Úpravy vzduchu v klimatizačních zařízeních (VI)

7. Klimatizační systém s indukčními jednotkami (chladicími trámci)

V minulosti byl systém s indukčními jednotkami často kombinován s vysokotlakou klimatizací, což znamená, že ventilátory pracují s vyššími tlaky (vyšší rychlosti proudění v potrubí 12 až 20 m/s). Často se používaly indukční jednotky v parapetním nebo podlahovém (ležatém) provedení, které umožňovaly odvod kondenzátu. Příkladem jsou poměrně rozšířené jednotky IJK od společnosti LVZ z osmdesátých let minulého století, které v řadě budov fungují dodnes.

V dnešní době se častěji instalují jednotky podstropní (odtud chladicí trámce), které neumožňují odvod kondenzátu. K dopravě vzduchu většinou postačují ventilátory středotlaké, které musí překonat poměrně vysokou tlakovou ztrátu koncového prvku – indukční jednotky. Rychlosti proudění v potrubí se rovněž volí nižší (do 10 m/s), z důvodů akustických a energetických.

Na obr. 7.1 je schéma kombinovaného vícezónového klimatizačního systému vzduch–voda s indukčními jednotkami. Centrální klimatizační jednotka upravuje venkovní primární vzduch na celoročně konstantní teplotu t_pr. Primární vzduch je přiváděn do indukční jednotky, která zajišťuje úpravu vzduchu v dané zóně (místnosti). Vzduch je do jednotky přiváděn přes trysku a vlivem indukce je z místnosti přisáván vnitřní oběhový (sekundární) vzduch. Poměr sekundárního a primárnímu vzduchu určuje indukční poměr i, který bývá v rozmezí 2–6. V indukční jednotce je výměník tepla (chladič a ohřívač – čtyřtrubkový rozvod), který upravuje sekundární vzduch dle požadavku. Po smísení v indukční jednotce je vzduch přiváděn do místnosti.

7.1. Letní provoz

Venkovní vzduch o stavu E je nasáván do centrální klimatizační jednotky, kde je celoročně upravován na konstantní teplotu např. t_pr = 16 °C. V létě se jedná o chlazení vzduchu ze stavu E na stav primárního vzduchu Pr, který je přiváděn do indukční jednotky. Změna stavu vzduchu je dána povrchovou teplotou chladiče centrální jednotky t_ch. Vlivem indukce dochází k přisávání vnitřního, sekundárního vzduchu I, který je v jednotce ochlazován na stav vzduchu Sek. Ještě v jednotce se primární vzduch Pr smísí se sekundárním Sek na stav P, který je následně přiváděn do místnosti.

Konstrukce úpravy vzduchu v h-x diagramu – léto

Stav E

– stav venkovního vzduchu (extrém) definovaný t_e a h_e

Bod CH

– povrchová teplota chladiče t_ch, φ = 100 %

Stav Pr

– dáno teplotou primárního vzduchu např. t_pr = 16 °C

Stav I

– dáno t_i, měrná vlhkost vzduchu x_i plyne z rovnice

kde je

M_w

– trvalá produkce vodní páry v místnosti (od lidí) [kg/s]

Stav Sek

– průtok sekundárního vzduchu je dán indukčním poměrem

– citelný chladicí výkon primárního vzduchu

– teplotu t_sek určíme chladicího výkonu sekundárního chladiče

kde je

Q_z,c

– citelná tepelná zátěž klimatizovaného prostoru [W]

Stav P

– směšování V_pr a V_sek

Čára P-I

– změna stavu vzduchu v místnosti

Stanovení chladicích výkonů

Celkový výkon chladiče vzduchu indukční jednotky je dán součtem citelného a vázaného tepla. Pokud na sekundárním chladiči nedochází ke kondenzaci (povrchová teplota chladiče je vyšší než teplota rosného bodu – „suché chlazení“), lze psát

a celkový výkon chladiče vzduchu klimatizační jednotky bude

Na sekundárním chladiči podstropní jednotky by nemělo docházet ke kondenzaci vodní páry (není většinou vybaven odvodem kondenzátu). Vodní páru je tak nutné z prostoru odvádět větracím vzduchem. Chladič vzduchu v centrální klimatizační jednotce se doporučuje navrhovat na extrémní stavy venkovního vzduchu tj. t_e = 30 °C a h_e = 70 kJ/kg (Praha 2003) a kontrolovat odvlhčení na jednotce i pro jiné stavy vzduchu (např. t_e = 32 °C a h_e = 58 kJ/kg). Při návrhu chladiče centrální jednotky se doporučuje volit víceřadé výměníky a nižší rychlosti proudění vzduchu jednotkou.

7.2. Zimní provoz

Venkovní vzduch o stavu E je nasáván do klimatizační jednotky, kde je celoročně upravován na konstantní teplotu. Nejprve se vzduch předehřívá ve výměníku zpětného získávání tepla na stav ZZT a poté dohřívá na teplotu primárního vzduchu t_pr – E´. V parním zvlhčovači dojde k jeho navlhčení na požadovaný stav primárního vzduchu Pr, který je přiváděn do indukční jednotky. Vlivem indukce dochází k přisávání vnitřního, sekundárního vzduchu I, ten je v jednotce ohříván na stav vzduchu Sek. Ještě v jednotce se primární vzduch Pr smísí se sekundárním Sek na stav P, který je následně přiváděn do místnosti.

Konstrukce úpravy vzduchu v h-x diagramu – zima

Stav E

– dáno: t_e =  t_e,výp − 3 = −15 °C (pro Prahu), φ_e = 100 %

Stav ZZT

– t_ZZT je dána účinností výměníku zpětného získávání tepla

Stav E´

– ohřev vzduchu na t_e´ = t_pr = 16 °C

Stav I

– t_i je dáno, φ_i,min = 30 %

Stav Pr

– dáno t_pr, měrná vlhkost x_pr se stanoví obdobně jako v předchozím případě (produkce vodní páry od lidí je odlišná a závisí na t_i)

Stav Sek

– průtok sekundárního vzduchu je dán indukčním poměrem i

 

– chladicí výkon primárního vzduchu

– potřebnou teplotu t_sek určíme z otopného výkonu sekundárního ohřívače

kde je

Q_ztr

– tepelná ztráta prostoru [W].

Stav P

– směšování V_pr a V_sek obdobně jako v předchozím případě

Čára P-I

– změna stavu vzduchu v místnosti

Stanovení výkonů výměníků

Výkon ohřívače vzduchu v klimatizační jednotce bude

a výkon parního zvlhčovače bude

kde je

l

– výparné teplo [J/kg],

c

– měrná tepelná kapacita vzduchu [J/kgK].