M07-Systémy větrání a teplovzdušného vytápění

řípadech s rovnoměrně rozmístěnými zdroji
škodlivin v průmyslových či zemědělských objektech. Z občanských staveb
jsou to zejména kulturní, společenské a prodejní prostory.
3.9 Návrh systému větrání
Návrh sleduje řešení s výstupy pro realizaci konkrétního systému větrání.
Obecný postup návrhu vyžaduje:
1. Výchozí hodnoty, vstupní požadavky, předpoklady návrhu a jejich verifikaci
2. Analýzu a koncepční řešení, volbu systému a jeho dispoziční řešení
3. Hmotnostní event. energetické bilance škodlivin
4. Určení objemových průtoků vzduchu
5. Návrh distribuční sítě a zařízení pro úpravu a dopravu vzduchu
6. Řešení souvisejících problémů tzn. regulace výkonu a provozu zařízení, re-
cyklace tepla, akustika, atp.
Zdrojem výše uvedených hodnot jsou stavební event. technologický projekt a
doplňující údaje představují zejména:
• účel objektu s požadavky na stav vnitřního prostředí,
• místo stavby a její poloha,
• údaje o stavební konstrukci budovy, její geometrií a fyzikálních vlastnos-
tech materiálů,
• údaje o provozu budovy s počet osob, jejich činností, o provozu technologie
a kvalitě i kvantitě agencií,
• aktuální právní předpisy,
• údaje o druhu a parametrech energií.
Skladba komponentů systémů je patrná na obr. 13. Konkrétní postup návrhu
uvádí [2].

V
e
, t
e

V
c
,

t
i

V
p
, t
p

Q
o

Mikroklima
t
i
, k
i

Distribuční prvky
Větrací jednotka Potrubí
V
o
, t
i

V
p
, t
p

V
z
, t
i

Strojovna

Obr. 13 Schéma skladby nuceného větrání
- 19 (28) -
TZB-Vzduchotechnika, modul BT02-07, Systémy větrání a teplovzdušného vytápění
3.10 Účelové větrání a havarijní větrání, místní větrání
Dle ČSN 12 7010 patří mezi účelové větrání vzduchová clona, sprcha, oáza,
havarijní a požární větrání.
Vzduchová clona je zařízení, které svým plochým proudem vzduchu vystupu-
jícím ze štěrbiny odděluje dva prostory z různými poměry. Užívají se
v případech, kde je nutno oddělit jednu část prostoru od druhé z důvodů teplot-
ních, hygienických nebo technologických. Dle konstrukce a směru proudění
vzduchu lze clony dělit na horní, dolní, boční, jednostranné a dvoustranné. Ná-
vrh clony vychází z geometrických veličin otvoru a štěrbiny a teplotních pomě-
rů. Cílem řešení je průtok a teplota výstupního vzduchu. Algoritmus návrhu
uvádí odborná literatura.

Interiér
V, w, t
p
t
e

Exteriér
t
i

Vzduchotechnická
jednotka
Šterbinová vyústka

Obr. 14 Schéma vzduchové clony

V
p
V
p


Obr. 15 Schéma vzduchové clony
Vzduchová sprcha je zařízení, které je zdrojem soustředěného proudu vzduchu
přiváděného do pracovní oblasti. Užívají se pro teplá a horká pracoviště ke
snížení účinků sálavého tepla, případně k místní ochraně před škodlivinami.
Principem jejich funkce je odvod tepla konvekcí z osáláného povrchu zvýše-
ným prouděním vzduchu proudícím kolem člověka. Zvýšení tepelného účinku
sprchy se dosáhne zvětšením tepelné odrazivosti oděvu, jeho tepelného odporu
a součinitele přestupu tepla.
- 20 (28) -
Větrání nucené

Velkoplošná
vyústka
Vp, w
a
b

Obr. 16 Schéma vzduchové oázy Obr. 17a,b Schéma vzduchové sprchy
Vzduchové sprchy jsou jednotkové (pojízdné) obr. 17a, nebo ústřední se stro-
jovnou rozvodem a sprchovými nástavci obr. 16, 17b. Návrh sprchy spočívá
v určení vzduchového výkonu, který závisí na velikosti vzduchového proudu
kolem pracovníka, rychlosti a teploty vyfukovaného vzduchu.
Vzduchová oáza tvoří vymezený prostor zpravidla zástěnami v rozměrném
prostoru s nepříznivými stavem prostředí pro činnost lidí. Prostor je zavzduš-
něn větracím vzduchem distribuovaným obvykle velkoplošnými perforovaný-
mi vyústkami, umožňujícími vytvořit přijatelné podmínky s alespoň únosným
stavem. Oáza slouží jako ochrana proti působení škodlivin (např. teplo) k čin-
nosti či relaxaci pracovníků v klimaticky nepříznivých prostředích.
Havarijní větrání je nucené větrání, které se provozuje za mimořádných okol-
ností (únik škodlivin, požár, ap). Výměna vzduchu je několikanásobkem vý-
měny při běžném provozu. Zařízení se uvádí v činnost automaticky event. ruč-
ně spínači umístěnými mino rizikový prostor.
Havarijní větrání je nutno navrhnout v místech, kde může náhle vzniknout vel-
ké množství jedovatých nebo výbušných látek. Zařízení musí být navrženo
jako podtlakové, přičemž musí být vhodnými otvory zajištěn přívod vzduchu,
buď z venkovního prostoru nebo z okolních místností. Zařízení pro nucený
přívod vzduchu se nenavrhuje. Výkon zařízení musí být takový, aby zajišťoval
několikanásobek normální výměny. Zařízení se spouští automaticky při vzniku
havarijního stavu či ručně z větraného prostoru i mimo ohroženou oblast.
Havarijní větrání je i důležitým prvkem aktivní protipožární ochrany budov i
prevencí proti vzniku výbušných koncentrací v interiérech technologických
objektů.
Požární větrání se projektuje podle platných bezpečnostních předpisů
Požární větrání únikové cesty vyžaduje nutnost jejího zavzdušnění. Systém
pracuje jako přetlakový - odvod vzduchu z únikových cest by měl být přímo do
vnějšího prostředí.


Obr. 18 Ideové schéma základní varianty požárního větrání únikové cesty
- 21 (28) -
TZB-Vzduchotechnika, modul BT02-07, Systémy větrání a teplovzdušného vytápění
3.11 Hodnocení efektu větrání
Vliv volby situování otvorů pro odvod a přívod vzduchu, teplo a geometrie
místností se formují obrazy proudění vzduchu v místností. Idealizované přípa-
dy jsou na obr. 19. Výše uvedené faktory ovlivňují tzv. účinnost větrání. Hod-
nocení větrání dle veličiny účinnost větrání η =V
teor
/V
skut
definované jako po-
měr mezi teoreticky minimálním objemovým průtokem větracího vzduchu ke
zředění koncentrací a skutečným průtokem vzduchu event. dále stupeň provět-
rání.
3.12 Návrh nuceného větrání
Návrh systému nuceného větrání vyžaduje řešení níže uvedených úloh:
Návrh systému nuceného větrání vyžaduje řešení níže uvedených úloh:
• Specifikace výchozích hodnot
• Hmotnostní bilance škodlivin
• Určení výkonových veličin tzn. průtoky, teploty, koncentrace, atp,
• Koncepční řešení, volba systému a jeho dispoziční řešení
• Distribuce a doprava vzduchu tzn. koncové elementy a potrubí
• Sání vnějšího vzduchu
• Odvod vzduchu a jeho výfuk
• Zařízení pro úpravu vzduchu tj. jednotek a strojovny
• Regulace, ZZT, protipožární opatření

ε
= 1,06
ε
= 0,96
ε
= 0,93
ε
= 0,86
ε
= 0,90
ε
= 0,94
ε
= 1,04-1,12
Obr. 19 Účinnost větrání

4 Teplovzdušné vytápění
Teplovzdušné vytápění je vzduchotechnický systém, který zajišťuje vytá-
pění přívodním vzduchem o teplotě vyšší než vzduch ve vytápěném pro-
storu a nutnou výměnu znehodnoceného vzduchu.
- 22 (28) -
Větrání nucené
Teplovzdušné vytápění formuje tepelnou a odérovou složku interního mikro-
klimatu místností.
Systém teplovzdušného vytápění charakterizuje sestava a skladba zařízení,
objemové průtoky vzduchu, provoz a regulace. Základní komponenty jsou pa-
trné na obr. 20.

V
p
, t
p

Úprava vzduchu
Q
o
t
p
> t
i
Mikroklima
t
i
, k
i
, O
V
e
, t
e

V
z
, t
i

V
c
,

t
i

V
o
, t
i

Distribuční prvky
Potrubí
V
o
, t
i
V
p
, t
p


Obr. 20 Schéma systému teplovzdušného vytápění
4.1 Průtoky vzduchu pro teplovzdušné vytápění
Teplonosnou látkou teplovzdušných systému tvoří vzduch, jenž přenáší teplo
mezi vytápěnou místnosti a tepelným zdrojem. Průtok vzduchu systému vychá-
zí z obecné rovnice tepelné bilance prostoru dle [1]. Řešením bilanční rovnice
lze pro rovnost hmotnostních toků přívodního a odváděného vzduchu m
1
= m
2

= m, rovnost měrné tepelné kapacity c
1
= c
2
= c a trvalou výměnu, kdy dochází
k ustálenému tepelnému stavu, určit teplotu přiváděného vzduchu t
2
dle rov.
23a. Pro hmotnostní m a objemový průtok V přívodního vzduchu a teplotu pří-
vodního vzduchu t
p
pak platí rov. 23b,c.


mc
Q
tt
.
12
+=
).(
ip
ttc
Q
m
−
=
).(.
ip
ttc
Q
V
−
=
ρ
(23a,b,c)
kde Q – tepelné ztráty (W)
t
i
– teplota vzduchu ve vytápěné místnosti (
o
C)
Teplota přiváděného vzduchu t
p
závisí na požadovaném stavu vnitřního pro-
středí. Rozdíl teplot ∆t = t
p
- t
i
podstatně ovlivňuje tepelnou složku a kvalitu
vnitřního prostředí. Vyššími teplotami t
p
lze minimalizovat průtoky vzduchu a
tím i provozní náklady, ale s vyšším rozdílem ∆t kvalita mikroklimatu klesá.
Teploty přiváděného lze pro běžné případy volit v níže uvedených mezích:
• t
p
= 25 až 35
o
C pro občanské a bytové stavby,
• t
p
= 45 až 60
o
C pro průmyslové provozy.
V budovách s pobytem osob je nezbytné, aby systém teplovzdušného vytápění
zajistil i výměnu vzduchu čili větrání prostoru. Průtok větracího vzduchu lze
odvodit ze zákonných přepisů či dle doporučených hodnot v závislosti na účelu
místností. Blíže modul BT02-03. Teplovzdušné vytápění lze provozovat přeru-
šovaně nebo nepřerušovaně. V případě přerušovaného provozu je nutno kom-
binovat teplovzdušné vytápění s provozem vytápěcí soustavy budovy. Část
tepelných ztrát je možno krýt soustavou vytápění a zbývající část tepelných
- 23 (28) -
TZB-Vzduchotechnika, modul BT02-07, Systémy větrání a teplovzdušného vytápění
ztrát vzduchotechnickým zařízením. Vytápěcí soustavou (např. teplovodní) se
pak doporučuje temperovat místnosti na teplotu nejméně +5 °C.
4.2 Provedení zařízení a základní prvky
Základní případy provedení a sestav systémů teplovzdušného vytápění jsou
v [1]. Skladba, provozy, základní funkční prvky a režimy provozu jsou obdob-
né jako v případech nuceného větrání.
Základní prvky systémů teplovzdušného vytápění tvoří:
• vytápěcí vzduchotechnické jednotky - blíže modul BT051-06,
• distribuční koncové elementy - blíže modul BT051-06,
• vzduchovody – blíže modul BT051-06.
4.3 Návrh systému teplovzdušného vytápění
Návrh sleduje určení hodnot pro realizaci konkrétního systému a představuje:
1. Specifikaci výchozích hodnot a požadavků, vyplývajících ze zákonných
ustanovení pro stav prostředí a účelu vytápěného prostoru (počet osob, pro-
dukce škodlivin a jejich vlastnosti, atp.).
2. Tepelné bilance představující tepelné ztráty, event. hmotnostní bilance škod-
livin
3. Koncepční řešení, volba systému a jeho dispoziční řešení
4. Volba teploty přiváděného vzduchu t
p
a určení objemových průtoků vzduchu
V
p
, V
e
, V
c
.
5. Návrh distribuční sítě, zařízení pro úpravu a dopravu vzduchu
6. Řešení souvisejících problémů – regulace výkonu a provozu zařízení, recyk-
lace tepla, akustika, atp.
4.4 Typické případy a užití
Teplovzdušné vytápění nachází široké uplatnění v budovách občanských i
průmyslových event. rodinných domech. V letním a přechodovém období lze
tyto systémy provozovat jako nucené větrání. Systémy jsou vhodné do velko-
objemových prostorů s rychlým zátopem. Typickými jsou nákupní a společen-
ská centra s nižšími požadavky na stav prostředí (v ČR v letním období), prů-
myslové a skladovací haly, sportovní haly, kryté plovárny, atp. Základní vari-
anty sestav jsou patné na obrázcích 21 a 22.
- 24 (28) -
Větrání nucené

Legenda
V - objemový průtok
O - objem
t - teplota vzduchu
k - koncentrace
+ - ohřívač
e, i - vnější, vnitřní
p – přívodní
c – oběhový
o – odváděný
z - odpadní
V
c

V
z
V
e

V
p
, t
p

V
o

Úprava vzduchu
Mikroklima
t
i
, k
i
, O
V
p1
, t
p
V
o
, t
i

t
p
> t
i


Obr. 21 Schéma základní varianty ústředního zařízení


Legenda
V - objemový průtok O - objem
t - teplota vzduchu k - koncentrace
+ - ohřívač e, i - vnější, vnitřní
p – přívodní c – oběhový
o – odváděný z - odpadní
V
e
, t
e

V
p,
t
p

V
c
, t
i

Mikroklima
t
i
, k
i
, O
t
p
> t
i

V
z,
t
i

Obr.22 Schéma základní varianty decentálního zařízení

4.5 Příklad
Úkolem je navrhnout systém nuceného větrání pro místnost dle uvedeného
obrázku.
1. Vstupní hodnoty a požadavky
Teplota vnitřního vzduchu v zimě t
i
= 21
o
C, kombinovaný provoz systému v
extrémním zimním období. Počet 145 osob, distribuce vzduchu obdélníkovými
vyústkami a čtyřhranným potrubím.

B
=
14300
A=18000
SV = 4200
Odérové mikroklima



- 25 (28) -
TZB-Vzduchotechnika, modul BT02-07, Systémy větrání a teplovzdušného vytápění
2. Řešení
Výchozí pro řešení úlohy je problematika proudění vzduchu v prostoru,
postižitelná obrazy proudění a rychlosti vzduchu v pobytové oblasti.
Nejjednodušší řešenřešení představuje: í představuje:

Vyústka

- Určení objemových průtoků vzduchu
- Řešení distribuce vzduchu
- Návrh vzduchotechnického potrubí
- Grafické řešení
3. Výstupy řešení
Numerické řešení a grafické výstupy vyžadující tabulkové hodnoty a tech-
nické údaje výrobků přesahují rozsah opor. Jsou uvedeny v [2].

4.6 Úkol
Zadání kontrolního úkolu.
Úkolem je navrhnout systém nuceného větrání včetně strojovny pro místnost
níže uvedeného obrázku. Počet osob v místnosti 25.

8600
8
300
SV 4200
201
4.7 Kontrolní otázky
Systémy větrání, klasifikace, účel, použití
Výměny vzduchu v budovách a místnostech
Princip, funkce a návrh přirozeného větrání
Princip, funkce, sestavy a návrh nuceného větrání
Princip, funkce, sestavy a návrh teplovzdušného vytápění
Účelové větrání, havarijní větrání a místní větrání
Účinnost výměny vzduchu v místnostech



- 26 (28) -
Závěr
5 Závěr
5.1 Shrnutí
Systémy větrání a teplovzdušného vytápění tvoří základní systémy pro tvorbu
interního mikroklimatu budov. Systémy větrání zabezpečí nezbytnou výměnu
vzduchu v budovách s pobytem osob. Systémy nuceného větrání umožňují
řízenou výměnu vzduchu a jsou nezbytné pro místnosti a prostory s větším
vývinem škodlivin a vyššími požadavky na úroveň vnitřního prostředí. Umož-
ňují i řízenou výměnu vzduchu v rekonstruovaných zateplených bytech.
Systémy přirozeného větrání pracují jen s malými objemovými průtoky vzdu-
chu a jejich funkce je zcela závislá na vnějších klimatických podmínkách.
Z uvedeného důvodu jsou vhodné pro větrání malých a pomocných místností
budov.
Systémy větrání zajistí zejména odérovou složku mikroklimatu, systémy nuce-
ného větrání pak i složku aerosolovou
Systémy teplovzdušného vytápění pak umožňují prostory vytápět a zajistit i
výměnu vzduchu.
Podrobnější popis systémů uvádí [1].
5.2 Studijní prameny
5.2.1 Seznam použité literatury
[1] Gebauer, G., Rubinová, O., Horká H. Vzduchotechnika. Brno, ERA
2005
[2] Hirš, J., Gebauer, G., Rubinová O. Vzduchotechnika – příklady a návr-
hy. Brno, Cerm 2006
[3] Chyský, J., Hemzal, K., a kol. Větrání a klimatizace. Bolit, Brno 1993
[4] Jokl, M. Zdravé obytné a pracovní prostředí. Praha, Academia 2002
[5] Názvoslovný výkladový slovník z oborů techniky prostředí. Přílohy ča-
sopisu VVI 2001 a 2002
[6] ČSN 12 0000 Vzduchotechnická zařízení. Názvosloví
[7] ČSN 12 7010 Vzduchotechnická zařízení. Navrhování větracích a kli-
matizačních zařízení. Všeobecná ustanovení
[8] ČSN 73 0540 Tepelná ochrana budov
[9] Vyhláška MZ č. 6/2003, kterou se stanoví hygienické limity chemic-
kých, fyzikálních a biologických ukazatelů pro vnitřní prostředí poby-
tových místností některých staveb
[10] Nařízení vlády č. 523/2002, kterým se stanoví podmínky ochraně veřej-
ného zdraví zaměstnanců, které upravuje Nařízení vlády č. 178/2001,
kterým se stanoví podmínky ochraně veřejného zdraví zaměstnanců
- 27 (28) -
TZB-Vzduchotechnika, modul BT02-07, Systémy větrání a teplovzdušného vytápění
5.2.2 Seznam doplňkové studijní literatury
[11] ČSN EN 832 Tepelné chování budov – Výpočet potřeby energie na vy-
tápění – Obytné budovy
[12] ČSN EN ISO 7730 Mírné tepelné prostředí - Stanovení ukazatelů PMV
a PPD a popis podmínek tepelné pohody
[13] ČSN EN 13 142 Větrání budov - Součásti/výrobky pro větrání bytů -
Požadované a volitelné výkonové veličiny
[14] ČSN EN 13 465 Větrání budov - Výpočtové metody pro stanovení prů-
toku vzduchu v obydlích
[15] ČSN EN 13 779 Větrání nebytových budov - Základní požadavky na
větrací a klimatizační zařízení
[16] ČSN ISO 13791 Tepelné chování budov – Výpočet vnitřních teplot
v místnosti v letním období bez strojního chlazení – Základní kritéria
pro validační postupy
[17] ČSN ISO 13792 Tepelné chování budov – Výpočet vnitřních teplot
v místnosti v letním období bez strojního chlazení – Zjednodušené me-
tody
[18] Vyhláška MZ č. 107/2001 Sb. o hygienických požadavcích na stravo-
vací služby a zásadách osobní a provozní hygieny při činnostech epi-
demiologicky závažných
[19] Vyhláška MZ č. 108/2001 Sb., ze dne 8. 3. 2001, kterou se stanoví hy-
gienické požadavky na prostory a provoz škol, předškolních zařízení a
některých školských zařízení. Od roku 2004 se připravuje novela
[20] Vyhláška MPR č. 137/1998 o obecných technických požadavcích na
výstavbu
[21] Nařízení vlády č. 441/2004, kterým se stanoví podmínky ochraně veřej-
ného zdraví zaměstnanců
5.2.3 Odkazy na další studijní zdroje a prameny
[22] www.tzbinfo.cz
- 28 (28) -