Větrání nízkotlakých kotelen – 2. část – dokončení

Autor textu působí bezmála 39 let jako soudní znalec v oboru tepelná technika. Jako pracovník Projektového ústavu hl. města Prahy se již na samém počátku své znalecké kariéry opakovaně setkával s případy otrav oxidem uhelnatým v kotelnách – zejména v těch na tuhá paliva. To jej inspirovalo k vydání příručky pro projektanty ústavu pod názvem „Metodika výpočtu větrání kotelen“.
Později byla příručka rovněž vydána jako příloha ke konferenci Vytápění pod názvem „Větrání nízkotlakých kotelen“. Společně s dalšími projektanty PÚ VHMP jsme pak podle ní v průběhu následujících let úspěšně navrhli stovky kotelen, u kterých nikdy k tragickým otravám CO nedošlo.
I když se v průběhu doby změnily některé normy a vyhlášky, nadčasová hodnota této příručky umožňuje její využití i dnes. Proto se nyní vracíme o několik desetiletí zpět s cílem seznámit generaci mladších projektantů s historií větrání kotelen.

Recenzent: Jiří Rynda

5.6 Množství přívodního a odvodního vzduchu

Stanovením hodnot V_s, V_c, V_t je dán podklad pro určení množství přívodního (V_p) a odvodního vzduchu (V_o). Správné určení V_p, V_o závisí na vzájemném poměru hodnot V_s, V_c, V_t a na skutečnosti, zda je nebo není prostor kotelny účinně provětrán bez V_c. Srovnej odst. 4.0.

Určení V_p je jednoznačné z tab. 2. Určení V_o rovněž, až na variantu 2), kdy V_s > V_t > V_c. Zde nutno nejdříve kontrolovat teplotu v kotelně t_ia rozhodnout se, zda bude vzduch ohříván. Hodnotu V_o pak určíme z téže tab. 2.

Poznámka:
V případech neúčinného provětrávání kotelny u variant ad 1), 2), 5) a 6) lze místo 100 % V_c připočítávat jen určitou část z V_c. V praxi se nejčastěji setkáváme s případy ad 1) a 2).

5.7 Kontrola teploty vzduchu v kotelně t_i [°C]

Nebude-li se přívodní vzduch v kotelně V_p ohřívat, docílí se pouze teplota:

Neleží-li teplota t_i [°C] v rozmezí teplot podle hygienického předpisu, nutno vzduch ohřívat.

5.8 Výpočet potřeby tepla pro ohřev přívodního vzduchu

5.9 Výpočet teploty přívodního vzduchu t_p [°C]

Pracovní rozdíl teplot (t_{p –} t_i) má být v rozmezí (6 – 15) K.

5.10 Výpočet tlakového rozdílu pro přirozené větrání

 

kde je:

• h – vzdálenost mezi osami přívodního a odvodního otvoru. U šachtového větrání vzdálenost mezi osou přívodního otvoru a hranou šachty na výstupu vzduchu z otvoru [m],
• g – tíhové zrychlení [m·s^–2], g = 9,81 m·s^–2
• r_e, r_i měrná hmotnost venkovního (index _e) a vnitřního vzduchu (index _i) [kg·m^–3]

Tlakový rozdíl Dp se rozdělí na tlakový rozdíl pro překonávání tahových ztrát při přívodu vzduchu (DP_p) a odvodu vzduchu (DP_o):

 

5.11 Stanovení tlakového rozdílu pro DPp

AERACE:

Ze základního vztahu pro plochu přívodního otvoru vyjádříme tlakový rozdíl pro přirozený přívod vzduchu:

  

kde je:

• V_p – maximum z hodnot V_{s, Vc, Vt}, event. (V_{s, Vt) + Vc} [m³·s^–1]
• µ_p – součinitel průtoku přiváděcího otvoru (0,60 – 0,70) (průměr 0,65).

 

kde je:

 

• W_p – rychlost proudění vzduchu v přívodním otvoru [m·s^–1]

 

 

ŠACHTOVÉ VĚTRÁNÍ:

Tlakový rozdíl se volí (20) nebo vypočte (21) podle vztahu:

 

nebo

 

přičemž DP_p £ 5,0 Pa!

5.12 Stanovení plochy přívodního otvoru S_p [m²]

AERACE:

Při aeračním větrání se obvykle volí rychlost vzduchu v přívodním otvoru

 

Pak podle vztahu (19) je

 

a dosazením do původní rovnice (18) a úpravou obdržíme:

 

ŠACHTOVĚ VĚTRÁNÍ:

Tlakový rozdíl bývá u šachtového větrání větší než u aerace (až 5 Pa). Při venkovní výpočtové teplotě –12 °C může rychlost v přívodním otvoru dosáhnout hodnoty až 1,8 m·s^–1.

Plochu přívodního otvoru stanovíme ze vztahu (18):

 

5.13 Stanovení tlakového rozdílu pro přirozený odvod vzduchu DP_o

 

5.14 Stanovení plochy odvodního otvoru

AERACE:

 

ŠACHTOVÉ VĚTRÁNÍ:

Vztah pro stanovení velikosti odvodního otvoru není v dostupné literatuře publikován. Z toho důvodu je provedeno odvození pro kruhový průřez o průměru d [m], přepočet na čtvercový nebo obdélníkový průřez se provede podle tzv. ekvivalentního průměru d_ekv [m], potřebné vztahy jsou uvedeny následně za odvozením.

Plocha kruhu

 

rychlost proudění vzduchu v odváděcí šachtě:

 

Tlakový rozdíl DP_o pro odvod vzduchu se využije k překonání tahových ztrát při proudění v přímých úsecích kruhové šachty:

 

a překonání tahových ztrát při průchodu vzduchu vřazenými odpory:

 

 

kde je:

• l – součinitel odporu třením [–], obvykle = 0,02,
• x – součinitel vřazených odporů [–], obvykle = 3 pro žaluzii, ostrohranný vstup do šachty, ohyb proudu a výstup.

Z rovnice (28)

 

dosadíme do (29):

 

a vypočteme

 

a dále

  

Průměr odvodní šachty d nutno předem odhadnout a výsledek překontrolovat s odhadem. Při nesouladu nutno výpočet opakovat, až je docíleno potřebné shody.

Hodnota d_ekv je definována:

 

kde je:

• S – plocha průtočného průřezu [m²] a
• O – obvod průtočného průřezu.

Pro kruhové potrubí platí:

 

Pro čtvercový průřez potrubí o straně a [m] je:

 

Pro obdélníkový průřez o stranách a, b je:

  

6.0 Schémata větrání kotelen

a) Tuhá a kapalná paliva

b) Plynná paliva

---

Ventilation of Low Pressure Boiler Rooms – Part 2

At the very beginning of his expert career in the Design Institute of The City of Prague the author repeatedly witnessed cases of carbon monoxide poisoning in the boiler rooms - especially in solid fuel boiler rooms.

This inspired him to publish a handbook for designers of the Institute under the title „Methodology of boiler ventilation calculation“.

Later, the manual was also published as an annex to the Heating Conference under the title „Ventilation of Low Pressure Boiler Rooms“.

Although some technical standards and decrees have changed over time, the timeless value of this handbook makes it possible to use it even nowadays. That´s why we are turning back in time to familiarize the generation of young designers with the history of boiler rooms ventilation.

Keywords: history, ventilation, low-pressure boiler room, solid fuels, carbon monoxide, poisoning