ESBT-chlazení 1 - Katedra technických zařízení budov K11125

Transkript

ESBT-chlazení 1 - Katedra technických zařízení budov K11125
České vysoké učení technické v Praze
Fakulta stavební
ESB 2
Výroba, distribuce a emise
chladu v budovách
Část 1
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 1“
• Úvod z historie a důvodů proč potřebujeme chladit
• Volba koncepce chlazení
• Tepelná zátěž
• Základy přípravy chladu
• Komplexní systémy chlazení – zdroje chladu
Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách
Katedra technických zařízení budov,
Fakulta stavební, ČVUT v Praze
Historický úvod
Potřeba chladu – historické jednotlivosti
V minulosti výhradně pro potřeby uchovávání potravin (chlazení pomocí ledu).
Rozvoj chladírenství - motivován potřebami potravinářského průmyslu, zejména pivovarnictví ..
- kompresorová strojovna chlazení pivovaru - cca 1920
1769 James Watt patentuje oddělený kondenzátor
- oddělení dvou činností zahřívání válce s horkou parou a jeho
ochlazování, při němž pára kondenzovala v každém taktu stroje,
tzn. válec stále horký a kondenzátor stále studený = úspora
energie = masivní rozšíření technologie
▪ 1928 – Willis Haviland Carrier (tzv. „otec klimatizace“) vyvinul
první domovní klz jednotku ”Weathermaker“- klimatizaci pro domácí
prostředí
• 40. léta v USA ročně prodáno 30.000 jednotek
• 1998 - Klimatizační jednotky a tepelná čerpadla prolomily v USA
hranici 6.2 miliónu prodaných jednotek
Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách
Katedra technických zařízení budov,
Fakulta stavební, ČVUT v Praze
Proč potřebujeme chladit
Potřeba chladu – proč potřebujeme chlad ?
Nutnost výroby chladu:
•
•
•
•
potravinářství - úschova potravin, surovin, přeprava potravin
průmysl – výrobní technologie (chlazení výrobních procesů, klimatizace)
stavby pro sport a kulturu - klimatizace, výroba chladu pro ledové plochy
gastro provozy - sklady potravin, technologie uchovávání potravin
•
administrativní budovy a budovy pro bydlení:
–
klimatizace budov (úprava přiváděného vzduchu, úprava vnitřního
prostředí)
–
chlazení technologií (komunikační zařízení, servovny)
–
potřeba chladu pro příslušenství administrativních budov a přidružených
provozů (gastro provozy, sklady)
Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách
Katedra technických zařízení budov,
Fakulta stavební, ČVUT v Praze
Proč potřebujeme chladit
Co ovlivňuje potřebu chladu v budovách?
Klimatizace - systémy zajišťující tvorbu vnitřního prostředí obytných budov
Měřítko a základní kriterium pro klimatizaci budov je ČLOVĚK
… jeho potřeby a požadavky …
Vnější faktory
• klimatické poměry
(teplota, vlhkost, vítr, srážky)
• expozice budovy v exteriéru
(orientace, terén, nadm. výška)
Vnitřní faktory
• člověk
(věk, pohlaví, činnost, oděv ..)
• technologie, vnitřní zařízení
(zdroje škodlivin, atd.)
• provoz budovy
Vnitřní prostředí
Energetická náročnost
Systémy TZB
(koncepce zařízení, provoz)
• větrání a klimatizace
• vytápění
• systém MaR
Objekt
• architektonický koncept
(tvar, členitost, prosklení, atd.)
• dispoziční řešení
(funkce objektu, zónování)
Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách
Katedra technických zařízení budov,
Fakulta stavební, ČVUT v Praze
Volba koncepce chlazení
Rozhodovací proces
volby koncepce
chladícího zařízení :
Je v posuzovaném prostoru nezbytně nutné chlazení?
ANO
NE
?? využity dostupné systémy eliminace vzniku tepelných zisků ??
NE
ANO
?? možnost alternativního způsobu chlazení ??
NE
ANO
?? jiná alternativa ??
- pasivní chlazení -
ANO
NE
- strojní chlazení -
Další parametry pro výběr chladícího zařízení :
– investiční a provozní náklady;
– požadovaný výkon zařízení, regulovatelnost, pokrytí potřeby chladu - celodenního a celoroční;
– vlastnosti chladiva, jeho toxicita a vhodnost použití;
– prostorové požadavky, dispoziční řešení objektu, umístění strojovny;
– provozní vlastnosti: údržba zařízení, hluk;
Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách
Katedra technických zařízení budov,
Fakulta stavební, ČVUT v Praze
Návrh chladícího zařízení
Stanovení tepelné zátěže
o ČSN 730548, 1986
Výpočet maximální tepelné zátěže se stanovuje
se pro typický slunný den – 21. července
Podle orientace budovy (zejména prosklení) lze
zvážit i jiný den – hledání maxima souběhu
tepelné zátěže
o VDI 2078 (1992)
Příkon zařízení
Čistý chladící výkon
Systémové řešení
Zjednodušená metoda
o Dynamická simulace
Roční průběh v dynamickém modelu
Výpočet
Špičková tepelná zátěž
Roční průběh tepelné zátěže - analýza
Tepelné zisky + akumulace
vnitřní
Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách
vnější
Katedra technických zařízení budov,
Fakulta stavební, ČVUT v Praze
Tepelná zátěž
Obecný princip výpočtu tepelné zátěže
• Zjištění vlivu přímé a difuzní radiace – vnější tepelná zátěž
– Zohledňujeme průsvitné a neprůsvitné obvodové konstrukce
• Zjištění důsledků vnitřního provozu – vnitřní tepelná zátěž
– Zohledňujeme vnitřní produkci tepla a vlhkosti spojenou s
provozem
– Lidé,
– Vybavení,
– Osvětlení,
– Technologie,
– další …
Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách
Katedra technických zařízení budov,
Fakulta stavební, ČVUT v Praze
Tepelná zátěž
Vnější tepelné zisky
• Okrajové podmínky - klimatická data sluneční radiace
•
•
přímá sluneční radiace – je způsobena přímým zářením slunce; je
směrová
nepřímá (difúzní) sluneční radiace - vzniká rozptylem a odrazem přímé
sluneční radiace od prachových částic ve vzduchu, od větších molekul a
od osluněných povrchů; je všesměrová
Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách
Katedra technických zařízení budov,
Fakulta stavební, ČVUT v Praze
Tepelná zátěž
Vnější tepelné zisky
• Okrajové podmínky – Výpočet polohy slunce
• Sluneční deklinace δ
M je číslo měsíce (1 až 12)
Měsíc
Březen
Duben
Květen
Červen
Červenec
Srpen
Září
Říjen
δ [°]
0
11,8
20,4
23,5
20,4
11,8
0
-11,8
Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách
Katedra technických zařízení budov,
Fakulta stavební, ČVUT v Praze
Tepelná zátěž
Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách
Katedra technických zařízení budov,
Fakulta stavební, ČVUT v Praze
Tepelná zátěž
Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách
Katedra technických zařízení budov,
Fakulta stavební, ČVUT v Praze
Tepelná zátěž
Vnější tepelné zisky
• Okrajové podmínky – INTENZITA SLUNEČNÍ RADIACE
• přímá sluneční radiace – je působena přímým zářením slunce a je
směrová
• nepřímá (difúzní) sluneční radiace - vzniká rozptylem a odrazem
přímé sluneční radiace od prachových částic ve vzduchu, od
větších molekul a od osluněných povrchů; je všesměrová
• Sluneční konstanta I0 - Intenzita sluneční radiace na hranici
zemské atmosféry; průměrná hodnota je 1350 W/m2
Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách
Katedra technických zařízení budov,
Fakulta stavební, ČVUT v Praze
Tepelná zátěž
[W/m2]
Měsíc
Březen
Duben
Květen
Červen
Červenec
Srpen
Září
Říjen
z [-]
3,0
4,0
4,0
5,0
5,0
4,0
4,0
3,0
Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách
Katedra technických zařízení budov,
Fakulta stavební, ČVUT v Praze
Tepelná zátěž
[W/m2]
Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách
Katedra technických zařízení budov,
Fakulta stavební, ČVUT v Praze
Tepelná zátěž
Vnější tepelné zisky
• Okrajové podmínky – INTENZITA DIFUSNÍ SLUNEČNÍ RADIACE
[W/m2]
• INTENZITA CELKOVÉ SLUNEČNÍ RADIACE
[W/m2]
Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách
Katedra technických zařízení budov,
Fakulta stavební, ČVUT v Praze
Tepelná zátěž
Vnější tepelné zisky
• Okrajové podmínky - venkovní teplota
• Stanovení venkovní teploty zjednodušenou metodou
[°C]
• Detailním výpočtem
– Podle typu okolních povrchů, množství zeleně, charakteru
zástavby
• Viz emisivita a pohltivost materiálů
Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách
Katedra technických zařízení budov,
Fakulta stavební, ČVUT v Praze
Tepelná zátěž
Vnější tepelné zisky
Průsvitné konstrukce - Energetická bilance okna
• spektrum elektromagnetického záření:
•
•
•
a) ultrafialové záření (0,2-0,4 µm) – pohlceno téměř úplně plyny v atmosféře
b) viditelné záření (0,4-0,7 µm) – světelná energie – barva závislá na vlnové
délce (fialové, modrá, zelená, žlutá, oranžová, červená)
c) krátkovlnné infračervené záření – 0,7-3 µm – lidské oko není citlivé
– a) + b) + c) = krátkovlnné záření
d) tepelné infračervené záření > 3 µm
– dlouhovlnné záření
– sklo jej nepropouští
Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách
Katedra technických zařízení budov,
Fakulta stavební, ČVUT v Praze
Tepelná zátěž
Vnější tepelné zisky
• Prostup tepla
– Oknem
– Stěnou
[W]
• střední
• těžká
• lehká
•
•
•
[W]
tr rovnocenná sluneční teplota venkovního vzduchu [°C]
trm průměrná rovnocenná sluneční teplota vzduchu za 24 hodin [°C]
try rovnocenná sluneční teplota v době o y dřívější [°C]
• Sluneční radiace
Přímé
difúzní záření
Ohřívá povrchy – stavební konstrukce,
zařízení
Do vzduchu se dostává se zpožděním
konvekcí.
Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách
Katedra technických zařízení budov,
Fakulta stavební, ČVUT v Praze
Tepelná zátěž
Vnitřní tepelné zisky
• Osoby
• Vybavení – elektronická zařízení (kancelářské vybavení), provozní
vybavení (přístroje), aj.
– Současnost chodu, doba provozu,
• Osvětlení – uvážit pouze osvětlení, které bude při posuzovaném
slunečném dni skutečně v provozu
Teplo z osvětlení
Převážně
sdílené
konvekcí
Teplo z
výpočetní
techniky
Teplo z
lokálních
svítidel
Teplo z
ostatních
zařízení
Teplo,
vodní
pára z lidí
Sdílení
tepla s
sousedícími
prostory
Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách
Katedra technických zařízení budov,
Fakulta stavební, ČVUT v Praze
Tepelná zátěž
Obecný princip výpočtu tepelné zátěže
• Pro stanovení návrhového chladícího výkonu hledáme špičkovou
kombinaci vnitřní a vnější tepelné zátěže.
• Nesmíme pominout rozložení zátěže v návrhovém dni.
40.0
Tepelné zisky, chladící výkon [kW]
20.0
0.0
-20.0
-40.0
0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 0:00
Prosklené konstrukce
Neprůsvitné
konstrukce
Infiltrace
Osvětlení
Osoby
-60.0
-80.0
-100.0
Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách
Katedra technických zařízení budov,
Fakulta stavební, ČVUT v Praze
Tepelná zátěž
Obecný princip výpočtu tepelné zátěže
• Vhodné znát i rozložení tepelné zátěže v průběhu roku – definice
období s požadavkem na chlazení.
– Nutné mít relevantní klimatická data pro celý rok.
Operativní, radiační a teplota vzduchu
Venkovní teplota vzduchu
Potřeba tepla na vytápění
Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Potřeba
Výroba, chladu
distribuce a emise chladu v budovách
Katedra technických zařízení budov,
Fakulta stavební, ČVUT v Praze
Příprava koncepce chlazení
Co je nutné zohlednit při návrhu chlazení?
Požadavky prostoru:
• Požadavky na vnitřní prostředí chlazeného prostoru
– operativní teplota, rychlost vzduchu, asymetrie sálání
– nutnost jejich dodržení – povolená míra diskomfortu
• Co chladíme – pobytové prostředí osob, nebo technologie
• Tepelná zátěž – návrhový extrémní stav, rozložení v čase (dni, roce)
Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách
Katedra technických zařízení budov,
Fakulta stavební, ČVUT v Praze
Příprava koncepce chlazení
Co je nutné zohlednit při návrhu chlazení?
Technické požadavky :
• Přípojné parametry zdroje chladu – elektrický příkon, potřeba tepla
(absorpční systém)
• Prostorové požadavky – umístění zdroje chladu, maření odpadního
tepla
• Rozvod chladu – jakým způsobem zajistíme jeho rozvod po objektu
– Centrální systém kontra lokální
– Vzduchotechnikou, vodním systémem, nebo jiným
• Sdílení chladu – jakým způsobem zajistíme odvod tepelné zátěže z
chlazeného prostoru
Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách
Katedra technických zařízení budov,
Fakulta stavební, ČVUT v Praze
Příprava koncepce chlazení
Výpočet chladícího výkonu zdroje chladu
• Maximální hodnota tepelné zátěže nutně nemusí být rovná
chladícímu výkonu zařízení.
• Vliv masy
stavebních
konstrukcí a
vybavení
Okamžitá tepelná zátěž
Průběh zátěže v lehké stavbě
Průběh zátěže v středně těžké stavbě
Průběh zátěže v těžké stavbě
Okamžitá
tepelná zátěž
Sálavá složka
Konvekční složka
Akumulace tepla ve
stavbě a vybavení
Požadovaný
chladící výkon
Konvekční složka s
časovým zpožděním
Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách
Katedra technických zařízení budov,
Fakulta stavební, ČVUT v Praze
Příprava koncepce chlazení
Výpočet chladícího výkonu zdroje chladu
• Maximální hodnota tepelné zátěže nutně nemusí být rovná
chladícímu výkonu zařízení.
• Vliv aktivně akumulovaného chladu v technickém systému
E
Qch
Qn
En
Ech
Maximální denní spotřeba chladu
výkon chladící jednotky při
provozu klimatizace
výkon chladící jednotky při
nabíjení zásobníku
akumulovaná energie v zásobníku
Energie vyrobená během dne
1375 kWh
93 kW
Špičková zátěž 250 kW
67 kW
536 kWh
744 kWh
Qc - maximální tepelná zátěž budovy
Qn – noční akumulace chladu
Qch – přímá produkce chladu
Tn - provozní doba nabíjení akumulace
Tch - provozní doba zdroje chladu
E = En + Ech = Qn * Tn + Qch * Tch
Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách
Katedra technických zařízení budov,
Fakulta stavební, ČVUT v Praze
Základy výroby chladu
Příprava chladu – základní rozdělení
umístění zdroje chladu
•
centrální
– nová výstavba - administrativní celky,
– rekonstrukce stávajících administrativních budov v závislosti na místních podmínkách,
apod.;
•
lokální
– menší celky,
– lokální potřeba chladu u prostor se zvláštním určením,
– rekonstrukce objektů,
– adaptace stávajících prostor na nové účely;
využití chladu v koncové spotřebě
•
přímé chlazení chladivem
– výparník chladí přímo distribuovaný vzduch – menší zařízení, lokální úprava vzduchu,
VZT jednotky;
•
nepřímé chlazení
– výparník chladí kapalinu – distribuční medium vedené ke koncovým spotřebičům;
Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách
Katedra technických zařízení budov,
Fakulta stavební, ČVUT v Praze
Základy výroby chladu
Centrální příprava chladu - tzv. strojní chlazení
Systémová běžná řešení dle procesu výroby chladu
•
kompresní chlazení – klasický zdroj chladu
•
absorpční chlazení – využití odpadního tepla
Okrajová řešení:
•
chlazení studeným vzduchem (pasivní chlazení)
•
chlazení vodou jako chladivem a s pohonem proudem vodní páry
•
termoelektrického chlazení s přívodem el. energie (tzv. Peltierův článek)
( využití chlazení ve výpočetní technice – chlazení procesorů apod.)
absorpční chladící jednotka
Peltierův efekt 1834 - protéká-li stejnosměrný
elektrický proud z vnějšího zdroje dvěma spojenými
vodiči z různých kovů pak vzniká teplotní rozdíl mezi
oběma spoji, efekt závisí na druhu kovů a na jejich
teplotě.
Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách
Katedra technických zařízení budov,
Fakulta stavební, ČVUT v Praze
Základy výroby chladu
Příprava chladu - strojní chlazení
Principiální skladba zařízení
distribuční rozvod chladu
zdroj chladu
- chladící jednotka -
obsluhovaný
prostor
tepelné zisky
výparník
koncový
spotřebič
chladu
kondenzátor
zisky
chlazení
kondenzátoru
Distribuční medium:
•
chladící voda
- teplotní spád 6/12; 18/25 °C, pozn. nutný odvod kondenzátu z koncového
spotřebiče, v závislosti na potřebě odvlhčení vzduchu
•
vzduch
- klimatizace
•
samotné chladivo - chladivové systémy, přímé výparníky
•
roztoky soli
- nemrznoucí směs pro t < 0°C
Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách
Katedra technických zařízení budov,
Fakulta stavební, ČVUT v Praze
Základy výroby chladu
Princip zdroje chladu – teoretické základy
• vychází ze základního termodynamického cyklu – Carnotova cyklu
• periodicky pracující vratný cyklus mezi dvěma tepelnými lázněmi (ohřívací a chladící) s cílem zisku
práce z tepla přivedeného pracovní látce
1-2 izotermická expanze – ohřívací lázni
je odebráno teplo q1,2 přivedené do cyklu
za konstantní teploty pracovní látky, mění
Odběr tepla z okolí
se její objem
Odběr tepla z okolí
2-3 adiabatická expanze – pracovní látka
nesdílí teplo s okolím, její teplota a tlak
klesá
3-4 izotermická komprese – z cyklu
odchází teplo q3,4 do chladící lázně při
konstantní teplotě pracovní látky
Dodávka tepla do okolí
Dodávka tepla do okolí
Účinnost cyklu:
η=
q1, 2 − q3, 4
q1, 2
= 1−
Tmin
Tmax
4-1 adiabatická komprese – pracovní
látka nesdílí teplo s okolím, její teplota a
tlak roste
Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách
Katedra technických zařízení budov,
Fakulta stavební, ČVUT v Praze
Základy výroby chladu
Parní kompresorový cyklus
• nejrozšířenější princip chladících zařízení
• pracuje na principu změny skupenství a následné komprese par chladiva
1-2 izoentropická komprese (K) –
dodává se práce at1,2 kompresoru
2-3 izobarický odvod tepla (C) –
pracovní látka přes kondenzátor
odvádí teplo q2,3
at1,2
3-4 škrcení – adiabatický proces
expanze pracovní látky
Pro charakteristiku chladícího okruhu se používá tzv. chladící
faktor (někdy nazývaný COP) – vztahuje se k teplu odebranému
ochlazovanému prostředí
ε ch =
q4,1
at1, 2
Technická práce pro stanovení
COP musí obsahovat i příkony
obslužných zařízení – ventilátory
chladiče, oběhová čerpadla,
regulace, aj.
4-1 izotermicko – izobarický
přívod tepla pracovní látce (V) –
teplo q4,1 je odebíráno okolí
výparníku
topný faktor používaný pro
tepelná čerpadla se vztahuje k
„teplu získanému“ z okruhu
εt =
Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách
q2 , 3
at1, 2
Katedra technických zařízení budov,
Fakulta stavební, ČVUT v Praze
Základy výroby chladu
Zdroje chladu
Příklad řešení - Parní kompresorový cyklus
Chlazení
kondenzátoru
Kompresor
Zásobník chladící vody okruhu
zpětného chlazení
kondenzátor – chlazení pomocí otevřené chladící věže + zásobník vody okruhu zpětného chlazení
Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách
Katedra technických zařízení budov,
Fakulta stavební, ČVUT v Praze
Základy výroby chladu
Absorpční chladící cyklus
• Principem je pohlcování par chladiva jinou látkou tzv. absorbentem, ze kterého za vyššího tlaku
přiváděním tepla se chladivo opět vypuzuje.
• Nejpoužívanějšími pracovními dvojicemi chladiva a absorbentu jsou čpavek/voda a
voda/bromid lithný (LiBr).
V
p
C
dodávka tepla
Qv
Qk
dodávka el.
energie N
RV 1
A
pk
RV 2
RV 2
RV 1
S
dodávka tepla
Q0
p0
T
Qa
bohatý roztok
chudý roztok
kapalné chladivo
páry chladiva
S – výparník
A – absorber
C – kondenzátor
V – varník
Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách
Katedra technických zařízení budov,
Fakulta stavební, ČVUT v Praze
Základy výroby chladu
Absorpční chladící cyklus
• Principem je pohlcování par chladiva jinou látkou tzv. absorbentem, ze kterého za vyššího tlaku
přiváděním tepla se chladivo opět vypuzuje.
• Nejpoužívanějšími pracovními dvojicemi chladiva a absorbentu jsou čpavek/voda a
voda/bromid lithný (LiBr).
• odpařené chladivo o počátečním tlaku p0
přechází do absorberu A
p
V
C
• je absorbováno absorbentem
dodávka tepla
• teplota těsně pod bodem varu – téměř
Qv
Qk
nasycená kapalina, proto se z absorberu A
odvádí teplo Qa.
odvod tepla
dodávka el.
• důsledkem absorpce je tzv. bohatý roztok,
energie N
• čerpadlo Č o příkonu Nč jej dopravuje do
RV 1
RV 2
varníku V za současného zvýšení tlaku na pk.
• do varníku V přivedeme tepelný tok Qv,
A
S
kterým je bohatý roztok uveden do varu.
dodávka tepla
• chladivo se z roztoku vyloučí a chudý roztok
Q0
se vrací přes redukční ventil RV 1 zpět do
absorberu A.
• vyloučené páry chladiva se odvádí do
kapalné chladivo kondenzátoru C, kde odvedením tepla Qk
bohatý roztok
odvod tepla Qa
chudý roztok
páry chladiva
zkapalní a přes škrtící ventil RV 2 odvede zpět
do výparníku S.
Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách
Katedra technických zařízení budov,
Fakulta stavební, ČVUT v Praze
Lokální systémy chlazení
Lokální příprava chladu
-
pro klimatizaci obytných budov a lokální chlazení (servovny, telekomunikační zařízení např. vysílače mobilních
operátorů)
•
okenní kompaktní klimatizátory
(doplňková klimatizace místností)
•
samostatné kondenzační jednotky
(variabilní koncový spotřebič chladu)
•
mobilní klimatizátory …
(doplňkové provizorní řešení)
Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách
Katedra technických zařízení budov,
Fakulta stavební, ČVUT v Praze
Lokální systémy chlazení
Lokální příprava chladu
•
klimatizační jednotky typu "SPLIT "
(klimatizace místností, kondenzační jednotka umístěna mimo objekt ve venkovním prostředí)
•
" SPLIT " jednotky s vodou chlazeným kondenzátorem
(klimatizace místností, kondenzační jednotka umístěna
v objektu a napojena na vodovodní řad, cca 45 Kč/hod provozu)
•
Multi-SPLIT systémy
Kondenzační jednotka obsluhuje více výparníkových připojených na společném rozvodu pracovního média
kompresorového okruhu
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
Systém chlazení pokrývající potřebu chladu v budově se skládá z několika částí:
• zdroje chladu
• rozvodu chladu k jednotlivým koncovým zařízením
• zabezpečovacího zařízení
• koncových odběrných zařízení
• zařízení chladící kondenzátor zdroje chladu
okruh distribučního media
okruh chladiva
okruh chladící vody
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
Zdroje chladu
Kompresní chladící zařízení
• obvykle se dělí podle způsobu chlazení kondenzátoru
– s přímým chlazením kondenzátoru – venkovní
jednotky, u kterých je kondenzátor chlazen
venkovním vzduchem
– s vodou chlazeným kondenzátorem –
kapalinový okruh (směs vody a nemrznoucí
směsi) mezi kondenzátorem a vnějším chladícím
zařízením
– s externím kondenzátorem – podobně jako u
split systémů, je kondenzátor vyveden mimo
jednotku do venkovního prostředí
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
Zdroje chladu
Absorpční chladící zařízení
• vyžaduje tepelný tok o vysokém potenciálu
• podle kombinace absorbentu a chladiva je teplota media dodávající teplo většinou nad 100 °C
• využití místě s možností využití levné tepelné energie - průmyslová pára, odpadní teplo, sluneční
energie apod.;
• využití tepla a tepelných zisků z technologií v letním období;
• významné využití u tzv. trigenerace (kombinovaná výroba tepla, chladu a el. energie pomocí
klasické kogenerační jednotky - CHCP);
• požadavek na hospodárnost provozu - cena tepla / cena el. energie < 0,14
El. energie U T
Kogenerační
jednotka
TV
Tepelná
energie
Absorpční
jednotka
Přednáška předmětu Energetické systémy budov 2 – Výroba, distribuce a emise chladu v budovách
Chladič
kondensátoru
Spotřebič
chladu
Katedra technických zařízení budov,
Fakulta stavební, ČVUT v Praze
Centrální systémy chlazení
Strojovna chladu
• řešení dle uspořádání zdroje chladu
– volné – jednotlivé části systému odděleny
– kompaktní – systémová řešení
•
(chillery – výrobníky studené vody)
• umístění
zajistit výměnu zařízení, montáž
– suterén
– nutné zajistit externí chlazení kondenzátoru,
– zajistit větrání v případě havárie a úniku chladiva
– nesmí sdílet prostor s jiným systémem (například
VZT)
– střecha
– únosnost střešní konstrukce
– obtěžování hlukem do okolí
– přímé chlazení kondenzátoru
Chladící výkon
[W]
Půdorysná
plocha
[m2]
12 000 – 120 000
10 – 20
120 000 – 350 000
20 – 40
350 000 – 700 000
40 – 60
700 000 – 1 120 000
60 – 80
1 120 000 – 1 750 000
85
1 750 000 – 2 350 000
100
CHLADIČ
SPOTŘEBIČ CHLADU
strojovna chladu - suterén objektu
chladič - mimo objekt, střecha
ZDROJ
CHLADU
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
Chlazení kondenzátoru
Systémy zpětného chlazení
• otevřené chladiče – chladící věže
• uzavřené chladiče – chladící okruh proudí přes vzduchem chlazený výměník
• chladící bazény
a) pomocí chladící věže
b) pomocí chladícího bazénu
c) vzduchový chladič
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
Chlazení kondenzátoru
Chladící věže
– schéma zapojení otevřené chladící věže
– chladicí voda kondenzátoru je rozprašována do proudu chladícího
vzduchu
1. Chladící věž
2. Čerpadla
3. Dodávka doplňkové vody
6. Filtr
15. Zásobní nádrž
16. Úprava vody
17. Místo chlazení kondenzátoru
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
Chlazení kondenzátoru
Chladící věže
– schéma zapojení uzavřené chladící věže se skrápěným výměníkem
– vodou skrápěný vzduchem chlazený výměník, kterým proudí chladící okruh kondenzátoru
- Intenzivnější odvod tepla z mokrého výměníku - skrápění vodou, odpar vodní páry
Převzato z webu firmy Chladicí věže Praha
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
Chlazení kondenzátoru
Suché chladiče
Klady:
• kompaktní systémové řešení
kondenzátor chlazený vzduchem
• prostorová nenáročnost
• jednoduchá údržba
• široká variabilita
Zápory:
• hlučnost
• nutnost venkovní část opatřit
protimrazovou ochranou
• zajistit odtok kondenzátu
oběhová
čerpadla
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]

Podobné dokumenty

Kruhový děj a tepelné motory

Kruhový děj a tepelné motory Kompresorová chladnička (obr. 7) využívá možnosti snižovat teplotu kapaliny jejím vypařováním za sníženého tlaku. Chladicí látka se za nižšího tlaku vypařuje ve výparníku V a přitom odebírá ochlazo...

Více

msdos.

msdos. a vzhledem k jednoduchosti použití je zbytečné je vypisovat, takže vás odkazuji na nápovědu k příkazové řádce. Attrib Příkazem můžete měnit atributy souborů. Příkazový řádek zná následující atribu...

Více

parní obehy

parní obehy Oběh se tedy sestává: ze dvou izobar a dvou adiabát, které však probíhají v oblastech vody, mokré páry a přehřáté páry. (Křivka 2, 2′, 2′′, 3 značí izobaru p2, na které se přivádí měrné teplo q2,3 ...

Více

OZEB alternativní a pasivní chlazení úvod do problému

OZEB alternativní a pasivní chlazení úvod do problému Chlad - pro potřeby uchovávání potravin (pomocí ledu) Rozvoj chladírenství - motivován potřebami potravinářského průmyslu, zejména pivovarnictví ..  1769 James Watt - oddělený kondenzátor  1928 –...

Více

17 MB - Transformační technologie

17 MB - Transformační technologie od proudu pracovní tekutiny reakční od lopatek). U hydrodynamických čerpadel, turbokompresorů, ventilátorů–zkráceně pracovní stroje–probíhá opačný proces a pracovní tekutina energii získává (akční ...

Více