Chladiace stropy - optimálny tepelný komfort osôb bez vysokých nárokov na distribúciu vzduchu

 

 

 

 

Hydraulické zapojenie

Ideálnym spôsobom je zapojenie do Tichelmana, pričom je potrebné jednotlivé plochy stropného systému navrhnúť tak, aby ich výkon sa v zásade veľmi neodlišoval.

Obr. Č.1: Zapojenie sálavých panelov systémom tichelman – dvojrúrkový systém, priame napojenie panelov

 

Výpočtová schéma pre chladiace stropy: 

1. Stanovenie potrebného výkonu chladiaceho stropu

Je potrebné určiť mernú tepelnú záťaž q_c v danej miestnosti, ktorá sa odvíja od celkovej tepelnej záťaže Q_c v miestnosti.

 

[W/m²]

 

kde:

q_c    je merná tepelná záťaž                                  [W/m²]

Q_c    je celková tepelná záťaž                                [W]

S_p   je maximálna plocha chladiaceho stropu       [m²]

2. Určenie merného výkonu privádzaného vzduchu q_pv

Merný výkon privádzaného vzduchu je určený:

 

[W/m²]

 

kde:

Q_pv  je tepelná záťaž odvádzaná vetracím vzduchom        [W]

V_p    je prietok vzduchu                                                         [m³/s]

c      je merná tepelná kapacita vzduchu                              [J/(kgK)]

ρ      je hustota vzduchu                                                        [kg/m³]

ΔT    je rozdiel teplôt privádzaného a odpadného vzduchu  [K]

3. Určenie merného chladiaceho výkonu stropu q_p

Merný chladiaci výkon stropu vypočítame:

q_p = q_c - q_pv      [W/m²]

4. Určenie dispozičnej plochy chladiaceho stropu – skutočná plocha S_str

Skutočná plocha chladiaceho stropu je výsledkom rozdielu maximálnej plochy stropu a plochy zabudovaných prvkov.

S_str=S_p - ΣS_prv    [m²]

kde:

S_str    je skutočná plocha chladiaceho stropu            [m²]

S_prv   je plocha zabudovaných prvkov                        [m²]

5. Pomerné obloženie stropu „a“

je pomer skutočnej plochy stropu „S_str“ a maximálnej plochy stropu „S_p“

 

[-]

 

6. Potrebný merný výkon chladiaceho stropu, q_str

potrebný merný výkon chladiaceho stropu je určený vzťahom:

 

[W/m²]

 

Parametre vody

t_w2 = t_w1 + ΔT_w        [°C]

 

[°C]

kde:

t_w1    je teplota prívodnej vody                       [°C]

t_w2    je teplota vratnej vody                           [°C]

ΔT_w   je  teplotný rozdiel vody                        [K]

t_ws    je stredná teplota vody                          [°C]

 

Δt_aw=t_a-t_ws   [K]

kde:

Δt_aw  je stredný účinný rozdiel  teplôt             [K]

t_a         je teplota vnút. vzduchu                        [°C]

tento vzťah platí pre Δt_aw < 8~10 K

7. Skutočný výkon chladiaceho stropu q_skut

Potrebujeme výpočet normalizovaného výkonu chladiaceho stropu

[W/m²]

 

 

(pri použití napríklad : kovová stropná kazeta s akustickou izoláciou: C = 6,693;     n = 1,096)

Potom skutočný výkon chladiaceho stropu je závislý od vypočítaného normalizovaného výkonu q_n

q_skut = K_p.q_n = K_tz.K_v.K_k.K_os.q_n     [W/m²]

jednotlivé koeficienty sa určia nasledovne:

K_p          konštanta priestoru [-] je výsledkom súčinu viacerých koeficientov:

Súčiniteľ tepelnej záťaže:

Výškový súčiniteľ:                  K_v = 1,117-(0,045.H)

Súčiniteľ konvekcie                K_k = 1,1 – stropné štrbinové výustky   

Súčiniteľ obloženia stropu     K_os = 1,21-0,3.a

8. Navrhnutie chladiaceho stropu- výpočet

    Návrh dĺžky potrubia L a počet okruhov N_c

       

[m]

 

kde:

p   je rozteč potrubia                        [m]

 

Zvolíme dĺžku jedného okruhu L_c 80-100 m, potom počet okruhov zistíme nasledovne:

 

[-]

 

L_c =  80~100 m - dĺžka 1 okruhu [m]

9. Určenie prietoku každého okruhu a rýchlosti prúdenia vody

Výpočet prietoku okruhu sa vykoná nasledovne:

 

[kg/s]

 

Rýchlosť prúdenia vody v okruhu sa vypočíta nasledovne:

 

[m/s]

 

Reynoldsovo číslo je bezrozmerná veličina a podľa jej hodnoty možno určiť, či je tok tekutiny laminárny alebo turbulentný. Kontrolný výpočet Reynoldsovho čísla:

kde:

ρ    je hustota vody                                      [kg/m³]

v    je rýchlosť prúdenia vody v potrubí       [m/s]

μ   je viskozita vody                                     [kg/m]

D  je priemer potrubia                                 [m]

Podľa hodnoty R_e možno rozlíšiť povahu toku. Hodnota R_e, pri ktorom nastáva prechod prúdenia z laminárnej oblasti do turbulentnej sa nazýva kritické Reynoldsovo číslo, jeho hodnota sa väčšinou stanovuje experimentálne pre konkrétne prípady.

Pre prúdenie v potrubí platí:

Re < 2 320  - laminárne prúdenie

Re = 2 320–3 450 - prechodná oblasť

Re > 3 450 - turbulentné prúdenie

Reynoldsove číslo musí byť väčšie ako 4000, aby prúd bol turbulentný.

 

Výhody a nevýhody stropného chladenia

Tichá prevádzka bez vírenia prachu, umožňuje využitie alternatívnych zdrojov energie, ak je systém správne navrhnutý, potom veľkou výhodou je jednoduchá regulovateľnosť. Chladiace stropy sú vhodné aj pre rekonštrukcie, s nízkymi nárokmi na využitý priestor. Objemový prietok vzduchu sa znižuje na cca 20%, nedochádza ku prúdeniu chladného vzduchu. Nevýhodou sú vyššie investičné náklady, pri podchladení nebezpečenstvo orosovania sa, čiastočne aj obmedzenie výkonu chladiaceho stropu a nakoniec nie je možné chladiacimi stropmi odvádzať teplo viazané vo vodnej pare.

 

 

 Späť na Tabuľky: Vykurovanie a plynofikácia