Politechnika Warszawska

Wydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska

Projekt z przedmiotu

Wentylacja i Klimatyzacja

Wykonał: Bartłomiej Tokarzewski COWiG4

Sprawdzający: dr inż. Maciej Mijakowski

dr inż. Grzegorz Kubicki

Warszawa 2015/2016

1. Opis pomieszczenia

Pomieszczenie biurowe z ekspozycją ściany zewnętrznej na zachód. Pomieszczenie jest jednym z 25 pomieszczeń dla którego w następnych podpunktach jest dobierana centrala. Budynek znajduje się w Zakopanem, w 5 strefie klimatycznej

1. Parametry powietrza zewnętrznego

Parametry te odczytano według normy PN-76/B-03420 dla Katowic. Parametry te odczytano dla II strefy klimatycznej w miesiącu najbardziej niekorzystnym czyli lipcu.

Miesiąc	ts	tm	i	x	φ	amplituda dobowa
	°C	°C	kJ/kg	g/kg	%	K
lipiec	30	21	14.5	11.9	45	14

Tabela 1.1 Parametry obliczeniowe powietrza zewnętrznego dla lata

Katowice w okresie zimy należą do strefy III, dla tej strefy odczytano następujące parametry:

	ts	tm	h	x	φ
	°C	°C	kJ/kg	g/kg	%
zima	-20	-20	-18,4	0,8	100

Tab.1.2. Parametry obliczeniowe powietrza zewnętrznego dla zimy.

W następnej kolejności odczytano temperatury suchego i wilgotnego termometru dla lipca z uwzględnieniem odchyłki.

Tabela 1.3 Rozkład godzinny temperatury z uwzględnieniem odchyłki temperatur

	godz	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	tśr
lipiec	ts [°C]	20,80	22,25	23,70	25,35	27,00	28,25	29,50	29,50	28,85	28,20	26,85	26,85	25,50	26,56
	tm [°C]	18,80	19,10	19,40	19,95	20,50	20,75	21,00	21,00	21,00	20,75	20,50	20,15	19,80	20,21

2. Parametry powietrza wewnętrznego

Odczytu parametrów wewnętrznych dokonano na podstawie normy PN-76/B-03421. Założono, iż jest to pomieszczenie o małej aktywności fizycznej.

Tabela 2.1 Parametry obliczeniowe powietrza wewnętrznego dla okresu zimowego

Zima
t [°C]
φ [%]
V [m/s]

Tabela 2.2 Parametry obliczeniowe powietrza wewnętrznego dla okresu letniego

Lato
t [°C]
φ [%]
V [m/s]

3. Obliczenie zysków ciepła dla lata

3.1. Zyski ciepła od ludzi

Na zyski ciepła od ludzi składa się ciepło jawne i utajone. Zyski ciepła jawnego obliczono korzystając z zależności:

Q_L = φ • n • q_j [W]

gdzie:

φ – współczynnik jednoczesności przebywania ludzi; φ = 1;

n – liczba osób;

q_j – jednostkowy strumień ciepła oddany do otoczenia;

Zyski ciepła utajonego obliczono ze wzoru:

W = φ • n • w_j [g/h]

gdzie:

w_j – jednostkowy strumień pary wodnej oddawany do otoczenia przez człowieka w zależności od aktywności i temperatury otoczenia;

Na podstawie rysunku architektonicznego przyjęto ilość osób n=1. Wartości jednostkowego strumienia ciepła oddanego do otoczenia q_j i jednostkowego strumienia pary wodnej oddawanego do otoczenia przez człowieka w_j odczytano z tabeli dla temperatury otoczenia równej 25 °C i małej aktywności fizycznej.

Schemat obliczeń:

Q_L = 1 • 5 • 71 = 355 [W]

Dla 25°C (lato)

$$W_{L} = 1 \bullet 5 \bullet 110 = 550\lbrack\frac{g}{h}\rbrack$$

Dla 20°C (zima)

$$W_{L} = 1 \bullet 5 \bullet 71 = 355\lbrack\frac{g}{h}\rbrack$$

3.2. Zyski ciepła od maszyn i urządzeń elektrycznych

Przyjęto, że w pomieszczeniu będzie znajdował się następujący sprzęt:

rodzaj	ilość	zyski ciepła	jednostka
monitor 20"	5	25	W
komputer	5	50	W
	SUMA	375	W

Tabela 3.2.2 Zestawienie zysków ciepła od maszyn i urządzeń elektronicznych

3.3. Zyski ciepła od oświetlenia ogólnego i miejscowego

W pomieszczeniu zastosowano oświetlenie żarowe swobodnie zawieszone działające w godzinach 14:00-17:00. Moc oświetlenia ogólnego dla pomieszczenia wynosi 50 W/m². Powierzchnia biura to 41,25 m².

Oświetlenie miejscowe działa przez cały czas pracy pomieszczenia czyli 09:00-17:00 z mocą 10 W/m². W pomieszczeniu przebywa 5 osoba.

Zyski ciepła od oświetlenia elektrycznego ustalono na podstawie zależności:

- dla oświetlenia włączonego: Q′₀ = N • [β+(1−α−β)•k₀′] • φ [W]

- dla oświetlenia wyłączonego: Q″₀ = N • [(1−α−β)•k₀″] • φ [W]

gdzie:

N – zainstalowana moc oświetlenia elektrycznego [W]

α – współczynnik wyrażający stosunek ciepła konwekcyjnego, odprowadzonego z powietrzem przepływającym przez oprawy wentylowane do całkowitej mocy zainstalowanej. Dla opraw niewentylowanych α=0

β – współczynnik wyrażający stosunek ciepła konwekcyjnego, przekazanego powietrzu w pomieszczeniu, do całkowitej mocy zainstalowanej

k₀' i k_o" – współczynnik akumulacji dla oświetlenia odpowiednio: włączonego i wyłączonego

φ – współczynnik jednoczesności wykorzystania mocy zainstalowanej; φ=1

Godzina	Godzin od włączenia	ko	Qog [W]	Godzin od włączenia	ko	Qm [W]	ΣQ
		ko ‘	ko ‘’	Qog‘	Qog ‘’		ko ‘
1	11		0,05		18	16
2	12		0,04		13	17
3	13		0,03		10	18
4	14		0,02		7	19
5	15		0,02		5	20
6	16		0,01		4	21
7	17		0,01		3	22
8	18		0,01		2	23
9	19		0		0	0	0
10	20		0		0	1	0,26
11	21		0		0	2	0,45
12	22		0		0	3	0,59
13	23		0		0	4	0,70
14	0	0		0		5	0,78
15	1	0,26		863		6	0,83
16	2	0,45		926		7	0,88
17	3	0,59		974		8	0,91
18	4		0,44		146	9
19	5		0,33		108	10
20	6		0,24		80	11
21	7		0,18		59	12
22	8		0,13		44	13
23	9		0,10		33	14
24	10		0,07		24	15

Tabela 3.3.1 Zestawienie zysków ciepła od oświetlenia ogólnego

Współczynnik akumulacji został policzony na podstawie charakterystyki cieplnej Z=0,3 dla budowli średnio ciężkiej o masie budowli g=700 kg/m z następujących wzorów:

-dla oświetlenia włączonego:

k_o^′ = 1 − e^{( − Z * t_wyl)} [−]

- dla oświetlenia wyłączonego:

k_o^″ = e^{( − Z * (t − t_wyl))} * (1−e^(−Z*t_wyl)) [−]

gdzie:

Z - charakterystyka cieplna pomieszczenia równa 0,3 [1/h]

t - czas od chwili włączenia oświetlenia [h]

t_wył - czas po którym oświetlenie zostało wyłączone [h]

Schemat obliczeń:

- dla włączonego oświetlenia ogólnego o godzinie 1600:

Q′₀ = N • [β+(1−α−β)•k₀′] • φ = 22, 18 * 50 * [0, 7 + (1−0−0,7)]*0, 45 * 1 = 926 [W]

- dla wyłączonego oświetlenia miejscowego o godzinie 1900:

Q″₀ = N • [(1−α−β)•k₀″] • φ = 10 * [(1−0−0,7)*0,50] * 1 = 1 [W]

3.4. Zyski ciepła od słońca przez przegrody przeźroczyste

Q_OK = F • [φ₁•φ₂•φ₃•(k_c•R_s•I_cmax+k_r•R_c•I_rmax)+K_ok•(t_z−t_p)] [W]

gdzie:

F – powierzchnia okna w świetle muru [m²]

φ₁ – udział powierzchni szkła w powierzchni okna w świetle muru; φ₁ =0,75

φ₂ – poprawka ze względu na położenie obiektu nad poziomem morza; φ₂ =1,02

φ₃ – współczynnik uwzględniający rodzaj oszklenia i urządzenia przeciwsłoneczne; φ₃=0,90

R_s – stosunek powierzchni nasłonecznionej do całkowitej R_s=1

R_c – stosunek powierzchni zacienionej do całkowitej R_c=0

I_cmax, I_rmax – maksymalne wartości natężenia promieniowania całkowitego i rozproszonego

dla szkła grubości 3 mm,

k_c, k_r – współczynniki akumulacji

K_ok– współczynnik przenikania ciepła przez okna; $K_{\text{ok}} = 1,4\ \frac{W}{m^{2}K}$

t_z – obliczeniowa temperatura powietrza zewnętrznego t_z=30

t_p – obliczeniowa temperatura w pomieszczeniu; t_p = 25

Do odczytania niektórych współczynników jest potrzebny:

P – współczynnik przezroczystości atmosfery; P=4 dla obszarów dużych miast

W budynku występują okna metalowe podwójnie oszklone o wymiarach H = 1,83m i L=4,5m. Powierzchnia jednego okna wynosi F=8,4 m².

Lipiec
godzina	kc	kr	tz	tp	Icmax	Irmax	Qok
6	0,81	0,98	20,80	25	579	135	513
7	0,84	0,98	20,80	25	579	135	532
8	0,86	0,98	20,80	25	579	135	545
9	0,89	0,98	22,25	25	579	135	566
10	0,91	0,98	23,70	25	579	135	581
11	0,93	0,98	25,35	25	579	135	596
12	0,93	0,98	27,00	25	579	135	598
13	0,31	0,98	28,25	25	579	135	856
14	0,35	0,98	29,50	25	579	135	968
15	0,42	0,98	29,50	25	579	135	1160
16	0,49	0,98	29,50	25	579	135	1352
17	0,54	0,98	28,85	25	579	135	1489

Tabela 3.4.1 Zestawienie wartości potrzebnych do obliczenia zysków ciepła przez przegrody przezroczyste.

Schemat obliczeń:

Lipiec, godzina 10:00, orientacja W

Q_OK = 8, 4 * [0,75•1,02•0,90•(0,51•1•509+0,98•0•135)+ 1,40•(30,0−25,0)] = 581 [W]

3.5 Całkowite zyski ciepła

Zestawienie obliczonych całkowitych zysków ciepła przedstawia poniższa tabela.

godzina zegarowa	Qludzie	Qurządzenia	Qoświetlenie	Qokna	ΣQ
1	0	0	20
2	0	0	15
3	0	0	11
4	0	0	8
5	0	0	6
6	0	0	5	513	517
7	0	0	3	532	535
8	0	0	2	545	547
9	355	375	0	566	1296
10	355	375	117	581	1428
11	355	375	125	596	1451
12	355	375	132	598	1460
13	355	375	136	856	1711
14	355	375	140	968	1838
15	355	375	945	1160	2835
16	355	375	1006	1352	3088
17	355	375	1051	1489	3270
18	0	0	166
19	0	0	123
20	0	0	91
21	0	0	68
22	0	0	50
23	0	0	37
24	0	0	0

Tabela 3.5.1 Obliczone zyski ciepła.

Graficzne zestawienie zysków ciepła zostało pokazane na poniższym wykresie.

3.6 Objętość powietrza wentylacyjnego

Maksymalne zyski w lecie są o godzinie 17 i wynoszą.

Qmax = 3720 W

V = (3270W*3,6)/(1,2*1,005*(25 °C -17 °C )= 1220m3/h

4.1 Dobór elementów nawiewnych

Dobrano 5 nawiewników dla 1 pomieszczenia

- temperatura nawiewu tw = 17 °C

- temperatura pomieszczenia tp =25 °C

Wymagany strumień powietrza:

V = 1220 m³/h

V = 1220 m³/h / 5 = 244 m³/h

Wymiary pomieszczenia – 5,55 x 7,5 m

Wysokość pomieszczenia w świetle – 2,70 m

Nawiewniki z programu Trox
Ilość
5
delta t at L[K]
-0,7

4.2 Dobór elementów wywiewnych

Dobrano 5 nawiewników dla 1 pomieszczenia

Wymagany strumień powietrza:

V = 1220 m³/h

V = 1220 m³/h / 1 = 244 m³/h

Wymiary pomieszczenia – 5,55 x 7,5 m

Wysokość pomieszczenia w świetle – 2,70 m

Wywiewnik z programu Trox
Ilość
1

4.3 Rozmieszczenie nawiewników, wywiewników i rozprowadzenie kanałów.

Nawiewniki i wywiewniki jak i kanały wentylacyjne rozprowadzono w podwieszonym stropie o grubości 0,45cm. Strop podwieszany jest wykonany siatki z 60cmx60cm kwadratów. W które to wpasowane są nawiewniki i wywiewniki.

5.1 Obliczenia strat przewodu miarodajnego

5.1.1 Nawiew

5.1.2 Wywiew

6. Dobór Centrali

6.1. Dane na wejściu

Zima:			Lato:
Temp. zew.	-24	°C	Temp. zew.	30	°C
Temp. wew.	20	°C	Temp. wew.	25	°C
Fi zew.	100	%	Fi zew.	45	%
Fi wew.	50	%	Fi wew.	50	%
Temp. naw.	21	°C	Temp. naw.	17	°C

Dla Zimy

6.2 Zapotrzebowanie na ciepło dla budynku

Qbud=Qpom*n

Qbud – Zapotrzebowanie na ciepło dla budynku

Qpom – Zapotrzebowanie na ciepło dla jednego pomieszczenia

n – ilość pomieszczeń, n = 25

Qpom = ((Asc-Aok)*Usc+Aok*Uok)*(twew-tzew)

Qpom = ((3,55*7,5-7,5*1,83)*0,25+7,5*1,83*1,4)*(20 – (-24))=989W

Qbud = 898W * 25= 24725W

W związku z potrzebą dogrzania budynku od 12°C potrzebny jest mniejsza moc

Qbud*(twew-12°C )/(twew-tzew)=24725*8/44=4495W

Przy takim samym strumieniu Vbud = 30500m3/h, różnica temperatury dla ogrzewania wynosi

Deltat=Qbud/(0,34*Vbud)=0,43K

6.2.1 Odzysk ciepła – wymiennik z czynnikiem pośredniczącym

Sprawność wymiennika = 55%

Tzw- temperatura za wymiennikiem

Tzw = tzew + eta*(twew-tzew) = -24+0,55*(20-(-24))=0,2°C

Dla połowy sprawności 55%/2=27,5%

Tzw = tzew + eta*(twew-tzew) = -24+0,27,5*(20-(-24))=-11,9°C

6.2.2 Obliczanie mocy nagrzewnicy Vbud=30500m3/h = 8,47m3/s

Qn=Vbud*gęstość*cp*(tn-tzw)=8,47*1,2*1,005*(21-(-11,9))=336kW

Qn=Vbud*gęstość*cp*(tn-tzw)=8,47*1,2*1,005*(8-(-24))=327kW

s

6.2.3 Obliczenia dla nawilżacza

Wludzi=355g/h

Xn= xp - Wl/(Vpom*gęstość) = 7,4-355/(1220*1,2)=7,2 g/kg

Wp= Vbud*gęstość*(xn-xz’’)= 30500*1,2*(7,2-0,6)=240kg/h

Dla Lata

6.3 Zyski wilgoci dla lata

Wl=550g/h

Xn=xp-Wl/(Vpom*gęstość)=10,0-550/(1220*1,2)=9,6g/kg = xk

6.4 Obliczanie mocy chłodnicy

Qch=Vbud*gęstość*(tn-tk)=30500/3600*1,2*(61,2-38,7)=229kW

6.5 Obliczanie strumienia skroplin

ms=Vbud*gęstość*(xz-xk)=30500*1,2*(11,9-9,6)/1000 = 83kg/h

6.6 Obliczanie mocy nagrzewnicy

Qn = Vbud* gęstość * cp*(tn-tk) = 30500/3600*1,2*1,005*(25-14,4)=108kW

6.7 Dobór centrali programem EU2000

Dobór centrali dla strumienia V=30500 m³/h=8,5 m3/s

Lista Produktów