Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 3/2017 vyšlo
tiskem 15. 3. 2017. V elektronické verzi na webu bude ihned. 

Téma: Amper 2017 – 25. mezinárodní elektrotechnický veletrh

Hlavní článek
Problémy elektromobility

Aktuality

MSV 2017 zacílí na Průmysl 4.0, automatizaci, environmentální technologie, dopravu a logistiku Již potřetí se na MSV 2017 upře pozornost na nové trendy průmyslové výroby. Průmysl 4.0 s…

Současné možnosti elektromobility představí AMPER Motion 2017 Největší přehlídka elektromobility v ČR proběhne 21.- 24. 3. na brněnském výstavišti a…

Startuje 9. ročník největší tuzemské ekologické soutěže Odstartoval již 9. ročník největší tuzemské ekologické soutěže E.ON Energy Globe.…

V distribuční soustavě (DS) ČEZ Distribuce, a. s. je vyhlášen kalamitní stav Od 9 h dne 24.2.2017 je vyhlášen kalamitní stav v Karlovarském kraji - okres Karlovy Vary…

Veletrh Věda Výzkum Inovace 2017 zahájí místopředseda vlády Pavel Bělobrádek Letošní ročník Veletrhu Věda Výzkum Inovace zahájí na brněnském výstavišti 28. února 2017…

Chytré lampy PRE potvrdily zhoršenou smogovou situaci v Praze Chytré lampy PRE potvrdily v rámci svého pilotního provozu, že v Holešovicích a…

Více aktualit

Modernizace HVAC ve stanici Praha hlavní nádraží

Ing. Radka Čapková, Janka Engineering, s. r. o.,
Ing. Naděžda Pavelková, ABB s.r.o
 

Historie budovy Hlavního nádraží

 
Podíváme-li se do historie, zjistíme, že bu­dova hlavního nádraží v Praze je v provozu od 14. prosince 1871. Začátkem dvacátého století bylo nádraží zrekonstruováno a zvětšeno. Nová hlavní budova v secesním slohu byla postave­na v letech 1901 až 1909 podle vítězného ná­vrhu z architektonické soutěže architekta Jo­sefa Fanty. Dalším významným rokem byl rok 1974, kdy sem bylo napojeno metro (stanice Hlavní nádraží) a v letech 1972 až 1979 vznik­la nová odbavovací hala. V roce 1994 byla na hlavním nádraží zprovozněna další tři nástupiš­tě a přestavba severního (východního) zhlaví hlavního nádraží byla dokončena v roce 2005. Technický stav nádraží byl na začátku 21. sto­letí špatný, a proto 14. prosince 2006 započa­la rozsáhlá rekonstrukce s rozpočtem ca jed­né miliardy korun. Celou přestavbu zajišťuje italská developerská společnost Grandi Stazi­oni. Bude autenticky zrekonstruována secesní i moderní budova a přebudován park před bu­dovou. Odbavování cestujících se má přiblížit letištnímu modelu, první nástupiště se přebu­duje na promenádu, ve Fantově budově bude obnovena restaurace a nádraží se při zachová­ní dopravních funkcí změní v obchodní gale­rii. Práce mají trvat přibližně do roku 2014.
 

Etapy rekonstrukce

 
Hlavní nádraží v Praze se mění k nepozná­ní. Budují se nové podchody, nástupiště, kole­jiště či informační systém. Výhybky budou mít čidla pro automatické vyhřívání, vzniká i nový zavazadlový tunel. Nástupiště č. 1 až 4 budou modernizována, dostanou nový povrch a jejich nástupištní hrana bude umístěna 550 mm nad temenem kolejnice, což usnadní nástup i vý­stup cestujících. Nové je také osvětlení nástu­pišť. Rekonstrukce technologií navazuje na stavební části podle jednotlivých etap. Objekt Železniční stanice Praha – Hlavní nádraží lze rozdělit na dvě části: novou odbavovací halu (NOH) a Fantovu budovu (FB). NOH se sta­vebně dále dělí na dvě části: betonovou část navazující na původní Fantovu budovu a oce­lovou část, která tvoří vestibul metra. Fantovu budovu je možné svým koncepčním a staveb­ním řešením rozdělit na pět podobjektů A, B, C, D a E (obr. 1). Krajní objekty A, E jsou ví­cepodlažní budovy administrativně-ubytovací­ho typu, objekty B, D jsou propojovacími ob­jekty k hlavní původní budově s pokladnami. Fantova kavárna je označena jako objekt C. Nedílnou součástí této rekonstrukce je také modernizace systému HVAC (Heating, Ven­tilation, Airconditioning, vytápění, ventilace a klimatizace).
 

Systém větrání

Při návrhu větrání byly při projekčním ná­vrhu použity tyto parametry:
  • venkovní výpočtová teplota: zima –12 °C, léto 30 °C,
  • venkovní relativní vlhkost: zima 100 %, letní entalpie 58 kJ·kg–1,
  • vnitřní teplota zima: +15 až 20 °C, léto +23 až 26 °C,
  • vnitřní relativní vlhkost: zima 40 až 60 %, léto 40 až 55 %,
  • hladiny hluku: 50 až 55 dB, pouze noclež­ny zaměstnanců ČD: 30 dB.
 
V objektu nádraží jsou místnosti větrá­ny převážně přirozeným způsobem – oteví­ratelnými okny. Tam, kde není tento způsob větrání plně dostačující, je větrání zajištěno vzduchotechnickým zařízením. V prostorách, kde je povoleno kouření, se navržené množ­ství uvedeného čerstvého vzduchu zvyšuje o 10 m3·h–1 na počítanou jednotku. Při tzv. extrémních venkovních teplotách pod 0° C a nad 26° C je množství čerstvého vzduchu sní­ženo až o 50 %. U většiny vzduchotechnic­kých jednotek je použita rekuperace nebo re­generace tepla z odpadního vzduchu. Čerstvý vzduch se do jednotek přivádí z prostoru nad střechou objektu a odvádí se do venkovního prostředí. Sociální zařízení, která není možné větrat přirozeným způsobem, jsou odvětrána nuceně s výfukem nad střechu nebo do fasá­dy objektu. Objekt výpravní budovy je vytá­pěn otopnými tělesy napojenými na rozvody ÚT z výměníkové stanice. Místnosti, kde je tento způsob vytápění kapacitně nedostačující či z jiných důvodů nevyhovující, jsou přitá­pěny vzduchem pomocí jednotek VZT, které jsou napojeny na rozvod topné vody z výměníkové stanice FB, NOH – teplota 80/60 °C. V místnostech, kde je požadováno chlazení, je toto zajištěno přímým chlazením (výpar­ník umístěn v jednotce VZT s kondenzátorem umístěným ve venkovním prostoru). Chlaze­ní komerčních ploch jsou podle požadavků pronajímatelů samostatně zajištěny jednot­kami fan-coil.
 

Klimatizační jednotky společnosti JANKA

 
V dosud zrealizované nulté, první a dru­hé etapě dodala společnost JANKA celkem 22 ks klimatizačních jednotek typu KLM (obr. 2). Celkové množství přiváděného vzdu­chu je 160 000 m3·h–1. Některé jednotky byly vyrobeny pro omezený prostor stro­joven v atypickém kompaktním provedení s výstupy vzduchu nahoru, některé typy za­řízení byly v atypickém provedení zahnuty do pravého úhlu. Většina jednotek využívá rekuperaci s rotačním výměníkem s plynule řízenými otáčkami pomocí měničů frekven­ce ACH 550. Celkový výkon rekuperačních jednotek je 140 000 m3·h–1, tj. téměř 88 % celkového výkonu. Všechny elektromotory ventilátorů jsou též ovládány měniči frekven­ce. Toto řešení pro plynulou volbu množství vzduchu je nezbytné při regulování provoz­ních podmínek jednotlivých prostorů v závis­losti na denním a nočním provozu objektu.
 

Regulace otáček motorů prostřednictvím měničů frekvence

 
Z hlediska použití měničů frekvence jsou nejdůležitější energetické úspory, kvůli nimž se tyto měniče obvykle instalují. Legislativně je nyní předepsáno stanovování energetické účinnosti budov, což s touto problematikou úzce souvisí. Nejsou-li pohony regulované měniči frekvence, a regulace se děje jiným způsobem (škrcení klapkou, natáčením lo­patek apod.), je značná část energie neefektivně zma­řena. Významných úspor lze dosáhnout použitím po­honů regulovaných měniči frekvence, kdy se otáčky motoru přizpůsobí aktuál­ním požadavkům (obr. 3). Použití měničů frekvence přináší ale i další výhody. Na rozdíl od přímého při­pojení motoru na síť, kdy je odebírán po dobu roz­běhu 5- až 7násobek jme­novitého proudu, je zde si­tuace zcela opačná. Mě­nič frekvence pracuje jako téměř dokonalý převodník výkonu. Protože na začátku rozběhu má zá­těž nulový příkon (P = T·n; n = 0), je i odběr ze sítě vel­mi malý a plynule roste po přímce až k proudu při plné zátěži. Z hlediska energe­tického má měnič frekven­ce obvykle velkou účinnost, kolem 98 %. Nezanedbatelné jsou však i jiné vlastnosti – zcela klidný rozběh, snadná, rychlá a přesná regulace, možnost nadřazené­ho řízení, malé opotřebení poháněného zaří­zení, redukce hluku.
 

Měniče frekvence ABB typu ACS (ACH) 550 (0,75 až 355 kW)

 
Měniče frekvence však přinášejí také ge­nerování harmonických v síti, což vede k pří­davným ztrátám v transformátorech, kabelech i v motorech. Generované proudové harmo­nické lze ovlivnit vhodnou konstrukcí měni­če. Významným konstrukčním prvkem ovliv­ňujícím THD (Total Harmonic Distortion, činitel harmonického zkreslení) jsou použité tlumivky, a to buď na střídavé straně (AC), nebo ve stejnosměrném meziobvodu (DC). Stejnosměrná tlumivka může být menší, roz­dělením na dvě části se usnadní ochrana proti zemnímu spojení a bývá levnější pro pohony menších výkonů.
 
Měniče frekvence typu ACS (ACH) 550 (obr. 4) mají zajímavé patentované konstrukč­ní řešení použité DC tlumivky. Princip je ve využití všeobecně známého principu tlumiv­ky s proměnnou indukčností (přesytky), tzv. Swinging Choke, v oblasti měničů frekvence. THD je závislý na hodnotě indukčnosti, vět­ší hodnota indukčnosti snižuje hodnoty THD. THD se však rapidně zvětšuje, klesá-li zatí­žení. Z toho důvodu vznikla myšlenka pou­žít tlumivku s proměnnou indukčností, jejíž indukčnost se zvětšuje při malých proudech. Při návrhu vhodné Swinging Choke se vychá­zelo ze standardní konstrukce DC tlumivky a na počítači se pomocí simulačních progra­mů prováděla analýza vhodného profilu vzdu­chové mezery. Výsledkem byl tvar z obr. 5. Princip je takový, že při plném zatížení do­chází k přesycení jádra ve střední části. Po­kud dojde ke zmenšení zatížení, toto přesy­cení se sníží a indukčnost tlumivky se zvýší.
 
Je jednoznačně prokázáno zmenšení zkres­lení THD měniče až o 24,2 % v porovnání s měničem se standardní stejnosměrnou tlu­mivkou. Dalšími přednostmi použití Swinging Choke je omezení zvlnění proudu ve stejno­směrném meziobvodu při částečném zatížení, což prodlužuje životnost kondenzátoru. Do­chází také k vylepšení tepelného využití při pl­ném zatížení, tedy ke zvýšení účinnosti. Rov­něž ztráty při částečném zatížení jsou mnohem menší díky sníženému obsahu harmonických. Jak již bylo řečeno, systémy HVAC v budovách používají měniče frekvence právě kvůli mož­nosti regulace průtoku vzduchu podle potřeb, a často jsou tedy provozovány při částečném zatížení. S měničem ACS (ACH) 550 a díky použité speciální DC tlumivce je zaručené splnění normy ČSN EN 61000-3-12 Elektro­magnetická kompatibilita (EMC) – Část 3-12: Meze – Meze harmonických proudu způsobe­ných zařízením se vstupním fázovým proudem >16 A a ≤ 75 A připojeným k veřejným sítím nízkého napětí, která platí pro veškerá zařízení a instalace ve stavebním sektoru a definuje po­volené limity THD. Omezení daná touto nor­mou jsou platná pro elektrická a elektronická zařízení se vstupním proudem nad 16 A a pla­tí až do 75 A na fázi. Vyjádřeno v kW je to od 7,5 do 37 kW v třífázové soustavě. Další před­ností tohoto typu měniče je standardní vybave­ní měniče filtrem EMC pro obytné zóny tak, aby mohl být bez problémů instalován právě v takových objektech, jako jsou třeba nádražní budovy. ABB jako jeden z předních světových výrobců frekvenčních měničů věnuje značnou část svých kapacit na vývoj a výzkum včetně použití nových technologií.
 
Další informace na: http://www.abb.cz
 
Obr. 1. Objekt Železniční stanice Praha – Hlav­ní nádraží
Obr. 2. Klimatizační jednotky typu KLM
Obr. 3. Spotřeba energie pro různé způsoby regulace u ventilátorů
Obr. 4. Měniče frekvence typu ACS (ACH) 550
Obr. 5. Tvar profilu vzduchové mezery přesytky