M09-Zpětné získávání tepla

osazen v potrubí vnějšího vzduchu a druhý v potrubí odváděného vzduchu.
Částmi kapalinového okruhu jsou potrubí, teplonosná látka, oběhové čerpadlo,
uzavřená expanzní nádoba a regulace. Jako teplonosné látky se využívají různé
nemrznoucí směsi nuceně cirkulující mezi oběma výměníky. Podstatnou výho-
dou tohoto zařízení oproti jiným jsou menší pořizovací náklady a skutečnost,
že vzduchovody vnějšího a odvodního vzduchu mohou být libovolně vzdáleny.

tm2
tr
Vp, tp
Vp, ti
tm1

Vp, te
Vp, tz
Mikroklima
t
i
, φ
i
, k
i

3
2
4
1
5
Lamelový výměník
Legenda
1 - Výměník vnějšího vzduchu
2 - Výměník znehodnoceného
vzduchu
3 - Vzduchotechnická jednotka
4 - Čerpadlo
5 - Expanzní nádoba
V, t - průtok, teplota vzduchu
φ, k - vlhkost, koncentrace
e, i, p - venkovní, vnitřní, přívodní
r, z - recyklovaný, znehodnocený
m - teplonosná látka

Obr. 4 Schéma zařízení s kapalinovým okruhem a lamelovými výměníky
Kapalinové okruhy doznaly zásluhou vývoje příznivé vlastnosti. Jsou mnoha-
řadé (do 18 řad), jsou osazeny v čistém protiproudu voda – vzduch a mají malé
tlakové ztráty na straně vzduchu. Jejich účinnost dosahuje okolo 90 %.
2.3 Zařízení ZZT s tepelnými trubicemi
Zařízení tvoří tepelné trubice vložené do rámu a vytvářející výměník. Náplní
trubic je chladivo umožňující přenos tepla pomocí skupenských změn (vypařo-
vání a kondenzace). Chladivo proudí v trubici vlivem gravitačních nebo kapi-
lárních sil v závislosti na poloze trubice. Trubice je opatřena žebrováním.
Schéma výměníku, jeho osazení a tepelných výměn je na obr. 5.
- 8 (15) -
Zpětné získávání tepla ve vzduchotechnice

11
12
22
21
x
t
Tepelné výměny
vypařování
chladiva
kondenzace
chladiva
chladný
vzduch
teplý
dh
chladivo
- kapalina
chladivo
- pára
Vertikální tepelná trubice
Vz
Ve
Vp
Vp
TT
12
21
21
12

Obr. 5 Schéma vertikálního výměníku, jeho osazení a tepelných výměn
2.4 Zařízení ZZT s tepelnými čerpadly
Využívají k přenosu tepla skupenských změn s nuceným prouděním chladiva.
Tepelná čerpadla patří investičně k nejnáročnějším prvkům ZZT. Jejich provoz
je efektivní pro případy levné energie k pohonu kompresoru, blíže [1].
2.5 Zařízení ZZT s regeneračními výměníky
Zařízení využívá k přenosu tepla akumulační hmotu periodicky ohřívanou tep-
lým a ochlazovanou chladným proudem vzduchu. Přenosem celkového tepla
(citelného i vázaného tepla) dosahují maximální účinnosti. Provedení je rotační
nebo přepínací.
a. Regenerační výměník rotační tvoří rotující výměník osazený do rámu.
Přenos tepla i vlhkosti umožní akumulační hmota rotoru při jeho otáčení z
proudu teplého do proudu chladného vzduchu. Akumulační hmotou rotoru mů-
že být speciální slitina, hliník, plast, apod. K nežádoucímu míšení čerstvého s
odpadním vzduchem a „omytí“ povrchu rotoru k zamezení přenosu škodlivin
do čerstvého vzduchu je vytvořena výfuková štěrbina. Schéma zařízení je na
obr. 6. Rotory výměníku lze dělit podle povrchu teplosměnné plochy k přenosu
vlhkosti a představují:
• Kondenzační rotory přenášející citelné teplo, přenos vlhkosti je malý.
• Entalpické rotory umožňující i přenos vodní páry adsorpčním účinkem.
• Sorpční rotory opatřené vrstvou sorpčního materiálu (např. silikagelu). Ro-
tory se vyznačují velkou jímavostí vodní páry při nízkých měrných vlhkos-
tech.
V
p
, t
1

V
p
, t
e

V
p
, t
p
V
p
, t
i

2
3
1
Mikroklima
t
i,
, φ
i
, k
i

1 2

Obr. 6 Schéma zařízení ZZT s regeneračním výměníkem a jeho osazení
- 9 (15) -
TZB – Vzduchotechnika, modul BT51-09 Zpětné získávání tepla
b. Regenerační výměník přepínací tvoří dva výměníky, kterými střídavě
proudí čerstvý (chladný) a odpadní (teplý) vzduch. Akumulační hmota měnící
svou polohu, směr proudění je stálý. Blíže [1].
2.6 Návrh zařízení ZZT
Charakteristika řešení
• Návrh zařízení vychází z komplexního přístupu zahrnujícího fyzikální i
ekonomickou problematiku nebo jen z fyzikálních hledisek, sledujících jen
energetickou složku ZZT.
• Obecné řešení vychází z návrhu výměníků sledující vyčíslení tepelných a
hydraulických poměrů.
• Komplexní řešení úlohy tvoří fyzikální a ekonomická problematika. Fyzi-
kální se vyznačuje nestacionárním sdílením tepla a látky při proměnných
teplotách a časových režimech provozu vzduchotechniky, členitou geometrii
teplosměnných ploch a čistotou jejich povrchů. Ekonomika představuje vy-
číslení investičních a provozních nákladů, z nichž jsou podstatné ceny ener-
gií.
• Návrh a výpočty vyžadují idealizaci s běžným předpokladem totožných prů-
toků na vstupu a výstupu výměníků.
• Konečným cílem návrhu zařízení ZZT je návratnost investic vyplývající
z vícenákladů a vlastních energetických úspor.
• Základními veličinami návrhu a ekonomického hodnocení ZZT je tepelný
výkon a teplota vzduchu na výstupu z výměníků.
• V případě návrhu výměníku ZZT uplatňující jen energetické aspekty lze
uplatnit tepelnou účinnost získanou experimentálně a vyjádřenou formulí
(12) pro průtoky vzduchu V a teploty vstupního a výstupního vzduchu.
2.7 Ekonomické hodnocení zařízení ZZT
Podmínkou rentability navrženého zařízení ZZT je reálná návratnost investic
podmíněná kladnými finančními efekty při jeho provozu. Ekonomické hodno-
cení proto sleduje vyčíslení finanční náročností ZZT danou náklady na realiza-
ci a provozními náklady zařízení ZZT.
Finanční přínosy závisí zejména na:
• ceně energií (teplo, elektrická energie)
• době provozu zařízení vzduchotechnického systému a ZZT
• pořizovacích nákladech na ZZT
• průtoku vzduchu vyplývající z tepelných a hmotnostních toků Q
za
, Q
zi
, M
w

K hodnocení ekonomie ZZT lze užít algoritmus dle [3], jenž vychází z níže
uvedené formule pro průměrný roční porovnávací efekt zařízení
- 10 (15) -
Zpětné získávání tepla ve vzduchotechnice
EKKKKKK
p
=−−−−−
123456
∆
10
(1)
Pro konkrétní vstupní údaje a jejich variabilitu mohou dosáhnout jednotlivé
složky a výsledný efekt široký rozsah hodnot. Realizační varianta ZZT musí
být taková, aby průměrný roční porovnávací efekt E
p
byl maximální ze spekt-
ra reálných provozních podmínek a pořizovacích nákladů. Pro zimní provoz
platí dle [3].
Průměrné roční zisky z ušetřeného tepla K
1
jsou dány rov. 2
KV c t P
vvv m t112
6
10=
−
.... ...ρε τ∆ (Kč.rok
-1
) (2)
Průměrné roční zisky z ušetřeného tepla produkovaného ventilátory K
2

Teplo produkuje ventilátor (event. soustrojí ventilátor-motor) na přívodu vzdu-
chu s předpokládanou 50 %.
KVp P Vp P
vv t vv t22
61
2
6
10 2 10==
−− −
..... .....∆∆τη τ (Kč.rok
-1
) (3)
Průměrné roční zisky z ušetřeného tepla produkovaného čerpadly K
3

V případě systémů s lamelovými výměníky a pomocnou tekutinou VKV vyža-
dující čerpadlo jsou zisky K
3
teplem produkovaným čerpadlem s účinností η =
80% pro hustotu tekutiny ρ
w
= 1000 kgm
-3

(Kč.rok
-1
) (4) KMp P Mp P
wc t wc wc t32
611
2
9
10 1 25 10==
−−− −
...... ,.....∆τρη τ
Vícenáklady na provoz ventilátorů K
4
(Kč.rok
-1
)
V případě rovnosti objemových průtoků přívodního a odváděného vzduchu i
jejich tlakových ztrát