2. časť: Riadenie vykurovacieho a chladiaceho výkonu

Voľba spôsobu riadenia výkonu stropných vykurovacích a chladiacich systémov vychádza z ich celkovej technickej koncepcie, pričom dôležitú úlohu zohráva konštrukčné vyhotovenie teplovýmennej plochy, hydraulické zapojenie, požiadavky na teplotu teplonosnej látky a prevádzkový režim.


Požiadavky na riadiaci systém

Riadiaci systém vykurovania a chladenia musí plniť tieto úlohy:

-        regulovať výkon energetického systému tak, aby boli zabezpečené požiadavky na kvalitu vnútorného prostredia v zmysle legislatívnych predpisov (napr. [1], [2]),

-        zabrániť tomu, aby:

-        teplota povrchu stropu vo vykurovacej prevádzke spôsobila prekročenie asymetrie radiačnej teploty (obmedziť maximálnu teplotu prívodu vo vykurovacej prevádzke),

-        sa v chladiacej prevádzke vylúčilo riziko kondenzácie vodnej pary obsiahnutej vo vnútornom vzduchu (obmedziť minimálnu teplotu prívodu v chladiacej prevádzke),

-        pri prepínacích systémoch:

-        prepínať prietok medzi vykurovacou a chladiacou teplonosnou látkou podľa zadaných kritérií,

-        zabrániť miešaniu oboch teplonosných látok,

-        znížiť výkon energetického systému a tým šetriť energiu v čase, keď sa niektoré miestnosti alebo celá budova nevyužívajú.

 

Regulačné stratégie

Riadenie tepelného alebo chladiaceho výkonu sa môže realizovať na troch úrovniach [3]:

  • centrálne – reguluje sa dodávka tepla/chladu na úrovni jeho výroby spoločne pre všetky zásobované okruhy naraz,
  • zónovo – reguluje sa dodávka tepla/chladu na úrovni jeho distribúcie samostatne v každom okruhu podľa individuálnych požiadaviek, pričom centrálna a zónová regulácia bývajú často lokalizované priamo v priestore zdroja,
  • miestne – reguluje sa dodávka tepla/chladu na úrovni jeho odovzdania individuálne v každej miestnosti alebo v skupine miestností.

 

Vykurovacia prevádzka

Ako zdroj tepla v efektívnej spolupráci s veľkoplošným stropným vykurovaním vzhľadom na nízke teploty teplonosnej látky sa osvedčili tepelné čerpadlá, solárne kolektory a kondenzačné kotly.

Ekvitermická regulácia teploty vykurovacej vody

Ak energetický systém pozostáva z viacerých spotrebiteľských okruhov s odlišnými požiadavkami na dodávku tepla, teplota vykurovacej vody na výstupe z okruhu zdroja sa reguluje podľa požiadavky okruhu s najvyššou prioritou (najvyššia požadovaná teplota prívodu). Na okruhy veľkoplošného stropného vykurovania sa najčastejšie používa ekvitermická regulácia teploty vykurovacej vody. Regulátor počíta žiadanú hodnotu teploty vykurovacej vody podľa nastavenej vykurovacej krivky. Akčným členom regulácie je trojcestný zmiešavací ventil s pohonom. Riadiacou veličinou regulácie je upravená vonkajšia teplota, ktorú regulátor prepočíta z aktuálnej vonkajšej teploty na základe tepelnej zotrvačnosti stavebného objektu. Tepelná zotrvačnosť objektu sa musí zohľadniť už pri návrhu energetického systému (obr. č. 3).

Ekvitermická regulácia teploty vykurovacej vody s prednostnou prípravou teplej vody

V malých objektoch s jedným zdrojom tepla, ktoré majú spravidla jeden okruh na vykurovanie a jeden okruh na prípravu teplej vody (ďalej TV), sa výkon zdroja priamo riadi podľa nastavenej vykurovacej krivky. Ak je zdrojom tepla tepelné čerpadlo, regulovanou veličinou môže byť teplota vratnej vykurovacej vody z okruhu stropného vykurovania. Ak nastane požiadavka na ohrev TV, zdroj tepla sa prepne z režimu vykurovania na režim prípravy TV, zvýši sa jeho výkon a dochádza k zablokovaniu prevádzky vykurovacieho okruhu (napr. presmerovaním toku vykurovacej vody z vykurovacej sústavy do zásobníka cez trojcestný prepínací ventil), príklad takejto schémy je na obr. č. 1. Ak nestačí výstupná teplota zdroja na ohrev TV na požadovanú hodnotu, uvedie sa do prevádzky prídavný zdroj tepla, napr. elektrické teleso integrované v zásobníku.

 

Obr. č. 1 Ekvitermická regulácia teploty vykurovacej vody s prednostnou prípravou teplej vody

1 – stropná vykurovacia plocha, 2 – tepelné čerpadlo vzduch-voda, 3 – zásobníkový ohrievač, 4 – elektrický kotol, 5 – regulátor, 6 – snímač teploty vykurovacej vody, 7 – snímač vonkajšej teploty, 8 – snímač teploty teplej vody, 9 – trojcestný prepínací ventil s pohonom

 

Individuálna regulácia výkonu stropných plôch  

Miestnosti alebo skupiny miestností so stropnými plochami môžu tvoriť zóny. Tento termín sa často používa aj pri miestnej regulácii výkonu. Zóna je definovaná ako priestor s podobným tepelnotechnickým správaním, môže byť napájaný spoločným hydraulickým okruhom, vykazovať približne rovnakú obsadenosť, rovnaké časové využitie, orientáciu na rovnakú svetovú stranu, rovnaký podiel zasklenia, rovnaký účel a pod. V každej zóne je osadený regulátor a snímač teploty. Regulátor na základe nastavenej žiadanej teploty vzduchu škrtí prietok teplonosnej látky ovládaním pohonov dvojcestných regulačných ventilov v prívodnom potrubí. Tento spôsob regulácie je však efektívny len pre ľahké stropy s dobrými dynamickými vlastnosťami ako aktívne sadrokartónové dosky s integrovanými rúrkami, lamelové stropy, podomietkové systémy a panely umiestnené v podhľade. Pre masívne stropy je tento spôsob regulácie nevhodný vzhľadom na veľkú reakciu na regulačný zásah.

Chladiaca prevádzka

Zdrojom chladu na veľkoplošné stropné chladenie môže byť tepelné čerpadlo, priame chladenie vodou zo studne alebo priame chladenie vodou zo zemného výmenníka. Ďalej je dôležité zabrániť kondenzácii vodných pár obsiahnutých v priestore na povrchu stropu.

Realizuje sa to dvoma spôsobmi:

a)     pasívnou ochranou

-        obmedzením minimálnej teploty prívodu v zdroji spravidla na 16 °C,

-        inštalovaním snímača vlhkosti, keď v prípade dosiahnutia nastavenej hodnoty regulátor uzatvára prívod chladiacej vody do jednotlivých okruhov,

b)     aktívnou ochranou, keď regulátor priamo riadi teplotu prívodu chladiacej vody podľa teploty rosného bodu vzduchu.

Regulátor reguluje teplotu prívodu chladiacej vody centrálne na výstupe zo zdroja chladu alebo zónovo v každej vetve chladenia tak, aby bola vždy vyššia o 1 až 2 K ako teplota rosného bodu vzduchu (aktívna ochrana). Prívod chladiacej vody sa v tomto prípade neuzatvára, ale strop môže naďalej pracovať s mierne zníženým výkonom. Rosný bod, alebo teplota rosného bodu, je teplota, pri ktorej je vzduch maximálne nasýtený vodnými parami (relatívna vlhkosť vzduchu dosiahne 100 %). Ak teplota klesne pod tento bod, nastáva kondenzácia. Žiadanú teplotu rosného bodu počíta regulátor na základe nameranej teploty a relatívnej vlhkosti vzduchu z jednotlivých snímačov. Vyrábajú sa však aj kombinované snímače, ktoré už majú túto funkciu integrovanú. 

Riadiacou veličinou regulácie môže byť:

a)     teplota rosného bodu vonkajšieho vzduchu. Ide o nákladovo efektívny spôsob regulácie, no pracuje s relatívne veľkou bezpečnostnou zónou, čo vedie k zníženiu využiteľného chladiaceho výkonu v jednotlivých miestnostiach,

b)     teplota rosného bodu vnútorného vzduchu meraná v referenčnej miestnosti, ktorou býva spravidla miestnosť, v ktorej sa predpokladá najvyššie riziko kondenzácie,

c)     teplota rosného bodu z jednotlivých miestností, pričom prívod sa reguluje na základe výberu maximálnej hodnoty.

Tento spôsob riadenia je zvlášť vhodný aj pre masívne stropy, ktoré reagujú na regulačný zásah s veľkou časovou reakciou...

 

Článok dočítate v aktuálnom čísle Eurostavu


Digitalizované ukážky časopisov
E-shop eurostav
Archbooks
YTONG