VytVytápěníápění a tepeln a tepelná pohoda á pohoda člověkačlověka

Literatura:

Jelínek V., Kabele K.: Technická zařízení budov 20, 2001

Brož K.: Vytápění, 1995

Normy ČSN, google „thermal comfort“

Termoregulační systém člověkaTermoregulační systém člověka

• receptory v pokožce:

chladu citlivost 4.10-3 K.s-1

horka citlivost 1.10-3 K.s-1

• hypothalamus hlídá teplotu, ne jen její změny

Základní rovnice trvalého přežitíZákladní rovnice trvalého přežití

• Saldo sdíleného výkonu mezi člověkem a okolím:

• S (W.m-2) saldo výkonu

• M (W.m-2) výkon vyprodukovaný metabolismem

• W (W.m-2)mechanický výkon

RESEKCRWMS

Základní rovnice trvalého přežitíZákladní rovnice trvalého přežití

• R (W.m-2) výměna výkonu sáláním

• C (W.m-2) výkonová výměna způsobena prouděním

• K (W.m-2) výměna výkonu vedením

• E (W.m-2) odvod výkonu vypařováním

• RES (W.m-2) odvod výkonu dýcháním

Základní rovnice trvalého přežitíZákladní rovnice trvalého přežití

• Pro přežití musí platit:

1 2:

narozeni

t

narozeni

t

t t W S dt W

MetabolismusMetabolismus

• 1 Met = 58,15 W.m-2

• úroveň závisí na činnosti člověka

Mechanická práceMechanická práce

• vyjma vrcholových sportovců lze z energetického hlediska vliv práce zanedbat

0W

Odvod tepla z člověkaOdvod tepla z člověka

difusním (suché)vypařováním pocením

dýcháním

sáláním

prouděním

vedením

odvod tepla

Vypařování difusníVypařování difusní

as3

d pp1005,3E

3373t256p ss

1500.3 23.5

234a

a

t

tap e

Vypařování difusíVypařování difusí

• ps (Pa) tlak syté páry při teplotě povrchu těla

ts

• pa (Pa) parciální tlak vodní páry ve vzduchu

• φ (-) relativní vlhkost vzduchu

• ta (°C) teplota vzduchu v místnosti

• toto vypařování není naším tělem nijak regulováno. Typická hodnota se pohybuje kolem 10 W.m-2 .

Vypařování potuVypařování potu

• Záleží na hmotnostním toku potu

(g.m-2.s-1) z 1m2 povrchu těla

• je obtížné určit, jaká část potu se skutečně vypaří

231043,2 mWmE swsw

swm

DýcháníDýchání

• RES=L+ERES (W.m-2)

(W.m-2),

• (W.m-2),• Běžná hodnota výkonu, spojeného s ohřevem

vzduchu, se pohybuje v intervalu 2 až 5  W.m-2

at34M0014,0L

a5

RES p5867M1072,1E

SáláníSálání

feff (-) součinitel respektující sálání sama na sebe

wi (-) konfigurační faktor mezi i‑tým povrchem a osobou, která se nachází

ve středu místnosti

ti (°C) teplota i-tého povrchu místnosti

fcl (-) součinitel oblečení (poměr plochy oblečené části těla

k neoblečené části)

tcl (°C) teplota povrchu oblečení

tr (°C) střední sálavá teplota okolí

(-) emisivita šatů

44 2273 273eff cl cl rR f f t t W m

44

1

273 273n

r i ii

t w t C

Konvekce a vedení teplaKonvekce a vedení tepla

2cl cl aC f t t W m

ar

12

25,0

acl

v12,1

KmW

tt2,38

2

0,155s cl

cl

t tK W m

I

Konvekce a vedení teplaKonvekce a vedení tepla

• var (m.s-1) relativní rychlost vzduchu vůči osobě • Do výrazu se dosazuje ta hodnota , která je větší

• ts (°C) teplota povrchu těla

• Icl (Clo) tepelný odpor oblečení • Číslo 0,155 ve vztahu (5.16) je přepočítávací koeficient

mezi jednotkami tepelného odporu oblečení, protože 1

Clo=0,155 m2.K.W-1.

Rovnice tepelné pohodyRovnice tepelné pohody

2

35,7 0,0275.( )

0,42 58,15

s

sw

t M W C

E M W W m

Při větší námaze chceme mít chladnější povrch těla a chceme se potit!

SvSvážeme to do ranečku ážeme to do ranečku - Fangerovy rovnice tepelné pohody- Fangerovy rovnice tepelné pohody

PMV 0.0280.3032.1M M5867 pa1000

0.0814M34 1.ta 3.96 108 fcltcl 2734tr27340.00305pa 406.7M W5733 24.42M W 1 58.15M W fcltcl 1.ta

tcl 1.6282M W 0.155Icl3.96 108 fcltcl2734tr 2734fcltcl ta35.7 0

PMV a PPD indexPMV a PPD index

Příklad možných kombinacíPříklad možných kombinacíM 1, Icl 1, W 0, 40

Venkovní výpočtová teplotaVenkovní výpočtová teplota

VlhkostVlhkost, proud, proudění vzduchuění vzduchu

• vlhkost – malá – prach– velká – kondenzace vody, plíseň

30 – 70 % … pro návrh volíme 60 %

• proudění– přirozené, nucené větrání

( )

( )

0.1 m/ s 18 20 C

0.5 m/ s 26 28 C

i

i

w

w

= °

= °

:

:

Požadavky na vytápěcí zařízeníPožadavky na vytápěcí zařízení

• dosažení parametrů tepelné pohody

• ekonomický provoz – úspora paliv a energie (regulace, měření)

• vytvoření nejúčinnější otopné plochy

• rozložení teplot v místnosti

• otopné plochy u zdi, povrchová teplota > teplota rosného bodu

Konvekční vytápěníKonvekční vytápění

Sálavé stropní vytápěníSálavé stropní vytápění

Vytápění otopnými tělesyVytápění otopnými tělesy

Podlahové vytápěníPodlahové vytápění

Stěnové a podlahové vytápěníStěnové a podlahové vytápění

Teplovzdušné vytápěníTeplovzdušné vytápění

Tepelná ztráta místnostiTepelná ztráta místnosti

• celková tepelná ztráta místnosti

• tepelné ztráty stěnami– přirážka na vyrovnání vlivu chladných stěn,

urychlení zátopu, světovou stranu

• tepelné ztráty větráním

c p vQ Q Q= +

( )0 1 2 31pQ Q p p p= + + +

Tepelná ztráta místnostiTepelná ztráta místnosti

Tepelná ztráta prostupemTepelná ztráta prostupem

• součet tepelných toků jednotlivými stěnami

• vyrovnání vlivu chladných stěn– průměrný součinitel prostupu tepla

• urychlení zátopu

• světovou stranu

( )01

n

j j i ejj

Q k S t t=

= -å

( )0

ci e

Qk

S t t=

-

2 0.1...0.2p =

1 0.15 cp k=

Tepelná ztráta větránímTepelná ztráta větráním

• provzdušnost oken, venkovních dveří – součinitel provzdušnosti, délka spar otevíratelných

částí oken a dveří

• charakteristické číslo budovy – poloha chráněná, nechráněná, velmi nepříznivá

• charakteristické číslo místnosti

( ) ( ). . .v v i eQ c i l B M t t= -å

Požadavky na větráníPožadavky na větrání

• ztráta větráním nemá být větší než 0.2 ztráty prostupem

• vzduchová propustnost je vyhovující, je-li– součinitel výměny

– n=0.5 …obytné budovy

– n=0.35 … občanské budovy

– n=0.25 …ostatní budovy

( )3600 . . .i l B Mn

V=

å

Podrobnosti najdetePodrobnosti najdete

• http://vytapeni.tzb-info.cz/t.py?t=16&i=107&h=38&obor=5

Režim a druhy vytápění budovRežim a druhy vytápění budov

• ústřední vytápění

• lokální vytápění

• trvalé vytápění • nejméně 8hod denně po 5 za sebou jdoucích dní

• občasné vytápění

• nepřerušované vytápění

• akumulační vytápění

Tepelné ztráty budovyTepelné ztráty budovy

• obestavěný prostor budovy• tepelná charakteristika budovy• počet vytápěných místností v budově

( )

( )1

. .B N i e

n

B pj vjj

Q V q t t

Q Q Q=

= -

= +å

Roční spotřeba teplaRoční spotřeba tepla

• maximální výkon budovy

– počet otopných dní d, – denostupně D, – nesoučasnost infiltrace a prostupu, – snížení teploty během dne, – zkrácení doby s vyt. přestávkami,– účinnost rozvodů, účinnost obsluhy

( )

0.24B

BR i t d ri e

iS eS

QQ D eee n n

t tD t t d

æ ö÷ç= ÷ç ÷çè ø-= -

Vytápění místnostiVytápění místnosti

• přímotopné / akumulační• otopná tělesa

– článková– desková – zvýšení radiace– trubková, trubková s přídavnou plochou – konvektory

• velkoplošné otopné plochy– podlahové – konvekce, sálání– stěnové – konvekce, sálání

• sálavé – stropní– velkoplošné– maloplošné – část stropu

Konvektory – přirozená konvekceKonvektory – přirozená konvekce

Konvektory – nucená konvekceKonvektory – nucená konvekce

Podlahové vytápěníPodlahové vytápění

Sálavé vytápěníSálavé vytápění