M09-Zpětné získávání tepla

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ
FAKULTA STAVEBNÍ
JIŘÍ HIRŠ, GÜNTER GEBAUER
TZB - VZDUCHOTECHNIKA
MODUL BT02-09
ZPĚTNÉ ZÍSKÁVÁNÍ TEPLA

STUDIJNÍ OPORY
PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA
TZB – Vzduchotechnika, modul BT02-09 Zpětné získávání tepla


































© Ing. Günter Gebauer, CSc., Brno 2005
- 2 (15) -
Obsah
OBSAH
1 Úvod ...............................................................................................................5
1.1 Cíle ........................................................................................................5
1.2 Požadované znalosti..............................................................................5
1.3 Doba potřebná ke studiu .......................................................................5
1.4 Klíčová slova.........................................................................................5
1.5 Použitá terminologie .............................................................................5
2 Zpětné získávání tepla ve vzduchotechnice................................................7
2.1 Zařízení s deskovými výměníky ...........................................................7
2.2 Zařízení kapalinové s lamelovými výměníky .......................................8
2.3 Zařízení ZZT s tepelnými trubicemi .....................................................8
2.4 Zařízení ZZT s tepelnými čerpadly.......................................................9
2.5 Zařízení ZZT s regeneračními výměníky..............................................9
2.6 Návrh zařízení ZZT.............................................................................10
2.7 Ekonomické hodnocení zařízení ZZT.................................................10
2.8 Obecný postup při návrhu zařízení ZZT .............................................12
2.9 Příklad .................................................................................................13
2.10 Úkol 13
2.11 Kontrolní otázky .................................................................................14
3 Závěr............................................................................................................15
3.1 Shrnutí.................................................................................................15
3.2 Studijní prameny .................................................................................15
3.2.1 Seznam použité literatury .....................................................15
3.2.2 Seznam doplňkové studijní literatury ...................................15
3.2.3 Odkazy na další studijní zdroje a prameny...........................15

- 3 (15) -

Úvod
1 Úvod
1.1 Cíle
Vzduchotechnika formuje interní mikroklima vzduchem, jehož podstatná část
se musí z hygienických důvodů vyměňovat za vzduch venkovní. V nově reali-
zovaných a rekonstruovaných budovách se podstatně snižují tepelné ztráty pro-
stupem obvodovým pláštěm a převažují ztráty větráním. V uvedených přípa-
dech lze tepelnou energii odváděného vzduchu, jehož průtok odpovídá větra-
címu vzduchu, výhodně využít zařízením zpětného získávání tepla (ZZT).
Zmíněné zařízení je aktuální součástí vzduchotechniky umožňující minimali-
zaci energie pro tvorbu interního mikroklimatu.
Cílem kapitoly je seznámení čtenáře s principem ZZT, klasifikací a technickým
řešení zařízení, energetickými a finančnímu efekty i dopadem na stavební řeše-
ní budovy.
1.2 Požadované znalosti
Nezbytné ke studiu jsou základní poznatky z termiky (přenos tepla) a pasáže
týkající se vzduchotechnických systémů.
1.3 Doba potřebná ke studiu
Studium si vyžádá 2 hodiny a opakování s procvičením.
1.4 Klíčová slova
Rekuperace, regenerace, zpětné získávaní tepla, recyklace tepla, klimatizační
zařízení, zařízení ZZT
1.5 Použitá terminologie
Teplo citelné – teplo jímž se mění teplota ve VZT vzduchu
Teplo latentní tj. vázané – teplo sdělované při vypařování vody nebo při kon-
denzaci vodní páry a ovlivňující měrnou vlhkost vzduchu a entalpii
Teplo celkové – teplo dané součtem citelného a latentního teplo
Tepelné čerpadlo – zařízení pracující na principu čerpaní tepla z nižší na vyšší
teplotní hladinu a umožňující účelně využívat nízkopotenciální teplo
Rekuperace tepla – zpětné získávání tepla prostupem tepla stěnou výměníků
Regenerace tepla – zpětné získávání tepla střídavým vystavování akumulační
hmoty odpadnímu a venkovnímu vzduchu
- 5 (15) -
TZB – Vzduchotechnika, modul BT02-09 Zpětné získávání tepla
Tepelná trubice – uzavřená žebrovaná trubka ve funkci výměníku přenášející
teplo pomocí skupenských změn
- 6 (15) -
Zpětné získávání tepla ve vzduchotechnice
2 Zpětné získávání tepla ve vzduchotechnice
Úspory energií, ekonomické i ekologie faktory vyžadují racionální přístupy s
hospodařením tepla i ve vzduchotechnice. Uvedené skutečnosti sleduje zpětné
získávaní tepla (ZZT), tzv. recyklace tepla technickým zařízením, jehož účelem
je využití energie odváděného znehodnoceného vzduchu. Zařízení pro ZZT lze
dělit dle přenosu tepla na regenerační a rekuperační. Obě zařízení pracují na
principu přenosu tepla kon-
vekcí či skupenskými změ-
nami. Klasifikace zařízení
pro zpětné získávání tepla
uvádí [1]. Zařízení ZZT je
dnes již obvykle součástí
sestavných vzduchotechnic-
kých jednotek.

21 22
Místnost
Vnější vzduch
Odváděný
vzduch
Zařízení ZZT
Tepelný tok Q
21
22
12
11
x
t
11 12
Obr. 1 Princip ZZT
Základní komponenty ZZT ve VZT představují:
• výměníky rekuperační deskové,
• kapalinové okruhy s lamelovými výměníky,
• výměníky regenerační,
• tepelné trubice a tepelná čerpadla.
2.1 Zařízení s deskovými výměníky

11
12
22
21
x
t
11 - V
p
12 - Vz
21 - V
e
22 - Vp
Zařízení tvoří rekuperační ZZT ve skladbě „vzduch-vzduch“. Základním prv-
kem zařízení jsou výměníky deskové. Skládají se z teplosměnných desek mezi
nimiž střídavě proudí teplý a chladný vzduch. Proudy přívodního a odváděného
vzduchu jsou ve výměníku odděleny, uvedené zařízení lze využívat i pro zne-
čištěná prostředí. Oba proudy vzduchu musí být přivedeny do místa osazení
výměníku. Materiálem výměníku je ocelový pozinkovaný plech, hliník, nerez
ocel, plast, technické sklo. Schéma výměníku a tepelné výměny jsou na obr. 2.
Osazení výměníku v sestavě klimatizační jednotky je na obr. 3. Účinnost tepel-
ných výměn lze zvýšit
sprchováním. Na sprcho-
vané ploše dochází k
odpařování vody a po-
třebné teplo se odebírá
vzduchu, který proudí
kolem druhé strany
desky výměníku a je
ochlazován.
Obr. 2 Deskový výměník a schéma tepelných výměn
Aktuálním jsou deskové výměníky z upraveného papíru, jenž působí jako mo-
lekulové síto propouštějící vodní páru. Jejich účinnosti je v zimě 30 - 40 %.

- 7 (15) -
TZB – Vzduchotechnika, modul BT51-09 Zpětné získávání tepla


Ve
Vz
Vp
Vp
Obr. 3 Klimatizační jednotka s deskovým výměníkem
2.2 Zařízení kapalinové s lamelovými výměníky
Zařízení tvoří dva lamelové výměníky propojené kapalinovým okruhem k pře-
nosu tepla v sestavě „vzduch-kapalina-vzduch“ dle obr. 4. Jeden výměník je