Dimenzování vzduchospalinové cesty kotelen

Datum: 20.1.2014  |  Autor: Ing. Vladimír Valenta  |  Recenzent: Ing. Ladislav Tintěra

Pro provoz plynových kotlů je třeba zajistit přívod spalovacího vzduchu a v kotelně musí být také zajištěno dostatečné větrání prostoru. Zde budou uvedeny vztahy pro určování průtoku spalovacího i větracího vzduchu pro plynové kotle typu B a v závěru i pro uhelné kotle.

Obr. 1 – Vzduchospalinová cesta plynového kotle
Obr. 1 – Vzduchospalinová cesta plynového kotle

U tohoto typu plynových spotřebičů, což jsou většinou teplovodní kotle a ohřívače vody s atmosférickými hořáky, je odebírán spalovací vzduch pro kotel z prostoru kotelny (obr. 1). Tam se spalovací vzduch dostává tahem spalinové cesty, tj. spalinovodem a komínem, která vytváří v kotelně podtlak. Vlivem podtlaku se do kotelny přisává spalovací vzduch. Proto při dimenzování spalinové cesty se nesmí zapomenout, že část jejího tahu musí být rezervována pro přívod spalovacího vzduchu. I proto se celá cesta nazývá vzduchospalinová cesta.

1. Úvod

Plynové kotle typu B jsou z principu funkce vybaveny přerušovačem tahu, resp. usměrňovačem tahu. Ten zajišťuje regulaci tahu spalinové cesty. Také umožňuje, že kotel je schopen pracovat i bez komína, např. ve velké hale. Vždy je u těchto kotlů tlaková ztráta při proudění vzduchu a spalin kotlem kryta tahem v kotli (nezaměňovat s tahem komína!). Potom nás fakticky tlakové ztráty kotle při proudění vzduchu a spalin nezajímají. Samozřejmě, že provoz kotle bez komína, který má odvádět spaliny do venkovního prostoru, je z bezpečnostního hlediska nepřípustný.

Při klidu kotle musí být zajištěno větrání kotelny, a to nejlépe přirozeným tahem, tzv. aerací. Při ní je průtok větracího vzduchu způsobován rozdílem hustot venkovního a vnitřního vzduchu o rozdílných teplotách a výškou mezi horním otvorem pro odvod vzduchu a dolním otvorem pro přívod vzduchu.

Při chodu kotle je do kotelny nasáván spalovací vzduch, který samozřejmě zajišťuje v tu dobu i její větrání. Pro přívod spalovacího vzduchu se využívají otvory a vzduchovody určené pro větrání.

Pokud je v kotelně osazen plynový kotel typu C, který je uzavřený a má přívod spalovacího vzduchu řešen samostatným vzduchovodem, potom je nutno zajistit v kotelně pouze větrání.

2. Výpočtové vztahy a podklady

Dimenzování otvorů, vzduchovodů a šachet se provádí s ohledem na nižší přirozený tah nejprve pro větrání, poté se dimenze kontrolují, zda vyhovují i pro spalování, při kterém bývá tah značně vyšší.

2.1 Větrací vzduch

V kotelně je třeba zajistit dostatečné větrání, protože do kotelny dochází jednak obsluha, jednak servisní technik. Při běhu kotle je prostor provětráván spalovacím vzduchem. Při klidu kotle musí být větrání také zajištěno, a to nejčastěji přirozeným tahem.

Pro zajištění přirozeného větrání, musí být v prostoru proveden jednak přívod větracího vzduchu z vnějšího prostředí vyústěný k podlaze, jednak odvod větracího vzduchu zpět do vnějšího prostředí začínající pod stropem. Přívod a odvod větracího vzduchu (obr. 2) je nejčastěji prováděn větracími otvory v plášti kotelny (a). V případech, kdy je podlaha kotelny pod úrovní terénu, provádí se přívod a odvod větracího vzduchu vzduchovody (b), případně šachtami nebo volnými komínovými průduchy (c). Shodné průřezy přívodu a odvodu větracího vzduchu budou stanoveny podle následujících vztahů.

Protože přirozený tah aerací se během roku mění vlivem změny venkovní teploty, musí být větrací otvory dimenzovány pro horší tahové poměry, tj. pro vnitřní teplotu ti = 25 a vnější teplotu te = 15 °C.

Potřebný průtok větracího vzduchu [m3.s−1] pro kotelnu s plynovým kotlem je dán vztahem

Vav = Om . nm / 3600, (1)
 

kde je

Om
– objem kotelny [m3
nm
– intenzita výměny vzduchu v kotelně = 0,5 [h−1].
 

Předběžný průřez větracích otvorů, vzduchovodů, šachet či průduchů (dále jen větracích otvorů) [m2] se vypočítá ze vztahu

A1 = Vav / vav, (2)
 

kde je

Vav
– požadovaný objemový průtok větracího vzduchu [m3.s−1
vav
– předběžná rychlost větracího vzduchu
   ve větracích otvorech; volí se ve výši 0,5 [m.s−1].
 

Dynamický tlak větracího vzduchu [Pa] ve větracích otvorech při rychlosti vav = 0,5 m.s−1 bude

pdv = vav2 . ρv / 2 = 0,52 . 1,16 / 2 = 0,145 Pa. (3)
 

kde je

ρv
– hustota vzduchu při střední teplotě 20 °C = 1,16 [kg.m−3].
 

Přirozený tah [Pa] je potom dán vztahem

ptv = h . g . ∆ρ, (4)
 

kde je

h
– svislá vzdálenost mezi středy větracích otvorů [m] 
g
– zemské zrychlení = 9,81 [m.s−2
ρ
– rozdíl hustot vzduchu = (ρe − ρi) = 0,04 [kg.m−3
ρe
– hustota vnějšího vzduchu při 15 °C = 1,18 [kg.m−3
ρi
– hustota vnitřního vzduchu při 25 °C = 1,14 [kg.m−3].
 

Poznámka

Dále budou uvedeny vztahy pro stanovení tlakových ztrát při proudění vzduchu větracími otvory, vzduchovody, šachtami a průduchy. Tlaková ztráta celé větrací cesty je potom dána součtem obou částí cesty, tj. částí vstupní a výstupní. Pokud z výsledků výpočtů vyplývá, že přirozený tah je větší nebo roven celkové tlakové ztrátě, jsou průřezy větracích otvorů dostatečné. Jinak musí být průřezy větracích otvorů zvětšeny a výpočet tlakové ztráty musí být opakován.

Samotný větrací otvor

Tlaková ztráta [Pa] samotného vstupního větracího otvoru je dána vztahem

pzv1 = ζc . pdv = 1 . 0,145 = 0,145 Pa, (5)
 

do kterého byly dosazeny hodnoty těchto veličin: celkový součinitel místních odporů ζc = 1, dynamický tlak větracího vzduchu v otvoru pdv = 0,145 Pa ze vztahu (3).

Dvojice větracích otvorů

Tlaková ztráta [Pa] při proudění větracího vzduchu

pzv2 = ζc . pdv = 3 . 0,145 = 0,435 Pa, (6)
 

kde je

ζc
– součet součinitelů místních odporů = 3 [–].
 

Z běžných topenářských vztahů lze odvodit následující vztah pro přímý výpočet průměru větracího otvoru [m]

vzorec 7 (7)
 

po dosazení hodnot pro konstanty a pro ζc = 3, ρs = 1,16 a pro ∆ρ = 0,04 Pa, dostaneme vztah

vzorec 8 (8)
 

Pokud otvory, vzduchovod nebo šachta nemají kruhový, ale mají obdélníkový průřez, provádějí se výpočty pomocí ekvivalentního průměru [m], který je dán vztahem

de = 2 . a . b / (a + b), (9)
 

kde je

a
– jedna strana obdélníkového průřezu [m] 
b
– druhá strana obdélníkového průřezu [m].
 

Vzduchovod

Tlaková ztráta [Pa] vzduchovodu z pozinkovaného plechu je dána obecným vztahem

vzorec 10 (10)
 

kde je

λ
– součinitel tření ve vzduchovodu [–] 
l
– rozvinutá délka vzduchovodu [m].
 

Do vztahu (10) se dosazuje hodnota λ = 0,03, která platí pro rychlost vzduchu vav = 0,5 m.s−1, pro průměr vzduchovodu d = 0,3 m a pro poměrnou drsnost vzduchovodu k/d = 10−3. Za celkový součinitel místních odporů se dosazuje hodnota ζc = 3 a za dynamický tlak větracího vzduchu pdv = 0,145 Pa ze vztahu (3).

Zděná šachta

Tlaková ztráta ∆pz4 [Pa] zděné šachty či průduchu je dána také vztahem (10), do kterého se dosazuje hodnota λ = 0,06, která platí pro rychlost vzduchu vav = 0,5 m.s−1, pro průměr šachty d = 0,3 m a pro poměrnou drsnost šachty k/d = 0,033. Za celkový součinitel místních odporů se opět dosazuje hodnota ζc = 3 a za dynamický tlak větracího vzduchu pdv = 0,145 Pa ze vztahu (3).

2.2 Spalovací vzduch

Potřebný průtok spalovacího vzduchu [m3.h−1] při 0 °C pro plynový kotel je dán vztahem

Vas = Vp . na . λs = Q1 . na . λs / bh, (11)
 

kde je

Vp
– objemový průtok plynu [m3.h−1
na
– poměrné teoretické objemové množství vzduchu
   vztažené k objemovému množství plynu = 10 [–] 
λs
– součinitel přebytku vzduchu ve spalinách [–] 
Q1
– tepelný příkon kotle [kW] 
bh
– spalné teplo plynu = 11 [kWh.m−3].
 

Pro spálení 1 m3 plynu je totiž zapotřebí objemové množství kyslíku O2 [m3] ve výši OO2 = 2 m3, což představuje přibližně 10 m3 vzduchu, protože podíl objemu kyslíku ve vzduchu je přibližně pětinový. Součinitel přebytku vzduchu λs = 1 platí pro tzv. teoretické spalování, tj. bez přebytku vzduchu. Pro kotle typu B s atmosférickými hořáky je λs = 1,6 až 2,6.

V dalších výpočtech se musí používat přepočítaný průtok spalovacího vzduchu na jednotku [m3.s−1]. Tento průtok získáme takto:
Vas [m3.s−1] = Vas [m3.h−1] / 3600.

Hodnotu součinitele přebytku vzduchu λs [–] výrobci kotlů přímo v podkladech neuvádějí. Proto ji musíme stanovit ze vztahu

λs = fco2max / fco2, (12)
 

kde je

fco2max
– maximální objemová koncentrace CO2
   ve spalinách zemního plynu = 12 [%] 
fco2
– objemová koncentrace CO2 ve spalinách,
   uváděná v podkladech ke kotli [%].
 

Ze vztahu (12) je patrné, že s hodnotou součinitele přebytku vzduchu ve spalinách musíme počítat, protože silně ovlivňuje potřebu spalovacího vzduchu.

Protože se pro přívod spalovacího vzduchu využívají otvory pro přívod a odvod větracího vzduchu, případně vzduchovod pro přívod větracího vzduchu, bude kontrola jejich použití pro přívod spalo vacího vzduchu provedena až po dimenzování přívodu a odvodu větracího vzduchu.

Kontrola přívodu spalovacího vzduchu
Obr. 2 – Způsoby větrání plynové kotelny
Obr. 2 – Způsoby větrání plynové kotelny

V kotelnách s plynovými kotli je pro potřebu přirozeného větrání proveden vstup a výstup do vnějšího prostředí třemi způsoby (obr. 2):

  • a – se 2 otvory, při kterém se pro přívod spalovacího vzduchu uvažují oba otvory,
  • b – se vzduchovodem a otvorem, při kterém se pro přívod spalovacího vzduchu uvažuje pouze vzduchovod,
  • c – se vzduchovodem a šachtou, při kterém se pro přívod spalovacího vzduchu uvažuje pouze vzduchovod.

Princip kontroly spočívá v určení tlakové ztráty přívodu spalovacího vzduchu danými prvky. Tu lze stanovit jednoduše na základě úměrnosti s tlakovou ztrátou větráním. Součinitelem úměrnosti je podíl druhých mocnin průtoků spalovacího a větracího vzduchu. Vypočítaná tlaková ztráta musí být menší než část tahu spalinové cesty vyhrazeného pro přívod spalovacího vzduchu.

Způsob „a“ se 2 otvory

Tlaková ztráta [Pa] při průtoku spalovacího vzduchu paralelně oběma otvory je s ohledem na poloviční hodnotu z průtoku Vas dána vztahem

vzorec 13 (13)
 

kde je

Vas
– průtok spalovacího vzduchu [m3.s−1
Vav
– průtok větracího vzduchu [m3.s−1
pzv1
– tlaková ztráta větracího vzduchu v 1. otvoru [Pa].
 

Způsoby „b“ a „c“ se vzduchovodem

Tlakovou ztrátu [Pa] při průtoku spalovacího vzduchu vzduchovodem z pozinkovaného plechu stanovíme ze vztahu

vzorec 14 (14)
 

kde je

pzv3
– tlaková ztráta vzduchovodu při větrání [Pa].
 

3. Poznámka ke stanovení potřeb spalovacího vzduchu pro uhelné kotle

Potřeba větracího vzduchu se určí shodně jako u kotelny s plynovými kotli. Potřeba spalovacího vzduchu se ale stanoví odlišně podle následujícího postupu.

Pro spálení 1 kg uhlíku je zapotřebí objem vzduchu ve výši Vvt = 9 m3 o teplotě 0 °C, přičemž se z výhřevnosti získá množství tepla 9,39 kWh. Pro získání tepla ve výši 1 kWh je teoretická měrná potřeba spalovacího vzduchu dána poměrem vvt = 9 / 9,39 = 0,96 m3/kWh.

Pokud považujeme uhlík v uhlí za jedinou hořlavou složku uhlí, potom výhřevnost nezávisí na kvalitě uhlí, tj. na množství popelovin, vody apod., neboť množství tepla získané spalováním uhlíku je dáno pouze množstvím spáleného uhlíku a výhřevností uhlíku.

Uvedené potřeby spalovacího vzduchu platí pro teoretické spalování uhlíku. Do reálných uhelných kotlů musí být ale přivedeno množství spalovací vzduchu s určitým přebytkem.

Objemový průtok spalovacího vzduchu [m3/h] o teplotě 0 °C se stanoví ze vztahu

Vvs = λs . Qk . vvt / ηk, (15)
 

kde je

λs
– součinitel přebytku vzduchu [–] 
Qk
– jmenovitý tepelný výkon kotle [kW] 
ηk
– jmenovitá účinnost kotle [–].
 

Obr. 3 – Vzduchospalinová cesta uhelného kotle
Obr. 3 – Vzduchospalinová cesta uhelného kotle

Uhelné kotle jsou napojeny na komín přímo (obr. 3) na rozdíl od plynových kotlů napojených přes přerušovač tahu. Uhelné kotle potřebují pro řádný provoz tzv. potřebný tah ∆ptp na svém spalinovém hrdle, což je podtlak v hrdle vzhledem k tlaku v kotelně.

Spalovací vzduch pro kotel je odebírán z prostoru kotelny. Tam se spalovací vzduch dostává tahem spalinové cesty, tj. spalinovodem a komínem, která vytváří v kotelně podtlak. Vlivem podtlaku se do kotelny přisává spalovací vzduch. Proto při dimenzování spalinové cesty se nesmí zapomenout, že část jejího tahu musí být rezervována pro přívod spalovacího vzduchu. Na rozdíl od plynových kotlů typu B musí tah spalinové cesty krýt i tlakovou ztrátu kotle. Ta se většinou vyjadřuje nepřímo pomocí potřebného tahu.

Pro bilanci tlakových ztrát a tahů platí obecně vztah

pzv + ∆pzk + ∆pzs = ∆ptk + ∆pts, (16)
 

kde je

pzv
– tlaková ztráta při proudění spalovacího vzduchu
   vzduchovou cestou [Pa] 
pzk
– tlaková ztráta při proudění spalovacího vzduchu
   a spalin kotlem [Pa] 
pzs
– tlaková ztráta při proudění spalin spalinovou cestou [Pa] 
ptk
– přirozený tah vzniklý v kotli [Pa] 
pts
– přirozený tah vzniklý ve spalinové cestě [Pa].
 

Lze odvodit, že potřebný tah kotle [Pa] je dán vztahem

ptp = ∆pts − ∆pzs. (17)
 

Ze vztahů (16) a (17) plyne, že potřebný tah kotle [Pa] je také dán vztahem

ptp = ∆pzv + ∆pzk − ∆ptk. (18)
 

Znamená to, že potřebný tah kotle kryje tlakovou ztrátu při proudění spalovacího vzduchu vzdu chovou cestou společně s tlakovou ztrátou při proudění spalovacího vzduchu a spalin kotlem, vše zmenšené o přirozený tah vzniklý v kotli.

4. Stanovení průtoku spalin a dimenzí spalinové cesty

4.1 Plynové kotle

Skutečný hmotnostní průtok spalin [kg.h−1] se stanoví ze vztahu

ms = Qk . (0,065 + 1,109 . λs), (19)
 

kde je

Qk
– tepelný příkon kotle [kW] 
λs
– součinitel přebytku vzduchu.
 

Číselné konstanty mají rozměr [kg.kWh−1]. Vztah byl odvozen ze spalovací rovnice zemního plynu, resp. metanu CH4. Skutečná hustota spalin zemního plynu při 0 °C a 101,3 kPa je slabě závislá na součiniteli přebytku vzduchu λs. Takže pro rozsah 1 ≤ λs ≤ 2 ji uvažujeme ve výši ρs0 = 1,24 kg.m−3.

Hodnotu součinitele tření ve spalinové cestě λ je možné odečíst z tab. 1.

Tab. 1 – Součinitel tření ve spalinové cestě, spaliny z plynu
Vnitřní ø spalinové cesty d [m]Rychlost spalin vs [m.s−1]
11,522,53
0,100,0480,0460,0440,0430,042
0,150,0460,0440,0420,0420,041
0,200,0440,0420,0410,0400,040
0,250,0430,0420,0400,0400,040
Platí pro poměrnou drsnost potrubí k/d = 0,001 a pro teplotu spalin 100 °C.
4.2 Uhelné kotle

Skutečný hmotnostní průtok spalin [kg.h−1] se stanoví ze vztahu

ms = Qk . (1,354 . λs − 0,963). (20)
 

Vztah byl odvozen ze spalovací rovnice uhlíku C za předpokladu, že považujeme uhlík v uhlí za jedinou hořlavou složku uhlí. Potom výhřevnost uhlí nezávisí na kvalitě uhlí, tj. na množství popelovin, vody apod., neboť množství tepla získané spalováním uhlíku je dáno pouze množstvím spáleného uhlíku z uhlí a výhřevností uhlíku bd = 9,39 kWh.kg−1.

Skutečná hustota spalin z uhlí při 0 °C a 101,3 kPa [kg.m−3] je silně závislá na součiniteli přebytku vzduchu λs, takže ji musíme stanovit ze vztahu

ρs0 = (12,71 . λs − 9,04) / (9,85 . λs − 8). (21)
 

Hodnotu součinitele tření ve spalinové cestě λ je možné odečíst z tab. 2.

Tab. 2 – Součinitel tření ve spalinové cestě, spaliny z uhlí
Vnitřní ø spalinové cesty d [m]Rychlost spalin vs [m.s−1]
11,522,53
0,150,0480,0460,0440,0430,042
0,200,0460,0440,0430,0420,041
0,250,0450,0430,0420,0410,040
0,300,0440,0420,0410,0400,040
Platí pro poměrnou drsnost potrubí k/d = 0,01 a pro teplotu spalin 200 °C.
4.3 Oba typy kotlů

Hustotu spalin [kg.m−3] pro výpočtovou teplotu stanovíme ze vztahu

ρs = ρs0 . (ts0 + 273) / (ts + 273), (22)
 

kde je

ρs0
– hustota spalin při 0 °C a 101,3 kPa [kg.m−3
ts0
– teplota spalin při 0 °C [°C] 
ts
– výpočtová teplota spalin [°C].
 

Objemový průtok spalin [m3.h−1] je

Vs = ms / ρs. (23)
 

Po zvolení vnitřního průměru spalinové cesty d [m], stanovíme rychlost spalin [m.s−1] ze vztahu

vs = 4 . Vs / (π . d2). (24)
 

Tlakovou ztrátu spalinové cesty ∆ps stanovíme pomocí vztahu (10), ve kterém dosazujeme za l rozvinutou délku spalinové cesty.

Dynamický tlak spalin ve spalinové cestě stanovíme ze vztahu

pds = vs2 . ρs / 2, (25)
 

kde je

ρs
– hustota spalin při výpočtové teplotě [kg.m−3].
 

Účinný tah spalinové cesty [Pa] je dán vztahem

pt = hs . g . (ρv − ρs), (26)
 

kde je

hs
– účinná výška spalinové cesty [m] 
g
– zemské zrychlení [m.s−2
ρs
– hustota spalin [kg.m−3
ρv
– hustota venkovního vzduchu [kg.m−3].
 

Z účinného tahu spalinové cesty se větší část ∆pt1 využije na krytí tlakové ztráty spalinové cesty. Zbylou menší část ∆pt2 je nutno vyhradit:

  • na krytí tlakových ztrát vzduchové cesty ∆pv u plynových kotlů,
  • na krytí potřebného tahu ∆ptp u uhelných kotlů.

Pro správnou funkci spalinové cesty musí platit podmínka, že účinný tah spalinové cesty ∆pt1 je větší než tlaková ztráta spalinové cesty ∆ps. Jinak se musí zvolit větší průměr spalinové cesty d a výpočet opakovat.

5. Poznámka k plynovým kotlům s přetlakovými hořáky

Dopravní tlak ventilátoru přetlakového hořáku [Pa] musí být

pv = ∆pzv1 + ∆pzs1 + ∆pzs2 − ∆pts, (27)
 

kde je

pzv1
– tlaková ztráta v přívodu spalovacího vzduchu
   (mezi vnějším prostředím a vstupem do hořáku) [Pa] 
pzs1
– tlaková ztráta spalin v kotli snížená o tah v kotli [Pa] 
pzs2
– tlaková ztráta spalin v komíně [Pa] 
pts
– tah v komíně [Pa].
 

Rozdíl tlaků mezi spalinami ve spalinovém hrdle a vzduchem v kotelně [Pa] je potom dán vztahem

ph = ∆pzs2 − ∆pts. (28)
 

6. Příklady

6.1 Příklad 1
Zadání

Má být určen průřez větracích otvorů pro prostor s plynovým kotlem o příkonu Q1 = 100 kW, který má součinitel přebytku vzduchu λs = 1,8. Prostor o objemu Om = 80 m3 má být větrán přirozeným tahem. Svislá vzdálenost mezi středy větracích otvorů h = 2 m. Dále má být zkontrolováno, zda větrací otvory mohou sloužit i pro přívod spalovacího vzduchu, když vyhrazená část tahu vzduchospalinové cesty ∆pts = 4 Pa.

Řešení

Nejprve stanovíme potřebný průtok větracího vzduchu ze vztahu (1)

Vav = 80 . 0,5 / 3600 = 0,011 m3.s−1.
 

Potom průměr větracího otvoru vypočítáme ze vztahu (8)

vzorec 8 příklad
 

Tlaková ztráta samotného větracího otvoru je podle vztahu (5) ∆pzv1 = 0,145 Pa.

Potřebný průtok spalovacího vzduchu bude podle vztahu (11)

Vas = 100 . 10 . 1,8 / 11 = 164 m3.h−1 = 0,045 m3.s−1.
 

Tlaková ztráta při proudění spalovacího vzduchu vstupními otvory je dána vztahem (13)

vzorec 13 příklad
 

Z výsledku je patrné, že tlaková ztráta při proudění spalovacího vzduchu ∆pzs = 0,61 Pa je menší než vyhrazená část tahu vzduchospalinové cesty ∆pts = 4 Pa. Takže větrací otvory mohou sloužit pro přívod spalovacího vzduchu.

6.2 Příklad 2
Zadání

Má být určen průřez vzduchovodu a šachty pro prostor s plynovým kotlem o příkonu Q1 = 200 kW, který má součinitel přebytku vzduchu λs = 1,8. Prostor o objemu Om = 100 m3 má být větrán přirozeným tahem. Svislá vzdálenost mezi středy větracích otvorů h = 12 m. Rozvinutá délka vzduchovodu l = 3 m, výška šachty H = 10 m.

Dále má být zkontrolováno, zda větrací otvory mohou sloužit i pro přívod spalovacího vzduchu, když vyhrazená část tahu vzduchospalinové cesty ∆pts = 22 Pa.

Řešení

Potřebný průtok větracího vzduchu je dán vztahem (1)

Vav = 100 . 0,5 / 3600 = 0,014 m3.s−1.
 

Předběžný průřez větracího vzduchovodu a šachty [m2] se pro zvolenou rychlost vav = 0,5 m.s−1 vypočítá ze vztahu (2)

A1 = 0,014 / 0,5 = 0,028 m2.
 

Protože vzduchovod i šachta budou mít obdélníkový průřez, volíme strany a . b = 0,20 × 0,14 m.

Ekvivalentního průměr vzduchovodu i šachty je dán vztahem (9)

de = 2 . 0,20 . 0,14 / (0,20 + 0,14) = 0,165 m.
 

Tlaková ztráta větracího vzduchu ve vzduchovodu z pozinkovaného plechu je dána vztahem (10)

vzorec 10 příklad a
 

Tlaková ztráta větracího vzduchu ve zděné šachtě je dána také vztahem (10)

vzorec 10 příklad b
 

Tlaková ztráta celé větrací cesty je ∆pzv = ∆pzv3 + ∆pzv4 = 0,51 + 0,96 = 1,47 Pa.

Přirozený tah pro větrání [Pa] je dán vztahem (4)

ptv = 12 . 9,81 . 0,04 = 4,7 Pa.
 

Protože tlaková ztráta celé větrací cesty ∆pzv = 1,47 Pa je menší než přirozený tah pro větrání ∆ptv = 4,7 Pa, průřez vzduchovodu i šachty vyhovuje pro větrání.

Potřebný průtok spalovacího vzduchu pro plynový kotel je dán vztahem (11)

Vas = 200 . 10 . 1,8 / 11 = 327 m3.h−1 = 0,091 m3.s−1.
 

Tlakovou ztrátu při průtoku spalovacího vzduchu vzduchovodem z pozinkovaného plechu stanovíme ze vztahu (14)

vzorec 14 příklad
 

Z výsledku je patrné, že tlaková ztráta při průtoku spalovacího vzduchu vzduchovodem ∆pzs3 = 21,5 Pa je menší než vyhrazená část tahu vzduchospalinové cesty ∆pts = 22 Pa. Tím je zkontrolováno, že vzduchovod může sloužit i pro přívod spalovacího vzduchu.

6.3 Příklad 3
Zadání

V kotli o výkonu Qk = 100 kW, který má účinnost ηk = 0,78 a součinitel přebytku vzduchu λs = 1,8, bude spalováno uhlí. Má být stanoven potřebný průtok spalovacího vzduchu.

Řešení

Objemový průtok spalovacího vzduchu se stanoví ze vztahu (15)

Vvs = 1,8 . 100 . 0,96 / 0,78 = 222 m3/h.
 
Komentář recenzenta
Ing. Ladislav Tintěra
Autor podává návod na výpočet vzduchových a spalinových cest v kotelnách. Jde o výpočet tlako-vých ztrát v potrubních systémech. Vychází ze stanovení průtoků větracího vzduchu a spalin z ply-nových i uhelných kotlů. Použité výpočetní vztahy se vyznačují maximální stručností a vycházejí z letité autorovy praxe. Pro řadu použitých koeficientů se uvádí střední hodnota. Podle vzorových číselných příkladů lze dimenzovat jednoduché případy. Je však třeba upozornit, že dimenzování spalinových cest i větrání kotelen se úzce dotýká problematiky bezpečnosti, v krajním případě životů. Pro řešení složitějších případů, odlišných okrajových podmínek a všude tam, kde výpočtář musí za výsledky své práce ručit, je vhodné nastudovat uváděnou teorii hlouběji a ověřit hodnoty koeficientů pro aktuální zadání.
English Synopsis
The dimensioning of the flue gas ways in the boiler room

For the operation of the gas boilers is necessary to ensure the supply of combustion air, and in the boiler room need to guarantee adequate ventilation. Here will be presented formulas for the design of the flow of combustion and ventilation air for the gas boilers type B and for the coal boilers.

 

Hodnotit:  

Datum: 20.1.2014
Autor: Ing. Vladimír Valenta   všechny články autora
Recenzent: Ing. Ladislav Tintěra



Sdílet:  ikona Facebook  ikona Twitter  ikona Google+  ikona Linkuj.cz  ikona Vybrali.sme.skTisk Poslat e-mailem Hledat v článcíchDiskuse (žádný příspěvek, přidat nový)


Projekty 2017

Partneři - Větrání a klimatizace

logo Ziehl-Abegg
logo AHI-CARRIER
logo JANKA ENGINEERING
logo ebm-papst
logo ATREA
logo ZEHNDER
 
 

Aktuální články na ESTAV.czPraha prodloužila lhůtu posouzení vlivu stavebních předpisůKermi Quickfinder – jednoduchá kalkulace pro zjištění vhodného otopného tělesaSoutěž o střechu SATJAM zdarma zná vítězeNetradiční formy bydlení: Lofty, podkroví, mobilní domky, přírodní stavitelství