Politechnika Warszawska

Wydział Inżynierii Środowiska

Projekt z ogrzewnictwa

Wykonał: Tomasz Wrzosek, ISiW 2

Warszawa, 10. 03. 2010 r.

1. Wstęp

   1. Metoda Obliczania projektowego obciążenia cieplnego wg normy PN-EN 12831.

Projektowe obciążenie cieplne dla ogrzewanych pomieszczeń należy określić zgodnie z wymaganiami aktualnie obowiązującej normy PN-EN 12831:2006 „Instalacje ogrzewcze w budynkach. Metoda obliczania projektowego obciążenia cieplnego.”

Norma PN-EN12831podaje sposób obliczania obciążenia cieplnego: - dla poszczególnych pomieszczeń (przestrzeni ogrzewanych) w celu doboru grzejników, - dla całego budynku lub jego części w celu doboru źródła ciepła.

Metoda zawarta w normie może być stosowana w tzw. „podstawowych przypadkach”, które obejmują budynki z wysokością pomieszczeń ograniczoną do 5 m, przy założeniu że są one ogrzewane w warunkach projektowych do osiągnięcia stanu ustalonego.

Natomiast w załączniku informacyjnym (nienormatywnym) zamieszczono instrukcje obliczenia projektowych strat ciepła w przypadkach szczególnych: - pomieszczenia o dużej wysokości ( powyżej 5m), - budynki o znacznej różnicy między temperaturą powietrza i średnią temperaturą promieniowania.

1. Zakres opracowania.
   
   Opracowanie niniejsze obejmuje projekt instalacji centralnego ogrzewania, obliczeniu projektowego obciążenia cieplnego dla danych pomieszczeń i dobrze odpowiednich grzejników konwekcyjnych.

2. Charakterystyka obiektu.

Budynek jest położony w mieście Wrocławiu, jest to II strefa klimatyczna, projektowa temperatura zewnętrzna wynosi -18ºC. Jest to budynek mieszkalny, czterokondygnacyjny. Temperatura w pokojach, kuchni i przedpokoju wynosi 20 ºC, w łazience wynosi 24 ºC, a na klatce schodowej wynosi 8 ºC. Wysokość kondygnacji w osiach wynosi 2,9 m, grubość stropu ma 0,3 m, wiec wysokość pomieszczeń jest równa 2,6 m.

Szkic zawarty jest w załączniku nr 1.

1. Obliczanie projektowego obciążenia cieplnego.
   
   
   2.1 Współczynnika przenikania ciepła U.

Zasady obliczania wartości współczynnika przenikania ciepła U dla przegród określa norma PN-EN ISO 6964:2002 „Komponenty budowlane i elementy budynku – Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła – Metoda obliczenia”.

Wielkości współczynnika przenikania ciepła U dla ścian i stropów i stropodachów należy oblicza ze wzoru:

$$U = \frac{1}{R_{\text{si}} + R + R_{\text{se}}}\ \ \ \lbrack\frac{W}{m^{2}K}\rbrack$$

Gdzie:

R_si, R_se– jednostkowe opory cieplne przejmowania ciepła, (wewnętrzny, zewnętrzny), [m² K/W]

R - jednostkowy opór przewodzenia ciepła przez przegrodę, [m²K/W]

2.2 Opór przejmowania i przewodzenia ciepła.

$$R = \frac{d}{\lambda}\ \ \lbrack\frac{m^{2}K}{W}\rbrack$$

R - jednostkowy opór przewodzenia ciepła przez przegrodę, [m²K/W]
d – grubości przegrody lub warstwy, [m]

λ – obliczeniowa wartość współczynnika przewodzenia ciepła materiału przegrody, [W/mK]

2.3 Mostki cieplne.

Mostki cieplne to szczególne miejsca ucieczki ciepła z pomieszczeń. Występują dwa rodzaje mostków:
- konstrukcyjne, czyli miejsca, w których rozwiązania konstrukcyjne stwarzają nie korzystne warunki izolacyjności cieplnej.

- geometryczne, wynikające z kształtu przegród zewnętrznych budynku

2.4 Zestawienie współczynnika przenikania ciepła U.

2.4.1 Współczynnik przenikania ciepła U okien i balkonów:
U = 2,6 [W/m²K]

2.4.3 Współczynnik przenikania ciepła U drzwi wewnętrzne deskowane (łazienka):
U = 5,1 [W/m²K]

2.4.3 Współczynnik przenikania ciepła U ścian zewnętrznych i wewnętrznych:

*Sz 50





1) Gładź cementowa d = 0,015 [m], λ = 0,82 [W/mK], R = 0,018 [m²K/W]
2) Styropian d = 0,12 [m], λ = 0,04 [W/mK], R = 3 [m²K/W]
3) Cegła karkówka d = 0,12 [m], λ = 0,45 [W/mK], R = 0,27 [m²K/W]
4) Pustak ścięty d = 0,23 [m], λ = 0,44[W/mK], R = 0,52 [m²K/W]
5) Gładź cementowa d = 0,015 [m], λ = 0,82 [W/mK], R = 0,018 [m²K/W]

U = 0,25 [W/m²K]

*Sw 50





1) Gładź cementowa d = 0,015 [m], λ = 0,82 [W/mK], R = 0,018 [m²K/W]
2) Styropian d = 0,09 [m], λ = 0,04 [W/mK], R = 2,25 [m²K/W]
3) Pustak ścięty d = 0,29 [m], λ = 0,44[W/mK], R = 0,66 [m²K/W]
4) Styropian d = 0,09 [m], λ = 0,04 [W/mK], R = 2,25 [m²K/W]
5) Gładź cementowa d = 0,015 [m], λ = 0,82 [W/mK], R = 0,018 [m²K/W]

U = 0,18 [W/m²K]

*Sw 30





1) Tynk d = 0,015 [m], λ = 1 [W/mK], R = 0,015 [m²K/W]
2) Pustak ścięty d = 0,27 [m], λ = 0,44[W/mK], R = 0,61 [m²K/W]
3) Tynk d = 0,015 [m], λ = 1 [W/mK], R = 0,015 [m²K/W]

U = 1,11 [W/m²K]

*Sw 20





1) Tynk d = 0,015 [m], λ = 1 [W/mK], R = 0,015 [m²K/W]
2) Pustak ścięty d = 0,17 [m], λ = 0,44[W/mK], R = 0,68 [m²K/W]
3) Tynk d = 0,015 [m], λ = 1 [W/mK], R = 0,015 [m²K/W]

U = 1,03 [W/m²K]

2.4.4 Współczynnik przenikania ciepła U między kondygnacjami:

*St 30

1) Drewno dębowe w poprzek włókien

d = 0,02[m], λ = 0,22[W/mK], R = 0,09 [m²K/W]
2) Podkład z betonu pod posadzką

d = 0,06 [m], λ = 1,4 [W/mK], R = 0,04 [m²K/W]
3) Styropian, ułożony szczelnie

d = 0,02 [m], λ = 0,04 [W/mK], R = 0,5 [m²K/W]
4) Strop, sufit otynkowany

d = 0,2 [m], λ = 0,23 [W/mK], R = 0,87 [m²K/W]

U = 0,54 [W/m²K]

2.5 Obciążenie cieplne dla pomieszczeń(przykładowe obliczenia).

2.5.1 Wyliczenia pomieszczeń, wielkości zewnętrzne i parametry.

- Powierzchnia(A), pomieszczenia A103(Łazienka) jest liczona w świetle danego lokum.

A = 2 x 2,1 = 4,2 m²

- Kubatura, objętość lokum jest to powierzchnia(A) razy jej wysokość(h).

V = 4,2 x 2,6 = 10,92 m³

- Projektowa krotność wymian, jest to minimalny strumień objętości powietrza, dopływający do przestrzeni ogrzewanej, zależy od typu pomieszczenia.

0,5 [1/h]

- Projektowa temperatura wewnętrzna: 24ºC

- Projektowa różnica temperatur: 297,15-255,15 = 42 K

- Wymiary zewnętrzne, powierzchnia całkowita( A_c) jest to iloczyn długości ściany w osiach( L) i wysokości kondygnacji w osiach (H)

Sw 50

L= 2,4 m

H = 2,9 m

A_c= 6,96 m²
U = 0,18 [W/m²K]

- Temperatura zewnętrzna za ścianą θ_e wynosi: 16ºC

- Współczynnik redukcji temperatury b_u wyraża się wzorem:

$$b_{u} = \frac{\text{\ proj.te}mp.wewnetrzna - \ \theta_{e}}{proj.roznica\ temp.}$$

b_u = 0, 2

$${H_{t} = b}_{u}\left( \sum_{}^{}A_{c}U\ + \ \sum_{}^{}\Psi l \right)\lbrack\frac{W}{K}\rbrack$$

$$H_{t} = 0,25\ \lbrack\frac{W}{K}\rbrack$$

Gdzie:
Ψ− współczynnik przenikania ciepła liniowego mostka cieplnego
l – długość liniowego mostka cieplnego [m]

Analogiczne jest postępowanie
- dla ścian wewnętrznych(Sw30, Sw20, odejmujemy tylko powierzchnie drzwi od powierzchni całkowitej),

- drzwi łazienkowych (Sd 0,9x2) oraz

- dla stropów, których dodatkowo liczymy:

Projektowe przenikanie ciepła przez przenikanie Φ_TU [W]

Φ_TU =  A_cU(proj.temp.wewne.  −  θ_e) [W]

Φ_TU = 24, 37 W

2.5.2 Mostki cieplne pomieszczenia.

W lokum znajduje się tylko jeden mostek od stropu, lecz jego współczynnik przenikania ciepła liniowego wynosi zero.

2.5.3 Projektowe obciążenie cieplne.

Całkowity (suma) współczynnik(ów) straty ciepła przez przenikanie H_T

H_T =  4,44 [W/K]

Współczynnik projektowej wentylacyjnej straty ciepła H_V

H_V =  0, 34  •  V   • proje.krotnosc wymian

H_V = 1,86 [W/K]

Projektowa strata ciepła przez przenikanie Φ_T

Φ_T =  H_T • proj.roz.temp.

Φ_T =  186,48 [W]

Projektowa wentylacyjna strata ciepła Φ_V

Φ_V =  H_V • proj.roz.temp.

Φ_V = 78,12 [W]

Całkowita projektowa strata ciepła Φ_i

Φ_i =  Φ_T + Φ_V

Φ_i = 264,6 [W]

Projektowe obciążenie cieplne Φ_HL jest to różnica całkowitej projektowej straty ciepła Φ_i, a projektowym przenikaniem ciepła przez przenikanie Φ_TU

Φ_HL = 215,86 [W]

Całość wyników obliczeń zestawiono w tabeli, załącznik nr 2

1. Instalacja C.O.

   1. Dobór powierzchni grzejników konwekcyjnych.
      
      Grzejnik ma za zadanie dostarczenie odpowiedniej ilości ciepła w celu zapenienia wymaganej temperatury w ogrzewanym pomieszczeniu. Jest to przeponowy wymiennik woda powietrze przekazujący ciepło na drodze konwekcji i w mniejszym stopniu na drodze promieniowania.
      Oznaczenia:
      t_z- temperatura wody wpływającej do grzejnika ºC;
      t_p- temperatura wody wypływającej z grzejnika ºC;
      t_i- temperatura powietrza w pomieszczeniu ºC;
      t_e- temperatura na zewnątrz pomieszczenia ºC;
      t - schłodzeni wody w grzejniku, K;
      t₁ - początkowa różnica temperatur wody i powietrza w pomieszczeniu, K;
      t₂ - końcowa różnica temperatur wody i powietrza w pomieszczeniu, K;

$$\varepsilon_{t} = \ \frac{m \bullet (1 - X)}{\left( \frac{1}{X^{m}} - 1 \right) \bullet {(\frac{X + 1}{2})}^{m + 1}}$$

1. Grzejnik łazienkowy ENIX typ ASTER
   

$$L = \ \frac{(Q_{\text{str}} - Q_{\text{zys}}) \bullet \beta_{2} \bullet \beta_{3} \bullet \beta_{4}}{C \bullet {(t_{\text{zrz}} - \ 0,5\frac{Q_{\text{str}} - \ Q_{\text{zys}}}{Q_{\text{str}}} - \ t_{i})}^{1 + m} \bullet \varepsilon_{t}}$$

1. Komentarz
   
   Dla pokoju B106, dobrano grzejnik TA1, wielkości 5 szt. Natomiast dla łazienki A103 dobrano grzejnik łazienkowy A-312: H = 1,216m , L = 0,19m