Teplovzdušné vytápění - teorie

Hospodárné vytápění hal, aneb účinnost vytápění hal

Na konci předchozího odstavce jsem zmínil nulovou účinnost vytápění. Myslím, že by bylo vhodné vysvětlit, jakou to účinnost jsem měl na mysli. Rozhodně to není účinnost jenž naleznete v technických podkladech a nebo v prospektech plynových odběrných zařízení. Tam se zmiňuje tak zvaná hořáková účinnost. Bývá uváděna v rozmezí 90 až 93%. Vyšší účinnost nikdo neuvádí, bylo by to podezřelé, jelikož teplovzdušná jednotka ani zářič nebývá vybaven zařízením na využití kondenzace spalin. Nižší účinnost také nikde neuvidíte, jednak se není čím chlubit a kromě některých plynových zářičů je tak nízká účinnost technicky obtížně realizovatelná, i když, viděl jsem toho v životě již mnoho. Pokud vás tato problematika zaujala, můžete navštívit kapitolu pojednávající o hořákové účinnosti vytápěcích agregátů.

Účinnost vytápění je něco jiného a nemá na ni vliv měření ze zkušebny. Je to vlastně účinnost distribuce tepla do pracovní zóny. Určovat ji musíme u vysokých hal, u nízkých prostor ji lze zanedbat, tedy považovat za 100%. Hodnota účinnosti vytápění je závislá na správném technickém řešení pro určitou konkrétní halu. Je rozhodující pro porovnání jednotlivých řešení, musíme ji znát při určování tepelného výkonu pro vytápění haly a v neposlední řadě má přímý vliv na roční spotřebu paliva. V této kapitole si řekneme jak ji určit. V následujících kapitolách vyjmenuji okolnosti, jenž ji ovlivňují a popíši způsob, jak ji co nejlépe maximalizovat.

Účinnost vytápění lze definovat jako poměr mezi dosaženou průměrnou teplotou v pracovní zóně a průměrnou teplotou v hale. Objektivní výsledky získáme, neporovnáváme li přímo teploty ve °C, ale teplotní rozdíl vůči venkovní teplotě. Ta by měla být pokud možno srovnatelná a vypovídající. Nebudeme topit v létě, ale v zimě a tak měření provádíme, když je venku mráz a nesvítí sluníčko. Teplotu v pracovní zóně určíme jako průměr teplot ve výšce 0,1 metru a 1,5 metru nad podlahou. Průměrnou teplotu v hale nemusíme počítat integrací křivky zvrstvení, ale pro naše účely stačí průměr teplot ve výšce 0,1 metru nad zemí a teploty vzduchu 0,1 metru od stropu (měříme ovšem mimo světlík). Pokud nemáte v hale jeřáb, je výhodné měření provádět ze střechy.

Na obrázku vlevo je křivka zvrstvení vzduchu u vytápění s nízkou účinností. Hala je bohatě prosklená a špatně zatěsněná. Teplovzdušné vytápění vytváří vzduch o teplotě zhruba 50°C.

Díky tomu můžeme pod střechou naměřit teplotu 37°C, ale těsně nad podlahou je teplota jen 13°C. Průměrná teplota v hale je 25°C, vztaženo k venkovní teplotě –10°C je rozdíl 35°K. Průměrná teplota v pracovní zóně je 15°C, vztaženo k venkovní teplotě je rozdíl 25°K.

Účinnost vytápění haly je daná poměrem 25 / 35 = 70 %. Křivka zvrstvení byla měřena mimo osu teplovzdušných jednotek, při jejich maximálním výkonu.

Další obrázek představuje velmi dobrou účinnost vytápění haly. Hala je dobře zaizolovaná s optimální infiltrací. Teplovzdušné vytápění vhání do haly vzduch o teplotě zhruba 32°C.

Díky tomu můžeme pod střechou naměřit teplotu jenom 27°C. Těsně nad podlahou je teplota 21°C. Průměrná teplota v hale je tedy 24°C, vztaženo k venkovní teplotě –10°C je rozdíl 34°K. Průměrná teplota v pracovní zóně je 22°C, vztaženo k venkovní teplotě je rozdíl 32°K.

Účinnost vytápění haly je daná poměrem 32 / 34 = 95 %. Rovněž i tato křivka zvrstvení byla měřena mimo vliv proudu teplého vzduchu při plném výkonu systému.

Na sklon křivky zvrstvení, tedy na účinnost vytápění má vliv kvalita vlastní haly a výběr vhodného vytápěcího systému.

Možná Vám někdo dokladoval křivku zvrstvení vzduchu v hale, jenž měla daleko lepší parametry, než zde uvádím. Musíte si uvědomit, že při obchodním jednání žádný reprezentant firmy nepředkládá objektivní materiály, ale pouze to co se mu hodí. Tím samozřejmě nechci tvrdit že někdo lže, ale pouze neuvádí všechny okolnosti při kterých byly naměřeny jeho pádné „důkazy“. Pro ilustraci uvedu dva časté příklady.

Křivka teplotního zvrstvení v „natopené“ hale.

Natopená hala je výraz běžně používaný mezi lidmi z oboru a znamená pouze to, že v hale není třeba topit. Teplotní čidla vykazují teplotu vyšší, než je požadovaná a regulace vytápěcí systém dávno vypnula. Schází nám tedy zdroj teplého vzduchu, jenž by se hromadil pod střechou. Pokud je měření provedeno v obzvláště vhodný okamžik, můžeme si v hale naměřit libovolný, naprosto ideální průběh teploty. Těsně nad podlahou i těsně pod střechou může být shodná teplota. Hodně záleží na počasí a na venkovní teplotě.

Pokud je měření provedeno 2. listopadu v 10 hodin dopoledne, může být venkovní teplota ve stínu jenom 5°C nad nulou, ale tím, že se do haly opírá sluníčko, je teplota opláštění z vnější strany srovnatelná s teplotou v hale. Úplně schází zdroj chladu, jenž by snižoval teplotu u podlahy. Pokud je v hale hodně oken a světlíků, je podlaha ohřívaná sluníčkem. Pak si můžeme naměřit téměř co chceme. Pod střechou může být o pár stupňů menší teplota než nad podlahou a podlaha může být nejteplejším místem. Věřte – nevěřte, i takové měření může být autorizované.

Křivka teplotního zvrstvení ve vhodném místě.

Ještě větším trumfem v rukou obchodního zástupce je měření provedené ve zvláště vhodném místě. Pokud je totiž teplovzdušná jednotka umístěna níž jak dva metry nad podlahou a žaluzie této jednotky skloněny k zemi, dosáhne proud teplého vzduchu až na podlahu a pak máme v hale místečko, které intenzivně „fénujeme“ teplým vzduchem. Ofukovaná plocha je zhruba metr široká a dva metry dlouhá. Měření provedené přímo nad ní vykazuje účinnost vytápění hodně přes 200%. Zvláštní je, že součástí dodávky takovýchto jednotek bývá otočná konzola, jenž slouží k nasměrování tohoto nepříjemného proudu mimo pracoviště a stroje ale přitom právě průběh teploty s výškou měřený přímo v ose jednotky bývá uváděn jako reprezentativní pro celou halu. Různé termografické obrázky pak dokazují účinnost patentovaných řešení, ale já to spíše vnímám jako hazardování s důvěrou zákazníka.

Někdy není třeba měřit teploty v hale, stačí pohled na jeřábníka v tílku a na ostatní zaměstnance ve vatovaných kabátech. Pokud si však měření objednáte a nebo provádíte sami, musíte brát reprezentativní místo v hale. V prostředku haly naměříte nejvyšší teplotu u podlahy a v případě skloněné střechy také nejvyšší teplotu pod stropem. Znovu opakuji, že toto neplatí pro světlík z drátoskla. Těsně u stěny měření neprovádějte, výsledky jsou frustrující. Ve starších halách mají pod oknem jinovatku a tam by mohla být teplota v pracovní zóně pod bodem mrazu. Ideální je zhruba 1/3 šířky haly mimo vliv vrat.