Otopné plochy (IV - 2.část) - přepočet tepelného výkonu

Opravný součinitel na odlišný hmotnostní průtok, případně na odlišné ochlazení

U druhů a typů otopných těles u nichž má hmotnostní průtok (ochlazení) teplonosné látky vliv na tepelný výkon větší než 4 %, se přepočet provádí s opravným součinitelem na hmotnostní průtok f_m případně s opravným součinitelem na ochlazení teplonosné látky f_δt. Pro běžnou praxi projektanta je určování tohoto opravného součinitele mimo jeho dosah. Měl by ho určit vždy výrobce na základě hodnot měření získaných od zkušební laboratoře. Tyto opravné součinitele se víceméně týkají především konvektorů a hlavně pak podlahových konvektorů.

Obr. 1 Opravný součinitel na připojení otopného tělesa
(pro tělesa s L/H < 3)

Opravný součinitel na připojení otopného tělesa

Za jmenovité připojení otopného tělesa se považuje připojení jednostranné shora - dolů. Při tomto připojení je f_x = 1. U koupelnových trubkových otopných těles se za jmenovité připojení považuje připojení oboustranné zdola - dolů.

Hodnoty opravného součinitele podle ČSN 06 1101 jsou uvedeny na obr. 1.

Opravný součinitel na úpravu okolí

Pokud z jakýchkoli důvodů chceme použít zákryty, musíme si uvědomit, že nesnížíme pouze přístupnost a čistitelnost otopných těles, ale že ovlivníme i tepelný výkon tělesa. Tepelný výkon sáláním bude zčásti či téměř zcela potlačen a konvekčním proudům vřadíme do cesty významnou překážku k obtékání.

Vzhledem ke změněným podmínkám instalace se nabízejí k zohlednění tyto faktory:

• používání zákrytů otopných těles, ať už plných, s prolisy, s výřezy pro vstup a výstup vzduchu apod. (obr. 2)
• umístění otopného tělesa pod parapetní deskou nepříznivě ovlivňující tepelný výkon (obr. 3)
• osazení otopného tělesa v nestandardní poloze, jako je nízko nad podlahou, blízko instalační stěny či zahloubené ve stěně v nice (obr. 4, 5, 6).

Zakrytím otopného tělesa se snadno dostaneme na snížený výkon o 15 % a více. Zákryty musí být tedy provedeny tak, aby se jejich nevýhody projevily v co nejmenší možné míře. Pokud by tomu tak nebylo, přičítali bychom k nákladům na zákryt ještě náklady na kompenzaci ztráty části výkonu, tedy náklady vyplývající z použití většího otopného tělesa. U zákrytů bychom měli dodržovat alespoň následující zásady:

• zakrytí musí být kdykoli snadno odejmutelné bez použití speciálních pomůcek
• nasávací otvory zákrytu by měly mít min. délku otopného tělesa L a výšku rovnu hloubce tělesa B
• výdechové otvory zákrytu by měly být min. tak velké, jako otvory nasávací
• výdechový otvor situovaný nad otopným tělesem by měl být dlouhý, jako je dlouhé otopné těleso s hloubkou, jako je hloubka tělesa a to vše při zachování podmínky, že součet ploch všech průduchů výdechové mřížky je min. 2/3 celkové pomyslné plochy výdechového otvoru.

Při vhodném použití zákrytu je však možné dosáhnout dokonce zvýšení výkonu. Jedná se však pouze o jediný případ, kdy před článkové otopné těleso předřadíme desku. Za zdůraznění stojí, že zvětšení výkonu zakrytím tělesa resp. předřazením desky před těleso se dosáhne pouze a jen u otevřených článkových otopných těles.

Obr. 2 Opravné součinitele na úpravu okolí pro článková otopná tělesa;

Na obr. 3 je patrné snížení tepelného výkonu u jednotlivých typů deskových otopných těles, s kterým lze počítat vzhledem k výšce parapetu nad otopným tělesem. Vzdálenost horního okraje tělesa od spodního okraje parapetu má u deskových otopných těles nezanedbatelný vliv na jeho výkon. To se ukazuje především u vícedeskových otopných těles, u kterých má menší vzdálenost než 100 mm značný význam na snížení výkonu. Vzhledem k této skutečnosti je vhodné vícedesková tělesa neinstalovat pod přesahující parapet, nebo je instalovat alespoň se vzdáleností horního okraje od parapetu větší než 150 mm.

Obr. 3 Opravný součinitel na úpravu okolí pro osazení otopného tělesa pod přesahující parapet;

Vzdálenost od bočních stěn niky nemá vzhledem ke změně výkonu deskového otopného tělesa význam. Rozhodujícím hlediskem je tedy snadná montáž a dostatečný prostor pro ventil.

Pokud nedodržíme výšku tělesa nad podlahou min 100 mm, můžeme snížení výkonu odečíst z obr. 5. Minimální výška osazení tělesa od podlahy podle DIN 4703 část 3 je 70 mm. Z obr. 5 je patrné, že již tato výška působí změnu výkonu a menší výšky osazení pak tepelný výkon tělesa snižují výrazně. V praxi se tělesa osazují již z důvodů úklidových prací 100 mm a více nad podlahu, což plně vyhovuje vzhledem k zachování maximálního výkonu.

Obr. 4 Opravný součinitel na úpravu okolí při osazení otopného tělesa do stěny
(resp. niky) pro otopná tělesa článková, trubková a desková;

Pro vzdálenost otopného tělesa od obvodové stěny je stanovena hodnota 50 mm. Dostatečnou vzdálenost nám celkem standardně zajišťují profesionální upevňovací konzole. Pokud bychom volili nějaké jiné individuální upevnění můžeme při stanovování správného výkonu vyjít z obr. 6. Nejmenší vzdálenost, abychom ještě nijak významně nesnížili výkon, by měla být 30 mm.

Obr. 5 Opravný součinitel na úpravu okolí pro osazení otopného tělesa nízko nad podlahou;

Změny výkonu díky zakrytí nábytkem jsou obecně nepostižitelné. Jestliže však dodržíme hledisko, že je nábytek (komoda, stůl, lavice atd.) od tělesa vzdálen alespoň 50 až 100 mm můžeme počítat se snížením výkonu max. do 12 %.

V případě tenkých vzdušných záclon, které sahají až na zem před těleso, se výkon snižuje jen nepatrně (do 3 %). U silných závěsů je snížení výkonu podstatnější, ale nelze ho však obecně kvantifikovat. Na druhou stranu lze přijmout výklad, že závěsy působí momentální snížení tepelné ztráty okna (působí jako izolace) čímž se sníží i momentální potřeba dodávaného tepla do místnosti. Tak se snížený výkon otopného tělesa neprojeví jako narušení tepelné pohody ve vytápěném prostoru. Protože se přesnost měření tepelného výkonu otopných těles v měřicí komoře pohybuje do 4 %, je zohlednění vlivu záclon a závěsů bezpředmětné.

Obr. 6 Opravný součinitel na úpravu okolí pro osazení otopného tělesa blízko stěny;

Opravný součinitel na počet článků

U článkového otopného tělesa se stanovuje výkon pro 10 článků. Ten je pak podělen tímto počtem článků a je tak určen tepelný výkon jednoho článku (tepelný modul). Je tedy zřejmé, že výkon jednoho článku nerespektuje podmínky proudění a sdílení tepla u tělesa např. o třech článcích, či třiceti článcích. U článkových těles s méně než deseti články se bude výkon zvyšovat a u těles s více jak deseti články zase snižovat. Průběh opravného součinitele na počet článků f_n u článkových otopných těles je postižitelný následujícím vztahem

n    je počet článků [-]

Opravný součinitel na odlišné umístění tělesa ve vytápěném prostoru

Proudění vzduchu ve vytápěném prostoru, rozložení teplot a chladné padající proudy u okenní plochy jsou jevy, které souvisí se schopností tělesa sdílet teplo do vytápěného prostoru. Jestliže umístíme těleso uvnitř prostoru k neochlazované stěně, změní se teplotní a rychlostní pole a rovněž tak i výkon tělesa. Jak se změní tepelný výkon otopného tělesa když ho umístíme k vnitřní stěně kolmé na ochlazovanou stěnu s oknem, či s ní rovnoběžně ukazuje opravný součinitel na umístění tělesa v prostoru f_p na obr. 7.

Obr. 7 Opravný součinitel na umístění otopného tělesa v prostoru pro všechny druhy
otopných těles vyjma podlahových konvektorů (platí pro t_i = 5 až 24 °C)

Příklad:

Navrhněme otopné těleso, které má pokrýt tepelnou ztrátu Q_z = 2500 W. Otopné těleso bude provozováno na základě parametrů daných projektem při teplotním spádu 75/60 °C a teplotě místnosti t_i = 24 °C. V katalogu výrobce hledejme otopné těleso podle jmenovitých teplotních podmínek (75/65/20 °C). Teplotní exponent otopného tělesa uvažujme n = 1,32.

Postup výpočtu:

1) Výpočet teplotního podílového součinitele c

2) Výpočet opravného součinitele na teplotní rozdíl f_Δt

3) Výpočet tepelného výkonu otopného tělesa za jmenovitých podmínek

Interaktivní přepočet tepelných výkonů otopných těles (Vytápění - Tabulky a výpočty)

Literatura:

[1] Bašta, J.: Otopné plochy. Praha: Ediční středisko ČVUT, 2001. - 328 s. - ISBN 80-01-02365-6. ČSN 06 1101: Otopná tělesa pro ústřední vytápění. ČNI, květen 2005.