Omnitherm

Aktuality

Výsledky měření mikroklimatických podmínek při teplovzdušném a sálavém vytápění v hale ESB Brno, a.s

3. květen 2005

Výsledky měření mikroklimatických podmínek při teplovzdušném a sálavém vytápění v hale ESB Brno, a.s

Mikroklimatické podmínky v průmyslových objektech jsou velmi důležitým faktorem, který nejen z hlediska platných norem a předpisů musí dosahovat stanovených hodnot, ale také z hlediska reálné kvality pracovního prostředí velmi významně ovlivňuje ekonomiku provozu průmyslové činnosti. Je to jistě nejen výše nákladů, se kterou je dosahováno předepsaných hodnot, ale rovněž kvalita pracovního prostředí, která může významně ovlivňovat nemocnost i výkonnost při práci. Přesto stále znovu bývá polemizováno na téma výhodnosti a kvality sálavého vytápění a to jak ze strany uživatelů, kteří vybírají nový topný systém, tak ze strany projektantů, kteří plně nedoceňují rozdíl mezi sálavým a teplovzdušným vytápěním.
Objevují se i tvrzení, že teplotní gradient při vytápění infrazářiči je srovnatelný, nebo dokonce horší než při teplovzdušném vytápění.
Z odlišného principu přenosu tepla ale vyplývá, že teplotní gradient je u sálavého vytápění podstatně nižší než u klasických soustav. Rovněž nedochází k nežádoucímu zvýšenému proudění vzduchu a tím ani k víření prachu.
Aby se výše uvedené výhody sálavého vytápění skutečně projevily v praxi, je nutnou podmínkou použití zářičů s dobrou hodnotou účinnosti sálání – to znamená s vysokým poměrem tepla předaného do okolí sáláním a tepla odvedeného z tělesa zářiče přirozenou konvekcí. Záleží tedy mj. na typu instalovaného zářiče, respektive na jeho konstrukčním řešení, zejména na kvalitě zaizolování krytu infrazářiče (je-li tento vůbec izolován). Při použití nekvalitních infrazářičů může být všechno úplně jinak, což by ale nemělo nikoho překvapit.

Provedli jsme proto měření teplotního gradientu v průmyslové hale, která byla původně vytápěná teplovzdušně a po rekonstrukci je vytápěna sálavě. Shodou okolností bylo v této hale provedeno měření teplotního gradientu pracovníky VUT Brno v době, kdy byla ještě vytápěna teplovzdušně. Předkládáme tedy pro srovnání i výsledky tohoto měření.


(kliknutím zobrazíte graf v plné velikosti)



Měření mikroklimatu haly ESB, a.s. – nízkoteplotní sálavý systém

Měření dokládá jak vypadají teplotní poměry při vytápění vysoké haly kvalitními plynovými infrazářiči moderní konstrukce – nízkoteplotními infrazářiči TERMSTAR.

Jedná se o průmyslovou dvoulodní halu s konstrukční výškou cca 13 m a ploše přibližně 4730 m2.

Do roku 2001 byl objekt vytápěn teplovzdušnými parními jednotkami a parními registry. V daném roce došlo k rekonstrukci topného systému a hala je nyní vytápěna plynovými nízkoteplotními infrazářiči s recirkulací spalin. Jedná se o tzv. zářiče s přímým sáláním, o průměru sálavých trubic 355 mm. Systém je řízen autonomní mikroprocesorovou podstanicí, která je instalována v plastové rozvodnici. Zářiče jsou řízeny v režimu plynulé modulace výkonu podle samostatného čidla výsledné prostorové teploty. Toto řešení zajišťuje přesnou regulaci teploty na pracovní ploše a flexibilní přizpůsobení časového a teplotního režimu požadavkům provozu. Nastavení parametrů časového a teplotního režimu a kontrolu skutečné teploty je možno provádět z ovládacího panelu umístěného v hale.

Byla měřena teplota podlahy, a dále pak teplota vzduchu v různých výškách nad podlahou tak, že vertikální vzdálenost jednotlivých čidel byla cca 1,3 m.

S teplotou v hale byla měřena také teplota venkovního vzduchu. Teplota venkovního vzduchu v průběhu měření byla poměrně stabilní a pohybovala se v rozmezí +3 °C až +1 °C.

Průběh naměřených hodnot výše zmíněných teplot v reprezentativním časovém úseku je uveden v grafu č. 1. Čísla v legendě se shodují s výškovým umístěním čidel, křivka Tpo označuje teplotu podlahy. Aproximace závislosti teploty vzduchu na výšce při měření je znázorněna v grafu č. 3. Teplotu vzduchu ve výšce 0 m zde můžeme pokládat za totožnou s teplotou podlahy.

Z grafu č. 3 je patrné, že teplota podlahy je vyšší, než teplota vzduchu nad podlahou, což má příznivý vliv na tepelnou pohodu a zcela neopodstatněné jsou domněnky že při sálavém vytápění je vysoká teplota ve výšce hlavy a nízká teplota u podlahy. Podlaha má účinek sekundární otopné plochy. V levé části grafu č. 1 (čas 11:50 až 11:55) je možné sledovat vliv otevření vrat do venkovního prostoru na vnitřní teplotu vzduchu v hale. Při otevření vrat dochází k prudkému poklesu teploty v důsledku intenzivního proudění studeného vzduchu. Po zavření vrat se však teplotní poměry poměrně rychle vrátí na původní hodnoty. Po cca 5 minutách od zavření vrat již není patrný žádný negativní vliv na mikroklima v hale. Je tedy zřejmé, že při sálavém vytápění je systém schopen dynamicky eliminovat nepříznivé vnější vlivy.

Průběh teploty vzduchu v závislosti na výšce odpovídá průměrnému gradientu cca 0,10 °C, což potvrzuje teoretické předpoklady, že teplotní gradient je při sálavém způsobu vytápění menší, než u tradičních způsobů vytápění.

Výsledky měření tedy potvrdily předpoklady, uplatňované při metodě výpočtu výkonu a spotřeby tepla pro sálavé vytápění.

Měření mikroklimatu haly ESB, a.s. – parní teplovzdušný systém

Jak již bylo zmíněno výše, bylo v daném objektu provedeno měření mikroklimatických podmínek ještě v době, kdy vytápění objektu bylo zajišťováno teplovzdušným parním topným systémem. Byla měřena teplota typických povrchů haly, tj. stěn, stropu i podlahy, dále teplota vnitřního vzduchu v hale a teplota výsledná a také povrchová teplota otopných těles ústředního topení. S teplotou v hale byla měřena také teplota venkovního vzduchu. Při měření bylo užito i analyzátoru interního mikroklimatu – přístroje, jež umožňuje hodnocení indexových veličin PMV a PPD, jakožto aktuálních veličin ke komplexnímu hodnocení stavu prostředí. Výsledky tohoto monitorování zde však neuvádíme, neboť se v tomto článku zaměřujeme čistě na teplotní zvrstvení vzduchu.


Teplota venkovního vzduchu v průběhu měření se pohybovala v rozmezí -1 °C až – 3 °C. Měření tedy bylo provedeno za srovnatelných podmínek. Výsledky měření teplot v reprezentativním časovém úseku jsou zobrazeny v grafu č. 2. Čísla v legendě se shodují s výškovým umístěním čidel a křivka Tpo označuje teplotu podlahy.

Aproximace závislosti teploty vzduchu na výšce při měření je znázorněna rovněž v grafu č. 3.

Z grafů je patrné, že teplota podlahy je nižší než teplota vzduchu v hale, přibližně o 1 °C než průměrná teplota vzduchu v pracovní oblasti. Dále je zřejmé, že při daném způsobu vytápění vzniká výrazné teplotní vrstvení a pod střešním pláštěm se dle teoretických předpokladů vytváří teplý polštář, jehož teplota může překročit i hodnotu 30 °C.

Při bližším rozboru měřených teplot vnitřního vzduchu zjistíme, že teplotní gradient vznikající při daném způsobu vytápění má hodnotu přibližně 0,6 °C na metr výšky. To je hodnota šestkrát vyšší než při sálavém vytápění kvalitními infrazářiči.

Závěr
Výsledky měření teplot vzduchu, která byla provedena s dvěmi různými systémy vytápění, sálavým systémem a teplovzdušným systémem, u stejného objektu, prokazují jednoznačně následující tvrzení:

- při sálavém vytápění kvalitními infrazářiči je gradient teploty vzduchu ve směru výšky haly velmi malý a činí cca 0,1°C/m
- při teplovzdušném vytápění je gradient teploty vzduchu ve směru výšky haly výrazný a činí cca 0,6°C/m
- při teplovzdušném vytápění je přetápěn prostor pod střechou objektu a to až o 10°C

Z uvedených fakt jednoznačně vyplývá že u vysokých jednopodlažních hal je spotřeba tepla pro vytápění při sálavém způsobu vytápění výrazně nižší, než při teplovzdušném vytápění. Lokální přetápění prostoru pod střechou haly má totiž na svědomí nejen významné zvýšení tepelných ztrát budovy prostupem, ale také zvýšení tepelných ztrát přirozenou exfiltrací.

Ing. Monika Hostačná
OMNITHERM, a.s.

Novější aktuality