Embed Size (px)
Citation preview
Пресметка на потребно количество на топлина за греењеЗа проектирање на системите за греење и за зимски режим на климатизација (опрема и инсталации) е
потребно да се одреди потребното количество на топлина за греење. Со системите за греење треба во
затворените простории да се одржува повисока температура од надворешната температура. Во врска
со ова се јавува пренос на топлина од средината што се загрева кон средината со пониска
температура (надворешна или внатрешна).
Потребното количество на топлина за греење на еден објект зависи од неговиот вид, големина и
положба, од елементите од кои е изграден и од надворешните климатски услови. Оваа топлина може
да се дефинира како максимална топлина која што треба да ја обезбеди топлинскиот извор, за
одржување на внатрешната проектна температура, кога температурата на надворешниот воздух е
еднаква на надворешната проектна температура.
Проектирање на системите за греење се врши за многу голем број на објекти. Имајќи го во предвид ова
за постигнување на еднообразност во пресметката на потребното количество на топлина за греење
постојат национални стандарди. Така на пример во САД се користи ASHRAE standart 90.1-1996
(American Society of Heating, Refregirating and Air-Conditioning Engineers), во Велика Британија BSI 874
(British Standards Institution), во Германија DIN 4701/ 1983 со некои корекции во 1995 год.
(Deutsches Institut für Normung) и тн. Во поранешна СФРЈ и република Македонија како дел од неа не
постоеја национални стандарди за пресметка на потребното количество на топлина. Во употреба е
предлогот на МКС М.Е6.010 од 1975 година, која што во целина се поклопува со
стандардот DIN 4701 од1959година. Германските DIN норми од 1959 и 1983 година имаат значителни
разлики и по завршување на излагањето на пресметката на потребното количество на топлина ке
бидат дадени битните разлики. DIN стандардите од 1983 и 1995 година принципиелно малку се
разликуваат. Главните разлики се состојат во различните основи на пресметката.
Пресметката на потребното количество на топлина независно по кој стандарт се изведува се состои од
два дела и тоа од трансмисионата (Qт) и вентилационата топлина за греење (Qv),односно:
Qg = Qт + Qv
Каде што:
Qg [W] - потребно количество топлина за греење
Qт [W] - трансмисиона топлина за греење
Qv [W] - вентилациона топлина за греење
Трансмисиона топлина за греење
Трансмисионата топлина се одредува кога т.н. трансмисиони топлински загуби се помножат со
факторот на додатоци или:
Qт = Qо(1+Z)
Каде што:
Qо [W] – трансмисиони топлински загуби
Z [ - ] – фактор на додатоци
Трансмисионите топлински загуби за една просторија се јавуваат заради поминување на топлина низ
преградите на просторијата (ѕид, таван, врата, и тн.), како резултатот на различните температури од
двете страни на преградите кои ја опкружуваат просторијата. Овие топлински загуби се однесуваат на
просторијата во стационарна состојба (состојба по постигнување на внатрешната проектна
температура). Трансмисионите загуби на топлина претставуваат збир на загуби или добивки (ако од
другата страна на преградата има повисока температура од температурата во просторијата) низ сите
прегради во просторијата и истите се одредуваат према познатата равенка за простирање на топлина
во стационарна состојба:
Qо = Σ ki Ai (tv-ti) [W]
Каде што:
кi [W/m²K] – коефициент на топлинопроаѓање низ преградата “ i”
Ai [m²] – површина низ која минува топлината (ѕид, под, таван, прозорец, врата)
tv [ºС] – внатрешна проектна температура
ti [ºС] – температура од другата страна на просторијата. Ако преградата се граничи со надворешната
средина тогаш ti = tn(tn - надворешна проектна температура) или ti = tsp (tsp – температура на соседна
просторија), ако постои температурна разлика од двете страни на просторијата, кои ја одделуваат од
друга просторија.
Со факторот на додатоци се врши корекција на топлината Qо за одредени влијанија кои што не може
да бидат земени во предвид со равенката за пресметка на Qо и кои зависат од специфичностите на
секоја просторија и секоја локација. Факторот на додатоци претставува збир од три додатоци и тоа:
Z = Zp + Za + Zs
Каде што:
Zp [-] – додаток за прекин на греењето
Za [-] – додаток за зрачење
Zs [-] – додаток за страна на свет
Површина низ која поминува топлината - А
При пресметката на површината низ која поминува топлината за ѕидовите се зема чистата внатрешна
ширина, додека за висина се зема меѓукатната димензија т.е. од подот до подот на следниот кат. За
подовите и таваните се зема истата внатрешна ширина и должина. За вратите и прозорците се земаат
димензиите на отворите во ѕидовите.
Ако некоја преградна површина од просторијата се состои од различни елементи, материјали или
дебелини (различни вредности на k), односно површината се граничи со средини чии температури се
различни, тогаш загубите на топлина за секој таков елемент одделно се пресметуваат.
При пресметката на загубите на топлина низ преградите, за истите се применуваат скратени ознаки
од една или повеќе букви. Првата буква го означува видот на преградата (Ѕ – ѕид, П – прозор, В – врата
и тн.), додека останатите букви ја опишуваат преградата. За одделни површини се употребуваат
следните ознаки:
ПЕ – прозорец единечен
ПКК – прозорец крило на крило
ПД – прозорец двоен
ПДЗ – прозорец двојно застаклен
СЕ – светларник единечен
СД – светларник двоен
ВН – врата надворешна
ВВ – врата внатрешна
ЅН – ѕид надворешен
ЅВ – ѕид внатрешен
Т – таван
П – под
Топлинските загуби не се земаат во предвид за прегради кај кои температурната разлика е помала до
заклучно 2[К].
Топлинските добивки не се земаат во предвид за прегради кај кои температурната разлика е помала
до заклучно 5[К].
Температурни податоци
Внатрешна проектна температура – tv
Внатрешната проектна температура во зависност од намената на просторијата треба да одговара на
најпријатната температура за човекот. Таа температура треба да овозможи топлинска рамнотежа на
човекот при различни физички активности. Оваа температура т.н. осетна температура ги зема во
предвид температурата на воздухот како и средната температура на околните површини. Строга
граница за оваа температура не може да се одреди бидејќи уште многу други фактори влијаат на
пријатното чуство (комфор), како што се на пример: облеката, возраста, полот, здравствената состојба,
внесената храна, време од годината, физичката активност и друго. Меѓутоа покрај ова исто така битни
се и четирите елементи на состојбата на воздухот за чуство на комфор на луѓето а тоа
се: температурата на воздухот, средната температура на околните површини (вклучувајќи ги и
загревните тела), влажноста на воздухот и брзината на струење на воздухот.
Врз основа на наведените елементи одредени се најповолните вредности на внатрешните проектни
температури во зависност од намената на објектот и просторијата. За простории со специјална намена
оваа температура се одредува во зависностод специфичните услови во просториите. Внатрешната
проектна температура се утврдува на средината на просторијата на висина 1,5[m] над подот со
термометар кој треба да биде заштитен од зрачење. Температурите кои треба да се одржуваат во
просториите се дадени во табелата Т и истите треба да се усвојуваат со дадените вредности, освен во
случај ако нарачателот не бара други вредности.
Надворешна проектна температура – tn
Со надворешната проектна температура се земаат во предвид климатските влијанија за одредено
место преку пресметката на потребното количество на топлина. Ова е најниската температура која се
зема во пресметките меѓутоа таа не е и апсолутно најниската температура за одрадено место бидејќи
истата трае многу кусо и се појавува многу ретко, поради што системот за греење проектиран на овој
начин би бил предимензиониран и неекономичен. Постојат различни критериуми за одредување на
оваа вредност.
Надворешните проектни температури за градовите во поранешна СФРЈ се одредени спрема
емпирискиот израз на советскиот научник Чаплин и тоа:
tn = 0,4 tnm + 0,6 tmin
Kаде што:
tnm [ºС] – средна минимална месечна температура за најстудениот месец во годината во текот
на последните 10 години.
t min [ºС] – апсолутна најниска температура која се појавила во одредено место во последните 10
години.
Би требало да се напомене дека одредувањето на надворешната проектна температура со овој израз
не одговара на нашите климатски услови, бидејќи влијанието на апсолутно минималната температура
е големо, што не е случај со нашата клима.
Исто така треба да се напомене дека при одредувањето на надворешната проектна температура не е
во потполност исполнет критериумот на Проф. Чаплин. За одреден број места не постоеле
метеролошки податоци за последните десет години (од 1947 до 1956 година) па е работено со
податоците за 1954 и 1956 година, бидејќи во тој период се забележани минимални температури. За
најголемиот број на места во поранешна Југославија а и денеска се користат вредности на надворешна
проектна температура одредена врз база на метеролошки податоци за 1954 година. Во врска со ова е
потребно да се утврди критериум за одредување на надворешната проектна температура за целата
територија на Македонија, земајќи ги во предвид климатските разлики кои постојат во одделни делови
на Земјата. Податоци за надворешни проектни температури за градовите во Македонија се дадени во
табелата Т6.
Температури на негреени простории – tx
Покрај надворешните ѕидови низ кои се губи топлина, постојат внатрешни ѕидови кои се граничат со
простории кои не се загреваат и низ кои се губи топлина. За стационарна топлинска состојба на
објектот температурите на негреените простории се одредуваат од топлинскиот биланс за
просторијата. Топлинскиот биланс може да се направи, земајќи дека просторијата што не се грее,
топлината што ја добива од соседните греени простории, ја предава на надворешниот воздух низ
надворешните прегради.
Преградите низ кои се добива топлина се означени со ” v ”, а низ кои се губи со ” n ”.
Во врска со наведениот топлински биланс, математички може да се изрази како:
∑ [ki Ai (tvi – tx)] = ∑ [kj Aj (tx – tn)]
tx [∑( ki Ai ) + ∑( kj Aj )] = ∑( ki Ai tvi) + ∑( kj Aj tn)
∑( ki Ai tvi) + ∑( kj Aj tn)
tx = --------------------------------------------
∑( ki Ai ) + ∑( kj Aj )
Одредувањето на температурите на негреени простории на опишаниот начин се врши во колку е
потребно точно познавањена температурите. За други случаи истите можат да се видат од табела Т7.
Додатоци на топлина
Додатоците на топлина се додаваат на трансмисионите топлински загуби Qо. Овие додатоци зависат од
карактеристиките на самиот објект, времетраењето на греењето во текот на денот, потребното
изедначување на температурата поради студените надворешни површини, како и положбата на
објектот во однос на страните на светот.
Додаток за прекин на греењето – Zp
По прекинувањето или смалувањето на интензитетот на греењето за постигнување на внатрешната
проектна температура во просторијата потребно е во истата да се внесе поголемо количество на
топлина отколку што се трансмисионите топлински загуби. Во топлински поглед важна
карактеристика на една просторија е средната вредност на коефициентот на топлинопроаѓање или
т.н. Krischer – ова вредност. Оваа вредност се пресметува со изразот:
Qо
kD = ------------------- [W/m²K]
Avk ( tv – tn)
Каде што:
Qо [W] – трансмисиони топлински загуби.
Avk [m²] – вкупна внатрешна површина на просторијата (сите надворешни и внатрешни ѕидови со врати,
прозори, под и таван, независно од тоа дали низ некоја површина нема размена на топлина. За висина
на ѕидовите се зема висината од подот до таванот.
( tv – tn) [К] – разлика помеѓу внатрешната и надворешната проектна температура.
Оваа вредност претставува топлинска карактеристика за една просторија и ја одредува средната
пропустливост на топлина низ сите површини кои ја опкружуваат просторијата.
На големината на додатокот за прекин на греењето покрај kDвредноста влијае и времетраењето на
прекинот на греење. Во смисла на ова покрај непрекинато греење се разликуваат и следните режими
на работа:
1. Непрекината работа со смален интензитет на греење во текот на ноќта.
2. Прекин на греењето од 8-12 часа дневно.
3. Прекин на греењето од 12-16 часа дневно.
На сл.1 е дадена графичка зависност на додатокот Zp во зависност од времетраењето на прекинот на
греењето и од вредноста на kD.
Напомена: Германските стандарди за пресметка на потребното количество на топлина DIN 4701 од
1983 година, не предвидуваат додаток за прекин на греењето. Ова е направено така бидејќи со
регулационите уреди кои се користат таму може да се испрограмира времето на вклучување на
греењето за да во саканото време биде постигната внатрешната проектна температура.
сл.1
Додаток за изедначување на влијанието на студените надворешни површини – Zа
Луѓето може да се чуствуваат удобно ако во просторијата биде постигната внатрешната проектна
температура, во простории со студени надворешни површини (големи вредности на коефициентите на
топлинопроаѓање), заради зголеменото оддавање на топлина со зрачење од луѓето кон тие површини.
Со додатокот Zа се врши зголемување на доведената топлина а во просторијата за изедначување на
неповолното влијание на студените надворешни површини.
Чуството на удобност зависи од средната температура на граничните површини. Оваа температура
зависи од коефициентите на топлинопроаѓање, па нивната вредност е опфатена со коефициентот kD.
Вредностите за додатокот Zаможе да се одредат од дијаграмот на сл.1 во зависност од големината kD.
Споени додатоци Zp и Zа во единствен додаток – ZD
Додатоците на топлина Zp и Zа имаат различно физичко значење (со зголемувањето на kD , Zp се
намалува а Zа расте) и обата зависат од вредноста kD поради што се спојуваат во единствен додаток ZD.
Вредностите на додатокот ZD се дадени на дијаграмот на сл.2 и во табелата Т8.
сл.2
Додаток за страна на свет – Zs
Со додатокот Zs се врши изедначување на различните средни вредности на сончевото зрачење на
ѕидовите на просториите кои се ориентирани на различни страни на светот. Вредностите за Zs се
дадени во табела Т8.
Ако просторијата има еден надворешен ѕид за додатокот Zsмеродавна е ориентацијата на ѕидот. За
простории со два надворешни ѕида меродавна е ориентација на аголот на просторијата, додека за
простории со три или четири надворешни ѕидови меродавен е додатокот со најголема вредност.
Вентилациона топлина за греење
Под дејство на ветер и поради разлика на температури во просторијата која се загрева низ процепите
на вратите и прозорците навлегува студен надворешен воздух, со што се снижува температурата во
просторијата. Поради ова треба да се предвиди дополнително количество на топлина за загревање на
навлезениот студен воздух до температура на просторијата.
Одредувањето на оваа топлина спрема DIN 4701 од1959 година е вршено со помош на додаток за
ветер Zv , односно:
Qv = Qo Zv
После одреден период извршена е корекција во одредувањето на оваа топлина при што се одредува
количеството на воздух што продира во просторијата, а потоа и вентилационата топлина.
Спрена DIN 4701 од1983 година се воведува постапка со која се зема во предвид зголемување на
брзината на ветерот со порастот на висината на објектот и влијание на топлинско притисно дејство.
Одредувањето на вентилационата топлина со помош на додаток за ветер може да се употребува за
предходни пресметки до идејни проекти, кое нешо е опфатено со нашиот стандарт MKS M.E6.010. Во
понатамошниот текст ќе биде изложено одредувањето на вентилационата топлина со помош на
додаток за ветер и преку одредување на количеството на воздух што продира во просторијата.
Додаток за ветер – Zv
Податоците за додатокот за ветер се дадени во табелата Т10. Во табелата се разликуваат два вида на
области во однос на ветерот и тоа нормални и ветровни подрачја. И за двете подрачја треба да се
утврди дали зградата, односно кои простории во една зграда се изложени а кои заштитени од
влијанието на ветерот.
За заштитени се сметаат просториите кои што заштитата ги надвишува барем за 2/3 од растојанието
помеѓу заштитата и просторијата. Заштитените простории се наоѓаат најчесто во градовите.
Во колку е објектот отворен од сите четири страни, тогаш само просториите кои се ориентирани кон
север, североисток и исток се сметаат за изложени.
Во табелата се дадени четири вида на простории и тоа: со еден надворешен ѕид, простории на агол со
прозорци и врати во еден надворешен ѕид, простории на агол со прозорци и врати во двата ѕида,
простории со надворешни ѕидови кои се еден карши друг.
Додаток за ветер преку количеството на топлина – Qv
Количеството на воздух кое што продира во просторијата под дејство на ветер зависи од големината
на процепите на вратите и прозорците и од разликата на притисоците од двете страни на процепите.
Во врска со ова количеството на воздух кое навлегува зависи од големината на процепите на
надворешните прозорци и врати, големината на процепите на внатрешните страни и од пропусливоста
на процепите. Сите овие влијанија се опфаќаат преку карактеристиката на просторијата R, која има
вредност од 0,7 до 0,9. На количеството на воздух кое продира исто така влијае јачината на ветерот,
која зависи од положбата на зградата (изложена или заштитена) и од видот на градбата (поединечни
згради или згради во низ). Овие влијанија се опфаќаат преку карактеристиката на зградата H.
Количеството на топлина за загревање на воздухот што продира во просторијата низ процепите на
вратите и прозорците се одредува со изразот:
Qv = ∑(a ℓ) RH (tv – tn) Za [W]
Каде што:
а [m³/m h Pa² ³] – специфична пропустливост на процепите (за 1[m] должен процеп при разлика на
притисоци од 1 [Pa] ).
ℓ [m] – должина на процепите.
R [-] – карактеристика на просторијата.
H [W h Pa² ³/ m³K] – карактеристика на зградата.
Za [-] – додаток за прозорци кои се наоѓаат на аголот на два надворешни ѕида Za = 1,2. За останати
случаи Za = 1,0.
∑(a ℓ) – пропустливост на сите надворешни процепи.
За прозорци кои се наоѓаат во два соседни ѕида се земаат во предвид процепите на двата прозорци,
додека за прозорци кои се поставени на ѕидови кои лежат еден спрема друг се зема само прозорецот
со поголема пропустливост. Податоците за специфичната пропустливост се дадени ви табелата Т.11.
Во колку во моментот на изработка на проектот за греење, не е точно дефинирана конструкцијата на
прозорците и вратите туку се познати само површините на отворите за нив, неможе да се одреди
должината на процепите. Во вакви случаи должината на процепите се одредува приближно преку
односот на должината на процепите и површината на отворите (w = l / A). Податоците за w се дадени
во табелата Т.12.
Карактеристика на просторијата – R
Карактеристиката на просторијата зависи од односот на пропусливоста на процепите низ кои
навлегува надворешниот воздух во просторијата ( ∑a l) и пропустливоста на процепите низ кои
воздухот излегува од просторијата ( ∑a l) , односно:
1
R = --------------------------
( ∑a ℓ)
----------- + 1
( ∑a ℓ)
Карактеристиката R за вообичаеното градење на стамбени згради малку се разликува од просторија до
просторија. Овие вредности во нормални случаи изнесуваат 0,8-1,0 и 0,6- 0,8, поради што во табелата
се даваат нивните средни вредности 0,9 односно 0,7. Податоците за R се дадени во табелата Т.13. Во
табелата како критериум за одредување на R се зема односот на површината низ чии процепи
навлегува надворешниот воздух (An ) и површината низ чии процепи воздухот излегува од просторијата
(Av), тоа се најчесто врати.
За простории кои имаат големи вредности на односот ( ∑a ℓ) / ( ∑a ℓ) , како што се сали за состаноци,
сушални, атељеа и друго, карактеристиката на просторијата мора да се пресмета.
Карактеристика на зградата – H
Вредностите за карактеристиката на зградата се дадени во табелата Т.14. Тие зависат од ветровноста
на подрачјето, од изложеноста на зградата во однос на ветерот и од видот на градбата.
Во табелата податоците се дадени за две подрачја (нормални и ветровни подрачја), за три положби на
зградата (засолнета, изложена и особено изложена) и тоа за згради во низ и за поединечни згради.
Подрачјето и изложеноста на објектот во табелата Т.14 се одредени према брзините на ветерот
односно:
- Брзина од 4 [m/s] се однесува на нормални подрачја и засолнета положба на зградата.
- Брзина од 6 [m/s] за нормално подрачје и изложена положба, како и за ветровно подрачје и
заштитена положба.
- Брзина од 8 [m/s] за нормално подрачје со особено изложена положба на зградата, и за ветровно
подрачје и со изложена положба.
- Брзина од 10 [m/s] за ветровно подрачје за згради со особено изложена положба.
Засолнета положба имаат згради во центар на градовите кои што соседните згради многу не ги
надвишуваат. За згради во населби, згради распоредени на пошироко пространство, како и сите
објекти кои се доста повисоки од околните згради се зема дека имаат изложена положба. Особено
изложена положба имаат зградите на бреговите на широките реки, езера и мориња, особено
ако брегот е без вегетација или ако објектот е на висорамнина.
За згради кои имаат само една фасада со изложена положба, тогаш само просториите на таа фасада
се земаат дека имаат изложена положба. За зграда со две или три фасади со изложена положба,
изложената положба се зема само за фасадите ориентирани на север, северо – исток и исток, додека
останатите се зема дека имаат засолнета положба.
Се напоменува дека како групна градба (згради во низ) се сметаат и зградите со многу голем број на
станови.
Додаток за висина на просторијата – Zh
Просториите со големи висини во горниот дел од просторијата имаат зголемени топлински загуби и
поголемо продирање на надворешен воздух низ процепите. Поради ова за простории со висина
поголема од 4 [m] се предвидува додаток за висина и тоа:
Zh = 0,025 – за секој метар висина над 4 [m]
Zh = 0,2 – максимален додаток за висина на просторијата
Специфично потребно количество на топлина за греење
Специфичното количество на топлина за греење најчесто се дава за 1 [m³] на просторијата, а може да
биде дадено и за 1[m²] од површината, односно:
Qg
qg = ---------- [ W/ m³]
V
Каде што:
V [m³] – запремина на просторијата
Специфичната топлина се користи за прелиминарни пресметки и за контрола на пресметката на
потребното количество на топлина. Вообичаените вредности на специфичната топлина изнесуваат (25
– 95) [ W/ m³], додека вредности поголеми од 120 [ W/ m³] не се препорачливи.
Просечните вредности за специфичната топлина за објекти со двоструки прозорци и внатрешна
температура од 20 [ºС] изнесуваат:
- Простории на агол (70 – 80) [ W/ m³]
- Незасолнети простории (45 – 60) [ W/ m³]
- Засолнети простории (35 – 45) [ W/ m³]
- Скаличен простор (17 – 30) [ W/ m³]
- Згради до околу 2000 [m³] (35 – 45) [ W/ m³]
- Згради до околу 20000 [m³] (17 – 35) [ W/ m³]
- Сали и хали (17 – 35) [ W/ m³]
Годишна потрошувачка на енергија за греење
Потребното количество на топлина за греење е пресметковен податок кој се користи при проектирање
на уредите и инсталациите на системите за централно греење. Оваа топлина се разликува од стварно
потребната топлина за греење која е променлива големина. Разликата се јавува поради тоа што
надворешната температура се менува во текот на загревната сезона, а освен тоа се менува и во текот
на еден ден, односно стварната надворешна температура и надворешната проектна температура
многу ретко се поклопуваат.
За одредување на експлоатационите трошоци, односно потрошувачката на гориво во сезоната на
греење потребно е да се одреди потрошувачката на енергија за греење во загревната сезона, или за
некој друг период. Пресметката на оваа топлина е многу потешка од пресметката на потребното
количество на топлина за греење бидејќи зависи од поголем број временско променливи фактори. При
тоа многу тешко може да се претпостави како ќе се менуваат сите фактори за целиот период на
предвидување. Поради овие причини најсигурни и најточни податоци претставуваат погонските
искуства за објектот во претходните сезони добиени врз основа на мерење. Меѓутоа вакви податоци
може да се добијат само за веќе изведени објкти, додека за објекти кои се проектираат или треба да
се реконструираат потрошувачката на енергијата мора да се процени со пресметка. Често пати
погонските искуства за изведените објекти може да се применуваат за слични објекти на иста
локација, меѓутоа со внимателност. Овде ќе биде дадена постапка за одредување на потрошувачката
на енергија за греење во сезоната по пат на пресметка.
Денеска во светот постојат повеќе развиени методи за процена на потрошувачката на енергија за
греење. Најстариот (потекнува од САД во 1930 година) и е еден од најупотребуваните методи за
пресметување на потрошувачката на енергија за греење е методот на топлинскистепен-ден. Овој
метод се базира на тоа дека потрошувачката на енергија за греење е пропорционална на
температурната разлика помеѓу внатрешната и надворешната температура. Према методот на
топлински степен-ден се претпоставува дека во колку се посматра долго временски просек на
сончевите и внатрешните добивки на топлина се заклучува дека тие ќе може да ја надополнат
потребната топлина за греење при средна дневна температура од 18,3 [ºС] или 65 [ºF] и повисока од
неа. Методот на степен-ден има претерано голем број на промени до достигнување на денешниот
облик што се применува во САД (метод на топлински степен-ден со променлива базна температура).
Потребата од воведување на променлива базна температура произлегува од фактот дека од периодот
на воведување на базната температура од 18,3 [ºС] до денеска настанато е значително зголемување
на внатрешните топлински добивки, како и значително подобрување на топлинската изолација на
објектите. Така на пример просечната месечна потрошувачка на електрична енергија за едно
домаќинство во САД во 1930 година изнесувала 46 [kWh], додека во 1973 година достигнува вредност
од 675 [kWh]. Поради ова пресметките направени со базна температура од 18,3 [ºС] даваат преголеми
вредности за поголемиот број современи објекти.
Во врска со предходното објаснување потребната топлина за греење во стационарна состојба во некој
ден од сезоната може да се претстави со изразот:
Qg
Qgi = q(tv – tni) – Qd q = -----------
tv – tnp
Каде што:
Qgi [W] – потребно количество на топлина за греење за денот i.
q [W/K] – потребно количество на топлина за греење при температурна разлика од 1[K].
tv [ºС] – средна температура во објектот.
tni [ºС] – средна дневна надворешна температура за денот i.
Qd [W] – сончеви и внатрешни добивки на топлина.
Qg [W] – потребна топлина за греење за проектни услови.
tnp [ºС] – надворешна проектна температура.
Базната (рамнотежната) надворешна температура се одредува од услов да нема потреба од греење,
односно Qgi = 0 и со замената tni = tb , односно:
Qgi = q(tv – tb) – Qd = 0 од каде се добива
Qd
tb = tv - -------
q
Методот на топлински степен-ден е прифатен и во Европа во нешто модифициран облик (DIN – метод).
Кај нас исто така во употреба е DIN – методот. За одредување на годишната потрошувачка на енергија
за греење по DIN – методата постојат стари и нови критериуми.
Спрема старите критериуми (кои се применуваат кај нас) сите места чии средни дневни надворешни
температури се повисоки од 12 [ºС] немаат потреба од греење. Како средна температура во
загревните објекти е усвоено 19 [ºС]. Овој критериум бил во согласно со поранешната состојба во
Германија каде што најчесто се користеле котларници кои работеле на цврсто гориво, чие што
пуштање и прекинување на ложењето не е едноставно.
Меѓутоа денеска во Германија поголемиот број котларници за централно греење работат на течно
односно гасно гориво, што овозможува лесно пуштање во погон и прекинување на работата, како и
добра регулација. Поради ова направена е измена на критериумите (1983 година) со поместување на
граничната температура од 12 [ºС] на 15 [ºС] и внатрешната просечна температура од 19 [ºС] на 20
[ºС].
Кај нас е одомаќена DIN методата, меѓутоа се уште се во употреба старите критериуми.
Постапката на топлински степен-ден се заснова на претпоставката дека потрошувачката на енергијата
за греење зависи само од разликата на внатрешната и надворешната температура. Во врска со ова
потребното количество на топлина за греење (во проектни услови) може да се претстави во следнит
облик:
Qg = q(tv – tnp) [W]
Каде што:
q [W/K] – потребното количество на топлина за греење на објектот при температурна разлика помеѓу
внатрешната и надворешната температура од 1[K].
Qg
q = -----------
tv – tnp
tv [ºС] – средна температура во објектот.
tnp [ºС] – надворешна проектна температура.
Сега со користење на дефиницијата за q, потрошувачката на енергија за греење по одделни денови
може да се одреди со изразите:
Q1 = q(tv – tn1) 24 [Wh/den.] – за првиот ден
Q2 = q(tv – tn2) 24 [Wh/den.] – за вториот ден
Qi = q(tv – tni) 24 [Wh/den.] – за кој и да било ден
Qz = q(tv – tnz) 24 [Wh/den.] – за последниот ден
Каде што:
tn1, tn2, tni, ……tnz [ºС] – средни дневни надворешни температури за соодветен ден во сезоната за греење.
Стварно потребната енергија за греење за целата загревна сезона се добива со собирање на дневните
потреби од топлина за сите денови од сезоната, односно:
Qgs = 24q ∑(tv – tni) [Wh/god.]
Бикејќи се смета дека внатрешната температура во целата загревна сезона не се менува може да се
напише:
Qgs = 24q (ztv - ∑ tni),
1
или Qgs = 24qz (tv - ---- ∑ tni)
z
1 tn1 + tn2 +…+ tnz
изразот ---- ∑ tni = ----------------------- = tnm
z z
претставува средна надворешна температура во сезоната на греење каде што:
z [den.] – број на денови во загревната сезона.
Одредувањето на бројот на денови во загревната сезона према старите критериуми по DIN методата
(кои се уште се применуваат кај нас) се врши на тој начин што загревната сезона започнува при појава
на средна дневна надворешна температура пониска од 12 [ºС], а завршува при појава на средна
дневна надворешна температура повисока од 12 [ºС],во три дена по ред.
Потребната топлина за греење во загревната сезона се добива во следниот облик:
Qgs = 24 q z(tv – tnm)
Изразот:
z(tv – tnm) = SD
претставува топлински степен-ден. Од изразот се гледа дека оваа големина зависи исклучиво од
климатските услови за одредено место и према тоа претставува критериум за оцена на климатските
влијанија на потрошувачката на топлина за греење.
Бидејќи на потрошувачката на енергија за греење има влијание и режимот на експлоатација, кој се
разликуваат за различни видови на објекти, во пресметката се воведуваат одредени корекции. Со
воведување на корекциите изразот за пресметка на годишната потрошувачка на енергија за греење ќе
биде:
Qgsk = Qgs e y = 24 q z(tv - tnm) e y
или:
Qg
Qgsk = 24 ------------- z(tv - tnm) e y [Wh/god.]
tv – tnp
24 Qg SD e y
Qgsk = ---------------------
tv – tnp
Каде што:
е [ - ] – коефициент на ограничување
y [ - ] – корекционен коефициент
Коефициентот на ограничување се состои од коефициент на температурно (et ) и на експлоатационо
ограничување (ee ), односно:
e = et + ee
Со коефициентот на температурно ограничување се опфаќаат дневните прекини на греење на
објектот. Поради ова средната дневна внатрешна температура ќе биде пониска од проектната
внатрешна температура ( tv ). Коефициентот на температурно ограничување се пресметува со изразот:
tvm - tnm
et = --------------
tv – tnm
Каде што:
tvm [ºС] – средна внатрешна температура во текот на 24 часа
tv [ºС] – проектна внатрешна температура
tnm [ºС] – средна надворешна температура во сезоната на греење.
Вид на објект et
Болници и објекти со слична намена 1,00
Службени згради во кои што се загреваат сите простории 0,95
Стамбени згради со изразено ноќно ограничување на греењето, административни објекти, стоковни куќи и други слични објекти со акумулативна способност во подрачја со умерена клима
0,90
Административни објекти и други со мала акумулативна способност во подрачја со остра клима, школи со две смени
0,85
Школи со една смена и голема акумулативна способност 0,80
Школи со една смена и мала акумулативна способност 0,75
Коефициентот на температурно ограничување зависи од намената на објектот, видот на градбата и
режимот на експлоатација во текот на 24 часа. Во колку не се располага со потребните температурни
податоци, коефициентот (et ), може проближно да се одреди од табелата:
Коефициентот на температурно ограничување:
Коефициентот на експлоатационо ограничување ги зема во предвид случаите на експлоатација кај кои
внатрешните услови на греење не се истоветни во сите денови. Ова се однесува на објекти кај кои во
неработните (сабота, недела и празници) а кај школите и други слични објектиза време на распустот,
греењето се исклучува или осетно се намалува. Во вакви случаи се намалува бројот на денови за
греење или ефектот на греење, кое нешто предизвикува смалена потрошувачка на енергија, односно
на горивото за греење. Вредностите за овој коефициент можат да се усвојат од табелата:
Коефициент на експлоатационо ограничување
Вид на објект eе
Објекти кои постојано се загреваат (стамбени згради, болници, хотели и слично) 1,0
Објекти со смалено греење во саботи, недели и празници (административни објекти, банки, стоковни куќи и слично)
0,90
Школи 0,75
Со корекциониот коефициент ( y ) се земаат предвид неистовремено делување на максималните вредности на додатоците на топлина. Имено одредувањето на потребното количество на топлина за греење се врши кога трансмисионите загуби на топлина се зголемуваат со додатоците за прекин на греење, влијание на ветер и друго. При усвојувањето на овие додатоци за секоја просторија се работи за најнеповолните услови. Вака одредената топлина е меродавна за димензионирање на опремата и инсталациите. Меѓутоа при одредувањето на потрошувачката на енергија за греење максималните неповолни влијанија одредени за секоја просторија поединечно не делуваат истовремено во сите простории на објектот. Овој коефициент изнесува:
- За нормално ветровни подрачја и засолнета положба y = 0,63
- За нормално ветровни подрачја и отворена положба y = 0,6
- За ветровни подрачја и засолнета положба y = 0,58
- За ветровни подрачја и зотворена положба y = 0,55
Средните дневни надворешни температури се одредуваат како аритметичка средина од часовните температури, односно:
t01 + t02 + ...........+ t24
tni = ----------------------------
24
Меѓутоа оваа температура може доста точно да се одреди на база на само три температури и тоа со равенката:
t07 + t14 + 2 t21
tni = ----------------------
4
Каде што:
t01, t02, ...........,t21 [ºС] – часовни вредности на температурата на надворешниот воздух.
Бидејќи сите простории во еден објект не се загреваат на иста температура тогаш како внатрешна температура за пресметка на топлинскиот степен-ден се зема средната вредност за сите простории, а се пресметува со изразот:
V1t1 + V2t2 + ..........+ Vmtm
tvm = -----------------------------------
V1 + V2 + ...........+ Vm
Каде што:
Vi [m³] – запремини на одделните простории
ti [ºС] – температури во соодветните простории
Внатрешните температури во просториите најчесто изнесуваат од (15–20) [ºС], при што најголемиот број на простории се загреваат на 20 [ºС], па како средна вредност на внатрешната температура за стамбени, административни и други објекти со слична намена се усвојува температура од 19 [ºС].
Практично одредување на степен-денови
Во равенката за топлински степен-ден SD = z(tvm – tnm) ако се внесе температурата за почеток и крај на загревната сезона изразот ќе се трансформира во следниот облик:
SD = z(tvm – tzg) + ∑(tzg – tni)
Каде што:
tzg [ºС] – температура која го ограничува почетокот и крајот на загревната сезона.
Оваа температура може да се разликува за различни објекти (болници, лабаратории, школи и друго), меѓутоа за објектите кои се поврзани на градските топлификациони системи, кај нас се во употреба старите DIN критериуми.
Со замена за tv и tzg во горната равенка ќе се добие следното:
SD = z(19 – 12) + z(12 – tnm)
На дијаграмот на сл.3, е прикажана крива за промена на надворешната температура за некое место. Кривата се добива со нанесување на средните месечни надворешни температури.
сл.3
На дијаграмот исто така е нанесена температурата од +12 [ºС] која го одредува почетокот и крајот на загревната сезона, температурата од +19[ºС] која ја претставува средната температура во објектот, како и средната надворешна температура во загревната сезона. Пресекот на температурата од +12 [ºС] со кривата на промената на надворешната температура графички го одредува бројот на денови на загревната сезона.
Првиот член на равенката за SD одговара на површината A1, која е ограничена со изотермите tv = +19 [ºС] и tzg = +12 [ºС], односно:
A1 = z(19 – 12)
Другиот член на равенката одговара на површината A2 имајќи предвид дека површината под изотермата tnm е еднаква на дополнувањата на кривата површина до правоаголната над оваа температура
A2 = z(12 – tnm)
Врз основа на горното топлинските степен-денови може графички да се одредат со планиметрирање на површините A1 и A2, земајќи ги во предвид размерите за бројот на денови и за температурата, односно:
SD = (A1 + A2) Mz Mt
Каде што:
Mz – размер за бројот на денови
Mt – размер за температурата.
Потрошувачка на гориво
Одредувањето на годишната потрошувачка на гориво се врши врз основа на потрошувачката на
енергија за загревната сезона, односно годишно. Потрошувачката на гориво е податок за одредување
на експлоатационите трошоци и за димензионирање на просторот за складирање на горивото (течно,
цврсто или гасно).
Годишната потрошувачка на гориво се одредува од равенката:
Qgsk = Bs Hd ηg
Односно:
24 3,6 Qg SD e y
Bs = ---------------------------- [kg/god.]
(tv – tnp) Hd ηg
Каде што:
Hd [kJ/kg] – долна топлинска моќ на горивото
ηg = ηк ηc ηr - коефициент на искористување на системот за греење
ηк [-] – кофициент на корисно дејство на котелот
ηc [-] – кофициент на корисно дејство на цевната мрежа
ηr [-] – кофициент на корисно дејство на системот за регулација.
Коефициентот на корисно дејство на котлите зависи од видот на котлите и од видот на применетото гориво и се движи во границите од 0,65-0,85.
Коефициентот на корисно дејство на цевната мрежа во зависност од видот на изолацијата и видот на разводот (долен или горен) изнесува од 0,95-0,98.
Вредностите за коефициентот на корисност на системот за регулација се дадени во табелата:
Степен на корисност на системот за регулација
Вид на регулација Со поделба на зони
Без поделба на зони
Автоматска 1,0 0,95Рачна со постојана контрола 0,95 0,92
Рачна обична 0,92 0,90
(0) 78 386 888
Даниел Радевски дипл.инж. во термичко инженерство+ 389 070 450 855
078 386 888
Просечни месечни и годишни температури на воздухот во oC Станица I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Годишно Тетово -0.5 2.1 6.5 11.2 15.7 19.2 21.3 20.8 16.6 10.8 4.9 0.7 10.8 Гостивар -0.8 1.9 6.0 10.5 15.3 18.8 20.4 19.7 16.0 10.5 4.6 0.4 10.3 Табела 3.2: Просечни месечни и годишни температури на воздухот во северозападниот регион
Средната годишна температура во Полошкиот регион е оклолу 11 Целзиусови степени. Во текот на годината температурите варираат од -20 до +38 Целзиусови степени.Температурите се највисоки во месеците јули и август, а најниски се во јануари и февруари. Просечната брзина на ветерот изнесува околу 16 м/сек, а максималната околу 26,5 м/сек.
