Modernizace HVAC ve stanici Praha hlavní 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.

 

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).

Při návrhu větrání byly při projekčním ná­vrhu použity tyto parametry:

 

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.

 

 

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 m^{3·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 m^{3·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.

 

 

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 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. 3. Spotřeba energie pro různé způsoby regulace u ventilátorů