Teplota chladicí kapaliny pro ventilační systém v kotelnách s automatizací závislou na počasí | Archiv COK | 2023 | č. 9

Tento článek na konkrétním příkladu ukazuje, jak kotelna pracuje podle povětrnostně závislého harmonogramu založeného na automatické regulaci kotle s ventilačním okruhem.

Při výběru tepelně-mechanického schématu pro zařízení generující teplo se konstruktéři naší společnosti pravidelně ptají na teplotní plán ventilačního okruhu. Ve většině případů se v projektových specifikacích setkáváme s požadavkem na zajištění konstantní teploty ve ventilačním okruhu rovnou 8 0 °C. Při objasňování základu tohoto požadavku se od projektantů ventilačních systémů nejčastěji dostává odpovědi, že ohřívač vzduchu přívodní větrací jednotky je navržen na teplotu v přívodním okruhu rovnou 8 0 °C.

Pokud je nutné zajistit konstantní teplotu chladiva přiváděného do ventilačního okruhu s hodnotou 8 °C, provoz kotelny podle povětrnostně závislého harmonogramu se stává nemožným. Je to ale skutečně tak?

Paradoxem je, že současná situace na trhu s vytápěním je následující: projektant kotlů ve skutečnosti nechápe logiku ventilačního systému a ti, kteří rozumí ventilaci, nechápou princip fungování kotelny jako celku. Proto je naléhavým úkolem zajistit provoz kotelny v závislosti na počasí, aby se dosáhlo maximální energetické účinnosti s minimalizací externí automatizace řízení a dodržováním požadovaného teplotního harmonogramu ventilačního okruhu.

Naši analýzu provedeme na konkrétním příkladu.

Počáteční data pro návrh

Objekt je standardní budova administrativního a občanského komplexu (ABK) o rozloze 1000 m², která se nachází ve městě Tula. Výška stropu je 3 m. Intenzita výměny vzduchu je 2,0. Množství přiváděného vzduchu je 6000 m³/h. Cílová teplota vzduchu v potrubí větracího systému je +1 °C. Měrná tepelná ztráta budovy je 8 W/m².

Jak je patrné z výchozích dat, cílová hodnota teploty vzduchu pro ventilační systém je +1 °C v různých obdobích roku.

Po výpočtu tepelného výkonu ventilačního systému pro teplotu nejchladnějšího pětidenního období dostaneme hodnotu 85 kW. Jedná se o maximální výkon, který bude potřeba k ohřevu přiváděného vzduchu během nejchladnějšího pětidenního období.

Nyní se podívejme, jak se mění potřeba tepla pro ventilační okruh s oteplením venku. Výpočtová data shrneme v tabulce 1. Jak je vidět, požadovaný tepelný výkon ventilačního systému se změní z 85 na 36 kW při −24, respektive 0 °C.

Schéma typické jednotky větracího okruhu je znázorněno na obr. 1; jedná se o směšovací jednotku s dodatečně instalovaným obtokovým ventilem. Řídicí jednotka větracího systému udržuje teplotu v okruhu pomocí trojcestného ventilu s elektrickým pohonem.

Obr. 1. Typické schéma potrubí ventilačního okruhu

Nyní je jasné, proč „ventilační specialisté“ uvádějí v technických specifikacích pro teplotu ventilačního okruhu 8 °C. Je to tak jednodušší a jak víme, rezerva není příliš velká. Zároveň taková teplota může být potřebná jen po omezenou dobu, například pět dní v roce, nebo může být i na nejchladnější pětidenní období příliš vysoká.

Na základě programu pro výběr zařízení HOTVENT vypočítáme hodnoty teploty chladicí kapaliny potřebné pro přívod do okruhu ventilačního systému. Výsledky výpočtu jsou uvedeny v tabulce 2.

Z dat specializovaného výpočtového programu je zřejmé, že požadovaná teplota chladicí kapaliny při venkovní teplotě -2 °C je +4 °C, při teplotě -71 °C je to +5 °C a při -1 °C je to již +5 °C. Jak jsme dříve předpokládali, hodnota teploty chladicí kapaliny 59 °C, zadaná jako cílová při přívodu chladicí kapaliny do ventilačního okruhu, je nadměrná.

Nyní se pokusme odpovědět na hlavní otázku: je možné, aby topný systém řízený standardním systémem automatizace kotle závislým na počasí a okruhem ventilačního systému fungovaly společně?

Spojme údaje o teplotě chladicí kapaliny topného okruhu pracujícího na křivce závislé na počasí a teplotě chladicí kapaliny pro okruh ventilačního systému (tabulka 3). Jak je patrné z tabulky 3, teplota chladicí kapaliny v topném systému je vždy vyšší než teplota ve ventilačním okruhu.

Dynamika změn teploty chladicí kapaliny v topném systému a ve ventilačním okruhu je přehledněji znázorněna na obr. 2.

Obr. 2. Změna teploty chladicí kapaliny

Stručně řečeno, my jako výrobci kondenzačních kotlů GEFFEN můžeme vyvodit následující závěry:

• Standardní automatizace kondenzačních kotlů GEFFEN závislá na počasí je dostatečná k zajištění společného provozu topných a větracích systémů (automatika větrací jednotky a třícestného ventilu s elektrickým pohonem jsou zodpovědné za zajištění cílové teploty chladicí kapaliny ve větracím okruhu);
• Vysoké teplotní parametry ventilačního okruhu jsou ve většině případů nadměrné.

Základní tepelně-mechanické schéma s kotli GEFFEN pro uvažovaný příklad je znázorněno na Obr. 3.

Obr. 3. Schéma zapojení tepelného a mechanického obvodu

Když kotelna pracuje v režimu závislém na počasí, výrazně zvyšujeme energetickou účinnost systému a zjednodušujeme tepelně-mechanický okruh díky absenci třícestného ventilu pro okruh topného systému.