Nejnavštěvovanější odborný portál pro stavebnictví a technická zařízení budov

Úpravy vzduchu v klimatizačních zařízeních (VI)

Článek popisuje princip klimatizace při použití vícezónového klimatizačního systému s indukčními jednotkami (chladicími trámci). Důraz je kladen na konstrukci úpravy vzduchu pro zimní a letní provoz v h-x diagramu vč. grafického znázornění úpravy a stanovení výkonu výměníků.

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 tpr. 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.

Obr. 7.1 Schéma klimatizačního systému s indukčními jednotkami
Obr. 7.1 Schéma klimatizačního systému s indukčními jednotkami

7.1. Letní provoz

Venkovní vzduch o stavu E je nasáván do centrální klimatizační jednotky, kde je celoročně upravován na konstantní teplotu např. tpr = 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 tch. 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 te a he
Bod CH
– povrchová teplota chladiče tch, φ = 100 %
Stav Pr
– dáno teplotou primárního vzduchu např. tpr = 16 °C
Stav I
– dáno ti, měrná vlhkost vzduchu xi plyne z rovnice
 

vzorec 7.1 (7.1) [kg/kgs.v.]
 

kde je

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

Stav Sek
– průtok sekundárního vzduchu je dán indukčním poměrem
 

vzorec 7.2 (7.2) [m3/s]
 


– citelný chladicí výkon primárního vzduchu
 

vzorec 7.3 (7.3) [W]
 


– teplotu tsek určíme chladicího výkonu sekundárního chladiče
 

vzorec 7.4 (7.4) [W]
 

kde je

Qz,c
– citelná tepelná zátěž klimatizovaného prostoru [W]
 

Stav P
– směšování Vpr a Vsek
 

vzorec 7.5 (7.5) [°C]
 

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

vzorec 7.6 (7.6) [W]
 

a celkový výkon chladiče vzduchu klimatizační jednotky bude

vzorec 7.7 (7.7) [W]
 

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. te = 30 °C a he = 70 kJ/kg (Praha 2003) a kontrolovat odvlhčení na jednotce i pro jiné stavy vzduchu (např. te = 32 °C a he = 58 kJ/kg). Při návrhu chladiče centrální jednotky se doporučuje volit víceřadé výměníky a nižší rychlosti proudění vzduchu jednotkou.

Obr. 7.2 Letní provoz klimatizačního systému s indukčními jednotkami
Obr. 7.2 Letní provoz klimatizačního systému s indukčními jednotkami
Obr. 7.3 Zimní provoz klimatizačního systému s indukčními jednotkami
Obr. 7.3 Zimní provoz klimatizačního systému s indukčními jednotkami

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 tpr. 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: te =  te,výp − 3 = −15 °C (pro Prahu), φe = 100 %
Stav ZZT
– tZZT je dána účinností výměníku zpětného získávání tepla
 

vzorec 7.8 (7.8) [°C]
 

Stav E´
– ohřev vzduchu na te´ = tpr = 16 °C
Stav I
– ti je dáno, φi,min = 30 %
Stav Pr
– dáno tpr, měrná vlhkost xpr se stanoví obdobně jako v předchozím případě (produkce vodní páry od lidí je odlišná a závisí na ti)
 

vzorec 7.9 (7.9) [kg/kgs.v.]
 

Stav Sek
– průtok sekundárního vzduchu je dán indukčním poměrem i

 
– chladicí výkon primárního vzduchu
 

vzorec 7.10 (7.10) [W]
 


– potřebnou teplotu tsek určíme z otopného výkonu sekundárního ohřívače
 

vzorec 7.11 (7.11) [W]
 

kde je

Qztr
– tepelná ztráta prostoru [W].
 

Stav P
– směšování Vpr a Vsek obdobně jako v předchozím případě
Čára P-I
– změna stavu vzduchu v místnosti
 

Stanovení výkonů výměníků

Výkon ohřívače vzduchu v klimatizační jednotce bude

vzorec 7.12 (7.12) [W]
 

a výkon parního zvlhčovače bude

vzorec 7.13 (7.13) [W]
 

kde je

l
– výparné teplo [J/kg],
c
– měrná tepelná kapacita vzduchu [J/kgK].
 
 
Reklama