IZ Proracun Gubitaka Topline v02

Tehnički studio − INSTALACIJE ZGRADA

1

3 PRORAČUN GUBITAKA TOPLINE − ZIMA

Dva postupka proračuna toplinskog opterećenja (toplinskih gubitaka) prostorija i cijele zgrade prema EN12831:

• pojednostavljen

• podroban

Primjena pojednostavljenog proračuna → za stambene zgrade s najviše tri stana ???

Pojednostavl jeni postupak proračuna gubitaka topline prema EN12831

- u obzir se uzima samo prolaz topline (tj. toplinski gubici) kroz vanjske plohe

- NE proračunavaju se unutarnji toplinski gubici

- za korekciju top. gubitaka ovisno o okolnom stanju služi temperaturni korekcijski faktor fk

- ukoliko se uzima u obzir utjecaj toplinskih mostova dodaje se još ΔUWB=0.10 W/(m2K)

Top l insk i gub ic i : 1. transmisijski toplinski gubici (provođenje topline kroz okolne plohe prema okolici i tlu, te

prema okolnim prostorima s različitim opterećenjem)

2. ventilacijski toplinski gubici (posljedica strujanja zraka kroz ovojnicu zgrade i između pojedinih njezinih dijelova, odnosno prostorija)

1 . T ransmis i j sk i top l insk i gub ic i ΦT u pojednostavljenom postupku proračuna:

( )intT T eH θ θΦ = ⋅ −

( )T WH A U U= ⋅ + Δ ⋅∑ B kf

( ) ( ) ( )int intT T e WB eH A U Uθ θ θ θΦ = ⋅ − = ⋅ + Δ ⋅ − ⋅∑ kf

pri čemu su:

ΦT − transmisijski toplinski gubici, [W]

HT − koeficijent transmisijskih toplinskih gubitaka, [W/K]

θint − unutarnja projektna temperatura (u prostoriji), [°C], (Tablica 1)

θe − vanjska projektna (okolna) temperatura, [°C], (Tablica 2)

A − površina plohe, [m2]

U − U-vrijednost, koeficijent prolaza topline, [W/(m2K)]

ΔUWB − dodatak za toplinske mostove, [W/(m2K)]

fk − temperaturni korekcijski faktor, [−], (Tablica 3)


2

Tablica 1: Projektne temperature zraka u prostoriji θint− ZIMA

Vrsta/namjena prostorije θint

[°C] kupaonice 24 ostale stambene prostorije 20 uredske prostorije 20 velike uredske prostorije 20 prostorije za sastanke 20 predavaonice, učionice 20 kafići, restorani 20 dječji vrtići, jaslice 20 trgovački centri 16 muzeji, galerije 16 crkva 15

Tablica 2: Vanjska projektna temperatura θe− ZIMA

Mjesto θe

[°C] Bjelovar -18 Delnice -18 Dubrovnik -2 Gospić -24 Hvar -2 Imotski -6 Karlovac -18 Knin -9 Makarska -4 Ogulin -20 Osijek -18 Pazin -6 Požega -20 Pula -6 Rijeka -8 Sisak -18 Slavonski Brod -18 Split -4 Šibenik -6 Varaždin -20 Vinkovci -18 Zadar -9 Zagreb -15 (-18)*

* u literaturi se negdje navodi temperatura -15°C, a negdje -18°C


3

Tablica 3: Temperaturni korekcijski faktori fk za toplinske gubitke prema različitim okolnim plohama ili područjima

Toplinski gubici fk [−]

za izolirane toplinske mostove 1.00 izravno prema okolici za neizolirane toplinske mostove 1.40 (tj. na vanjski zrak) za prozore i vrata 1.00 prema negrijanim prostorijama za izolirane toplinske mostove 0.80 za neizolirane toplinske mostove 1.12 prema tlu za izolirane toplinske mostove 0.30 za neizolirane toplinske mostove 0.42 preko krova za izolirane toplinske mostove 0.90 za neizolirane toplinske mostove 1.26 za ovješeni pod za izolirane toplinske mostove 0.90 za neizolirane toplinske mostove 1.26 prema susjednoj zgradi za izolirane toplinske mostove 0.50 za neizolirane toplinske mostove 0.70 prema susjednom stanu za izolirane toplinske mostove 0.30 za neizolirane toplinske mostove 0.42


4

PRIMJERI proračuna transmisijskih gubitaka topline prema EN12831 (nova norma) i DIN 4701 (stara

norma – Prof. Cetinić predavanje)

Tablica 4: Pojednostavljeni postupak proračuna transmisijskih gubitaka topline prema EN12831

Podac i o temperaturama Vanjska projektna temperatura θe [°C] -15 Unutarnja projektna temperatura θint [°C] 20 Razlika temperatura θint−θe [°C] 35

Transmis i jsk i top l insk i gub ic i Građevni dio fk A U A⋅U⋅fk [−] [m2] [W/m2K] [W/K] vanjski zid (prema zraku) 1.00 500 0.7 350 vanjski zid (ukopan-prema tlu) 0.3 60 0.6 10.8 staklo / prozori / vrata 1.00 1000 1.9 1900 krov 0.9 1800 0.5 810 pod 0.3 2000 0.4 240 Ukupni koeficijent transmisijskih top. gub. HT = ∑ (A⋅U⋅fk), [W/K] 3070.80 Ukupni transmisijski toplinski gubici ΦT = HT⋅(θint−θe), [W] 107478

Tablica 5: Pojednostavljeni postupak proračuna transmisijskih gubitaka topline prema DIN4701

Podac i o temperaturama Vanjska projektna temperatura θe [°C] -15 Unutarnja projektna temperatura θint [°C] 20 Temperatura tla (ispod poda objekta) θpo [°C] 3 Temperatura tla (sa strane vanjskog zida) θpo1 [°C] -3 Razlika temperatura Δθ θint−θe [°C] 35 Razlika temperatura Δθ θint−θpo1 [°C] 23 Razlika temperatura Δθ θint−θpo [°C] 17

Transmis i jsk i top l insk i gub ic i Građevni dio U A Δθ U⋅A⋅Δθ [W/m2K] [m2] [K] [W] vanjski zid (prema zraku) 0.7 500 35 12250 vanjski zid (ukopan-prema tlu) 0.6 60 23 828 staklo / prozori / vrata 1.9 1000 35 66500 krov 0.5 1800 35 31500 pod 0.4 2000 17 13600 Ukupni transmisijski toplinski gubici ΦT = ∑ (U⋅A⋅Δθ), [W] 124678 124678


5

)

2 . Ven t i l ac i j sk i top l insk i gub ic i ΦV u pojednostavljenom postupku proračuna

(1 int ulazV z z z eV c ρ θ −Φ = ⋅ ⋅ ⋅ −θ

z

[W]

z pV V I= ⋅ [m3/h]

pri čemu su:

ΦV1 − ventilacijski toplinski gubici ukoliko se NE koristi toplina otpadnog zraka, [W]

Vz − potrebni volumni protok zraka, [m3/h]

cz − specifični toplinski kapacitet zraka, [W/kgK]

ρz − gustoća zraka, [kg/m3]

θint-ulaz − temperatura ubačenog zraka u prostoriju, [°C], θint-ulaz =22°C

θint − unutarnja projektna temperatura (u prostoriji), [°C], (Tablica 1) θint =20°C

θe − vanjska projektna (okolna) temperatura, [°C], (Tablica 2)

Vp − volumen prostora (autosalona, ureda…), [m3]

Iz − potrebni broj izmjena zraka, [h-1], (Tablica 6)

Iz toplinskih tablica očitavaju se vrijednosti ρz i cpz za zrak:

ρz − gustoća zraka , [kg/m3] ⇒ ρz ≅ 1.2 kg/m3 cpz − specifični toplinski kapacitet zraka, [J/kgK] ⇒ cpz ≅ 1010 J/kgK

1010 J

kgK0.28055

1 3600pz

z

c Wkg Kch s

= = =

Tablica 6: Potreban broj izmjena zraka Iz

Vrsta/namjena prostora Iz [h-1] autosalon 4-8 uredi − s prozorima 2-3 uredi − bez prozora 4-6 sanitarni prostori - odsis 6-10 kuhinja 15-30

Toplina dobivena procesom povrata topline u rekuperatoru:

( )intR z z z eV c ρ θ θΦ = ⋅ ⋅ ⋅ − ⋅λ [W]

λ − koeficijent povrata topline na rekuperatoru 45-70% → λ = 0.50

Ventilacijski toplinski gubici ΦV ukoliko se koristi toplina otpadnog zraka preko rekuperatora:

1V VΦ =Φ −ΦR [W]


6

PRIMJER proračuna ventilacijskih gubitaka topline

Tablica 7: Pojednostavljeni postupak proračuna ventilacijskih gubitaka topline

Potrebn i vo lumni protok z raka V z 1. IZLOŽBENI PROSTOR AUTOSALONA Volumen prostora Vp1 [m3] 12000 Potrebni broj izmjena zraka Iz1 [h-1] 4 Potrebni volumni protok zraka Vz1 [m3/h] 48000 2. UREDI (bez prozora) Volumen prostora Vp2 [m3] 1500 Potrebni broj izmjena zraka Iz2 [h-1] 4 Potrebni volumni protok zraka Vz2 [m3/h] 6000 3. … Volumen prostora Vp3 [m3] … Potrebni broj izmjena zraka Iz3 [h-1] … Potrebni volumni protok zraka Vz3 [m3/h] … Ukupni potrebni volumen zraka Vz = ∑ (Vzi), [m3/h] 54000 [m3/s] 15

Vent i lac i jsk i top l insk i gub ic i Specifični toplinski kapacitet zraka cz [W/kgK] 0.28055 Gustoća zraka ρz [kg/m3] 1.2 Temperatura ubačenog zraka u prostoriju θint-ulaz [°C] 22 Unutarnja projektna temperatura θint [°C] 20 Vanjska projektna temperatura θe [°C] -15 Koeficijent povrata topline na rekuperatoru λ [−] 0.5 Ventilacijski toplinski gubici ΦV1 = Vz⋅cz⋅ρz⋅(θint-ulaz−θe), [W] 672646.68 Toplina dobivena procesom povrata topline ΦR = Vz⋅cz⋅ρz⋅(θint−θe)⋅λ, [W] 318143.70 Ukupni ventilacijski toplinski gubici ΦV = ΦV1 − ΦR, [W] 354503

Ukupni top l insk i gub ic i Φ = ΦT + ΦV, [W] 461981

Preporučene brzine zraka u sustavima niskotlačne klimatizacije: vz = 2 − 6 m/s

Potrebna presječna površina kanala:

215 2.56

z

z

VA mv

= = =

Ukoliko su kanali kružni, potrebni promjer kanala D iznosi:

4 4 2.5 1.784AD mπ π

⋅= = =


7

Ukupni potrebni vo lumen zraka Vz, [m3/s] ili [m3/h] → DIMENZIJE KLIMA-KOMORE

GEA


8

Ukupni topl inski gubic i Φ = ΦT + ΦV [W] → površina TOPLINSKE STANICE

→ prema dijagramu u podlogama

Dijagram za određivanje potrebne površine kotlovnice i toplinske stanice


9

Dva temeljna načela povrata energije iz otpadnog zraka u sustavima ventilacije i klimatizacije:

1. povrat osjetne topline iz otpadnog zraka − REKUPERATORI TOPLINE

2. povrat osjetne i latentne topline iz otpadnog zraka − REGENERATORI TOPLINE

Rekuperator s posrednim medijem Rekuperacija topline pomoću pločastog izmjenjivača topline → V – vanjski zrak, O – otpadni zrak

Rekuperator s posrednim medijem:

- sastoji se od dva izmjenjivača topline koji su povezani u zatvoreni sustav s crpkom

- jedan izmjenjivač je u struji otpadnog zraka, a drugi u struji svježeg zraka

- kao posrednik za izmjenu topline u zatvorenom sustavu s crpkom između dva izmjenjivača koristi se smjesa etilenglikol-voda (radi zaštite sustava od smrzavanja u zimskom razdoblju)

- ZIMA - izmjenjivač u struji otpadnog zraka djeluje kao hladnjak s izlučivanjem vlage (regenerativni prijenos topline), a izmjenjivač u struji svježeg zraka kao rekuperatorski grijač

- LJETO - izmjenjivač u struji otpadnog zraka djeluje kao grijač, a izmjenjivač u struji svježeg zraka kao hladnjak

Documents

IZ Proracun Gubitaka Topline v02