Anotace
Obsahem této bakalářské práce je návrh inženýrských sítí pro novou laboratoř Katedry energetických zařízení a zmapování zařízení, na kterých se vykonávají měření a experimenty ve stávajících laboratorních prostorách. Výsledkem je výkresová dokumentace. Bakalářská práce je rozdělena do třech hlavních okruhů.
V první části je čtenář obeznámen s obecnou situací, rozmístěním daných zařízení v nynějších laboratorních prostorách Katedry energetických zařízení.
Následující část se zabývá stručným seznámením se s konkrétními zařízeními, jejich popisem a schematickým návrhem inženýrských sítí.
Závěr práce je zaměřen na projekční část, kde je koncept nové laboratoře, kterou jsem zvolil jako nejoptimálnější variantu pro danou lokalitu.
Klíčová slova: Laboratoř, inženýrské sítě, návrh, prostor, zařízení
Annotation
Proposal of the utility lines of the new laboratory for the KEZ is the main content of that bachelor thesis. Charting of the equipment, which are used for measurements and experiments in the present laboratories. The outcome is the drawing documentation.
This bachelor thesis is divided into three main parts.
First part is about general situation, placement of the equipment in the present laboratories.
Next part follows up the short introducing of the specific equipment and their description and the schematic proposal of the utility lines.
The conclusion is based on the project part, where is the concept of the new laboratory, which I have chosen as a most optimal variant for the given area.
Key words: Laboratory, utility lines, proposal, area, equipment
Poděkování
Tímto bych rád poděkoval své rodině a přítelkyni za duševní i finanční podporu při studiích na Technické univerzitě v Liberci. Dále bych chtěl poděkovat za rady při psaní a vedení bakalářské práce panu doc. Ing. Václavu Dvořákovi, Ph.D., a konzultantovi panu Ing. Petru Novotnému, CSc. V neposlední řadě patří mé díky vědeckým pracovníkům z Katedry energetických zařízení, kteří se mnou konzultovali požadavky na novou laboratoř.
7
Obsah
Obsah ... 7
Seznam použitých zkratek a symbolů ... 9
1 Úvod ... 10
2 Zmapování stávajícího stavu ... 11
2.1 Laboratorní prostory ... 11
2.1.1 Laboratoř technického měření - laserovna ... 11
2.1.2 Laboratoř energetických strojů ... 12
2.2 Kompresorovna ... 12
2.3 Referenční zařízení ... 13
2.3.1 Radiální jednokolový turbokompresor ČKD Praha ... 13
2.3.2 Tažná nádrž ... 15
2.3.3 Šlírové zařízení ... 16
2.3.4 Klimatizační jednotka ... 17
2.3.5 Ejektorová trakce ... 19
2.3.6 Stratifikační nádrž ... 19
2.3.7 Vytápěcí technika ... 20
3 Požadavky na novou laboratoř ... 21
3.1 Obecné požadavky na novou laboratoř ... 21
3.2 Požadavky na umístění jednotlivých laboratorních zařízení ... 21
4 Návrh inženýrských sítí ... 23
4.1 Voda z vodovodního řadu ... 23
4.1.1 Studená laboratorní voda ... 23
4.1.2 Teplá laboratorní voda ... 24
4.1.3 Topný okruh ... 25
8
4.1.5 Užitková voda ... 26
4.2 Plyn ... 26
4.3 Rozvod stlačeného vzduchu a částečného vakua ... 27
5 Návrh laboratoře ... 29
5.1 Prostor pro novou laboratoř ... 29
5.2 Popis navrhované laboratoře ... 30
5.3 Rozmístění zařízení a přípojek v nové laboratoři ... 30
5.4 Nová kompresorovna ... 33
5.5 Rozvody požadovaných inženýrských sítí v nové laboratoři ... 34
6 Závěr ... 36
Seznam použité literatury ... 39
Seznam samostatných příloh ... 40
Seznam příloh ... 40
9
Seznam použitých zkratek a symbolů
Název Zkratka
Rektorát - Informační centrum Technické univerzity v Liberci IC
Katedra energetických zařízení KEZ
Rozvod nízkého tlaku vzduchu - 13 bar NT
Plyn P
Studená laboratorní voda SUV
Voda z vodovodního řadu SV
Technická univerzita v Liberci TUL
Teplá laboratorní voda TUV
Teplá voda (z bojleru) TV
Částečné vakuum V
Rozvod vysokého tlaku vzduchu - 35 bar VT
Význam Symbol
Kulový kohout
10
1 Úvod
V rámci rozvoje univerzitního kampusu se vedení Technické univerzity v Liberci rozhodlo, že stávající prostory, které se nacházejí v přízemí budovy E2, nadále nebudou sloužit jako laboratoře pro Katedru energetických zařízení. Na místo toho se zde plánuje stavební rekonstrukce, po které by zde měla vzniknout univerzitní knihovna.
Katedra energetických zařízení má další část laboratoří i v přízemí a v prvním podlaží v budově C. Přemístění zařízení a vybavení ze stávajících laboratoří umístěných v budově E2 sem není možné, z důvodu nedostatečné prostorové kapacity a nárokům na provoz některých ze zařízení. Proto je zapotřebí rozšířit či vybudovat úplně nové zázemí.
Návrh nového zázemí vychází z technických požadavků na provoz zařízení, která zde budou umístěna, a bereme v potaz potřebné rozestupy i komunikační plochy.
V tomto případě vycházíme i z určeného místa, do něhož zakomponujeme zařízení.
Optimálním řešením je vybudování laboratoře, která umožní sloučení všech stávajících laboratorních místností do jednoho komplexu. Tato koncepce by umožnila využití dostupných médií pro všechna pracoviště.
Z reálných možností vzešlo prostranství mezi budovami B a C Technické univerzity v Liberci, jako potencionálně vhodný prostor, kde by mohla nová laboratoř vzniknout. Nyní je využíváno jako menší parkoviště.
Je také zapotřebí vzít v úvahu možnost rozšíření laboratoře o nová technická zařízení a vypilovat nedostatky, které se vyskytly během využívání stávajících laboratoří.
Při návrhu inženýrských sítí v plánované laboratoři se bere v úvahu pouze měření probíhající v daný okamžik na jednom zařízení. To znamená, že se nepředpokládá měření na více stanovištích současně. Tato skutečnost je důležitá pro projektanty, kteří budou projektovat nové laboratorní prostory.
Tato bakalářská práce se zabývá projekční činností, proto je vhodné při jejím čtení souběžně nahlížet do přiložených výkresů.
11
2 Zmapování stávajícího stavu
2.1 Laboratorní prostory
Katedra energetických zařízení nemá jen jednu komplexní laboratoř. Dílčí laboratorní prostory jsou rozprostřeny po univerzitním kampusu. Tyto prostory se nacházejí v budově C a v přízemí budovy E2 Technické univerzity v Liberci.
Přičemž v budově E2 jsou dvě nejrozsáhlejší laboratoře. Třetí z prostor je oplocená část uvnitř technických dílen a slouží jako kompresorovna (obr.: 2.1, poz.: 3).
Laboratorní prostory v budově C jsou členitější. Rozsáhlá část z nich se nachází v přízemí budovy. Je tvořena pěti samostatnými místnostmi a jednou technickou dílnou.
Nedávno tyto prostory prošly stavební rekonstrukcí, při které byly obměněny i inženýrské sítě, jakož jsou elektrické vedení o jmenovitých napětích 230 V a 400 V, telefonická linka, internetové připojení, plynový rozvod apod. Celková rozloha těchto prostor je 186 m2.
Obr. 2.1: Situační plán hlavních prostor KEZ 2.1.1 Laboratoř technického měření - laserovna
Laboratoř technického měření je prvním laboratorním prostorem po vstupu do oblasti technických dílen v budově E2. Nalezneme ji po pravé straně při průchodu chodbou spojující vestibul budovy E1 s technickými dílnami (obr.: 2.1, poz.: 1). Skládá se ze dvou místností oddělených od sebe příčkou. Ve větší z nich s označením E01035 se využívají pouze dvě zařízení – šlírové zařízení a tažná nádrž. Dále je zde instalován traverzer.
12 Traverzer je speciální stůl, kterým lze nastavit přesnou polohu ve třech osách.
Z pravidla je myšleno v příčném, horizontálním a vertikálním směru. S jeho využitím se v plánované laboratoři již nepočítá.
Menší místnost s označením E01036 je velín. Zpracovávají se zde naměřené hodnoty na zařízeních, jež jsou umístěné v laserovně.
2.1.2 Laboratoř energetických strojů
Laboratoř energetických strojů se nachází ve vzdálenosti přibližně devět metrů pokračujíc přímým směrem chodbou od laboratoře technického měření (obr.: 2.1, poz.: 2). Je to nejrozsáhlejší laboratorní prostor celé Katedry energetických zařízení. Je rozdělen na dvě samostatné místnosti. Větší z nich, s označením E01047 má vnitřní rozměry 22,1 × 6,4 m. Nalezneme zde většinu zařízení, na kterých se vykonávají aktivní měření a experimenty. Nejrobustnějším ze zařízení je radiální jednokolový turbokompresor ČKD Praha, který je uložen na samostatném betonovém základu. Dále zde nalezneme ejektorovou trakci, stratifikační nádrž s přilehlým tepelným čerpadlem JDK Dixell, klimatizační jednotku, ventilátorovou trať, plynový kondenzační kotel Viessmann V201 a pod ním umístěný bojler Vitocell 300.
S přesunem ventilátorové tratě do plánované laboratoře se nepočítá.
Prostor E01041 o ploše cca 27 m2 je využíván jako dílna.
2.2 Kompresorovna
Kompresorovna se nachází naproti laboratoři energetických strojů, přes chodbu v prostorách technických dílen a truhlárny TUL a je oddělena oplocením. Uvnitř kompresorovny se v řadě nachází čtyři zařízení. Prvním je šroubový kompresor KS 35 o výstupním tlaku 13 bar, který slouží pro výrobu nízkého tlaku stlačeného vzduchu.
Vlevo od něho se nachází sušička vzduchu ES 20, která je přímo napojena na 13bar rozvod. Z ní vystupuje předsušený stlačený vzduch do trubkového rozvaděče. Jeden z vývodů tohoto rozvaděče slouží jako přívod pro vysokotlaký pístový kompresor HB 15. Maximální výstupní tlak z pístového kompresoru je 35 bar. Posledním ze zařízení je vývěva RV-558-LN, která vyrábí částečné vakuum.
K těmto zařízením přísluší i zásobníková část, která je součástí kompresorovny.
Dále jeden válcový horizontálně situovaný zásobník pro částečné vakuum o objemu 5 m3. Tři válcové vertikálně uložené zásobníky pro tlak vzduchu 13 bar o objemech
13 dvakrát 6 m3 a jedenkrát 4,5 m3. Ve venkovních prostorách mezi budovami E1 a E2 se nachází pátý zásobník (obr.č.: 2.1, poz.: 4) pro tlak vzduch 35 bar, který je taktéž válcový vertikálně situovaný o objemu 8,2 m3.
Resumé
Plošná rozloha aktivně využívaných laboratorních prostor v přízemí budov E2 a C je 467 m2. Z toho 281 m2 zaujímají laboratoře v budově E2. V tomto výpočtu není zahrnuta rozloha kompresorovny. Porovnáním těchto hodnot dostáváme hrubý obraz o velikosti plánované laboratoře, abychom pokryly současné kapacity.
2.3 Referenční zařízení
Dalším kritériem návrhu nové laboratoře je souhrn všech aktivně využívaných zařízení, kterých se bude týkat přemístění.
Dispozice referenčních zařízení jsou ve stávajících laboratořích zmapována dle samostatné přílohy [příloha č. 1, příloha č. 2].
2.3.1 Radiální jednokolový turbokompresor ČKD Praha
Turbokompresor je zařízení, které je určeno ke stlačování a dopravování plynů.
V našem případě nasává okolní vzduch z laboratoře, stlačí ho a vhání jej dále přes výměník do uklidňovací nádoby a posléze do výtlačného potrubí. Lopatková část turbokompresoru je přes převodovku spojená se stejnosměrným dynamometrem 100SDS180ST. Dynamometr je ovládán řídícím panelem Simatic S7. Obě tato zařízení jsou napájena z napěťového měniče o půdorysných rozměrech 1650 × 650 mm.
Napájení napěťového měniče je z trojfázové soustavy elektrického střídavého napětí o jmenovité hodnotě 400 V. [2]
Stejnosměrný dynamometr je uložen v jäcklovém rámu na samostatném betonovém základu o rozměrech 2,02 × 1,84 m spolu s turbokompresorem a převodovkou. Důvodem tohoto usazení je útlum vibrací při provozu turbokompresoru a jeho hmotnost. Samotný dynamometr je chlazen vzduchem. Při stabilním chodu si měří vlastní krouticí moment na dynamometru, ale stejně tak můžeme měřit krouticí moment i na turbokompresoru. Limitní hodnota maxima otáček na hřídeli dynamometru je 3000 ot./min.[2]
14 Obr. 2.2: Schematické uspořádání turbokompresorové jednotky
1 Sání vzduchu do turbokompresoru
2 Chladící výměník
3 Uklidňovací nádoba
4 Betonový základ
5 Napěťový měnič
6 Dynamometr 100SDS180ST
7 Chladič turbokompresoru
8 Zaslepovací příruba na potrubní části
Převodový poměr mezi hřídelí dynamometru a hřídelí osazenou lopatkami je 1:5 (dorychla), tím dostáváme 15000 ot./min. Převodové soustrojí je chlazeno vodním chladičem, který je připojen na potrubí o jmenovitém průměru 1½". Chladícím médiem je voda z vodovodního řadu.
Po nasátí vzduchu se zvětší tlak přibližně na 1,5 násobek barometrického tlaku.
Teplota stlačeného vzduchu může dosáhnout až hranice 80 C. Na výstupu z lopatkové části turbokompresoru je instalována přetlaková ochrana. Vývod z ní je proveden ocelovým potrubím o vnějším průměru 160 mm ven z laboratoře. Ve své podstatě se jedná o pojistný ventil, který se spouští při dosažení mezních stavů.
Za přetlakovou ochranou následuje chladič, který má uvnitř vinutý měděný šnek, do kterého je přiváděna studená voda z vodovodního řadu potrubím o jmenovitém
1
4
3 8 6 5
7
2
15 průměru 2". Množství chladící vody se nastavuje pomocí rotametru. Na vstupu i výstupu je potrubí chladiče opatřeno teploměry.
Za chladičem je uklidňovací nádoba o vnějším průměru 1000 mm a délky 1600 mm, která simuluje 20 m výtlačného potrubí.
Z uklidňovací nádoby vychází výtlačné potrubí o vnějším průměru 220 mm a délce 4 m. Na konci je opatřeno slepou přírubou, kterou lze nastavit štěrbina pro dosažení přetlaku v potrubí. Pokud sejmeme přírubu, tak nám celé turbosoustrojí funguje na principu vysavače, kdy na jedné straně nasáváme vzduch a na druhé jej vyfukujeme. Tento efekt by se v nové laboratoři měl uplatnit k obtékání těles v aerodynamickém sacím tunelu.
Prostor pro obsluhu turbokompresorového soustrojí je přibližně jeden metr po celém jeho obvodu. Na konci výtlačného potrubí je nynější vzdálenost půl metru od stěny málo. Výsledkem je pracovní zóna o rozměrech 9,26 × 4 m.
2.3.2 Tažná nádrž
Tažná nádrž je zařízení, na kterém se zkoumá hydrodynamické obtékání těles.
Je složená z hliníkové konstrukce a samonosného skla. Skleněná část nádrže má vnější rozměry 5,6 × 1 × 1 m. Rám je vyroben z hliníkových profilů od firmy Ulmer. Tyto profily zároveň v rozích slouží jako nosné stojky. Po celé délce nádrže je instalován lineární posuv. Posuv je spojen s příčným pojezdem, který může být spojen s konkrétním obtékaným tělesem. Posuv dále umožňuje uchycení záznamové či jiné techniky, jako je například kamera, čidla atd. [1]
Pracovním médiem v nádrži je převážně studená voda z vodovodního řadu a je dopravována zahradní hadicí z nejbližšího odběrného místa, které se nachází v rohu laboratoře. Hadice zároveň slouží i k vypouštění a při údržbě nádrže. Odvod vody je přes odpadní žlab, který je poblíž jedné z kratších obvodových stran nádrže.
Umístění nádrže není zcela ideální. Přístup k zařízení je prostorově omezen těsně přiléhajícími stěnami. Pouze z jedné strany je možnost využití volné plochy do prostoru a to až 2,3 m bezbariérově. Tato strana se využívá hlavně pro záznamovou techniku a vyhodnocování výsledků.
16 2.3.3 Šlírové zařízení
Šlírové zařízení je přístroj, který díky speciálnímu uspořádání vnitřních optických prvků umožňuje např. vizualizaci charakteru nadzvukového proudění. Tyto experimenty jsou na KEZ spojeny s měřením u nadzvukových aerodynamických tunelů. Vizualizace znamená, že nedostaneme žádné naměřené numerické výsledky, ale pouze základní údaje o charakteru proudění. Tato metoda měření se nazývá kvalitativní.
Tvar tohoto zařízení připomíná písmeno U, které mezi svými rameny obepíná pracovní stůl o rozměrech 700 × 1850 mm, na který se připevňují zkušební prvky.
Součástí šlíru je řídící panel napájený z elektrického rozvaděče o jednofázovém napájecím napětí 230 V.
Ve spodní části pracovního stolu se nachází vzduchový rozvaděč. Na jeho vstupu je redukční ventil, připojený vysokotlakou hadicí na pevný rozvod stlačeného vzduchu 13 bar, který se nachází za tažnou nádrží v rohu laboratoře. Zredukovaný stlačený vzduch má hodnotu 6 bar. Ze vzduchového rozvaděče je dále dvanácti vysokotlakými hadicemi přiváděn zredukovaný tlak vzduchu do trysek, které jsou rovnoměrně rozložené na daném průměru a vyústěné do kuželového profilu – experimentální zařízení. Vzniká zde podzvukové / nadzvukové proudění. Před tento kónický profil se dává speciální měřicí přístroj s Lavalovou tryskou. Z důvodu vysokého průtoku
Obr. 2.3: Schéma tažné nádrže
1 Tažná nádrž
2 Odpadní žlab
1 2
17 stlačeného vzduchu, je prováděné měření na tomto zařízení hlučné a je zapotřebí chránit si sluch protihlukovými sluchátky.
Obr. 2.4: Schéma šlírového zařízení
1 Řídící panel
2 Šlírové zařízení
3 Pracovní stůl
Šipka na obr.: 2.4 znázorňuje směr výstupu z experimentálního zařízení.
2.3.4 Klimatizační jednotka
Na klimatizační jednotce umístěné v laboratoři energetických strojů, se provádí měření teploty a průtoku proudícího vzduchu. Z naměřených dat se nechá navrhnout optimální zapojení okruhu, správné naddimenzování ventilátorů, výměníků atd. pro konkrétní prostor. Celá jednotka je poskládána jako stavebnice z klimatizačního potrubí, výměníků, ventilátorů a dalších článků.
Na straně sání z venkovního prostoru (obr.: 2.5, poz.: 1) je potrubní díl o obdélníkovém průřezu 500 × 300 mm. Ten je opatřen mřížkou, která zabraňuje vniku větších těles do potrubí. Dále následuje filtr, který zachytává menší znečistěné částice a pokračuje zavírací klapkou. Takto filtrovaný vzduch je přiváděn do směšovacího výměníku vzduch–vzduch. Výměník je potrubní díl ve tvaru pravidelného pravoúhlého kříže o dvou vstupech a dvou výstupech. První ze vstupů je popisovaný přívod čerstvého filtrovaného vzduchu z venku. Pokud budeme pokračovat dále proti směru
1 2
3
18 hodinových ručiček, narazíme na druhý vstup, kterým je přívod vzduchu z místnosti (obr.: 2.5, poz.: 2). I tento vstup je opatřen mřížkou a filtrem. Vzduch nasávaný z místnosti postupuje kolineárně skrze výměník a mísí se s čerstvým vzduchem z venku.
Takto připravené médium se dělí na dva proudy. Jeden odchází dále potrubím do dalšího směšovacího výměníku skrze měřící část, druhý ven z budovy (obr.: 2.5, poz.: 3). Dále na klimatizačním potrubí je instalován řídící panel, ve kterém jsou vestavěny ovladače pro klapky a ventilátory. Následující výměník umístěný za elektrickým řídícím panelem je třícestný. Médium přiváděné potrubím z prvního výměníku se opět mísí se vzduchem nasávaným skrze otvor (obr.: 2.5, poz.: 4) z místnosti. Na výstupu z výměníku je připojen topný a chladící člen. Za nimi je ventilátor. Napojení na okruh chladu či ohřevu je realizováno hadicemi a fitinkami o jmenovitém průměru 3/4". Vzduch do místnosti je vháněn ventilátorem přes protihlukovou vložku.
Klimatizační jednotka je instalovaná na mobilních rámech vyrobených z jäcklových profilů. Půdorysné zastavění celé jednotky je v zóně 6,6 × 2,1 m a pracovní výška je stanovena na 1,3 m. V tomto prostoru není zahrnuto místo, které slouží k zaznamenávání výsledků a naměřených dat. Výfuk z prvního směšovacího výměníku proudí potrubím o obdélníkovém průřezu 500 × 300 mm, které prostupuje skrze obvodovou stěnu ve výšce 2350 mm. Předpokladem v nové laboratoři bude ponechání celého zapojení klimatizační jednotky, jako je tomu doposud.
Obr. 2.5: Schéma klimatizační jednotky
1 3
2
4
19 2.3.5 Ejektorová trakce
Ejektorová trakce slouží v laboratoři energetických strojů k experimentům se vzduchovými ejektory. Zařízení je připojeno přes pohyblivý přívod na pevný rozvod stlačeného vzduchu 13 bar. Trať je složena ze vzduchového ejektoru a na jeho výstupu je potrubí o vnějším průměru 75 mm a délce 5 m. Celá trať je uložena na obdobných hliníkových profilech, jaké jsou použité u rámu tažné nádrže. Ve stávajících prostorách je přístup možný pouze z jedné strany. Z druhé je obklopen stoly a dalšími zařízeními.
Obr. 2.6: Schéma ejektorové trakce
2.3.6 Stratifikační nádrž
Stratifikační nádrž je válcový izolovaný zásobník podobný bojleru o objemu 1000 l a vnějším průměru 1 m. Je připojena k tepelnému čerpadlu voda-voda JDK Dixell a tvoří s ním uzavřenou smyčku. V nádrži se používá jako pracovní médium voda. Její teplota se pohybuje v rozmezí 5 °C až 95 °C. Spodní hodnota teploty je nastavena tak, aby nedocházelo k případnému zamrznutí a předešlo se škodám, které by mohl mráz na rozvodech či v nádrži způsobit. Celá soustava slouží k proměřování teplotní stratifikace. Nádrž není opatřena žádným topným ani chladícím šnekem či jinou spirálou. Tím je dosaženo měření čisté charakteristiky daného média, která je proměřována více jak padesáti snímači. Převážnou část snímačů tvoří termočlánky.
V nádrži se nevyskytuje žádný přetlak, pouze tlak daný vodním sloupcem.
Tepelné čerpadlo vyžaduje elektrické napájení z třífázové sítě o jmenovitém napětí 400 V a proudu 25 A. Čerpadlo má výkon 7 kW a je tvořeno chladící a výparní smyčkou.
Stratifikační nádrž i tepelné čerpadlo je nyní umístěno v rohové části laboratoře energetických strojů na 50 mm vystouplé betonové podestě. Podesta je obdélníkového
20 průřezu o rozměrech 3,06 × 1,96 m. Prostor pro měření je v okruhu jednoho metru kolem nádrže.
2.3.7 Vytápěcí technika
Zdrojem teplé vody pro laboratoře je nepřímotopný zásobník Vitocell 300 o objemu 100 l, vytápěný plynovým kondenzačním kotlem Viessmann V201. Obě tyto zařízení nalezneme v jihovýchodním rohu laboratoře E01047.
21
3 Požadavky na novou laboratoř
3.1 Obecné požadavky na novou laboratoř
Požadavkem na novou laboratoř jsou čtyři samostatné základy o rozměrech 2 × 2 m. Jejich poloha není přesně vyžadována, bude vycházet z rozmístění jednotlivých zařízení v nové laboratoři. Jejich výška bude zároveň s úrovní podlahy laboratoře.
Druhým požadavkem je instalace mostového jeřábu, který ve stávajících laboratořích není. Požadovaná nosnost je 3,5 t.
Dalším z požadavků je možnost rozdělení zařízení v nové laboratoři do jakýchsi sektorů, na mechaniku tekutin a tepelnou techniku. Vnitřní stavební členitost, nebo podobné omezení jsou nežádoucí.
Nově se plánuje zařadit ke stávajícím zařízením i dvě 3 m3 akumulační nádrže.
Jedna nádrž bude pro teplou laboratorní vodu a druhá pro studenou laboratorní vodu.
3.2 Požadavky na umístění jednotlivých laboratorních zařízení Turbokompresor
Turbokompresor s převodovkou a dynamometrem je nezbytné umístit na samostatný základ, který zabezpečí odizolování od ostatního prostoru (podlahy laboratoře). Důvodem je nežádoucí přenos vibrací, které mohou nastat při provozu soustrojí.
Okolo zařízení je nezbytný volný přístup alespoň jeden metr. Dostatečný přísun vzduchu pro sání a chlazení soustrojí a přívod nízkého tlaku vzduchu. Vhodné umístění měniče napětí.
U turbokompresorového soustrojí je předpoklad vybudování aerodynamického tunelu na straně sání.
Zapojení turbokompresorového soustrojí bude zachováno tak, jako tomu je nyní.
Tažná nádrž
U tažné nádrže je z jedné ze dvou nejdelších stran zapotřebí zajistit dostatečný přístup pro záznamovou techniku a měření. Okolo ostatních třech stran stačí pochozí zóna o šířce jednoho metru.
22 Vzhledem k použitým materiálům na výrobu nádrže, je zapotřebí brát ohled na její dispozici, aby se zamezilo riziku střetnutí dalších těles se skleněnými plochami nádrže. Pro údržbu je vhodné zakomponovat odpadní žlab poblíž nádrže a možnost napojení na teplou vodu.
Šlírové zařízení
Šlírové zařízení může být umístěno ke stěně, jako tomu je nyní. Okolo zbylých stran zařízení je potřeba umožnit volný prostor alespoň jeden metr. Na straně výstupu experimentálního zařízení musíme brát ohled na kompozici dalších zařízení. Nově přivést přípojky částečného vakua a vysokého tlaku vzduchu.
Klimatizační jednotka
Je požadavkem zachovat posloupnost složení jednotlivých dílů klimatizačního potrubí tak, jak je tomu nyní.
Zbývající laboratorní zařízení
U ostatních zařízení nebyly zjištěny další speciální požadavky na jejich provoz.
Je potřeba vzít také v úvahu prostor pro jejich obsluhu a pro možnost vykonávání experimentů.
23
4 Návrh inženýrských sítí
K této podkapitole se vztahuje samostatná příloha [příloha č. 3, č. 4].
Zařízení v laboratořích potřebují pro svůj provoz připojení k inženýrským sítím.
V tomto případě se budeme zabývat požadovanými inženýrskými sítěmi, čímž jsou voda, plyn a stlačený vzduch.
4.1Voda z vodovodního řadu
Přívod vody z vodovodního řadu do laboratoře je nezbytný pro chod většiny ze zařízení. Rozvod vody z vodovodního řadu vede k akumulačním nádržím,
turbokompresorovému soustrojí, plynovému kondenzačnímu kotli, stratifikační nádrži, bojleru, tažné nádrži, klimatizační jednotce a k umyvadlům [příloha č. 3].
4.1.1 Studená laboratorní voda
Požadovanou teplotu studené laboratorní vody zajišťuje zařízení chiller, jež se napojuje na uzavřenou smyčku v akumulační nádrži určené pro SUV. Připojení je osazeno šroubeními, kulovými kohouty a teploměry.
Teplotně stabilní studená voda v laboratoři bude odebírána z akumulační nádrže o objemu 3 m3. Na jedné straně pláště nádrže je uzavřená smyčka pro chiller, která bude při spodní části nádrže. Přívod do smyčky bude napojen ze spodu a vrat do chilleru vrchem. Na druhé straně pláště nádrže bude výstup a vrat studené laboratorní vody.
Přívod vody z vodovodního řadu bude ve vrchní části nádrže. Odvzdušnění je v nejvyšším místě nádrže a možnost vypouštění je v její nejspodnější části. Všechny vstupy v nádrži jsou opatřeny připojovacím šroubením.
Pro cirkulační smyčku studené laboratorní vody do laboratoře slouží výstup z akumulační nádrže, který se nachází ve spodní části pláště nádoby. Bude opatřen teploměrem a kulovým kohoutem. Vrat do nádrže je nad výstupem studené laboratorní vody přibližně ve střední části nádrže. Vrat bude ze strany potrubí opatřen kulovým kohoutem, filtrem, zpětnou klapkou, cirkulačním čerpadlem, kulovým kohoutem a teploměrem. Filtr chrání čerpadlo před mechanickými nečistotami ze strany vody.
Zpětná klapka zabraňuje opačnému proudění vody z nádrže. Pro orientační kontrolu teploty vratu smyčky slouží teploměr. V nové laboratoři jsou požadovány čtyři přípojky.
Přívod vody z vodovodního řadu do nádrže je tvořen sestavou kulový kohout, filtr, zpětná klapka, dvakrát za sebou umístěný T-kus, kulový kohout a T-kus. První
24 T-kus je určen pro napojení pod sestavy tvořené kulovým kohoutem s vypouštěním, šroubením a aquamatem. Druhý pro napojení manometru. Poslední zmiňovaný T-kus slouží pro napojení odvzdušnění a pro vstup do nádrže. Zpětná klapka zabraňuje zpětnému průtoku vody z nádrže zpět do rozvodu při výpadku vodovodního řadu. Filtr zabraňuje vniku mechanických nečistot do nádrže. Aquamat je zapojen do systému z důvodu vyrovnávání tepelné roztažnosti vody. Odvzdušnění a vypouštění nádrže je přes kulový kohout.
4.1.2 Teplá laboratorní voda
Plynový kondenzační kotel Viessmann V201 napájí rozvaděč topné vody.
Z tohoto rozvaděče je jeden výstup využit pro natápěcí smyčku akumulační nádrže teplé laboratorní vody.
Objem akumulační nádrže je shodný s objemem nádrže na studenou laboratorní vodu. Všechny vstupy do a výstupy z nádrže budou opatřeny připojovacím šroubením.
Na jedné straně pláště nádrže jsou dvě samostatné natápěcí smyčky umístěné nad sebou. Spodní smyčka je připravená pro připojení solárního zařízení. Vrchní natápěcí smyčka je napojena na kotlový topný okruh. V nejspodnější části zásobníku se nachází vypouštěcí systém, nad ním je umístěn přívod užitkové vody z vodovodního řadu.
V nejvyšším místě nádrže je instalováno odvzdušnění. Výstup teplé laboratorní vody do laboratoře se nachází ve vrchní části nádrže a vrat je pod ním.
Na výstupu z topného rozvaděče bude zapojena sestava kulový kohout, teploměr, filtr, zpětná klapka, cirkulační čerpadlo a kulový kohout. Teploměr informuje o teplotě vody na straně výstupu z topného rozvaděče. Filtr chrání čerpadlo před mechanickými nečistotami. Zpětná klapka zabraňuje ovlivnění cirkulace při sepnutí dalšího z napojených okruhů na rozvaděč topné vody. Cirkulační čerpadlo dopravuje topnou vodu připravenou z rozvaděče směrem ke vstupu do natápěcí smyčky v akumulační nádrži. Teplá voda je přivedena do vrchního konce natápěcí smyčky přes kulový kohout. Vrat z natápěcí smyčky je taktéž přiveden do rozvaděče osazeného na zpáteční větvi topné vody. Vrat je opatřen u nádrže i u rozvaděče kulovými kohouty.
Přívod studené vody z vodovodního řadu je navrhován stejnou sestavou, jako tomu je v kapitole 4.1.1, jen s tím rozdílem, že před vstupem do akumulační nádrže není T-kus s odvzdušněním, ale pouze přímý ventil napojený do připojovacího šroubení.
Dále se liší v objemu aquamatu. Zpětná klapka slouží k zabránění vyprázdnění
25 akumulačního zásobníku při výpadku vodovodního řadu. Pojistný ventil chrání akumulační nádrž proti přetlaku.
Výstup uzavřené cirkulační smyčky stabilně teplé vody do laboratoře je ve vrchní části zásobníku a vrat je umístěný pod ním. Cirkulace ve smyčce je provedena technicky stejně jako u stabilně studené vody.
4.1.3 Topný okruh
Klimatizační jednotka je opatřena topným a chladícím členem. Topný člen je připojen k dalšímu z výstupů rozvaděče topné vody napájené z plynového kondenzačního kotle Viessmann V201.
Cirkulace topné vody do topného členu je zajištěna technicky stejně, jako tomu je u přípravy TUV. Rozdíl bude v dimenzi připojení rozvodu.
Před vstupem do topného členu klimatizační jednotky je instalován teploměr a kulový kohout. Teploměr plní informativní funkci. Výstup z topného členu a vstup zpět do rozvaděče na zpáteční větvi je osazen kulovými kohouty.
4.1.4 Teplá voda
Plynový kondenzační kotel ViessmannV201 umožňuje zapojení samostatného okruhu pro přípravu teplé vody v nepřímotopném zásobníku.
Výstup teplé vody z bojleru k odběrným místům je opatřený kulovým kohoutem a teploměrem.
Vstup studené vody z vodovodního řadu je přes sestavu kulový kohout, filtr, zpětná klapka, pojistný ventil, sestava pro připojení aquamatu, manometr a T-kus, na němž je vypouštěcí kulový kohout. Funkční princip dílčích prvků je již zmíněn v kapitole 4.1.1. Rozdíl je však v napojení vypouštění, kde u akumulační nádrže studené laboratorní vody není přesně známa pozice výstupu pro vypouštění, velikosti aquamatu a připojovacího potrubí.
Plynový kondenzační kotel a bojler jsou opatřeny na vstupech a výstupech připojovacími šroubeními. Na straně vratu topné smyčky z bojleru je vložen mezi kulové kohouty filtr pro ochranu kotle.
26 Pojistný ventil
Vyústění pojistných ventilů musí být realizováno tak, aby bylo možné zkontrolovat vizuálně, zdali se z pojistného ventilu nestalo průtočné zařízení. Praktické provedení je napojení výstupu z pojistného ventilu přes otevřené potrubí do odpadní vpusti, které má vlastní sifon.
4.1.5 Užitková voda Chlazení
Voda z vodovodního řadu slouží pro některá zařízení jako chladící medium, např. turbokompresorové soustrojí nebo chladící okruh klimatizační jednotky. U těchto zařízení je nezbytností hlídat průtok.
Dopouštění
Dopouštění vody do topného systému v kotli je realizováno přes přímé napojení na rozvod SV, jenž je zakončen pod kotlem kulovým kohoutem. Obdobně řešení je u napouštění tažné nádrže.
U stratifikační nádrže je realizace připojení ze strany vody z vodovodního řadu přes sestavu kulový kohout, filtr, kulový kohout T-kus opatřený kulovým kohoutem pro možnost vypuštění vody z nádrže. Filtr je vsazen mezi kulové kohouty pro možnost jeho kontroly a vyčištění. Funkcí filtru je zachycení případných mechanických nečistot.
Běžné využití
Připojení vody k vodovodní baterii u umyvadel atd.
4.2 Plyn
Plynový rozvod pro novou laboratoř bude napojen na rozvod nízkého tlaku plynu.
Hodnota nízkého tlaku plynu je v rozmezí 1800 až 2500 Pa.
Hlavním odběrným místem bude plynový kondenzační kotel Viessmann V201, který je opatřen vstupním šroubením o jmenovitém průměru 3/4". Před toto šroubení bude předsazen plynový kulový kohout. Požadavkem je přivedení plynových přípojek k jedné polovině předpokládaných pracovišť v plánované laboratoři. Každá z přípojek bude na volném konci opatřena plynovým kulovým kohoutem se záslepkou, aby nedošlo k úniku plynu do prostoru laboratoře. Pro připojení odběrného zařízení se záslepka odstraňuje.
27 Obr. 4.1: Rozvod plynu – schéma
4.3 Rozvod stlačeného vzduchu a částečného vakua
Stlačený vzduch bude rozdělen na rozvod nízkého tlaku vzduchu do 13 bar a rozvod vysokého tlaku vzduchu do 35 bar. Třetím samostatným rozvodem bude částečné vakuum.
Zdrojem nízkého tlaku vzduchu je šroubový kompresor KS 35, který nasává okolní vzduch a po jeho stlačení je dále přiváděn přes sestavu kulový kohout, zpětná klapka, T-kus opatřený kulovým kohoutem, filtr, T-kus opatřený kulovým kohoutem, do sušičky vzduchu ES 20, kde je zbaven nežádoucí vlhkosti. Vstup do sušičky vzduchu je samostatně uzavíratelný přes kulový kohout. Je možno jí odstavit a rozvod dále používat přes bypass. T-kus opatřený kulovým kohoutem před a za filtrem slouží k bezpečnému odstavení filtru.
Na výstupu ze sušičky ES 20 je kulový kohout, za ním rozvaděč osazený alespoň třemi samostatně uzavíratelnými vývody. První vývod je do zásobníku o objemu 6 m3. Druhý vývod slouží k připojení pístového kompresoru a třetí vývod slouží jako revizní.
Zdrojem vysokého tlaku vzduchu je pístový kompresor HB 15, který potřebuje na vstupu pro svůj plynulý chod přetlak. Ten je zajištěn napojením na 13bar rozvod stlačeného vzduchu. Pístový kompresor je řízen samostatnou regulační technikou.
Na výstupním potrubí je opatřen zpětnou klapkou. Vysoký tlak vzduchu je kumulován do druhého zásobníků o objemu 6 m3. Vstup i výstup pístového kompresoru je osazen kulovým kohoutem.
Výrobu částečného vakua zajišťuje vývěva RV-558-LN. Na straně sání odebírá vzduch ze třetího samostatného zásobníku o objemu 6 m3.
28 Samozřejmostí je osazení všech zařízení šroubeními nebo přírubovým spojem, umožňující demontáž zařízení od rozvodů. Každý ze zásobníků musí být opatřen příslušně dimenzovaným pojistným ventilem, kontrolním manometrem, revizním otvorem, hrdlem pro odvod kondenzátu a na straně vstupu i výstupu kulovým kohoutem pro jejich odstavení. Každý samostatně uzavíratelný úsek rozvodu je opatřen manometrem.
Požadavek na počet přípojek 13bar rozvodu stlačeného vzduchu v nové laboratoři je ke každému pracovišti. 35bar rozvod stlačeného vzduchu a rozvod částečného vakua se vyžaduje pro dvě přípojná místa. Jedno se bude nacházet u šlírového zařízení.
29
5 Návrh laboratoře
K této kapitole se vztahuje samostatná příloha [příloha č. 5, č. 6, č. 7].
Kompas
Pracovní sever je orientačním bodem, ke kterému se vztahuje další popis bakalářské práce. Geografický sever je skutečný sever určený kompasem. Znak kompasu (obr.: 5.1) se objevuje v samostatných přílohách, obsahujících kompozici zařízení a inženýrských sítí nové laboratoře. Směr pracovního severu je vztažen vzhledem k návrhu umístění nové laboratoře do prostoru mezi budovami B a C Technické univerzity v Liberci.
Obr. 5.1: Kompas
5.1 Prostor pro novou laboratoř
Jak již bylo zmíněno v úvodu, jeden z možných prostorů pro výstavbu takového komplexu je mezi budovami B a C (obr.: 2.1, poz.: 5) Technické univerzity v Liberci.
Prostranství o přibližných rozměrech 34 × 9,9 m není možné zcela využít. Z východní strany od budovy C je zapotřebí ponechat přístup k výtahové šachtě, aby se k ní bylo možné dostat osobním automobilem. Ze západní strany je omezení garážovými vraty, která jsou součástí dílenského prostoru textilní fakulty. Uvážením těchto aspektů se dostáváme k disponibilní ploše o výměře 214 m2. Po zmapování všech zařízení z laboratoří v budově E2 je tato hodnota druhým určujícím faktorem pro vznik nové laboratoře.
30 5.2 Popis navrhované laboratoře
Z dané plochy a reálných dispozic prostranství vzešel půdorysný tvar laboratoře.
Je jím pravidelný obdélník o vnějších rozměrech 21,62 × 9,9 m. Přízemí navrhované laboratoře se nachází ve výšce + 0,0 m.
Vchod z venčí do laboratoře je přes sekční vrata, vestavěná v západní obvodové stěně laboratoře o navrhovaných rozměrech (š × v) 2,5 × 3 m. Vrata jsou rozšířena o vestavěné dveře o rozměrech (š × v) 900 × 1800 mm. Do laboratoře se nechá vstoupit přímo z venkovních prostor ještě jedním vchodem, umístěným v jihovýchodním rohu laboratoře. Je tvořen křídlovými dveřmi o rozměrech (š × v) 1,2 × 2 m.
Ve vzdálenosti 3,45 m od západní stěny, směrem do laboratoře a 7,05 m od severní stěny se rozprostírá patro. Výška pod patrem je stanovena na + 3,5 m.
V patře je instalován plynový kondenzační kotel Viessmann V201 spolu s bojlerem Vitocell 300, který se bude nacházet individuálně v jeho blízkosti, podle připojení armatur do kotle. Dále je zde umístěno chladící zařízení chiller a dvojice aquamatů, které jsou připojeny k akumulačním nádržím laboratorní teplé a studené vody.
Do patra bude možné vejít přímo zevnitř laboratoře přes 600 mm široké schodiště, situované v jihozápadním rohu. Skládá se ze dvou částí, které spojuje platforma v rohu laboratoře. Další vchod je ze severní strany o rozměrech (š × v) 900 × 1800 mm.
V severní obvodové stěně je dvojice dveří, které spojují novou laboratoř s přízemními laboratorními prostory budovy C. Místnost C-1030 se nechá využít jako nový velín.
Podél nejdelších obvodových stěn nové laboratoře jsou vymezeny plochy pro výstavbu nosných sloupů. Tyto sloupy podpírají střechu a nesou pojezdovou dráhu mostového laboratorního jeřábu umístěného ve výšce 3,8 m. Dráha mostového jeřábu začíná od prvního nadzemního podlaží laboratoře směrem k východní obvodové stěně.
Délka pojezdu je stanovena na 16,5 m.
V laboratoři se nachází čtyři samostatné základy o rozměrech 2 × 2 m.
5.3 Rozmístění zařízení a přípojek v nové laboratoři
Návrh rozmístění zařízení v laboratoři je členěn do pomyslných sektorů. Oblast mechaniky tekutin, tepelné techniky a turbokompresorového soustrojí.
31 Přípojka
Přípojkou se rozumí takové místo, kde jsou konce odboček potrubních rozvodů opatřeny kulovými kohouty příslušné dimenze. Dále se zde nacházejí elektrické zásuvky a možnost internetového či telefonického připojení. Výška odběrného místa je uvažována ve výšce + 1,2 m od podlahy v nové laboratoři.
Sektor mechaniky tekutin Šlírové zařízení
Šlírové zařízení je situováno mezi dvojicí vchodů u severní stěny, a pod ním je umístěn samostatný základ. Je orientováno stejně, jako tomu je ve stávající laboratoři technického měření. Odsazení od obvodové stěny laboratoře je jeden metr. V jeho blízkosti jsou přivedeny přípojky NT, VT a V. Pro zaznamenávání naměřených výsledků slouží prostor mezi šlírovým zařízením a tažnou nádrží.
Tažná nádrž
Tažná nádrž je umístěna paralelně s východní obvodovou stěnou nové laboratoře a svojí delší stranou je odsazena od stěny ve vzdálenosti jeden metr. Prostor směrem do středu laboratoře je uvažován pro zaznamenávání výsledků. Okolo zbylých stran nádrže vznikl volný prostor o šířce jeden metr. Na středu východní obvodové stěny jsou instalovány přípojky TV, SV a NT.
Mezi východní stěnou a tažnou nádrží je navrhovaný odpadní žlab o délce šest metrů.
Sektor tepelné techniky
Tato oblast je rozprostřena podél celé jižní obvodové stěny nové laboratoře. Jsou navrhnuta čtyři přípojná místa opatřená přípojkami TUV, SUV, NT a P. Nejvýchodnější připojovací místo je opatřeno navíc přípojkami VT a V. Zbylé mají navíc přípojku SV.
Klimatizační jednotka
Naproti šlírovému zařízení je umístěna klimatizační jednotka, pod ní se nachází druhý samostatný základ. Výfuk do místnosti je směrem k západní straně. Odsazení klimatizační jednotky od jižní obvodové stěny bude závislé na míře předsunutí nosných sloupů do prostoru laboratoře.
32 Vzhledem k umístění nové laboratoře vůči technickým dílnám textilní fakulty, bude sání a výfuk z venkovních prostor proveden nad střechou technických dílen, nebo nové laboratoře. Instalace potrubí je předpokládána mezi nosnými sloupy za dráhou mostového jeřábu, při zachování stejného průřezu potrubí. V případě, že by tato varianta nešla provést, tak se musí prostoupit skrze obvodovou stěnu, např. v jihovýchodním rohu nové laboratoře.
Solární nádrž
Mezi stratifikační nádrží a klimatizační jednotkou je vymezeno místo pro solární nádrž.
Tepelné čerpadlo JDK Dixell se stratifikační nádrží
Vedle solární nádrže je umístěno tepelné čerpadlo JDK Dixell spolu se stratifikační nádrží. Pod nádrží bude třetí ze samostatných základů.
V blízkosti je navržena odpadní vpusť.
Akumulační nádrže
Před laboratorním schodištěm se nacházejí akumulační nádrže určené pro studenou laboratorní vodu a teplou laboratorní vodu. Jejich poloha je vymyšlena tak, aby k nim byl přístup ze všech stran. Akumulační nádrže jsou dvě samostatné válcové nádoby podobné bojlerům o vnějším průměru 1,2 m. Objemová kapacita každé z nich je počítána na 3 m3. Každé z médií bude proudit v jedné uzavřené smyčce. Tyto smyčky jsou rozvedeny pouze po jižní stěně.
Mezi akumulačními nádržemi je odpadní vpusť a poblíž přípojka NT.
Připojení akumulačních nádrží k inženýrským sítím je navrženo v samostatné příloze [příloha č. 3].
Turbokompresorové soustrojí
Naproti akumulačním nádržím v severozápadním rohu laboratoře, je umístěno turbokompresorové soustrojí. Strana sání je orientovaná k severní stěně.
Radiální jednokolový turbokompresor je spolu s dynamometrem 100SDS180ST a převodovkou usazen na samostatném betonovém základu o rozměrech 2 × 1 m.
Na straně sání do turbokompresoru je přidán teoreticky navrhovaný aerodynamický sací tunel.
33 Přetlaková ochrana turbokompresoru bude zachována stejným průřezem a dimenzí, pouze se upraví tvar jejího rozvodu. Z výměníkové části turbokompresoru vystupuje potrubí kolmo pod strop, poté je odkloněno kolenem o 90° na přímé potrubí vyústěné skrze obvodovou stěnu ven z laboratoře.
Měnič napětí se nachází nad dynamometrem v prvním podlaží nové laboratoře.
Napájecí rozvody pro dynamometr osazený řídícím panelem budou taženy z měniče napětí v elektrických lištách nebo žlabech. V blízkosti řídícího panelu bude centrální stop tlačítko pro odstavení napěťového měniče ze sítě.
Výtlačné potrubí vycházející z uklidňovací nádoby je prodlouženo o dva metry.
U turbokompresoru jsou přípojky na NT a SV. V rohu laboratoře je odpadní vpusť.
Ejektorová trakce
Mezi výtlačným potrubím turbokompresorové jednotky a pomyslnou podélnou středovou osou laboratoře je umístěna ejektorová trakce.
5.4 Nová kompresorovna
Předpokladem je používání zařízení ze stávající kompresorovny i v plánované laboratoři. Z toho důvodu se musí přemístit. Nová kompresorovna je navrhovaná do místnosti C-01020, která v minulosti sloužila jako kotelna pro budovu C.
Je situovaná pod úrovní země, vztaženo k povrchu prostranství učeného pro výstavbu nové laboratoře.
Přístup do této místnosti je pouze z vnitřních prostor budovy C. Po vstupu do bývalé kotelny, dveřmi o šířce 800 mm, se nacházíme na ocelové plošině. Šířka 800 mm je nevyhovující k přemístění zařízení.
Mezi delší jižní obvodovou stěnou budovy C a výtahovou šachtou se nachází zazděný vikýř o rozměrech (š × v) 1 × 1,8 m, který dříve sloužil k zásobování kotelny palivem. Po jeho obnovení vznikne dostatečný prostor pro instalaci veškerého zařízení a příslušenství do nové kompresorovny. Zároveň zde vznikne otvor pro cirkulaci vzduchu.
34 5.5 Rozvody požadovaných inženýrských sítí v nové laboratoři
Hlavní laboratorní rozvody potrubí daných inženýrských sítí jsou umístěné nad pojezdem mostového laboratorního jeřábu. Uložení je na vetknutých konzolách, které jsou uchyceny na nosných sloupech. Vedlejší rozvody potrubí, které jsou přiváděné k pracovištím, jsou taženy po obvodových stěnách do výšky + 1,2 m.
Na koních opatřeny kulovými kohouty.
Rozvody z kompresorovny budou taženy původním otvorem určeným pro zásobování materiálu do a z kotelny, po obvodové stěně budovy C dále po východní stěně nové laboratoře až k akumulačním nádržím.
Akumulační nádrže na stlačený vzduch a částečné vakuum jsou umístěny vně laboratoře na jižní obvodové stěně. Způsob uchycení je taktéž na vetknutých konzolách z nosných sloupů. Minimální výška uložení je limitována výškou střechy technických dílen budovy B. Propojení daných rozvodů uvnitř laboratoře s akumulačními nádržemi bude skrze obvodovou stěnu.
Přípojka plynu v nové laboratoři vychází z napojení na stávající rozvod vedený v přízemí budovy C. Prostup do laboratoře je v severovýchodním rohu. Odsud dále tažen podél východní a jižní stěny až k plynovému kondenzačnímu kotli umístěného v prvním nadzemním podlaží laboratoře. Na rozvodu je šest odboček k odběrným místům.
Obdobně je tažen rozvod vody z vodovodního řádu, jen s tím rozdílem, že po prostupu do laboratoře je navíc dále veden podél severní stěny až k turbokompresorovému soustrojí.
Smyčky konstantní teplé a studené laboratorní vody jsou taženy podél jižní obvodové stěny. Každá ze smyček je opatřena čtveřicí přípojek pro měřící stanoviště.
Rozvod vysokého tlaku vzduchu a částečného vakuu je po prostupu do nové laboratoře tažen podél jižní stěny až do severovýchodního rohu laboratoře. Oba rozvody mají shodný počet a umístění volených přípojek pro měřící stanoviště. Jedna se nachází u šlírového zařízení a druhá v jihovýchodním rohu laboratoře.
Rozvod nízkého tlaku vzduchu je rozveden po téměř celém obvodu nové laboratoře. Je opatřen jedenácti přípojkami k plánovaným měřícím stanovištím a navíc je dále opatřen odbočkou pro rozvod do přízemí budovy C.
35 Odsávání–vzduchovody
Kapitola odsávání je vztažena na konkrétní prostor nové laboratoře.
Cirkulaci vzduchu v laboratoři rozvede dvojice spirálně vinutých rour z pozinkovaného plechu. Poloha jednotlivých vzduchovodů je navrhována paralelně s nejdelšími obvodovými stěnami nové laboratoře, ve vzdálenosti závislé na předsunutí nosných sloupů od obvodových stěn směrem do vnitřního prostoru. Propojení s venkovním prostorem je přes východní obvodovou stěnu laboratoře. Potrubí musí být opatřeno regulovatelnými ventilátory. Zavěšení vzduchovodů bude realizováno pomocí kovových objímek, které budou spojeny přes závitovou tyč se stropní konstrukcí. Délka potrubního dílce je standardně v provedení 3 m a počet ventilačních průduchů je proveden na základě projektu. Spojovat potrubí lze pomocí vsuvky, kterou je možné zajistit samořeznými šrouby. Vnitřní konce potrubí mohou být zakončeny záslepkou nebo mřížkou. Vzduchovody nemusí sloužit pouze k odvětrání, ale mohou být napojeny ke zdroji tepla. Tím by bylo docíleno temperování prostoru laboratoře.[3]
Další otvor pro cirkulaci vzduchu do nové laboratoře navrhuji v severozápadním rohu prvního nadzemního podlaží a v přízemí pod ním. Průduch bude opatřen ochranou mřížkou s uzavíratelnou žaluzií.
Plynový kondenzační kotel má uzavřenou spalovací komoru. Vzduch potřebný k hoření nasává z venkovního prostoru přes koaxiální potrubí, jehož vnitřní částí jsou odváděny spaliny.
36
6 Závěr
Cílem bakalářské práce bylo zmapování a zdokumentování stávajících zařízení KEZ, návrh rozmístění zařízení v plánovaných prostorách, návrh rozvodů a inženýrských přípojek. Výsledkem je rozsáhlá výkresová dokumentace, která je samostatnou přílohou bakalářské práce. Technické kreslení bylo prováděno v programech AutoCad, ver. 2014 a DraftSight, ver. 2015×64.
Zmapování zařízení proběhlo formou konzultací s jednotlivými zodpovědnými akademickými pracovníky, kteří mají zařízení na starost.
Abych mohl navrhnout rozmístění zařízení v plánovaných laboratořích, tak jsem pro každé zařízení vytvořil přibližné půdorysné schéma. Toto schéma vzniklo fyzickým změřením jednotlivých zařízení. Z důvodu složitější členitosti některých ze zařízení jsem nezanesl veškeré detaily, ale pro návrh je to dostačující.
Zařízení jsem zanesl do technických výkresů a zdokumentoval jsem je i fotograficky.
Pro návrh budoucích laboratoří bylo důležité zmapovat i terén. Zmapoval jsem tedy i všechny hlavní přízemní laboratorní prostory KEZ. Veškeré měření vzdáleností bylo prováděno svinovacím metrem o délce pásma sedm metrů. Měření probíhala obvykle ve třech bodech v měřeném místě ve venkovních i vnitřních prostorách.
V případech, kdy se výsledky dílčích měření neshodovaly, byl použit jejich aritmetický průměr. Odchylky v měření byly zapříčiněny stavem zdí a příček, které nejsou vždy zcela rovnoběžné a symetrické. Další odchylka mohla nastat samotnou metodou měření.
Návrh rozmístění zařízení v plánované laboratoři je zakreslen v samostatné příloze.
Podařilo se mi navrhnout reálné řešení, ve kterém jsou zahrnuty požadavky na novou laboratoř. Vznikla tak nová laboratoře pro KEZ, kde jsem docílil sjednocení stávajících laboratoří umístěných v budově E2 do jednoho komplexu. Zároveň se mi podařilo navrhovanou laboratoř přidružit k laboratorním prostorám budovy C.
Výhodou navrhnutého tvaru laboratoře je možnost jeho využití i v jiném než daném prostoru.
37 Navrhnutá laboratoř svou vnitřní kompozicí disponuje dostatečnou volnou prostorovou kapacitou. Odstupy mezi jednotlivými zařízeními a komunikační plochy jsou zohledněny.
Pokud by navrhnuté umístění kompresorovny v místnosti C-01020 nevyhovovalo, tak je možný, po minimálních úpravách, její přesun do prvního nadzemního podlaží nové laboratoře.
Na základě mapování zařízení jsem navrhl schematické zapojení požadovaných inženýrských sítí, viz samostatné přílohy. Tato schémata byla navržena, aby se nechala použít univerzálně a nesloužila pouze pro konkrétní návrh. Na jejich základě jsem navrhl rozvody požadovaných inženýrských sítí. Ve schématech jsou uvedeny požadované průměry potrubí jednotlivých přípojek.
Kromě zařízení–klimatizační jednotka, nepotřebuje žádné ze zařízení nucené odsávání, proto jsem tuto kapitolu pojal z hlediska vzduchovodů, kdy jsem pro danou zástavbu navrhl cirkulaci vzduchu nové laboratoře. Tato inženýrská síť není zpracována schematicky, ale pouze jako technický výkres.
Technické podklady některých ze zařízení nebyly při psaní bakalářské práce známy. Jsou jimi chiller, který je zakreslen ve schématu i výkresu obecně. Dále akumulační nádrže na studenou a teplou laboratorní vodu, u kterých byl znám pouze vnější průměr a požadovaný objem. U zásobníků na NT, VT a V jsou dány požadované objemy zásobníků. Jejich vnitřní uspořádání, orientace hrdel či vývodů mi nebyly známi.
Dále není zohledněno solární zařízení, které lze řešit až podle konkrétního prostoru.
Díky patru se zvětšil plošný prostor laboratoře o 24,3 m2. Plynový kondenzační kotel nemusí mít delší odtah spalin, což snižuje jeho pořizovací náklady. Aquamatové nádoby pro akumulační nádrže jsou přístupné pro servis a údržbu. Zbytek volného místa může posloužit jako sklad pro experimentální vybavení a příslušenství.
S návrhem nové laboratoře jsou spojena i negativa. Stavebními úpravami dojde k zániku oken na delší z jižních stran budovy C v prvním podlaží, a stejně tak u protilehlé budovy technických dílen. Dále bude zazděn jeden z bočních vchodů do budovy C a budou zredukovány dvojice garážových vrat v přízemí budovy C.
Nepodařilo se mi najít takové řešení, aby byly splněny nároky na odhlučnění
38 turbokompresorového soustrojí, spojené s jejím bezpečným provozováním, a zároveň aby nevznikla členitá vnitřní zástavba laboratoře.
Zásobníková část stávající kompresorovny není rozkreslena, protože bude obměněna.
Výkresovou dokumentaci jsem rozšířil o návrh elektroinstalace a odpadních rozvodů, protože jsou neoddělitelnou součástí inženýrských sítí a taktéž je přikládám v samostatné příloze. Jejich návrh je taktéž použitelný.
39
Seznam použité literatury
[1] Hana Lisová. Diplomová práce - Návrh a konstrukce tažné nádrže. Liberec 2008.
[2] Vladimír Griga. Bakalářská práce - Měření na turbokompresoru. 23. 05. 2012.
[3] eBrána s.r.o. MultiVac spolehlivý dodavatel vzduchotechniky a
vzduchotechnických komponentů [online]. 2016 URL: <http://www.multivac.cz/produk ty/spiro>
[4] doc. Ing. Zdeněk Pustka, CSc. Základy konstruování (Tvorba výkresové dokumentace). Vydání 2. Liberec, Technická univerzita v Liberci, v červnu 2010. ISBN 978-80-7372-615-7.
40
Seznam samostatných příloh
Číslo přílohy Název přílohy List
Příloha č. 1 Laboratoř technického měření - Laserovna a velín 1/1
Příloha č. 2 Laboratoř energetických strojů 1/1
Příloha č. 3 Schéma inženýrských sítí - voda 1/3
Schéma inženýrských sítí - Studená laboratorní voda 2/3 Schéma inženýrských sítí - Teplá laboratorní voda 3/3 Příloha č. 4 Schéma inženýrských sítí - Vzduch a částečné vakuum 1/1
Příloha č. 5 Nová laboratoř - rozmístění 1/1
Příloha č. 6 Nová laboratoř - potrubní rozvody 1/2
Nová laboratoř - potrubní rozvody 2/2
Příloha č. 7 Nová laboratoř - vzduchovod 1/1
Příloha č. 8 Nová laboratoř - odpadní rozvody 1/1
Příloha č. 9 Nová laboratoř - kabelové rozvody 1/1
Seznam příloh
I. Štítkové údaje šroubového kompresoru KS 35, pístového kompresoru HB 15, vývěvy RV-558-LN, sušičky vzduchu ES 20
II. Fotodokumentace
41
I. Štítkové údaje šroubového kompresoru KS 35, pístového kompresoru HB 15, vývěvy RV-558-LN, sušičky vzduchu ES 20
Tab. 1: Štítek - šroubový kompresor KS 35 IKS (AIR KRONE)
Pracovní medium Vzduch
Sací tlak - atm.
Typové označení KS 35
Výrobní číslo 39340
Rok výroby 1999
Výstupní tlak - bar 13
Výkon - L/min 2400
Hmotnost - Kg 360
Příkon - kW 22
Elektrické napětí - V 400 Elektrický proud - A 43
Otáčky - U/min 4800
Tab. 2: Štítek - pístový kompresor HB 15 IKS
Pracovní medium Vzduch
Sací tlak - atm.
Typové označení HB 15
Výrobní číslo 39343
Rok výroby 2000
Výstupní tlak - bar 35
Výkon - L/min 2400
Hmotnost - Kg 250
Příkon - kW 11
Elektrické napětí - V 400 Elektrický proud - A 25
Otáčky - U/min 1000
42 Tab. 3: Štítek - vývěva RV-558-LN
Vývěva (-)
Výrobce Sigma Hranice n. p.
Typ RV-558-LN
N° 6821017
Q 300 l/min
n 1430 1/min
N 3,5 kW
Tab. 4: Štítek - sušička vzduchu ES 20 MASTERA (IKS Gruppe)
MODELE ES 20
N° DE FABRICATION 01E200015
ANNEE DE CONSTRUCTION 2001
ALIMENTATION 220V, 1ph, 50 Hz
ABSORPTION MAX. 5,6 A
PUISSANCE INSTALLEE 1,1 kW
DEGRE DE PROTECTION 22
CIRCUIT AIR
PRESS. MAX TRAVAIL 16 bar
TEMPERATURE MAX 65 °C
CIRCUIT FRIGORIFIQUE
REFRIGERANT R407c
CHARGE REFRIGERANTE 0,45 kg
PRESS. MAX TRAVAIL 26 bar
TEMPERATURE AMBIANTE 5 - 43 °C (min - max)
POIDS 86 kg
43
II. Fotodokumentace
Foto 1: Pohled na radiální jednokolový turbokompresor ČKD Praha
Foto 2: Pohled na tažnou nádrž
44 Foto 3: Pohled na šlírové zařízení
Foto 4: Z leva: Pístový kompresor HB 15, Sušička vzduchu ES 20, šroubový kompresor KS 35
45 Foto 5: Vývěva RV-558-LN
Foto 6: Pohled na klimatizační jednotku
46 Foto 7: Pohled na stratifikační nádrž
Foto 8: Pohled na ejektorovou trakci
47 Foto 9: Prostranství 1
Foto 10: Prostranství 2
³
m³
×
ł ł
m³ m³
m³
„ “
