Obliczanie zapotrzebowania na ciepło zgodnie z normą PN-EN ISO Mgr inż. Zenon Spik

Transkrypt

1 Obliczanie zapotrzebowania na ciepło zgodnie z normą PN-EN ISO Mgr inż. Zenon Spik

2 Oznaczenia Nowością, która pojawia się w normie PN-EN ISO są nowe oznaczenia podstawowych wielkości fizycznych: θ temperatura [ C], Φ moc cieplna (obciążenie cieplne, strata ciepła) [W], H współczynnik strat ciepła [W/K]. 2

3 Oznaczenia Ψ liniowy współczynnik przenikania ciepła [W/m K], 3

4 Projektowa temperatura zewnętrzna 4

5 Projektowa temperatura zewnętrzna Strefa klimatyczna θ e θ me - C C I -16 7,7 II -18 7,9 III -20 7,6 IV -22 6,9 V -24 5,5 5

6 Projektowa temperatura wewnętrzna Temperatury obliczeniowe*) C Przeznaczenie lub sposób wykorzystywania pomieszczeń - w których nie występują zyski ciepła, przeznaczone do stałego pobytu ludzi, znajdujących się w okryciach zewnętrznych lub wykonujących pracę fizyczną o wydatku energetycznym powyżej 300 W, - w których występują zyski ciepła od urządzeń technologicznych, oświetlenia itp., wynoszące od 10 do 25 W na 1 m 3 kubatury pomieszczenia 2 Przykłady pomieszczeń 3 magazyny i składy wymagające stałej obsługi, hole wejściowe, poczekalnie przy salach widowiskowych bez szatni, hale pracy fizycznej o wydatku energetycznym powyżej 300 W, hale formierni, maszynownie chłodni, ładownie akumulatorów, hale targowe, sklepy rybne i mięsne 6

7 Projektowa temperatura wewnętrzna Temperatury obliczeniowe*) 1 Przeznaczenie lub sposób wykorzystywania pomieszczeń - w których nie występują zyski ciepła, przeznaczone na pobyt ludzi:- w okryciach zewnętrznych w pozycji siedzącej i stojącej, 2 Przykłady pomieszczeń 3 sale widowiskowe bez szatni, ustępy publiczne, szatnie okryć zewnętrznych, hale produkcyjne, sale gimnastyczne, +16 C - bez okryć zewnętrznych, znajdujących się w ruchu lub wykonujących pracę fizyczną o wydatku energetycznym do 300 W, - w których występują zyski ciepła od urządzeń technologicznych, oświetlenia itp., nieprzekraczające 10 W na 1 m3 kubatury pomieszczenia kuchnie indywidualne wyposażone w paleniska węglowe 7

8 Projektowa temperatura wewnętrzna Temperatury obliczeniowe*) C +24 C Przeznaczenie lub sposób wykorzystywania pomieszczeń - przeznaczone na stały pobyt ludzi bez okryć zewnętrznych, niewykonujących w sposób ciągły pracy fizycznej. przeznaczone do rozbierania, - przeznaczone na pobyt ludzi bez odzieży. 2 Przykłady pomieszczeń 3 pokoje mieszkalne, przedpokoje, kuchnie indywidualne wyposażone w paleniska gazowe lub elektryczne, pokoje biurowe, sale posiedzeń łazienki, rozbieralnieszatnie, umywalnie, natryskownie, hale pływalni, gabinety lekarskie z rozbieraniem pacjentów, sale niemowląt i sale dziecięce w żłobkach, sale operacyjne 8

9 Założenia przyjęte do metody obliczeniowej -Zakłada się równomierny rozkład temperatury, -Straty ciepła obliczane są w warunkach ustalonych, -Obliczane pomieszczenia mają wysokość mniejszą niż 5m, 9

10 Założenia przyjęte do metody obliczeniowej -Pomieszczenia przewidziane są do ogrzewania do kreślonej, ustalonej temperatury, -Temperatura powietrza i temperatura operacyjna jest taka sama 10

11 Całkowita projektowa strata ciepła przypadki podstawowe Całkowita projektowa strata ciepła obliczana jest za pomocą zależności: Φ i = Φ T,i + Φ V,i gdzie: Φ T,i projektowa strata ciepła ogrzewanej przestrzeni przez przenikanie, Φ V,i wentylacyjna strata ciepła ogrzewanej przestrzeni. 11

12 Projektowa strata ciepła przez przenikanie Φ T, i = ( H + H + H + H ) ( θ θ ) T, ie T, iue T, ig T, ij int, i e gdzie: H T,ie współczynnik strat ciepła przez przenikanie z przestrzeni ogrzewanej do otoczenia przez obudowę budynku, H T,iue współczynnik strat ciepła przez przenikanie z przestrzeni ogrzewanej do otoczenia przez przestrzeń nieogrzewaną, 12

13 Projektowa strata ciepła przez przenikanie H T,ig współczynnik strat ciepła przez przenikanie z przestrzeni ogrzewanej do gruntu, H T,ij współczynnik strat ciepła przez przenikanie z przestrzeni ogrzewanej do sąsiedniej przestrzeni ogrzewanej do znacząco różnej temperatury 13

14 Projektowa strata ciepła przez przenikanie gdzie: H T, ie = k A U e A k powierzchnia elementu budynku (przegrody), e l, e k współczynniki korekcyjne ze względu na orientację, z uwzględnieniem wpływów klimatu; takich jak różne izolacje, absorpcja wilgoci przez elementy budynku, prędkość wiatru i temperatura powietrza. Współczynniki te powinny być określone w oparciu o dane krajowe, U k współczynnik przenikania ciepła przegrody, k k k + l Ψ l l l e l 14

15 Projektowa strata ciepła przez przenikanie l l długość liniowego mostka cieplnego między przestrzenią wewnętrzną, a zewnętrzną Ψ l współczynnik przenikania ciepła liniowego mostka cieplnego. Współczynnik ten wyznacza się w oparciu o: PN EN ISO podającej metody obliczenia mostków cieplnych, PN EN ISO zawierającej stabelaryzowane wartości najpopularniejszych typów mostków cieplnych. Wartości stabelaryzowane Ψ l podane w PN EN ISO stosuje się w obliczeniach wykonywanych w odniesieniu do całego budynku, a nie pomieszczenie po pomieszczeniu. Proporcjonalny podział wartości Ψ l pomiędzy pomieszczenia pozostawia się do uznania projektanta instalacji. 15

16 Projektowa strata ciepła przez przenikanie Uproszczona metoda w odniesieniu do liniowych strat ciepła przez przenikanie W obliczeniach liniowych strat ciepła przez przenikanie może być stosowana następująca metoda uproszczona: gdzie: U kc skorygowany współczynnik przenikania ciepła przegrody z uwzględnieniem liniowych mostków cieplnych, U k współczynnik przenikania ciepła przegrody, U tb współczynnik korekcyjny, w zależności od typu elementu budynku. 16

17 Projektowa strata ciepła przez przenikanie Uproszczona metoda w odniesieniu do liniowych strat ciepła przez przenikanie W obliczeniach liniowych strat ciepła przez przenikanie może być stosowana następująca metoda uproszczona: gdzie: U kc skorygowany współczynnik przenikania ciepła przegrody z uwzględnieniem liniowych mostków cieplnych, U k współczynnik przenikania ciepła przegrody, U tb współczynnik korekcyjny, w zależności od typu elementu budynku. 17

18 Projektowa strata ciepła przez przenikanie Wymiary budynku: 18

19 Projektowa strata ciepła przez przenikanie Wymiary budynku: 19

20 Projektowa strata ciepła przez przenikanie gdzie: H T, iue = k A k U b Ψ l b b u współczynnik redukcji temperatury uwzględniający różnicę między temperaturą przestrzeni nieogrzewanej a projektową temperaturą zewnętrzną, k u + l l l u Pozostałe oznaczenia j.w. Współczynnik b u wyznaczany jest jedną z trzech metod: 20

21 Projektowa strata ciepła przez przenikanie 1) w przypadku, gdy temperatura przestrzeni nieogrzewanej θ u, w warunkach projektowych, jest określona, lub obliczona: b u = θ θ int, i int, i θ θ u e 21

22 Projektowa strata ciepła przez przenikanie 2) w przypadku, gdy temperatura przestrzeni nieogrzewanej θ u, jest nieznana: gdzie: b H iu współczynnik strat ciepła z przestrzeni ogrzewanej do przestrzeni nieogrzewanej z uwzględnieniem: iu - strat ciepła przez przenikanie (z przestrzeni ogrzewanej do przestrzeni nieogrzewanej), - wentylacyjnych strat ciepła (między przestrzenią ogrzewaną i nieogrzewaną), u = H H ue H ue 22

23 Projektowa strata ciepła przez przenikanie H ue współczynnik strat ciepła z przestrzeni nieogrzewanej do otoczenia z uwzględnieniem: - strat ciepła przez przenikanie (do otoczenia i do gruntu), - wentylacyjnych strat ciepła (między przestrzenią nieogrzewaną a otoczeniem), 23

24 Projektowa strata ciepła przez przenikanie 3) Powołanie się na załącznik krajowy, w którym podano wartości b u w różnych przypadkach. 24

25 Projektowa strata ciepła przez przenikanie H T, ig = f g f g 1 2 Ak U equiv, k k G w gdzie: f g1 współczynnik korekcyjny, uwzględniający wpływ rocznych wahań temperatury zewnętrznej, f g2 współczynnik redukcji temperatury, uwzględniający różnicę między średnią roczną temperaturą zewnętrzną i projektową temperaturą zewnętrzną, G w współczynnik uwzględniający wpływ wody gruntowej. 25

26 Projektowa strata ciepła przez przenikanie Współczynnik redukcji temperatury wynosi: gdzie: θ int,i projektowa temperatura wewnętrzna przestrzeni ogrzewanej, θ m,e roczna średnia temperatura zewnętrzna, θ e f g 2 θ = θ int, i int, i θ θ m, e projektowa temperatura zewnętrzna. e 26

27 Projektowa strata ciepła przez przenikanie Załącznik krajowy do normy PN-EN 12831:2006 podaje dwie wartości orientacyjne współczynnika Gw: G w = 1,15 jeśli odległość między założonym poziomem wody gruntowej i płytą podłogi jest mniejsza niż 1 m, G w = 1,00 w pozostałych przypadkach. 27

28 Projektowa strata ciepła przez przenikanie H T, ij = k f ij A k U k gdzie: f ij θ = θ int, i przyległ ej przestrzeni θ int, i θ e 28

29 Projektowa strata ciepła przez przenikanie 29

30 Projektowa strata ciepła na wentylację Φ V, i = HV, i int, i ( θ θ ) e gdzie: H V,i współczynnik projektowej wentylacyjnej straty ciepła, W/K; θ int,i projektowa temperatura wewnętrzna przestrzeni ogrzewanej (i), ºC; θ e projektowa temperatura zewnętrzna, ºC. 30

31 Projektowa strata ciepła na wentylację H &, V, i = Vi ρ c p W/K Gdzie: V i strumień objętości powietrza wentylacyjnego przestrzeni ogrzewanej (i), m 3 /s; ρ gęstość powietrza w temperaturze θ i,int, kg/m 3 ; c p ciepło właściwe powietrza w temperaturze θ i,int, J/kg K. 31

32 Projektowa strata ciepła na wentylację Pomijając dla uproszczenia zmienność wartości gęstości i ciepła właściwego powietrza w funkcji temperatury i odnosząc strumień powietrza do jednej godziny, równanie przedstawione na poprzednim slajdzie przyjmuje następującą postać: H V, i = 0, 34 V& i 32

33 Projektowa strata ciepła na wentylację Jako wartość strumienia objętości powietrza wentylacyjnego należy przyjąć większą z dwóch wartości: 1. wartość strumienia powietrza na drodze infiltracji, 2. minimalna wartość strumienia powietrza wentylacyjnego, wymagana ze względów higienicznych. & = ( ) V& V& V max, i inf,i min, i 33

34 Projektowa strata ciepła na wentylację Jako wartość strumienia objętości powietrza wentylacyjnego należy przyjąć większą z dwóch wartości: 1. wartość strumienia powietrza na drodze infiltracji, 2. minimalna wartość strumienia powietrza wentylacyjnego, wymagana ze względów higienicznych. & = ( ) V& V& V max, i inf,i min, i 34

35 Projektowa strata ciepła na wentylację Norma PN EN podaje wzór na obliczanie strumienia powietrza infiltrującego do przestrzeni ogrzewanej (i): V& inf, i = 2 Vi n50 gdzie: V i kubatura przestrzeni ogrzewanej (i) (obliczona na podstawie wymiarów wewnętrznych), m 3 ; n 50 krotność wymiany powietrza wewnętrznego, wynikająca z różnicy ciśnienia 50 Pa między wnętrzem a otoczeniem budynku, z uwzględnieniem wpływu nawiewników powietrza, h 1 ; e i współczynnik osłonięcia; ε i współczynnik poprawkowy uwzględniający wzrost prędkości wiatru w zależności od wysokości położenia przestrzeni ogrzewanej ponad poziomem terenu; e i ε i 35

36 Projektowa strata ciepła na wentylację Minimalny strumień objętości powietrza, wymagany ze względów higienicznych, dopływający do przestrzeni ogrzewanej (i) może być określony w sposób następujący: V& min, i = n min V gdzie: n min minimalna krotność wymiany powietrza na godzinę, h 1 ; V i kubatura przestrzeni ogrzewanej (i) (obliczona na podstawie wymiarów wewnętrznych), m 3 i 36

37 Projektowa strata ciepła na wentylację Tabela 3.4 Minimalna krotność wymiany powietrza zewnętrznego Typ pomieszczenia Pomieszczenie mieszkalne (orientacyjnie) Kuchnia lub łazienka z oknem Pokój biurowy Sala konferencyjna, sala lekcyjna n min h 1 0,5 0,5 1,0 2,0 37

38 Projektowa strata ciepła na wentylację Krotności wymiany powietrza podane w tabeli 3.4 odniesione są do wymiarów wewnętrznych. Jeśli w obliczeniach stosowane są wymiary zewnętrzne, wartości krotności wymiany powietrza podane w tabeli należy pomnożyć przez stosunek między kubaturą wewnętrzną i zewnętrzną (w przybliżeniu można przyjąć 0,8). 38

39 Nadwyżka mocy cieplnej do skompensowania skutków osłabienia dla przestrzeni ogrzewanej Φ RH, i RH gdzie: Ai wewnętrzna powierzchnia podłogi przestrzeni ogrzewanej (i), m 2 ; φ RH współczynnik nagrzewania W/m 2 = A i f 39

40 THE END! 40