Přednáška 11 Otopné soustavy Doc.Ing.Karel Kabele,CSc. EEB1- Vytápění Přednáška 11 Otopné soustavy Doc.Ing.Karel Kabele,CSc. EEB1 2005/2006

Teplovodní otopné soustavy včera... 1877 EEB1 2005/2006

Teplovodní otopné soustavy … a dnes Princip Otopná soustava zdroj potrubní síť spotřebiče tepla Teplonosná látka voda (nemrznoucí směs) pára EEB1 2005/2006

Základní části teplovodních otopných soustav EEB1 2005/2006

Navrhování OS Vstupní informace Umístění stavby Účel objektu (obytná budova, občanská vybavenost, průmysl, sportovní stavby) Provoz objektu (přerušovaný, nepřetržitý, počet provozních jednotek) Konstrukce budovy z hlediska tepelně technických vlastností Konstrukce budovy z hlediska uložení potrubí Rozmístění a typ otopných ploch EEB1 2005/2006

Navrhování OS Funkční požadavky Propojení otopných těles se zdrojem Odvzdušnění Možnost vypouštění Integrace do stavby ...? EEB1 2005/2006

Navrhování OS Kritéria optimalizace délka rozvodů umístění otopných ploch ve vytápěné místnosti způsob regulace hydraulická stabilita míra zásahu do stavebních konstrukcí investiční náklady provozní náklady možnost opravy EEB1 2005/2006

Návrhové parametry teplovodních OS geometrické, teplotní, tlakové a materiálové parametry (1) Způsob oběhu otopné vody (2) Prostorové uspořádání otopné soustavy (3) Nejvyšší pracovní teplota otopné vody (4) Materiál na potrubní síť (5) Konstrukce expanzní nádoby EEB1 2005/2006

1. Oběh otopné vody Nucený Přirozený P1=h.ρ1 .g P2=h.ρ2.g ΔPn=P2-P1=h.(ρ2- ρ1 ).g Nucený ΔPF=ΔPn + ΔPP P1 P2 EEB1 2005/2006

2. Prostorové uspořádání soustavy 2.1 Vzájemné propojení těles jednotrubková, dvoutrubková soustava 2.2 Umístění ležatého rozvodu spodní, horní, kombinované 2.3 Vedení přípojek k tělesům horizontální, vertikální, hvězdicové EEB1 2005/2006

2. Prostorové uspořádání OS 2.1 Vzájemné propojení těles 2.1.1 Dvoutrubkové soustavy 2.1.2 Jednotrubkové soustavy EEB1 2005/2006

2.1.1 Dvoutrubkové soustavy Protiproudé zapojení Souproudé zapojení Tichelmann EEB1 2005/2006

2.1.2 Jednotrubkové soustavy Základní schémata zapojení Horizontální Průtočné S obtokem “Jezdecké“ zapojení Regulovaný obtok ventilem, clonou, zúžením kmenové trubky, zasunutím přípojek do kmenové trubky, fitinkem v místě napojení zpětné přípojky Se směšovací armaturou dvoubodovou jednobodovou EEB1 2005/2006

2.1.2 Jednotrubkové soustavy Napojení těles směšovacími armaturami Vysokodporové - směšovací dvoubodové směšovací jednobodové ventil kompakt EEB1 2005/2006

2.1.2 Jednotrubkové soustavy Napojení těles nízkoodporovými armaturami přímé nebo rohové radiátorové ventily EEB1 2005/2006

2.1.2 Jednotrubkové soustavy varianty Podle uživatelů Okruhy bytové a zonové Podle umístění stoupaček Okruhy uzavřené a rozvinuté Jednotrubková soustava s reverzním provozem EEB1 2005/2006

2.1 Vzájemné propojení těles Závěr Srovnání dvoutrubky a jednotrubky Délka rozvodů Oběh otopné vody Měření a regulace Stavební úpravy Tlakové poměry EEB1 2005/2006

2.2 Umístění ležatého rozvodu Spodní rozvod Horní rozvod EEB1 2005/2006 Kombinovaný rozvod

2.3 Vedení přípojek k tělesům Vertikální Horizontální Hvězdicová EEB1 2005/2006 Hvězdicová

3. Teplotní parametry Pracovní teploty v OS Výpočtová teplota otopné vody tTp,max na vstupu do otopné soustavy t1 tw1 na výstupu z otopné soustavy t2 tw2 tw na vstupu do otopného tělesa tw1 t1 na výstupu z otopného tělesa tw2 Střední teplota otopného tělesa tw t2 Nejvyšší teplota povrchu otopných těles tTp max Teplotní spád otopného tělesa = tw1 - tw2 EEB1 2005/2006 Teplotní spád soustavy = t1 - t2

3. Teplotní parametry OS Výkon přenášený soustavou Výkon přenášený tělesem tp1,max tw1 tw2 tw t1 t2 EEB1 2005/2006

3. Teplotní parametry OS kritéria pro volbu parametrů Ekonomické faktory (minimalizace nákladů na realizaci i provoz soustavy); Fyzikální vlastnosti pracovní látky ( pro teplovodní soustavy maximální teplota 115°C); Hygienické požadavky na otopnou soustavu resp. na tělesa; Technické možnosti zdroje tepla ( např. nízkoteplotní zdroje určují maximální teplotu otopné vody v soustavě) Legislativní požadavky –vyhláška 151/2001 MPO omezuje teplotu otopné vody na 75°C EEB1 2005/2006

3. Teplotní parametry OS volba parametrů Teplota otopné vody u soustavy Teplovodní nízkoteplotní t1 <=65°C Teplovodní otevřené 65°C <t1 <= 95°C Teplovodní uzavřené 65°C <t1 <= 115°C Horkovodní t1 > 115°C Teplotní spád OS 10K až 25K, u horkovodních soustav 40K až 50K. 90/70 °C, 85/75°C, 80/60°C, 75/65°C,70/50°C, 70/60°C. EEB1 2005/2006

3. Teplotní parametry OS volba parametrů Teploty otopných těles maximální povrchová teplota (85 až 90°C) Teplotní spád dvoutrubka = teplotní spád OS (15 až 25 K) jednotrubka < teplotní spád OS (5 až 10 K) EEB1 2005/2006

4. Materiál rozvodu O materiálu nutno rozhodnout na počátku projektu - různé mechanické vlastnosti mají vliv na koncepci řešení Používané materiály ocel měď plasty EEB1 2005/2006

4.Materiál rozvodu 4.1 Ocel Tradiční materiál, dobré mechanické vlastnosti ocel třídy 11.353.0. do DN 50 se používá trubek ocelových závitových běžných , pro větší průměry se používá hladkých bezešvých trubek Svařování EEB1 2005/2006

4. Materiál rozvodu 4.2 Měď Menší spotřeba materiálu Citlivá na chem.složení vody pH min7 Nebezpečí vzniku elektrochemické koroze (Al) pájení měkké a tvrdé                                                                                                                               EEB1 2005/2006

4. Materiál rozvodu 4.3 Plasty Materiály síťovaný polyetylén (PEX, VPE), polybuten (polybutylen, polybuten-1,PB), statistický polypropylen (PP-R, PP-RC,PP-3), chlorované PVC (C-PVC, PVC-C) vrstvená potrubí s kovovou vložkou. Uložení potrubí Životnost !!! Kyslíková bariéra ? EEB1 2005/2006

5. Konstrukce expanzní nádoby Otevřená jistota provozu zamrzání zavzdušňování Uzavřená vyšší pracovní teploty EEB1 2005/2006

Návrhové parametry OS Shrnutí EEB1 2005/2006

Výpočty teplovodních otopných soustav EEB1 2005/2006

Výpočet Volba teplotního spádu stanovení přenášeného výkonu způsob oběhu Hydraulické schéma , rozdělení na úseky, označení okruhů Výpočet hmotnostního průtoku v jednotlivých úsecích EEB1 2005/2006

Návrh dimenzí potrubí Přirozený oběh Nucený oběh metoda daného tlakového rozdílu účinný tlak + přídavný vztlak etážová soustava ? Nucený oběh metoda ekonomické měrné tlakové ztráty 60 až 200 Pa.m-1 metoda optimálních rychlostí 0,05 až 1,0 m.s-1 (!!! Hluk) metoda daného tlakového rozdílu čerpadlo + přídavný vztlak, 10-70 kPa EEB1 2005/2006

Výpočet tlakových ztrát Výpočet tlakové ztráty třením místními odpory Tlakové ztráty okruhu porovnáme s dynamický tlakem Přebytek tlaku regulujeme nastavením regulačních armatur Nedostatek tlaku buď zvýšením tlaku nebo snížením tlakových ztrát EEB1 2005/2006

Vyregulování soustav v ustáleném stavu Regulační ventily u těles ve většině případů Regulační ventily v okruhu při rozsáhlých soustavách, kde je nutné vyvážit více objektů nebo částí Clonky v potrubí nedoporučuje se (zarůstání, koroze) EEB1 2005/2006