých instalací Chladící zařízení – příklady instalací Stroje pro centrální chlazení obchodního domu Chladič kondenzátoru pro centrální zdroj chladu Qchl = 500kW Qchl = 160kW Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách Katedra technických zařízení budov, Fakulta stavební, ČVUT v Praze Příklady zajímavých instalací Chladící zařízení – příklady instalací Zdroj chladu umístěný na střeše v historické zástavbě Split jednotky pro každou kancelář (Portugalsko – Lisabon) Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách Katedra technických zařízení budov, Fakulta stavební, ČVUT v Praze Děkuji za pozornost Daniel Adamovský ČVUT – Fsv, katedra TZB email: [email protected]
