WspÇÅczynniki redukcji temperatury w metodyce obliczania obciéäenia cieplnego wg PNÑ EN 12831

Transkrypt

1 dr n. Mcha Strzszwsk Poltchnka Warszawska Instytut Ogrzwnctwa Wntylacj WspÇczynnk rdukcj tmpratury w mtodyc oblczana obcéna cplngo wg PNÑ EN W artykul przdstawono sposb oblczana wspczynnkw rdukcj tmpratury dla rçnych przypadkw wymany cpa w mtodyc okrélana obcñçna cplngo wg PNEN Zaprzntowan rwnana zlustrowano przykadam. Th artcl prsnts th mthod for calculaton tmpratur rducton factor for dffrnt cass of hat transfr, accordng to PNEN standard. Th prsntd quatons hav bn llustratd wth xampls. 1. Wprowadzn Dotychczasow dowadczna dydaktyczno-szkolnow dotyczéc normy PN-EN [14] pokazujé, jdnym z trudnjszych zagadnü jst koncpcja wspçczynnkçw rdukcj tmpratury. Dlatgo zagadnnu tmu powácony zosta osobny artyku. Koncznoà stosowana wspçczynnkçw rdukcj tmpratury wynka z oblczana wspçczynnkçw straty cpa H, a dokadn z odnoszna tych wspçczynnkçw zawsz do projktowj rçncy tmpratury. Dotychczas strumn cpa byy oblczan w oparcu o zaooné rçncá tmpratury, w zalnoc od rozpatrywango przypadku wymany cpa (nné np. dla strat bzpordno na zwnétrz, a nné dla strat do pomszczna nogrzwango). Natomast zgodn z mtodyké, wprowadzoné przz normá PN-EN 12831, najprw naly oblczaà wspçczynnk straty cpa H w W/K, a nastápn Ñ nzaln od przypadku Ñ mnoyà j przz projktowé rçncá tmpratury, czyl rçncá projktowj tmpratury wwnátrznj projktowj tmpratury zwnátrznj. Dla strat cpa na drodz prznkana podany jst nastápujécy wzçr: gdz: H T, H Ñ H Ñ H Ñ H É Ç, W T, T, T, u T, g T, j nt, Ñ wspçczynnk straty cpa przz prznkan z przstrzn ogrzwanj () do otoczna () przz obudowá budynku, W/K; H T,u Ñ wspçczynnk straty cpa przz prznkan z przstrzn ogrzwanj () do otoczna () przz przstrzü nogrzwané (u), W/K; H T,g H T,j Ñ wspçczynnk straty cpa przz prznkan z przstrzn ogrzwanj () do gruntu (g) w warunkach ustalonych, W/K; Ñ wspçczynnk straty cpa przz prznkan z przstrzn ogrzwanj () do sésdnj przstrzn (j) ogrzwanj do znaczéco rçnj tmpratury, tzn. (1) 1

2 nt, przylgj przstrzn ogrzwanj w tj samj czác budynku lub w przylgj czác budynku, W/K; Ñ projktowa tmpratura wwnátrzna przstrzn ogrzwanj (), âc; Ñ projktowa tmpratura zwnátrzna, âc. WzÇr powyszy uwzgládna cztry przypadk prznkana cpa. Jdnak jdyn w prwszym z nch (straty cpa bzpordno na zwnátrz) przpyw cpa spowodowany jst projktowé rçncé tmpratury. W wszystkch trzch pozostaych przypadkach rçnca tmpratury jst najczácj mnjsza. W zwézku z tym wspçczynnk H muszé byà odpowdno przlczon (zrdukowan), aby po pomnonu przz projktowé rçncá tmpratury day odpowdné wartoà strumna cpa. Przlczna wspçczynnka H dokonuj sá mnoéc go przz wspçczynnk rdukcj tmpratury. Rzczywsta rnca tmpratury (tmpratura wwnçtrzna É tmpratura z drugj strony przgrody ) WspÑczynnk rdukcj tmpratury Projktowa rnca tmpratury (tmpratura wwnçtrzna É tmpratura zwntrzna) Rys. 1. Sns matmatycznych wspçczynnka rdukcj tmpratury. Sns matmatycznych wspçczynnka rdukcj tmpratury pokazano na rys. 1. WspÇczynnk tn okrla stosunk rzczywstj rçncy tmpratury w danym przypadku do projktowj rçncy tmpratury. W zwézku z tym ogçln mona zapsaà: gdz: nt, Ç x f, Ç nt, Ç f Ñ wspçczynnk rdukcj tmpratury, Ñ; nt, x Ñ projktowa tmpratura wwnátrzna przstrzn ogrzwanj (), âc; Ñ projktowa tmpratura z drugj strony przgrody budowlanj lub tmpratura nawwango powtrza, âc; Ñ projktowa tmpratura zwnátrzna, âc. Sns fzyczny wspçczynnka rdukcj tmpratury zlustrowano na rys. 2. W przypadku strat cpa przz prznkan z aznk do pokoju rçnca tmpratury wynos 4 K, co stanow 9,1% projktowj rçncy tmpratury (44 K). Ponwa wspçczynnk straty cpa H, zgodn z nowé mtodyké, bádz mnoony n przz 4 K, lcz przz 44 K, to wcznj naly uwzgládnà mnonk 0,091. Efkt matmatyczny bádz tak sam, jak w przypadku mnona przz 4 K (podobn jak to sá dzao wg normy PN-B-03406:1994 [13]). W zwézku z tym otrzymamy poprawny wynk, choca sama procdura oblcznowa jst ämatmatyczn bardzj skomplkowanaã äfzyczn mnj czytlnaã w stosunku do mtodyk dotychczasowj [6]. (2) 2

3 -20C rnca tmp. 44K Pokj +20C Üaznka +24C rnca tmpratury 4K = 0,091 x 44K Rys. 2. Ilustracja snsu fzyczngo wspçczynnka rdukcj tmpratury. 2. Prznkan cpa bzpordno na zwnçtrz W tym przypadku rçnca tmpratury powodujéca przpyw cpa jst rçwna projktowj rçncy tmpratury. W zwézku z tym n zachodz potrzba stosowana wspçczynnka rdukcyjngo. 3. Prznkan cpa do przstrzn nogrzwanj Tmpratura przstrzn nogrzwanj jst zazwyczaj wysza od tmpratury zwnátrznj. Podstawowy wzçr na wspçczynnk rdukcj tmpratury w tym przypadku ma nastápujécé postaà: gdz: nt, u b u nt, Çu, Ç nt, Ç Ñ projktowa tmpratura wwnátrzna przstrzn ogrzwanj (), âc; Ñ projktowa tmpratura przstrzn nogrzwanj, âc; Ñ projktowa tmpratura zwnátrzna, âc. Wartoà orntacyjné wspçczynnka b u mona odczytaà z tabl 1. (3) 3

4 Tabla 1. Wspczynnk rdukcj tmpratury b u [14] PrzstrzÜ nogrzwana Pomszczn tylko z 1 cané zwnátrzné 0,4 z przynajmnj 2 canam zwnátrznym bz drzw zwnátrznych 0,5 z przynajmnj 2 canam zwnátrznym z drzwam zwnátrznym (np. hal, gara) z trzma canam zwnátrznym (np. zwnátrzna klatka schodowa) 0,8 Podzm 1 bz okn/drzw zwnátrznych 0,5 z oknam/drzwam zwnátrznym 0,8 Poddasz przstrzü poddasza sln wntylowana (np. pokryc dachu z dachçwk lub nnych matraçw tworzécych pokryc ncég) bz dskowana pokrytgo papé lub pyt Éczonych brzgam nn nzolowan dachy 0,9 zolowany dach 0,7 WwnÇtrzn przstrzn komunkacyjn (bz zwnátrznych can, krotnoà wymany powtrza mnjsza n 0,5 h Ñ1 ) 0 Swobodn wntylowan przstrzn komunkacyjn (powrzchna otworçw/kubatura powrzchn > 0,005 m 2 /m 3 ) 1,0 PrzstrzÉ podpodogowa (podoga nad przstrzné nprzchodné) 0,8 PrzjÑca lub bramy przlotow nogrzwan, obustronn zamknçt 0,9 1 Pomszczn mo byà uwaan za usytuowan w podzmu, jl wácj n 70% powrzchn can zwnátrznych styka sá z gruntm. b u 0,6 1,0 Przykad 1 Okrlà wspçczynnk rdukcj tmpratury dla straty cpa przz prznkan z pokoju mszkalngo do pomszczna nogrzwango o tmpraturz wwnátrznj +5âC. Budynk znajduj sá w III strf klmatycznj. RozwÉzan b u nt, nt, Ç u Ç 20 Ç 5 20 Ç Ç 20 0,375 RÇnca tmpratury w tym przypadku wynos 15 K, co stanow 37,5% projktowj rçncy tmpratury 40 K. 4

5 4. Straty cpa do gruntu Norma podaj w tym przypadku nastápujécy wzçr na wspçczynnk rdukcj tmpratury: gdz: nt, m, f g 2 nt, Ç m,, Ç nt, Ç Ñ projktowa tmpratura wwnátrzna przstrzn ogrzwanj (), âc; Ñ roczna rdna tmpratura zwnátrzna, âc; Ñ projktowa tmpratura zwnátrzna, âc. Jdnak bardzj wacw byoby stwrdzn, rolá wspçczynnka rdukcj tmpratury pn w tym przypadku loczyn f g1 f g2. Uwzgládnn w oblcznach jdyn wspçczynnka f g2 oznaczaoby przyjác zaona, rdna tmpratura gruntu jst rçwna rdnorocznj tmpraturz zwnátrznj. Ponwa jdnak tak n jst, wspçczynnk tn mnoony jst dodatkowo przz wspçczynnk f g1. Wartoà orntacyjna wspçczynnka f g1 wg polskgo za- Écznka krajowgo do normy PN-EN 12831:2006 wynos 1,45. Przykad 2 Okrlà wspçczynnk f g2 dla pokoju mszkalngo II strfy klmatycznj. RozwÉzan Ç 20 Ç 7,9 20 Ç Ç18 nt, m, f g 2 nt, Ç 0, Prznkan do przstrzn ogrzwanj do nnj tmpratury WzÇr na wspçczynnk rdukcj tmpratury przyjmuj w tym przypadku nastápujécé postaà: gdz: nt, f j nt, Ç przylgç j przstrzn, Ç nt, Ç Ñ projktowa tmpratura wwnátrzna przstrzn ogrzwanj (), âc; przylgçj przstrzn Ñ projktowa tmpratura przstrzn przylgj, âc; Ñ projktowa tmpratura zwnátrzna, âc. W tym mjscu naly zwrçcà uwagá na sposçb okrlana tmpratury przylgj przstrzn. Do tj pory tmpraturá pomszczna ogrzwango okrlao sá zawsz w zalnoc od funkcj (przznaczna) pomszczna. Natomast wg normy PN-EN 12831:2006 tmpraturá przylgj przstrzn ogrzwanj okrla sá na podstaw przznaczna jdyn w przypadku pomszczü nalécych do tj samj jdnostk budynku (mszkana, lokalu uytkowgo). Natomast jl pomszczn naly do nnj jdnostk stnj molwoà ndywdualnj rgulacj tmpratury, to do oblczana straty cpa przyjmuj sá rdné arytmtyczné z projktowj tmpratury wwnátrznj rdnorocznj tmpratury zwnátrznj. Z kol, jl sésdn pomszczn naly do oddzlngo budynku (budynku przylggo), przyjmuj sá rdnoroczné tmpraturá zwnátrzné (tab. 2). Tak podjc umolwa zapwnn odpowdnj wlkoc grzjnka na wypadk obnna tmpratury wwnátrznj w sésdnch lokalach. Szrzj zagadnn to zostao omçwon w COW 1/2007 [6] (4) (5) 5

6 Tabla 2. Tmpratura przylgych przstrzn ogrzwanych [14] Cpo przkazywan z przstrzn ogrzwanj () do: przylgçj przstrzn, âc przylggo pomszczna w tj samj jdnostc budynku (np. w mszkanu) sésdngo pomszczna, nalécgo do nnj jdnostk budynku (np. do nngo mszkana) sésdngo pomszczna, nalécgo do oddzlngo budynku (ogrzwango lub nogrzwango) pownna byà okrlona na podstaw przznaczna pomszczna Ñ nt, m, 2 m, Przykad 3 Okrlà wspçczynnk rdukcj tmpratury dla straty cpa przz prznkan z aznk do pokoju mszkalngo. Budynk znajduj sá w I strf klmatycznj. RozwÉzan f j nt, Ç przylgç j przstrzn nt, Ç 24 Ç Ç Ç16 0,1 Przykad 4 Okrlà wspçczynnk rdukcj tmpratury dla zyskçw cpa przz prznkan z aznk do pokoju mszkalngo. Budynk znajduj sá w I strf klmatycznj. RozwÉzan f j nt, Ç przylgç j przstrzn nt, Ç 20 Ç Ç Ç16 Ç0,111 Przykad 5 Okrlà wspçczynnk rdukcj tmpratury dla straty cpa przz prznkan z pokoju mszkalngo do pokoju znajdujécgo sá w sésdnm mszkanu. Budynk znajduj sá w I strf klmatycznj. RozwÉzan przylgç j przstrzn f j nt, Ç nt, Ç nt, Ñ 2 m, przylgç j przstrzn 20 Ñ 7,7 13,85ÜC 2 20 Ç13,85 20 Ç Ç16 0,171 6

7 6. Wntylacyjna strata cpa w przypadku wntylacj naturalnj W przypadku wntylacj naturalnj, przyjmuj sá, do pomszczü napywa powtrz o tmpraturz zwnátrznj. W zwézku z tym, projktowa rçnca tmpratury jst wacwa do okrlna mocy potrzbnj do ogrzana powtrza wntylacyjngo n zachodz potrzba stosowana wspçczynnka rdukcyjngo. 7. Wntylacyjna strata cpa w przypadku nstalacj wntylacyjnj Moc wymagané do ogrzana powtrza wntylacyjngo oblcza sá w nastápujécy sposçb: gdz: H V,,nt H É Ç, W V, V, nt, Ñ wspçczynnk projktowj wntylacyjnj straty cpa, W/K; Ñ projktowa tmpratura wwnátrzna przstrzn ogrzwanj (), âc; Ñ projktowa tmpratura zwnátrzna, âc. Podobn jak w przypadku prznkana, rçwn dla wntylacj, wspçczynnk straty cpa H odnsony jst to projktowj rçncy tmpratury. Jdnak powtrz nawwan przz nstalacjá wntylacyjné lub klmatyzacyjné ma zazwyczaj tmpraturá wyszé od tmpratury zwnátrznj. W zwézku z tym w oblcznach naly uwzgládnaà wspçczynnk rdukcj tmpratury: Ç nt, su, f V, (7) nt, Ç (6) gdz: nt, su, Ñ projktowa tmpratura wwnátrzna przstrzn ogrzwanj (), âc; Ñ tmpratura powtrza dostarczango do przstrzn ogrzwanj (), âc; Ñ projktowa tmpratura zwnátrzna, âc. Przykad 6 Okrlà wspçczynnk rdukcj tmpratury powtrza nawwango do pomszczna burowgo. Tmpratura nawwango powtrza wynos +20âC. Budynk znajduj sá w IV strf klmatycznj. RozwÉzan Ç 20 Ç Ç Ç 22 nt, su, f V, nt, Ç 0 Zrowa wartoà wspçczynnka rdukcj tmpratury oznacza, powtrz nawwan n wymaga dodatkowgo ogrzana. 7

8 8. Podsumowan Now podjc do oblczana strat cpa bazuj na odnosznu wszystkch strat cpa do projktowj rçncy tmpratury (rçncy projktowj tmpratury wwnátrznj projktowj tmpratury zwnátrznj) oraz zastosowana odpowdnch wspçczynnkçw rdukcj tmpratury. Tak rozwézan jst wyraån bardzj skomplkowan od dotychczas stosowango. Jdnak w praktyc projktowj oblczna wykonuj sá obcn z wykorzystanm spcjalstyczngo oprogramowana komputrowgo, ktçr mus zawraà odpowdn procdury oblcznow. Znajomoà mtodyk jst konczna n tylko dla autorçw oprogramowana, al tak dla projktantçw w clu umolwna prawdowgo wprowadzana danych ntrprtacj wynkçw (zwaszcza wynkçw pordnch). Ltratura 1. Kosradzk J.: Poradnk projktanta. Now normy co dalj?, COW 1/2007 2/ Kosradzk J.: Poradnk projktanta. Powtrz wntylacyjn w PN-EN 12831, COW 3/2007 4/ Rubk M.: Now normy z dzdzny ogrzwnctwa w przddnu wdroéna w Polsc Dyrktywy Europjskj 2002/1WE, COW 10/ Strzszwsk M.: Norma PNÑEN Now podjc do oblczana zapotrzbowana na cpço do ogrzwana budynküw, COW 10/ Strzszwsk M.: Wartoc tmpratury stosowan w oblcznach obcáéna cplngo pomszczà budynküw wg PNÑEN 12831, COW 12/ Strzszwsk M.: Oblczan projktowj straty cpça przz prznkan wg PNÑEN 12831, COW 1/ Strzszwsk M.: PrzykÇady oblczana projktowj straty cpça przz prznkan wg PNÑEN 12831, COW 2/ Strzszwsk M.: Uproszczona mtoda oblczana projktowj straty cpça do gruntu wg PN-EN 12831, COW 4/ Strzszwsk M.: PrzykÇady oblczana projktowj straty cpça przz grunt wg PNÑEN 12831, COW 5/ Strzszwsk M.: Oblczan projktowj wntylacyjnj straty cpça w przypadku wntylacj naturalnj wg PNÑEN 12831, COW 6/ Strzszwsk M.: Oblczan projktowj wntylacyjnj straty cpça w przypadku nstalacj wntylacyjnj wg PNÑEN 12831, COW 7-8/ Wchowsk R.: Zapotrzbowan na moc cplná. Nowa norma PNÑEN Rynk Instalacyjny 1-2/2006 3/ PN-B-03406:1994. Oblczan zapotrzbowana cpça pomszczà o kubaturz do 600 m PN-EN 12831:2006. Instalacj ogrzwcz w budynkach Ñ Mtoda oblczana projktowgo obcáéna cplngo. 8