Renesance v návrhu sálavých panelů
Návrh vytápění sálavými panely v programu TechCON
Článek je určen jak projektantům, kteří již s programem mají zkušenosti, tak i nezkušeným uživatelům, kteří se chtějí pouze seznámit s jednotlivými funkcemi a možnostmi. Techcon kombinuje CAD kreslící program s výpočetním nástrojem. Program navrhne optimální počet a délku pásů pro pokrytí dané tepelné ztráty a po zakreslení napočítá tlakové ztráty i s uvažováním konkrétních armatur z databáze výrobců. Umožňuje navrhnout i optimální vyvážení. Dokonce je možné kombinovat návrh sálavých panelů s návrhem standardních otopných těles, případně podlahového vytápění například v menších místnostech toho samého projektu. Po dokončení umožňuje samozřejmě i export do standardního formátu dwg.
V současnosti spočívá nejčastější způsob návrhu vodních sálavých panelů [1] v kombinaci grafického programu na kreslení výkresů (libovolný CAD program) a programů na výpočet tepelných ztrát, návrh soustavy, vyregulování armatur a výpočet tlakových ztrát. Při takové kombinaci nejrůznějších programů je hlavní problém, když pomineme nepohodlí v přepínání mezi programy, v udržení a evidenci aktuálních verzí výpočtů a výkresů tak, abychom se i po roce, kdy se projekt dostane do realizace, v projektu vyznali a byli schopni udělat rychle případné změny.
Současný způsob návrhu, který odpovídá oficiální evropské metodice návrhu [2], je následující:
- Výpočet tepelných ztrát (Protech, TechCON, Tzb-info, vlastní výpočet)
- Návrh počtu pásů (KSP 1.32 [3], vlastní výpočet)
- Zakreslení sálavých panelů do půdorysu, návrh hydraulického zapojení (CAD)
- Zakreslení schématu regulačního uzlu, zdroje tepla (CAD)
- Návrh regulačních, vyvažovacích a jiných armatur (KSP 1.32, často firemní software výrobců jednotlivých prvků)
- Výpočet tlakových ztrát a návrh čerpadel (KSP 1.32, Protech, TechCON, vlastní programy, pomůcky)
Jak je zřejmé, takovýto postup je poměrně komplikovaný, ačkoli si to většinou neuvědomujeme. Naše zavedené postupy se velmi těžko mění a už ani nevnímáme, že bychom změnou stereotypů mohli ušetřit značné množství času a vyvarovat se velkého množství chyb.
Firma Kotrbatý V.M.Z. spol. s r.o. se již více než 20 let zabývá vývojem, výrobou a dodávkami sálavého vytápění. Od začátku své existence klade důraz zejména na kvalitní technické řešení a vysokou užitnou hodnotu svých výrobků a dodávaných technologií. V souvislosti s dlouhodobou snahou přinášet projektantům maximální podporu jsme vyvinuli ve spolupráci se slovenskou firmou Atcon systems s.r.o. nový modul komerčního výpočtového software TechCON [4] pro návrh sálavých panelů KOTRBATÝ KSP. Příspěvek popisuje principy návrhu sálavých panelů Kotrbatý KSP v tomto programu a je určen hlavně pro projektanty, kteří již mají s TechCONem nějaké zkušenosti a mohl by je tak nový modul zajímat.
Návrh sálavých panelů
TechCON je samostatný program určený pro komplexní návrh otopných soustav. Nabízí jak výpočtovou, tak grafickou část. Podkladové výkresy je možné načíst z dwg a výstupy opět přímo exportovat do dwg formátu. Spojuje v sobě výhody grafického a výpočtového softwaru s výstupy dwg 2D i 3D, doc, xls.
Skládá se ze dvou navzájem propojených modulů: Výpočet tepelných ztrát (ČSN 060210 i ČSN EN 12831) a Návrh otopných soustav s velmi širokou databází výrobků. Program mimo jiné umožňuje dimenzovat otopná tělesa, podlahové i stropní vytápění, řešit hydraulické poměry různých zapojení i navrhovat konkrétní nastavení regulačních ventilů. V závěru je možné vygenerovat specifikaci včetně kompletní cenové kalkulace. A nově, od roku 2015 je v programu TechCON možné navrhovat i sálavé panely Kotrbatý KSP.
Pro návrh sálavého vytápění je v dialogovém okně Výběr výrobku vytvořená samostatná záložka Sálavé panely. TechCON umožňuje provést návrh dvěma způsoby:
- Přímý návrh sálavých panelů
- Návrh sálavých panelů pomocí bloků
Přímý návrh sálavých panelů
Přímý návrh předpokládá znalosti principu návrhu sálavých panelů projektantem. Minimální počet pásů se určí výškou zavěšení a šířkou haly. Rozteč pásů nesmí být větší, než výška zavěšení pásů, aby bylo zajištěno rovnoměrné vytápění celé haly. Vzdálenost od stěny nesmí být větší, než ½ výšky zavěšení panelů.
- označte místnost v dialogovém okně Výběr výrobku – Sálavé panely
- zvolte Teplotní spád (t1/t2)
- zadejte Délku pásu – snažte se maximálně využít prostor, ale myslete současně i na reálné možnosti zavěšení
- v případě potřeby integrovaného osvětlení zadejte Šířku světla (lze integrovat do panelů šířky 600, 900, 1200 mm). Pozn. Program nezahrnuje návrh osvětlení, tento výpočet obdržíte na vyžádání.
- v sekci Blok zadejte Výšku zavěšení sálavých panelů
- zvolte výrobce – KOTRBATÝ V.M.Z. spol. s r.o. a klikněte na panel KSP
Pro jednotlivé šířky panelů se zobrazí výkon jednoho pásu a procentuální pokrytí tepelné ztráty jedním pásem. Ve sloupci SV zelenou barvou jsou označeny šířky, do kterých lze integrovat osvětlení. Na příkladu pro halu 42 × 20 × 6 m s potřebným výkonem 48,0 kW bude ukázán celý postup. Pokud zvolíme výšku zavěšení 5,5 m, vychází minimální počet pásů 4. Z tabulky je zřejmé, že pokud zvolíme šířku panelů 450 mm, jeden pás o délce 40 m dodá do vytápěného prostoru 26 % celkové tepelné ztráty a čtyři dohromady 104 %, 49 456 W. I z pohledu výkonu jsou 4 pásy o šířce 450 mm optimální. Zbývá zvolit Závěsný systém a přidat pásy do projektu tlačítkem Přidat pás 
. Další tlačítka Změnit pás 
a Zrušit pás 
slouží pro úpravu parametrů navrženého pásu před vložením do projektu.
Návrh sálavých panelů pomocí bloků
Koncepce návrhu sálavých panelů pomocí bloků je taková, že hala se zadává bloky. Blok je definován jako prostor s obdélníkovým nebo čtvercovým půdorysem. Pro každý jednotlivý blok program navrhuje pásy stejné šířky a délky. V případě, že vytápěná hala je čtvercového tvaru, zadáváte ji jedním blokem. V případě, že vytápěná hala má jiný tvar, třeba L, musíte ji zadávat několika bloky. Program automaticky rozdělí potřebný výkon podle objemu bloků.
Návrh sálavých panelů pomocí bloků je založen na stejných pravidlech, určujících vzdálenosti mezi jednotlivými pásy a vzdálenosti od stěn jako výše. Rozměry bloků je možné zadávat ručně v sekci Blok, anebo změřit z projektu stisknutím tlačítka Změřit v projektu. Po zadání všech rozměrů přidejte blok stisknutím tlačítka Přidat další blok 
v sekci Blok. Pro automatický návrh pásů sálavých panelů označte přidaný blok v sekci Výběr výrobku, a následně stisknete tlačítko Navrhnout v sekci Pás. Program navrhne délku a počet pásů.
Navržené řešení se dá editovat. Pro změnu šířky pásů označte potřebnou šířku a stlačte tlačítko Změnit pásy bloku 
v sekci Pás. Pro změnu teplotního spádu změňte teplotu přívodu a zpátečky v sekci Teplotní spád a stlačte tlačítko Změnit pásy bloku. Pro změnu délky a počtu pásů stačí změnit jejich hodnotu v sekci Výběr výrobku. Před stlačením tlačítka Změnit pásy bloku musíte označit potřebný blok. Pomocí tlačítka Přidat pásy bloku 
přidejte pásy do seznamu navržených pásů. V seznamu navržených pásů můžete pomocí tlačítka Změnit pás 
měnit všechny parametry každého pásu zvlášť. Po všech úpravách vložte pásy do projektu stlačením tlačítka Vložit do projektu.
Typy napojení sálavých panelů
Na koncích pásů se osazují registry, které se v závislosti na napojení liší. Existují následující standardní typy napojení sálavých panelů KSP:
- Paralelní napojení (R1)
- Poloviční paralelní napojení (R2)
- Sériové napojení, 1 trubka (R3)
- Sériové napojení, 2 trubky (R4)
Typ napojení spolu se zapojením sálavých pásů do topných okruhů mají podstatný vliv na rychlost proudění vody v trubkách panelů. Základní pravidlo: rychlost proudění vody v trubkách nesmí být menší, než 0,15 m/s. Při této rychlosti je jistota, že v potrubí bude zajištěno turbulentní proudění a tím pádem panely budou dodávat garantovaný výkon.
Označte pás v projektu a v roletce po stisknutí pravého tlačítka myši zvolte, Editujte napojení. Zobrazí se dialogové okno Úprava registrů se seznamem možných napojení koncových registrů (R1, R2, R3, R4). Počet možných napojení závisí na počtu trubek v páse a tedy na šířce pásu. Zvolte potřebný typ napojení a stisknete OK.
Napojení R1
Napojení R2
Napojení R3
Napojení R4
Zapojení sálavých pásů
Existuje několik variant zapojení sálavých pásů mezi sebou. Základní rozdělení jsou na samostatné, sériové a paralelní zapojení.
Samostatné zapojení
Paralelní zapojení
Sériové zapojení č. 1
Sériové zapojení č. 2
Paralelní zapojení
Při samostatném a paralelním zapojení bude teplotní spád na každém pásu stejný a všechny pásy budou mít stejný výkon. Rozdíl mezi těmito dvěma typy zapojení je v tom, že při samostatném zapojení každý pás představuje samostatný topný okruh, který lze zapnout / vypnout, popřípadě regulovat. Při paralelním zapojení taková možnost není. Navíc, paralelní zapojení vyžaduje hydraulické vyregulování pásů mezi sebou, aby byl zajištěn požadovaný průtok každým pásem. Samozřejmě existují i ventily, které umožňují samostatnou regulaci i při paralelním zapojení, ale finanční náročnost stoupá.
Sériové zapojení
Při sériovém zapojení voda proudí postupně přes každý pás. Do prvního pásu teče voda s nejvyšší teplotou a proto má pás nejvyšší výkon. Postupně se voda ochlazuje a výkon následujících pásů klesá. Při takovém zapojení se doporučuje pás s nejvyšším výkonem umísťovat k obvodové stěně, aby kompenzoval větší tepelné ztráty této zóny.
Základní typy zapojení se dají kombinovat mezi sebou a tím pádem zajišťovat potřebný výkon, nízké tlakové ztráty, dostatečnou rychlost a optimální rozložení výkonu po celé ploše haly.
Armatury
Koncepce návrhu sálavých panelů firmy Kotrbatý spočívá v minimalizaci míst, ve kterých by se mohlo dojít k poruše soustavy. K takovým patří hlavně místa osazení armatur na vstupu a výstupu z panelů. Proto doporučujeme osazovat vyvažovací armatury do potrubí pouze v případě, že se nedá vyvážit systém pomocí změny dimenzí potrubí nebo napojením a zapojením pásů. Když projektant nemá možnost u delších pásů zajistit kompenzaci prodloužení potrubí jiným způsobem, je možné osadit na vstupu a výstupu z panelu pružnou hadici pro napojení panelů. Uvedené armatury se nachází v dialogovém okně Výběr armatury.
Kontrola rychlosti proudění
Po výpočtu ve vlastnostech pásů je třeba provést kontrolu rychlosti proudění vody v panelech. Aby bylo možné deklarovat tabulkový výkon, je třeba držet rychlost proudění v trubkách ideálně vyšší než 0,15 m/s. Mezní hodnoty je možné diskutovat individuálně.
Závěr
Použití grafického a výpočtového softwaru TechCON značně zrychluje a usnadňuje návrh otopných soustav. Firemní verze TechCON Kotrbatý bude mít velký přínos pro projektanty, kteří mají zájem o návrh sálavého vytápění a potřebují jednoduchý a rychlý nástroj pro jejich projektování. Pro jakékoli otázky týkající se návrhu panelů, konzultace práce v programu TechCON Kotrbatý i otázky se získáním licence nás neváhejte kontaktovat na emailu: projekce@kotrbaty.cz.
Podpora stávající výpočetní pomůcky pro návrh sálavých panelů KSP 1.32.xls [3] nekončí, pro projektanty kteří preferují standardní postup je i nadále k dispozici. V této souvislosti je možné poznamenat, že v brzké době bude na www.kotrbaty.cz uvolněna verze s automatickým výpočtem celkové hmotnosti jednotlivých pásů, zatížením na jeden závěs a možností vložit individuální teploty místnosti ke každému jednotlivému sálavému pásu.
Literatura
- [1] Firemní dokumentace a podklady Kotrbatý (www.kotrbaty.cz)
- [2] Kabele, K., Hojer, O., Kotrbatý, M., Sommer, K., Petráš, D. Energy efficient heating and ventilation of large halls. Rehva guidebook no. 15. REHVA. Bruxelles 2011. ISBN 978-2-930521-06-0
- [3] Program na návrh KSP 1.32. Dostupný na www.kotrbaty.cz v sekci Projekce
- [4] Manuál software TechCON. Dostupný na www.atcon.sk
Konzultace, projekce, montáže vytápění a větrání průmyslových objektů a výměníkových stanic. Koncepční řešení zásobování průmyslových závodů teplem. Výroba závěsných teplovodních sálavých panelů a pásů KSP a KSP to go, světlých infračervených plynových ...