5.12.2012
Fakulta strojní
Ústav techniky prostředí
Vysokoteplotní plynové a
elektrické zářiče (Světlé zářiče)
Ing. Ondřej Hojer, Ph.D.
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
Plynové - Konstrukce
1. Směšovací komora
2. Keramické destičky
3. Nerezový reflektor
4. Zapalovací a ionizační elektrody
5. Vstupní tryska
6. Řídící automatika
7. Závěsy
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
1
5.12.2012
Typy zářičů, úhel jádrového a všeobecného sálání
Sálavá účinnost
ηS =
H [J/m3]
V [m3/s]
Qsál [W]
Qsál
H ⋅V&
Výhřevnost plynu
Spotřeba plynu
Sálavý výkon
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
h=58%
h=58%
h=63%
h=63%
h=82%
h=82%
h=67%
h=67%
h=73%
h=73%
[email protected]
[email protected]
Kolektiv: Topenářská příručka. 2001, Praha: GAS. 2 500. 80-86176-82-7
Sálavé a průmyslové vytápění Sálavé a průmyslové vytápění
2
5.12.2012
Rozmísťování
Schéma pro navrhování světlých zářičů v příčném a podélném směru
Vodorovné zavěšení
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
Schéma pro navrhování světlých zářičů v příčném a podélném směru
Šikmé zavěšení
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
3
5.12.2012
Bezpečné odstupy od nehořlavých a hořlavých konstrukcí
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
Čím vyšší je účinnost,tím vyšší je povrchová teplota
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
4
5.12.2012
www.adrian.sk
www.ambirad.co.uk
www.gewea.de
www.kaspo.cz
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
www.schwank.de
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
5
5.12.2012
www.kotrbaty.cz
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
www.kotrbaty.cz
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
6
5.12.2012
Metodika návrhu
•
Fyzikálně správné řešení
– Vychází ze základních fyzikálních zákonů (celkové tepelné bilance)
•
Zjednodušené řešení - Praxe
– Protože se téměř nic nedá řešit přesně
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
1
2
3
4
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
7
5.12.2012
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
8
5.12.2012
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
9
5.12.2012
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
10
5.12.2012
Světlé plynové infrazářiče
Povrchová teplota do 900°C
Nepřímý odvod spalin
Ideální pro vyšší výšky zavěšení (> 6 m)
místní a celoplošné vytápění
Velmi rychlá reakce
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
Vytápění osamělých pracovišť
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
11
5.12.2012
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
Kontrola maximální intenzity sálání
Doporučené hodnoty
Intenzita osálání temena hlavy by neměla překročit 200 W/m2
Návrh:
IS =
Měření:
f ′ ⋅ Qinst
A
[
f ′ = η S ⋅ φ ⋅ AS
]
tmrt = (t g + 273) + 2,9 ⋅108 ⋅ wa0, 6 ⋅ (t g − ti )
4
[
]
1/ 4
− 273
I = (t mrt + 273) − 8,65 ⋅109 / 17,3 ⋅106
4
(1)
(2)
Příklad:
Při sálavém vytápění haly je výsledná teplota ve výšce hlavy pracovníka tg = 27 °C
(měřeno kulovým teploměrem Vernon - Jokl, tj. φ 100 mm), teplota vzduchu ti = 18 °C,
rychlost proudění vzduchu wa = 0,25 m.s-1. Zkontrolujte požadavek podle nařízení
vlády č. 178/2001 Sb., ve znění pozdějších předpisů – intenzita osálání hlavy
pracovníka nesmí být větší než 200 W.m-2.
Podle vztahu (1) je radiační teplota tmrt = 37 °C, dosazením do vztahu (2) vychází intenzita
sálání 33,9 W.m-2.
Kolektiv: Topenářská příručka. 2001, Praha: GAS. 2 500. 80-86176-82-7
[email protected]
[email protected]
Vít, M., B. Málek, and Z. Matthauserová, Měření mikroklimatických parametrů pracovního prostředí a vnitřního prostředí staveb,
Sálavé a průmyslové vytápění
V.M. ČR, Editor. 2004, Ministerstvo Zdravotnictví. p. 16-28
Sálavé a průmyslové vytápění
12
5.12.2012
Regulace
DOPORUČENÍ PRO NÁVRH:
• Referenční zářič (funkce
spojena s během ventilátoru)
• Typ čidla (ti, tg )
• Umístění čidla (neosluněné,
mimo průvan, v oblasti sálání
referenčního zářiče)
• Týdenní program dle požadavků
Vypínání jednotlivých zářičů
(sekcí)
• Dálkové ovládání
• Ovládání přes PC
Petráš, D., M. Kotrbatý, a kolektiv,
Vytápění velkoprostorových a halových objektů.
[email protected]
[email protected]
Sálavé
průmyslové
1. ed. 2006, Bratislava:
JAGAa GROUP,
s.r.o.vytápění
205 str. ISBN 80-8076-040-3
Sálavé a průmyslové vytápění
Návrh plynovodu
DOPORUČENÍ PRO NÁVRH:
• Zapojení do rámu
• Přípojky k sekcím
mírně naddimenzovat
• Uvažovat požární úseky
každý požární úsek (místnost)
musí mít samostatně
uzavíratelný přívod plynu
• Měrná tlaková ztráta do
2 Pa / m
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
13
5.12.2012
Návrh plynovodu
Celý výpočet se provádí dle TPG G 704 01.
1. Plynovod se rozdělí na úseky ve kterých se nemění průtok (dělícími uzly potrubní sítě jsou odbočky nebo stoupačky)
2. Stanovíme potřebu plynu V = součet potřeb plynu pro spotřebiče připojené na řešený úsek
Stanovíme počet spotřebičů stejného druhu v úseku, určíme součinitel současnosti pro daný úsek a vypočteme
redukovanou potřebu Vr. Na tuto potřebu potom dimenzujeme potrubí
V&r = k1 ⋅ V&1 + k 2 ⋅ V&2 + k 3 ⋅ V&3
kde V1
1
k1 =
log (10n )
V2
V3
je součet spotřeb zapojených spotřebičů pro vaření a průtokový ohřev TUV [m3/h];
kde n je počet spotřebičů
suma jmenovitých potřeb lokálních topidel [m3/h];
n = 1 nebo 2………………… k2 = 1,0
n ≥ 3 ………………………… k2 = 0,8
suma jmenovitých potřeb kotlů [m3/h];
n = 1 nebo 2………………… k3 = 1,0
n ≥ 3 ………………………… k3 = 0,8
Odměříme délku úseků l
Stanovíme ekvivalentní délku místních odporů lx = 0,5.l
Celková výpočtová délka L = l + lx = 1,5.l
Předběžná tlaková ztráta
R=
∆p
[ Pa / m]
L
Hojer, O.: [email protected]
sálání světlých zářičů. Praha 2005. 61 str.
[email protected]
Sálavé
průmyslové
Diplomová práce
na Úa12116,
ČVUT vvytápění
Praze, Fakulta strojní.
Sálavé a průmyslové vytápění
Návrh plynovodu
Podle tabulky pro měrné tlakové ztráty a průtok určíme vhodný průměr a kontrolujeme Dp. Minimální
provozní přetlak před každým zářičem je stanoven pro jednotlivé typy zářičů výrobcem. Většinou se
tato hodnota pohybuje okolo 2,5 kPa. U stoupacích vedení nesmí Dp určený pro Vr (redukovaný průtok)
překročit hodnotu vztlaku. Pokud je objekt zapojen do více regulačních sekcí s rozdílným provozem,
existuje riziko, že při rázovém sepnutí celé sekce najednou dojde k podtlaku v síti a v druhé sekci toto
může automatika vyhodnotit jako rizikový stav a zářiče odstavit. Proto je při návrhu plynového rozvodu
pro tato zařízení dobré, pokud je to možné, navrhnout rozvod plynu do rámu, nebo příslušná potrubí
mírně předimenzovat. Je ovšem nutné dodržet také normu požární ČSN 06 1008. Ta stanoví, že celý
přívod plynu do jedné požární sekce musí být z dostupného místa uzavíratelný.
Hojer, O.: [email protected]
sálání světlých zářičů. Praha 2005. 61 str.
[email protected]
průmyslové
Diplomová práce
na Úa12116,
ČVUT vvytápění
Praze, Fakulta strojní.
Sálavé a průmyslové
vytápěníSálavé
14
5.12.2012
Odvod spalin
Lmax < 6 · Hvent
Hzář < Hvent
V
Lmax
Hvent
Hzář
V
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
Co všechno může ovlivnit
výsledný návrh:
Finance!!!
Požadavky na provoz
Směnnost
Typ pracoviště
Vytížení pracoviště
Otevírání dveří
Technologie
Vnitřní zisky
Konstrukce haly
Vazníky
Střecha
Výška
Na co nezapomenout!
Regulace (čidla, sekce)
Plyn
Odvod spalin
Větrání
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
15
5.12.2012
Návrh vytápění zářiči
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Volba druhu a typu zářiče dle výšky haly, možností zavěšení
(hmotnost), charakteru provozu (rychlost náběhu),
konstrukce haly)
Rozmístění zářičů dle úhlu jádrového sálání, možností
zavěšení (vazníky, střecha), provozu a charakteru budovy
Rozdělení objektu na části ochlazované stejným způsobem a
se stejným druhem a typem zářiče
Výpočet tepelné ztráty standardními postupy ČSN 06 0210,
EN 12 831 (teplota pod podlahou 10°C, venkovní teplota pro
výpočet infiltrace te = tev - 8°C, teplotní gradient 0,5 K/m,
zátopová přirážka 0,1 až 0,2 ostatní přirážky 0, rozlehlé haly
M = 1)
Výpočet potřebného instalovaného výkonu z tepelných ztrát
koeficienty podle způsobu zavěšení, druhu a typu zářiče
Podělení výsledného instalovaného výkonu uvažovaným
počtem zářičů
Kontrola maximální intenzity sálání (Minimální hygienické
výšky zavěšení)
Návrh větrání, odvodu spalin, přívodu plynu, regulace
Výpočet finančních nákladů
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
Pokud je to možné, doporučuje se volit méně zářičů o vyšším výkonu !
Výsledkem jsou nižší pořizovací i provozní náklady
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
16
5.12.2012
Spektrální množství vyzářené energie
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
Elektrické kazetové vytápění (nízkoteplotní)
Základem panelu bývá nosný rám z ocelového pozinkovaného plechu s čelní
topnou plochou opatřenou povrchovou úpravou zajišťující maximální emisi
(vyzařování) tepla.
Vnější povrchová úprava je na bázi křemíkových krystalů - charakteristickým
rysem patrným na první pohled je zrnitý povrch panelu, který poskytuje při
stejném rozměru proti hladké ploše větší přestupní plochu!
U panelů v příkonu do 600 W je topným prvkem speciální tkaná topná folie na
bázi grafitu, s teplotní odolností 150 °C, panely o příkonu 700 W jsou opatřeny
výpletem z izolovaného odporového vodiče, s teplotní odolností 180 °C.
Mezi topný prvek a čelní topnou plochou je vložena dielektrická izolační deska.
Z horní strany panelu je tepelná izolace z čedičové vaty, která brání úniku
tepla zadní stranou panelu a zvyšuje tak celkovou účinnost zařízení. Provedení
spojů karosáže a zadního krytu (nýtování/pájení), plášť přívodního vodiče
(PVC/silikon) a typ kabelové průchody má vliv na výsledné IP krytí panelů.
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
17
5.12.2012
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
18
5.12.2012
Poznámky k návrhu
1. Dimenzování
Slouží-li sálavé panely jako hlavní zdroj vytápění, požadovaný výkon vychází ze
standardního výpočtu tepelných ztrát jednotlivých prostor dle ČSN EN 12831.
Vzhledem ke specifickým vlastnostem, které sálavé vytápění nabízí, by
teoreticky bylo možné při výpočtu snížit normou doporučené teploty v
místnostech až o 2 °C. Ve skutečnosti se však naopak doporučuje zvýšit
instalovaný příkon proti výpočtu tepelných ztrát o 15 – 20 %, aby se zrychlila
dynamika náběhu topného systému.
Pro zónové elektrické sálavé vytápění je možné aplikovat ČSN 06 0215, i když
účinnost normy byla k 1.11.2000 bez náhrady zrušena. Přesto však lze z
pravidel stanovených touto normou vycházet.
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
2. Umístění topných prvků
Sálavé topné panely se přednostně umísťují na stropní (případně do stropní)
konstrukce a to vždy tak, aby jejich výkon vyrovnával bilanci jednotlivých ploch –
čím větší podlahová plocha, tím větší plocha sálavých panelů.
Je výhodnější použít více panelů o menším výkonu a rovnoměrněji tak pokrýt
vytápěný prostor, než soustředit výkon do menšího počtu výkonnějších topných
panelů.
Vzdálenost od vertikálních konstrukcí by neměla být menší než 0,6 - 1 m a je
nutné dodržet minimální instalační výšku závislou na výkonu sálavého panelu.
Topné panely lze umisťovat také pod náklonem (směřovat tok sálání), nebo do
svislé polohy na obvodovou stěnu. Ve svislé poloze se ale zvyšuje konvekční
složka – množství předané energie nebo účinnost panelu se nemění, pouze se
procentuálně snižuje předávání tepla formou sálání ve prospěch konvekce.
Zvýšení konvekční složky se příznivě projeví v dynamice náběhu, nevýhodou je
však zvýšení rozdílu teploty vzduchu u podlahy a pod stropem. Při instalaci do
svislé polohy se panely umisťují podobně jako běžné radiátory, tj. spodní hrana
cca 20 cm nad podlahou.
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
19
5.12.2012
Elektrické vysokoteplotní vytápění
Do nosného rámu jsou zasazeny hliníkové topné lamely se zalisovanou
topnou tyčí. Povrch lamel je opatřen speciální galvanickou povrchovou
úpravou, který podobně jako u nízkoteplotních panelů výrazně zvyšuje
emisivitu lamel, má však teplotní odolnost až do 500 °C.
Dle příkonu mohou mít panely jednu, dvě nebo tři lamely. Panely jsou
opatřeny svorkovnicí, do které se zapojuje přívodní vodič. Typy s jednou
lamelou jsou pouze na napětí 230 V, dvou a tří-lamelové lze napojit na 230 V
i na 400 V. Z hlediska provozu lze při vhodném zapojení spínat jednotlivé
lamely panelu postupně a tím plynule zvyšovat výkon panelu dle potřeby.
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
Konstrukce Quartzových zářičů
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
20
5.12.2012
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
21
5.12.2012
Technické parametry :
Výkon / Příkon : 1500 W
Napětí : 230 V, 50 Hz
Proud : 6,5 A
Krytí : IP20
Zdroj IR záření (lampa) : TOSHIBA
Vytápěná zóna : cca 12 m²
Úhel instalace : 45 – 60°
Příslušenství : Kabel s vidlicí (3 m),
montážní konzole
Druh řízení : Neřízený, ovládání na
základě elektroinstalace (ZAP./VYP.,
termostat, pohybové čidlo, časovač…)
Rozměry (d × š × v) : 140 × 470 × 230
mm
Hmotnost : 3,8 kg
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
22
5.12.2012
Infračervený zářič SUNLINE ELEGANT SE1500
Zářič SUNLINE ELEGANT SE15OO najde využití v
domácnostech i v komerčních prostorách. Zářič byl vyroben v
moderním designu, ochranná mřížka je integrována. Reflektor
zářiče je vyroben z leštěného hliníkového plechu, plášť z
ocelového plechu opatřeného komaxitovým nástřikem. Zářič je
vybaven montážní konzolou, která umožňuje náklon zářiče 45
– 90° + flexo šňůrou o délce 3 m.
Technické parametry :
Výkon / Příkon : 1500 W
Napětí : 230 V, 50 Hz
Proud : 6,5 A
Krytí : IP20
Zdroj IR záření (lampa) : TOSHIBA
Vytápěná zóna : cca 10 m²
Úhel instalace : 45 – 60°
Příslušenství : montážní konzole, kabel s vidlicí (3 m)
Druh řízení : ovládání na základě elektroinstalace (ZAP./VYP.,
termostat, pohybové čidlo, časovač…) ovládání pohybovým
čidlem
Standardní barevné provedení : bílá
Rozměry (d × š × v) : 85 × 530 × 160 mm
[email protected]
Hmotnost : 1,9 kg
Sálavé a průmyslové vytápění
Infračervený zářič UFO L/12
Technické parametry :
Výkon : 1200 W
Rozměry : 9x19x74 cm
Váha : 3,7 kg
Průměrná vytápěná plocha :
1) uzavřený prostor : 12 m2
2) otevřený prostor : 8 m2
Napětí : 230 V / 50 Hz
Krytí : IP 34
Ovládání : manuální
Záruka : 2 roky
Umístění : zeď, strop, stojan
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
23
5.12.2012
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
Infračervený zářič UFO CH/54
Modelová řada infračervených zářičů CH
má několik výkonnostních provedení
(CH54, CH69, CH90 ), přičemž číselné
označení za modelovým označením CH
udává výkon infrazářiče.
Parametry :
Výkon : 5400 W
Rozměry : 13x48x79 cm
Váha : 13 kg
Průměrná vytápěná plocha :
1) uzavřený prostor : 54 m2
2) otevřený prostor : 40 m2
Napětí : 230 V / 50 Hz
Ovládání : manuální
Záruka : 2 roky
Umístění : zeď, strop, stojan
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
24
5.12.2012
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
Infračervený zářič FIORE 1200 W model
766P
Infračervený zářič pro sálavé vytápění
menších prostor. Tento model není
vybaven přívodním kabelem ani
vypínačem a je vhodný k pevné instalaci v
objektu a připojení na vlastní rozvod a
vypínač. Vhodný pro použití v domácnosti,
v dílně či zahradní restauraci nebo
altánku.
Rozměry: 712x112x83 mm
Hmotnost: 0,95 kg
Napájeni: 230V ~ 50-60Hz
Výkon: 1200 W
Životnost lampy: 5000 h
Vhodné pro plochu: 4-6 m2
Přívodní kabel: bez kabelu
Ochranné krytí: IP65
Třída izolace: I
Vyzařované spektrum: IR-A
[email protected]
Vypínač: ne
Sálavé a průmyslové vytápění
25
5.12.2012
Infračervený zářič FIORE 1200 W model
767
Infračervený zářič pro sálavé vytápění
menších prostor. Tento model není
vybaven přívodním kabelem ani
vypínačem a je vhodný k pevné instalaci v
objektu a připojení na vlastní rozvod a
vypínač. Vhodný pro použití v domácnosti,
v dílně či zahradní restauraci nebo
altánku.
Rozměry: 835x112x83 mm
Hmotnost: 1,0 kg
Napájeni: 230V ~ 50-60Hz
Výkon: 1760 W
Životnost lampy: 5000 h
Vhodné pro plochu: 4-6 m2
Přívodní kabel: bez kabelu
Ochranné krytí: IP65
Třída izolace: I
Vyzařované spektrum: IR-A
[email protected]
Vypínač: ano
Sálavé a průmyslové vytápění
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
26
5.12.2012
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
Dostupná i verze 1800 W
Heating capacity:
12000 BTU/h
Maximum power:
2500 W
Space of use:
30 m2
Power supply:
AC 230V 50/60Hz
Size(WxLxH):
80mm x 170mm x 940mm
Product weight:
2.5 kg
Safety device:
Tip over protection,
overheat protection
Controlling method:
Push button control and
remote control
Controlling function:
4 power settings, off timer
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
27
5.12.2012
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
28
5.12.2012
www.bionaire.cz
www.dimplex.cz
www.fenix.sk
www.mo-el.com
www.redwave.cz
www.ufoinfrared.com
www.veito.com/home
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
Děkuji za pozornost!
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
29
5.12.2012
Použitá literatura
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Cihelka, J.: Sálavé vytápění. 2. dopl. a přeprac. vydání. SNTL 1961. Praha.
376 str.
Kotrbatý, M.: Sálavé vytápění – sálavé panely, infrazářiče. Společnost pro
techniku prostředí 1993. Praha. 39 str.
Kotrbatý, M.; Seidl, J.: Průmyslové otopné soustavy. Společnost pro
techniku prostředí 2000. České Budějovice. 64 str.
Kolektiv: Topenářská příručka. 2001, Praha: GAS. 2 500. 80-86176-82-7
Brož, K.: Vytápění. Skripta ČVUT. Vydavatelství ČVUT 2002. Praha. 205
str. 205
ASHRAE: ASHRAE Handbook – HVAC Applications 2003. 2003
Vít, M., Málek, B. a Z. Matthauserová: Měření mikroklimatických parametrů
pracovního prostředí a vnitřního prostředí staveb. Věstník MZ. ČR, Editor.
2004, Ministerstvo Zdravotnictví. p. 16-28
ČNI: ČSN 73 0540-2 Tepelná ochrana budov – část 2: Požadavky. 2005
Kotrbatý, M. a kol.: Vytápění průmyslových a velkoprostorových objektů (IIVX). Seriál článků www.tzb-info.cz. 2006 až 2007
[email protected]
Sálavé a průmyslové vytápění
30
Download

Světlé plynové zářiče - FS ČVUT