Informace - psychrometrické výpočty, výkony výměníků a dalších komponent vzduchotechniky

VÝPOČET STAVU VZDUCHU PŘI OHŘEVU A VÝKON OHŘÍVAČE

Jedním ze základních psychrometrických výpočtů ve vzduchotechnice je výpočet ohřevu vzduchu. Při této změně stavu vzduchu dochází k zvyšování teploty, při zachování měrná vlhkosti. Důsledkem je nárůst entalpie, snížení relativní vlhkosti a měrné hmotnosti vzduchu. Při této změně stavu při proudění vzduchu současně dochází k nárůstu objemového průtoku. Proto je důležité si tyto změny uvědomit jak při projektování, tak při měření a zaregulování systémů vzduchotechniky.

Na obrázku je ukázána změna stavu vzduchu ohřevem v psychrometrickém diagramu v souřadnicovém systému dle Molliera. Protože při ohřevu se nemění obsah vlhkosti ve vzduchu, tak na tomto diagramu, který se také označuje h-x dle použitých hlavních souřadnicových os, se tato změna zakreslí vertikální úsečkou. Tato úsečka je rovnoběžná se souřadnicemi vyjadřujícími měrnou vlhkost x.

Pokud se do výpočtového formuláře zadají hodnoty uvedené na tomto obrázku (jako příklad výpočtu) to znamená - tlak 100 kPa, teplota vstupního vzduchu (lze uvažovat jako teplotu před tepelným výměníkem - ohřívačem) 10°C, teplota výstupního vzduchu (nebo teplota za výměníkem) 35°C, měrná vlhkost 5,3 g/kg s.v. a například průtok 5000 m3/h, tak výpočtem se získají tyto údaje: relativní vlhkost 68,8 / 15% (před a za výměníkem); entalpie 23,5 / 48,9 kJ/kg; hustota 1,23 / 1,13 kg/m3; rosný bod 4,5°C. Vlivem ohřevu klesne hustota a proto se také zvýší objemový průtok na 5441 m3/h. Pro ohřátí uvedeného množství vzduchu o 25°C je zapotřebí tepelný výkon 43,3 kW.

VÝPOČET ZMĚNY STAVU VZDUCHU PŘI CHLAZENÍ A VÝKON CHLADIČE

V technické praxi v oboru vzduchotechnika je chlazením nazýván proces, kdy přes uzavřený výměník s chladícím médiem (vodou, nemrznoucí kapalinou, chladivem apod.) je veden vzduch, který se ochlazuje a případně dle podmínek i odvlhčuje. Ochlazení vzduchu je možné docílit i jinými typy změn stavu vzduchu, ale ty nejsou předmětem níže uvedeného případu a výpočtu.

Základním cílem výpočtu je zjistit požadovaný celkový (případně citelný) chladící výkon při určitých parametrech vzduchu vstupujícího do výměníku a požadovaných parametrech (zejména teploty) vzduchu vystupujícího za předpokladu známého tlaku a průměrné ekvivalentní povrchové teploty chladiče. Výpočet je také možné provést opačně, to znamená zadat celkový chladící výkon a zjistit teplotu vzduchu za výměníkem.

Na obrázku je ukázána změna stavu vzduchu při chlazení v h, x diagramu. Tato změna je pro jednoduchost znázorněna úsečkou mezi stavem vzduchu před a za výměníkem. Pokud průměrná povrchová teplota chladiče je nižší než teplota rosného bodu vstupního stavu vzduchu, tak na povrchu chladiče dochází ke kondenzaci a úsečka směřuje k rosnému bodu povrchové teploty chladiče. V případě, že teplota chladiče je vyšší než rosný bod vstupního stavu vzduchu, tak ke kondenzaci nedochází a změna stavu je zobrazena vertikální úsečkou (podobně jako v případě ohřevu, ale s opačným směrem).

Pokud se do výpočtového formuláře zadají hodnoty uvedené v h-x diagramu: tlak 100 kPa, průměrná teplota povrchu chladiče 5°C, teplota vstupního vzduchu 31,5°C, teplota výstupního vzduchu 15°C, měrná vlhkost 11 g/kg s.v. a například průtok 5000 m3/h, tak výpočtem se získají tyto údaje: relativní vlhkost 37,6 / 70,4% (před a za výměníkem); entalpie 60,0 / 34,3 kJ/kg; hustota 1,14 / 1,20 kg/m3; rosný bod 15,3 / 9,7°C. Vlivem chlazení se zvětší hustota a proto se také sníží objemový průtok za chladičem na cca 4700 m3/h. Pro ochlazení uvedeného množství vzduchu o 16,5°C je zapotřebí citelný výkon chlazení 26,5 kW. Protože dojde současně k odvlhčování, tak při procesu chlazení zkondenzuje 19,5 kg/h vody a je zapotřebí celkový chladící výkon 40,1 kW.

Uvedené zobrazení v psychrometrickém diagramu a způsob výpočtu z důvodů praktického využití probíhající proces zjednodušuje. Nejpodstatnějším zjednodušením je stanovení průměrné ekvivalentní povrchové teploty chladiče. Na reálných chladičích není povrchová teplota všude stejná, ale je závislá na mnoha faktorech, a proto i chladící proces je v prostoru chladiče různý. Proto reálné zobrazení procesu chlazení v h-x diagramu není obvykle přímkou, ale křivkou závislou na provedení chladiče a dalších podmínkách. Pro výpočet uvedenou metodou je proto velmi důležité správně odhadnout průměrnou povrchovou teplotu, která odpovídá použitému typu výměníku. Velmi často se stává, že je uvažována tato teplota jako průměrná teplota chladícího média, což vede obvykle k určitému předimenzování výkonu. Pokud je výkon dobře regulovatelný, tak tento postup je za určitých předpokladů možný, protože je na straně bezpečnosti. U dobře navržených výměníků je ovšem ekvivalentní teplota povrchu výměníku vyšší z důvodů minimalizace kondenzace a tím snížení energetické náročnosti chlazení.

VÝPOČET ZMĚNY STAVU VZDUCHU PŘI ADIABATICKÉM ZVLHČOVÁNÍ

Zvlhčování vzduchu se provádí několika způsoby. Při výpočtu se používají obvykle dva zjednodušené základní typy procesů a to adiabatické zvlhčování a parní zvlhčování. Při reálném procesu zvlhčování dochází od výpočtového průběhu k určitým odchylkám a tyto odchylky závisí na konkrétním zařízení a použité technologii.

Při adiabatickém zvlhčování se do vzduchu rozstřikuje voda ve formě kapiček a ty se dále v proudu vzduchu odpařují. Na odpaření vody je potřebná energie, která se odebírá vzduchu a proto dochází k jeho ochlazování. Při ideálním procesu se nemění celkový energetický obsah a entalpie zůstává shodná.

Při skutečném procesu však tato podmínka zcela přesně neplatí a dochází obvykle i k drobným odchylkám, které jsou závislé na typu a konstrukci zvlhčovače, teplotě dodávané vody a dalších okolnostech. Tyto odchylky jsou většinou nízké a při výpočtu se zanedbávají. Pokud je ovšem použit zvlhčovač speciální konstrukce, který například také sdílí tepelnou energii, tak takovéto zjednodušení není možné.

Základním cílem výpočtu je zjistit stav vzduchu za adiabatickým zvlhčovačem, zejména jeho vlhkost. Dále se výpočtem zjistí chladící výkon adiabatického ochlazování a potřebné množství vody dodávané do zvlhčovače, za předpokladu, že všechna dodávaná voda se odpaří. Některé typy adiabatických zvlhčovačů ovšem pracují s přebytkem vody a její část se používá na čištění a odvádí se do odpadu. Při výpočtu se pracuje s parametrem účinnosti, která v případě adiabatického zvlhčování představuje poměr mezi potřebným navlhčením a navlhčením na mez sytosti.

Na obrázku je ukázána změna stavu vzduchu při adiabatickém vlhčení v h-x diagramu. Tato změna je znázorněna úsečkou mezi stavem vzduchu před a za zvlhčovačem. Protože výpočty v tomto formuláři jsou omezeny pouze pro vlhký vzduch, tak není možné tímto výpočtem určovat vzduch v přesyceném stavu. Při reálném použití například prostorových zvlhčovacích trysek samozřejmě k přesycení vzduchu může docházet, a při některých aplikacích může být určité přesycení i žádoucí. V naprosté většině běžných aplikací je ovšem nutné se stavu přesycení vyhnout z důvodů neřízené kondenzace a dalších nebezpečných jevů.

Pokud se do výpočtového formuláře zadají hodnoty uvedené v příkladu h-x diagramu: tlak 100 kPa, teplota vstupního vzduchu 27°C, relativní vlhkost vstupního vzduchu 30% r.v., relativní vlhkost výstupního vzduchu 80% r.v. a například objemový průtok na vstupu 5000 m3/h (a ostatní pole zůstanou prázdná), tak výpočtem se získají tyto údaje: adiabatická účinnost 80,2 %; teplota výstupního vzduchu 17,9°C; entalpie 44,4 kJ/kg; hustota vzduchu 1,16 / 1,19 kg/m3; rosný bod 7,9 / 14,4°C; výkon adiabatického chlazení 14,9 kW; množství vody přiváděné do procesu zvlhčování 21 kg/h. Vlivem změny stavu vzduchu se zvětší hustota a proto se také sníží objemový průtok na cca 4876 m3/h.

Výpočet je ovšem možné provést zadáním jiných hodnot. Je možné místo výstupní relativní vlhkosti (pole musí zůstat prázdné) zadat například množství vody (v příkladu 21,05 kg/h) a výsledek bude shodný (až na drobné odchylky způsobené zaokrouhlováním).

Uvedené zobrazení v psychrometrickém diagramu a způsob výpočtu z důvodů praktického využití probíhající proces trochu zjednodušuje. Nejpodstatnějším zjednodušením je, že proces výpočtu předpokládá nezměněnou entalpii a nepředpokládá se sdílení energie. V reálných aplikacích není proces zcela adiabatický, ale je závislý na mnoha faktorech. Proto reálné zobrazení v h-x diagramu není obvykle adiabatickou přímkou, ale křivkou závislou na provedení zvlhčovače a dalších podmínkách.

Adiabatické zvlhčování se současně často využívá také pro chlazení. Ovšem zde se poměrně často stává zásadní chyba a to, že výkon se navrhne pro určité extrémní podmínky, ale nezkontroluje se, jaký chladící výkon bude dostupný při jiných podmínkách. Výsledkem je, že při výpočtových (extrémních) podmínkách vše probíhá dle předpokladů, ale nastanou-li jiné podmínky (a třeba i častější, než ty návrhové) s vysokou vlhkostí, tak najednou není k dispozici dostatečný chladící výkon.

VÝPOČET ZMĚNY STAVU VZDUCHU PŘI PARNÍM ZVLHČOVÁNÍ

Při parním zvlhčování se do vzduchu přivádí vodní pára, a proto již není potřebná další energie na změnu skupenství vody, tak jako tomu je při vodním zvlhčování. Při ideálním procesu se nemění teplota vzduchu, ale přívodem vlhkosti stoupá celkový energetický obsah zvlhčeného vzduchu (stoupá entalpie).

Při skutečném procesu však podmínka stálé teploty zcela přesně neplatí a dochází obvykle i k její drobné změně. Velikost změny teploty závisí na typu a konstrukci zvlhčovače a zejména na parametrech použité páry. Tyto odchylky jsou většinou nízké a při výpočtu se zanedbávají. Pokud je ovšem použit zvlhčovač speciální konstrukce, nebo pro speciální účel, tak takovéto zjednodušení není možné.

Základním cílem výpočtu je zjistit stav vzduchu za parním zvlhčovačem, zejména jeho vlhkost. Dále se výpočtem zjistí potřebné množství páry přiváděné do procesu zvlhčování, za předpokladu, že nedochází ke kondenzaci.

Na obrázku je ukázána změna stavu vzduchu při parním vlhčení v h, x diagramu. Tato změna je znázorněna úsečkou mezi stavem vzduchu před a za zvlhčovačem. Protože výpočty v tomto formuláři jsou omezeny pouze pro vlhký vzduch, tak není možné tímto výpočtem určovat vzduch v přesyceném stavu. Při reálném použití k přesycení vzduchu může docházet, ale v naprosté většině běžných aplikací je nutné se stavu přesycení vyhnout z důvodů neřízené kondenzace a dalších nebezpečných jevů.

Pokud se do výpočtového formuláře zadají hodnoty uvedené v h-x diagramu: tlak 100 kPa, teplota vstupního vzduchu 27°C, relativní vlhkost 30 / 55% r.v. a například průtok 5000 m3/h, tak výpočtem se získají tyto údaje: entalpie 44,4 / 59,0 kJ/kg; hustota 1,16 / 1,15 kg/m3; rosný bod 7,9 / 17,2°C. Vlivem parního zvlhčení se sníží hustota, a proto se také trochu zvětší objemový průtok vzduchu na cca 5045 m3/h. Pro zajištění požadovaného zvýšení relativní vlhkosti je zapotřebí 32,8 kg/h páry.

Uvedené zobrazení v psychrometrickém diagramu a způsob výpočtu z důvodů praktického využití probíhající proces trochu zjednodušuje. Nejpodstatnějším zjednodušením je, že proces výpočtu je považován za izotermický děj. Ve skutečnosti nemusí proces parního zvlhčování probíhat za zcela stejné teploty a mohou nastat drobné odchylky. Reálný proces také není prostorově homogenní a závisí na technickém řešení zvlhčování. Z uvedených důvodů přímka v h-x diagramu je zjednodušením představující spojnici mezi počátečním homogenním stavem vzduchu a konečným homogenním stavem vzduchu.

VÝPOČET ZMĚNY STAVU VZDUCHU PŘI ZPĚTNÉM ZÍSKÁVÁNÍ TEPLA REKUPERACÍ

Zpětné získávání tepla lze realizovat pomocí rekuperace, kdy tepelná energie je předávána z odpadního vzduchu do přiváděného vzduchu přes pevnou stěnu. Nejčastějším případem je deskový křížový výměník, který mívá termickou (tepelnou) účinnost 40-70%.

Konstrukční řešení ovšem může být provedeno i jiným způsobem a výměník může být také souproudý, nebo protiproudý. Mezi rekuperační výměníky zpětného získávání tepla lze také zařadit odlišné výměníky ZZT, kdy k přenosu tepla je použita další teplonosná látka (chladivo, nemrznoucí tekutina, voda apod.). Typickými druhy jsou například tepelné trubice, kapalinový okruh s žebrovanými výměníky apod.

Vysokých účinností až 90 % může dosahovat přímý protiproudý rekuperační výměník, ale je obvyklé, že při konkrétním technickém řešení není účinnost jediným cílem, ale současně musí být splněny další důležité požadavky, zejména malá tlaková ztráta, nízká hmotnost a velikost, jednoduché a výrobně nenáročné řešení a další. Z těchto důvodů se obvykle používají rekuperátory s nižší účinností (běžně v rozsahu 50 až 80%).

Protože každý výměník ZZT (zpětného získávání tepla) je konstrukčně odlišný, tak obecný výpočet může na základě jednoduchých parametrů pouze stanovit předpokládané průměrné hodnoty stavu vzduchu. Základním parametrem používaným pro stanovení kvalit výměníku je termická účinnost. Výrobci často uvádějí pouze jednu hodnotu základní účinnosti (vztaženou k přiváděnému vzduchu), ale skutečná celková účinnost také závisí na konkrétních podmínkách, zejména na průtokových poměrech a kondenzaci vzdušné vlhkosti. Skutečná účinnost je proměnná hodnota závislá na řadě parametrů a od jmenovité hodnoty se může odchylovat i o více než 10 %. Cílem výpočtu je zjistit předpokládaný stav vzduchu za výměníkem a přenášený tepelný výkon.

Použitý model pro tento výpočet předpokládá, že přiváděný vzduch je sušší, než odváděný a nedochází zde ke změně měrné vlhkosti (například kondenzaci). U odváděného vzduchu ke změně vlhkosti (kondenzaci) může, ale nemusí, dojít v závislosti na zadaných podmínkách. Pokud je zadána základní termická účinnost (bez zahrnutí vlivu kondenzace a rozdílných průtoků vzduchu na přívodu a odtahu) a další průtokové parametry, tak se dále dopočítá skutečná účinnost se zahrnutím reálných poměrů na výměníku. Výpočet používá bilanční model, který předpokládá, že tepelná energie uvolněná z jednoho proudu vzduchu se rovná energii předané druhému proudu vzduchu. Při výpočtu je uvažována celá řada zjednodušujících předpokladů, a proto je výpočet pouze orientační.

Na h-x diagramu je ukázán typický průběh pro deskový křížový rekuperátor s účinností kolem 48 %, kdy při vhodných podmínkách dochází na straně vlhčího odváděného vzduchu ke kondenzaci a tím se účinnost zvyšuje.

Pokud se do výpočtového formuláře zadají hodnoty uvedené v h-x diagramu: tlak 100 kPa, stav vzduchu nasávaného -15°C / 90% r.v. / 4000 m3/h a stav vzduchu odváděného 24°C / 35% r.v. / 4600 m3/h a základní účinnost rekuperace 48%, tak se výpočtem zjistí, že při daných podmínkách celková účinnost vzroste o cca 5% vlivem kondenzace vlhkosti v odváděném vzduchu. Pro dané podmínky se dále vypočtou stavy vzduchu za rekuperátorem a celkový výkon předávané energie, který v tomto případě činí 31 kW.

Protože výpočet umožňuje zadat pouze obecné základní typy výměníků, tak samozřejmě vlivem rozdílné konstrukce mohou být u skutečných typů výměníků určité odchylky od teoretického propočtu.

VÝPOČET ZMĚNY STAVU VZDUCHU PŘI ZPĚTNÉM ZÍSKÁVÁNÍ TEPLA REGENERACÍ

Regenerační výměníky pro zpětné získávání tepla z odpadního vzduchu pracují na principu střídavého předávání tepelné energie z a do hmoty výměníku (výměník se regeneruje). Z tohoto principu vyplývají i zásadní odlišnosti oproti rekuperátorům, kde jsou oba proudy pevně vzájemně odděleny stěnou výměníku. U regeneračních výměníků oba proudy vzduchu (přívodní i odpadní) protékají a omývají střídavě stejný povrch výměníku, a proto u nich může docházet částečně i k předávání hmoty (vzduchu, vlhkosti, nečistot). Této vlastnosti se někdy záměrně využívá zejména k předávání vlhkosti.

Konstrukční řešení výměníků je relativně jednoduché a v současnosti se nejčastěji používají tzv. rotační regenerační výměníky. U těchto výměníků je akumulační hmota tvořena válcem s kanálky, kterými protéká vzduch. Válec je umístěn mezi dvěma kanály, s přívodním a odváděným vzduchem a pravidelným otáčením dochází k akumulaci tepelné energie v části s vyšší teplotou a naopak k jejímu uvolnění v proudu vzduchu s nižší teplotou.

Dalším konstrukčním řešením je použití pevné akumulační hmoty, kterou střídavě, například systémem klapek, nebo reverzí chodu ventilátoru, proudí přívodní, nebo odváděný vzduch. Z důvodů stability provozu větracího systému se obvykle používají dva bloky akumulační hmoty, které se vzájemně střídají, tak aby přívod i odvod měl relativně stálý průtok vzduchu.

V současnosti se běžně používají rotační regenerační výměníky s tepelnou účinností 65-75%. Použitím větší akumulační hmoty, velkého povrchu výměníku a principu protiproudu se může zajistit i účinnost vyšší. Protože však zvyšování účinnosti má i své negativní stránky (větší prostorová náročnost, vyšší pořizovací náklady, vyšší tlakové ztráty a podobně), tak u běžných aplikací je třeba zvážit přínos použití výměníku s vyšší účinností.

Každý výměník ZZT (zpětného získávání tepla) je konstrukčně odlišný. Z těchto důvodů obecný výpočet může, na základě jednoduchých parametrů, pouze stanovit předpokládané průměrné hodnoty stavu vzduchu. Základním parametrem používaným pro stanovení kvalit výměníku je termická (tepelná) účinnost. Výrobci často uvádějí pouze jednu hodnotu základní účinnosti (vztaženou k přiváděnému vzduchu), ale skutečná celková účinnost také závisí na konkrétních podmínkách, zejména na průtokových poměrech a kondenzaci vzdušné vlhkosti. Skutečná účinnost je proměnná hodnota závislá na řadě parametrů a od jmenovité hodnoty se může odchylovat i o více než 10 %. Cílem výpočtu je zjistit předpokládaný stav vzduchu za výměníkem a přenášený tepelný výkon a vlhkost.

Na uvedeném h-x diagramu je ukázán příklad typického průběhu změny přiváděného a odváděného vzduchu pro rotační regenerační výměník ZZT s účinností kolem 70 % a přenosem vlhkosti.

Tento příklad ukazuje stav, při kterém se do výpočtového formuláře zadají hodnoty uvedené v h-x diagramu: tlak 100 kPa, stav přiváděného vzduchu -5°C / 80% r.v. / 4700 m3/h a stav vzduchu odváděného 23°C / 40% r.v. / 4600 m3/h a základní termická účinnost regenerace 70% a účinnost přenosu vlhkosti 15%. Při tomto zadání se výpočtem zjistí, že celková účinnost mírně poklesne vlivem rozdílných průtoků vzduchu o cca 5%, naopak vlivem kondenzace výrazně stoupne přenos vlhkosti a celková účinnost přenosu vlhkosti bude asi 44%. Pro dané podmínky se dále vypočtou stavy vzduchu za regenerátorem a celkový výkon předávané energie, který v tomto případě činí 40,4 kW.

Protože výpočet umožňuje zadat pouze obecné základní typy výměníků, tak samozřejmě vlivem rozdílné konstrukce mohou být u skutečných výměníků ZZT určité odchylky od teoretického propočtu. Také zadání souproudého a protiproudého typu nemá obvykle u regeneračních výměníků stejný význam jako v případě rekuperátorů. Použitý model výpočtu předpokládá, že celková uvolněná energie a vlhkost z odpadního vzduchu se předá do vzduchu přívodního. Při reálném provozu tento předpoklad nemusí plně platit a část energie může být sdílena do okolí a za určitých okolností také kondenzát může odtékat a být cíleně odváděn do odpadu.

VÝPOČET OBECNÉ ZMĚNY STAVU VZDUCHU

Základní změny používané v psychrometrii jsou definovány nějakou omezující podmínkou a vztahují se k technickému zařízení, které tuto podmínku splňuje. Ve většině případů ovšem ani tato zařízení nevyhovují dané podmínce zcela a v menší, či větší míře se od ideálního průběhu změny stavu odchylují. Typickým příkladem je zvlhčování vzduchu, které je idealizováno jako adiabatický děj (zvlhčování vodou), nebo izotermický děj (parní vlhčení). Ve skutečnosti většina reálných zvlhčovačů vykazuje drobné odchylky od zjednodušeného řešení. Reálný výsledný stav lze zakreslit obecnou úsečkou změny za předpokladu znalosti většího množství parametrů (nebo podmínek) výsledného stavu vzduchu.

Také ve větraném prostoru, v kterém probíhá paralelně řada procesů, nelze stavovou změnu vzduchu definovat jednoduše jednou ze základních změn. Změna stavu vzduchu může probíhat libovolným směrem. V prostoru je nejčastější změnou zvyšování měrné vlhkosti a teploty vlivem pobytu osob. Ale protože na změnu mohou působit i další faktory (například tepelné ztráty objetu, technologické tepelné zisky, odvlhčení vlivem stavební konstrukce, nebo technologií atd.), tak výsledná změna stavu vzduchu může při zakreslení do h-x diagramu nabývat libovolného směru.

Na obrázku je ukázána typická změna stavu vzduchu ve vnitřním prostoru v h-x diagramu. Tato změna může například představovat změnu v jídelně, kde vznikají tepelné zisky od osob a současně jsou zde velké zisky vlhkosti od jídla a osob. Změna je pro jednoduchost znázorněna úsečkou mezi stavem přiváděného vzduchu a vzduchu z místnosti odváděného.

Pokud se do výpočtového formuláře zadají hodnoty uvedené v h-x diagramu: tlak 100 kPa, teplota vstupního vzduchu 20°C, teplota výstupního vzduchu 24,8°C, relativní vlhkost vstupního vzduchu 32 %, relativní vlhkost výstupního vzduchu 50 % a například průtok 5000 m3/h, tak výpočtem se získají tyto údaje: entalpie 32,1 / 50,2 kJ/kg; hustota 1,185 / 1,162 kg/m3; rosný bod 2,8 / 13,7°C. Pro uvedený proces je potřeba dodat vzduchu celkový výkon 29,7 kW a 30,7 kg/h vody pro navlhčení.

Uvedený výpočet lze ovšem provést i opačně (tento příklad neodpovídá ilustračnímu obrázku, ale je možné ho vyzkoušet stejným zadáním do formuláře). Například je možné uvažovat, že se jedná o místnost jídelny s plochou 220 m2, kde je 80 osob s produkcí citelného tepla 6 kW a produkcí vodní páry v množství 6,5 kg/h. Dále jsou uvnitř jídelny další citelné zisky (například od osvětlení, technologie apod.) ve výši 3 kW a tepelné ztráty prostupem s hodnotou 4 kW. Celková bilance citelného tepla činí +5 kW. Dále je v prostoru známa bilance vodní páry z technologie a vydávaných jídel v množství 8 kg/h, takže celková produkce páry činí 14,5 kg/h. Do prostoru je přiváděn vzduch v množství 4000 m3/h o teplotě 18°C a relativní vlhkosti 30 %. Pokud se uvedené hodnoty zadají do formuláře a ostatní pole zůstanou prázdné, tak se výpočtem zjistí stav odváděného vzduchu následovně: teplota vzduchu 21,8°C s vlhkostí 42,2 % r.v. a 7 g/kg s.v. (poznámka: při výpočtech jsou z důvodů zjednodušení hodnoty zaokrouhlovány a pro výpočet některých parametrů jsou použity numerické postupy s omezenou přesností)

Protože však znázorněné stavy jsou průměrnými výpočtovými hodnotami, tak reálné stavy vzduchu v jednotlivých částech (prostorově i časově) mohou nabývat různých hodnot a na skutečný stav vzduchu má vliv mnoho parametrů, které uvedený výpočet nezahrnuje.

VÝPOČET STAVU VZDUCHU PŘI SMĚŠOVÁNÍ

Směšování je další ze základních úloh používaných při návrhu vzduchotechnických a klimatizačních zařízení. Jedná se o změnu stavu vzduchu bez přívodu nebo odvodu tepla a vlhkosti.

Cílem výpočtu je zjistit stavové parametry vzduchu po smísení dvou proudů s odlišnými parametry. Ve výpočtovém formuláři je možné provést výpočet třemi různými způsoby. Základním způsobem je stanovení směšovacího poměru. Tento poměr vyjadřuje hmotnostní průtok suchého vzduchu vstupního proudu označeného číslem 1 ku celkovému (výstupnímu) hmotnostnímu průtoku suchého vzduchu. Druhou možností je zadání objemových průtoků obou vstupních proudů a třetí variantou výpočtu je zadání požadované výstupní teploty.

Princip změny stavu směšováním je zobrazen v Mollierově psychrometrickém diagramu. Tato změna se zobrazuje úsečkou spojující stavové parametry obou vstupních proudů vzduchu. Výsledný stav vzduchu se nalézá na této úsečce v bodě, který svoji vzdáleností odpovídá poměru hmotnostních průtoků suchého vzduchu obou proudů.

Základním případem směšování je, že všechny tři body se nalézají nad křivkou nasycení. V praxi se však může stát, že některý z bodů se nalézá v oblasti přesycení, což znamená, že obsahuje vlhkost nejen ve formě páry, ale také mlhy, nebo jinovatky. Obvykle při návrhu zařízení tento stav není žádoucí (např. z hygienických důvodů, technických důvodů apod.), ale za určitých předpokladů je také použitelný.

Výpočet a použité vztahy jsou navrženy pro stav vlhkého vzduchu nad mezí nasycení, a proto v případě, že výsledkem je relativní vlhkost nad 100% mohou být některé výsledné hodnoty nepřesné, nebo zkreslené.