Vyku o anie 2011
19. medziná odná kon e encia
443
D
DY
YN
NA
AM
MI
IK
KA
A
C
CH
HL
LA
AD
DN
NU
UT
TÍ
Í
A
A
N
NÁ
ÁB
BĚ
ĚH
HU
U
P
PO
OD
DL
LA
AH
HO
OV
VÉ
ÉH
HO
O
V
VY
YT
TÁ
ÁP
PĚ
ĚN
NÍ
Í
Ing. Ondřej ŠIKULA, PhD.
Ing. Jose PLÁŠEK
Vysoké učení echnické B ně
Fakul a s a ební
Ús a echnických zařízení budo
Ve eří 331/95, 602 00 B no
el.: +420 541 14 7923
e-mail: [email p o ec ed]
ÚVOD
Simulace náběhu a chladnu í podlaho ého y ápění. Cílem příspě ku je poukáza na
dynamiku p o ozních s a ů podlaho ého y ápění. Podlaho é y ápění pa ří mezi
nejméně dynamické o opné sys émy a ykazuje značnou epelnou se ačnos .
Důsledkem oho je dlouhá doba než podlaho é y ápění začne opi na plný ýkon a ady
dlouhá doba než je na ápěné mís nos i dosažen epelný kom o . Podlaho é y ápění
aké nedokáže dos a ečně p užně eago a na změny po řebě epelného ýkonu a o
zejména si uacích, když jsou y o změny příliš dynamické. Typickou si uací, kdy k omu
dochází chladném období oku, když do mís nos i zas í í slunce. V en momen
y ápění ypíná, ale k ůli elké epelné se ačnos i dochází k ná ůs u ni řní eplo y.
Ten o ná ůs je ě ší, než by omu bylo případě použi í menších, kon ekčních, či
sála ých o opných p ků – o opných ěles, kon ek o ů, sála ých panelů apod.
Ten o ná ůs znamená nehospodá né yuži í ene gie na y ápění, p o ože jej ob ykle a
uži a el mís nos i bez uži ku y ě á okny. Naopak pozi i ní las nos í podlaho ého
y ápění je z ýšení epelné s abili y mís nos i zimním období.
Ke zjiš ění dynamiky epelného cho ání podlaho ého y ápění byla použi a eo e ická
me oda počí ačo é simulace časo ě neus áleného edení epla so wa u Calcula ion
A ea (dále CalA).
SOFTWARE CALA
So wa e CalA umožňuje řeši časo ě us álené i neus álené 2D sdílení epla edením
podle o nice (1). Výpoče je p o áděn na o ogonální ýpoče ní sí i me odou kon olních
objemů. Kon olní objemy jsou obdélníko ého a u a jejich geome ických s ředech
jsou počí ány eplo y. So wa e umožňuje yuži í New ono y ok ajo é podmínky 3.
d uhu, k e á z olením ysoké hodno y součini ele přes upu epla může nabý cha ak e u
ok ajo é podmínky 1. d uhu - Di ichle o y. Tepelně- echnické las nos i použi ých
ma e iálů – c (mě ná epelná kapaci a), ρ (objemo á hmo nos ), λ ( epelná odi os ) a
ni řní zd oje epla jsou u ažo ány kons an ními hodno ami nezá islými na eplo ě -
blíže iz [2].
τ
ρλλ
∂
∂
=+
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
∂
∂
∂
∂
+
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
∂
∂
∂
∂T
cS
y
T
yx
T
x.. (1)
So wa e CalA nejno ější e zi 3.2 umožňuje uži a eli při ýpoč u časo ě neus áleného
edení epla pře uši ýpoče a na áza na poslední spoč ený časo ý k ok jinými
ok ajo ými podmínkami. Tím o způsobem je možné sledo a ý oj eplo ního pole, a
jakmile například eplo a po chu podlahy přesáhne hygienicky přípus nou mez p o és
po řebný zásah do ok ajo é podmínky eplo y eplonosného média p oudícího opným
hadem podlaho ého y ápění – edy simulo a zásah sys ému měření a egulace.
POPIS ŘEŠENÍ PROBLÉMU
Řešená podlaho é y ápění je yob azeno na ob . 1. Na enko ní s ěně byl na íc z olen
y ápěný sokl, k e ý se ýjimečně ins aluje, pokud yuži elná podlaho á plocha není
dos a ečná p o při edení po řebného epelného ýkonu do mís nos i. Tepelně- echnické
las nos i použi ých ma e iálů a ok ajo é podmínky jsou u edeny ab. 1 a 2. Všechny
ok ajo é podmínky byly p o jednoduchos z oleny jako čase neměnné. Pouze byla
ak i o ána – při na ápění, nebo deak i o ána – při chladnu í ok ajo á podmínka
přes upu epla na ubkách o opného hadu.
Ob . 1 Řešený de ail a označení ok ajo ých podmínek
Tab. 2 Tabulka použi ých ma e iálů
Ba a
Objemo á
hmo nos
ρ [kg/m3]
Tepelná
odi os
λ [W/(m·K)]
Tepelná
kapaci a
c [J/(kg·K)]
M12 - Mal a ápenocemen o á
M13 - Y ong á nice
M14 - Be on hu ný
M15 - Ke amická dlažba
M17 - Polys y en pěno ý EPS
M18 - Y ong U p o il
M20 - Železo s a ební
M21 - omi ka
M22 - ŽB_dobe ono á ka
M26 - Be on hu nýi
M30 - Mal a ápenocemen o á
M33 - Mine ální plsť
███
███
███
███
███
███
███
███
███
███
███
███
1850,00
480,00
2100,00
2000,00
40,00
480,00
7850,00
5,00
5,00
2100,00
1850,00
100,00
0,970
0,150
1,230
1,010
0,040
0,190
58,000
0,990
1,580
1,230
0,970
0,056
840,00
840,00
1020,00
840,00
1270,00
840,00
440,00
1,00
1,00
1020,00
840,00
880,00
1
2
7
4
5
3
6
444
445
Tab. 3 Tabulka použi ých ok ajo ých podmínek
Číslo
Délka
L [m] Teplo a
T [°C]
Souč. přes upu
epla
α [W/(m2·K)]
P01 - In e ié – podlaha
P02 - In e ié – s ěna ho ní
P03 - In e ié - s op
P04 - sokl
P05 - Ex e ié
P06 - s ena_dolni
P07 - podlaho ka
1
2
3
4
5
6
7
0,870
0,555
0,935
0,350
2,105
0,880
0,640
20,000
20,000
20,000
20,000
-15,000
20,000
30,000
6,000
6,000
6,000
6,000
23,000
6,000
1500,000
VÝSLEDKY A DISKUSE
Na ob ázcích 2, 3, 4 jsou zp aco ány ýs upy ze so wa u CalA e o mě ob ázků a g a ů.
Kladný epelný ok je de ino án ždy ak, že eče smě em z ok ajo é podmínky ke
kons ukci, čímž se podílí na zes upu její eplo y.
P o účely yhodnocení byla doba chladnu í de ino ána jako časo ý úsek, po k e ý epelný
mě ný epelný ok q W/m z po chu podlahy pod k e ým je podlaho é y ápění byl
≤ 0 W/m. Doba náběhu pak jako časo ý úsek, na jehož konci pla í dq/d ≈ 0, kde je
čas.
Z ob ázků 3 a 4 yplý á, že doba chladnu í podlaho ého y ápění je ∼ 21 h, za ímco
soklo ého y ápění pouze ∼ 9 h. Doba náběhu soklo ého y ápění je ∼ 7 h a podlaho ého
y ápění ∼ 9 h. Oba ýpoč y byly p o edeny za jis ých zjednodušení, jako je olba
jedno ných součini elů přes upu epla na ni řních po ších kons ukcí a časo ě
neměnných eplo ok ajo ých podmínek apod. Přes o lze ýsledky po ažo a za
dos a ečně přesné p o o, aby z nich bylo možno uděla zá ě o dynamice epelného
cho ání podlaho ého y ápění p o z olený de ail.
eplo y epelné oky
Ob . 2 Výsledky – po nahřá í
446
epelný ok
[W/m]
čas [h]
Ob . 3 P ůběh epelných oků čase – chladnu í
epelný ok
[W/m]
čas [h]
Ob . 4 P ůběh epelných oků čase – náhře
ZÁVĚR
Předně je dosažených ýsledků pa né, že exis uje ýznamný ozdíl dynamice
epelného cho ání podlaho ého y ápění a soklo ého y ápění. Dů od je zřejmý a
spočí á pods a ně lepších podmínkách p o od od epla ze soklo ého y ápění do
ex e ié u důsledku malé epelně-akumulační schopnos i u ažo ané enko ní s ěny a
447
ý azně menšího epelného odpo u smě em k ex e ié u než je o u podlaho ého
y ápění.
Dále lze kons a o a , že spoč ené mnohahodino é doby chladnu í a náběhu s ědčí o
značně omezené schopnos i ěch o sys émů y ápění eago a na ychle se měnící
po řebu epelného ýkonu.
Li e a u a
[1] PETRÁŠ, D., Koudelko á D., Kabele, K.: Teplo odní a elek ické podlaho é y ápění.
B a isla a: Jaga g oup, 2004. – 216 s. ISBN 80-88905-97-4.
[2] ŠIKULA, O., Manuál k so wa u CalA, ISBN 978-80-7399-879-0, T ibun EU s. .o.,
B no, 2009
Poděko ání
Příspě ek znikl s podpo ou p og amu TRVALÁ PROSPERITA ná odní p og am ýzkumu
II., MPOČR kód 2A – 1TP1/119.