Obliczanie zapotrzebowania na ciep

ł

o

zgodnie z norm

ą

PN-EN ISO 12831

Mgr in

ż

. Zenon Spik

2

Oznaczenia

Nowo

ś

ci

ą

, która pojawia si

ę

w normie

PN-EN ISO 12831 s

ą

nowe oznaczenia

podstawowych wielko

ś

ci fizycznych:

θ

– temperatura [

°

C],

Φ

– moc cieplna (obci

ąż

enie cieplne, strata

ciep

ł

a) [W],

H – wspó

ł

czynnik strat ciep

ł

a [W/K].

3

Oznaczenia

Ψ

– liniowy wspó

ł

czynnik przenikania ciep

ł

a

[W/m·K],

4

Projektowa temperatura
zewn

ę

trzna

5

Projektowa temperatura
zewn

ę

trzna

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

6

Projektowa temperatura

wewn

ę

trzna

hale pracy fizycznej o
wydatku energetycznym
powy

ż

ej 300 W, hale

formierni, maszynownie
ch

ł

odni,

ł

adownie

akumulatorów, hale
targowe, sklepy rybne i
mi

ę

sne

- w których wyst

ę

puj

ą

zyski ciep

ł

a od

urz

ą

dze

ń

technologicznych, o

ś

wietlenia itp.,

wynosz

ą

ce od 10 do 25 W na 1 m

3

kubatury

pomieszczenia

magazyny i sk

ł

ady

wymagaj

ą

ce sta

ł

ej obs

ł

ugi,

hole wej

ś

ciowe, poczekalnie

przy salach widowiskowych
bez szatni,

- w których nie wyst

ę

puj

ą

zyski ciep

ł

a,

przeznaczone do sta

ł

ego pobytu ludzi,

znajduj

ą

cych si

ę

w okryciach zewn

ę

trznych

lub wykonuj

ą

cych prac

ę

fizyczn

ą

o wydatku

energetycznym powy

ż

ej 300 W,

+12

°

C

3

2

1

Przyk

ł

ady pomieszcze

ń

Przeznaczenie lub sposób

wykorzystywania pomieszcze

ń

ńń

ń

Temperatury

obliczeniowe*)

7

Projektowa temperatura

wewn

ę

trzna

sale widowiskowe bez
szatni, ust

ę

py publiczne,

szatnie okry

ć

zewn

ę

trznych,

hale produkcyjne, sale
gimnastyczne,

- w których nie wyst

ę

puj

ą

zyski ciep

ł

a,

przeznaczone na pobyt ludzi:- w okryciach
zewn

ę

trznych w pozycji siedz

ą

cej i stoj

ą

cej,

- w których wyst

ę

puj

ą

zyski ciep

ł

a od

urz

ą

dze

ń

technologicznych, o

ś

wietlenia itp.,

nieprzekraczaj

ą

ce 10 W na 1 m3 kubatury

pomieszczenia

kuchnie indywidualne
wyposa

ż

one w paleniska

w

ę

glowe

- bez okry

ć

zewn

ę

trznych, znajduj

ą

cych si

ę

w

ruchu lub wykonuj

ą

cych prac

ę

fizyczn

ą

o

wydatku energetycznym do 300 W,

+16

°

C

3

2

1

Przyk

ł

ady pomieszcze

ń

Przeznaczenie lub sposób

wykorzystywania pomieszcze

ń

ńń

ń

Temperatury

obliczeniowe*)

8

Projektowa temperatura

wewn

ę

trzna

łazienki, rozbieralnie-
szatnie, umywalnie,
natryskownie, hale pływalni,
gabinety lekarskie z
rozbieraniem pacjentów,
sale niemowląt i sale
dziecięce w żłobkach, sale
operacyjne

przeznaczone do rozbierania,

- przeznaczone na pobyt ludzi bez odzieży.

+24°C

pokoje mieszkalne,
przedpokoje, kuchnie
indywidualne wyposażone w
paleniska gazowe lub
elektryczne, pokoje biurowe,
sale posiedzeń

- przeznaczone na stały pobyt ludzi bez
okryć zewnętrznych, niewykonujących w
sposób ciągły pracy fizycznej.

+20°C

3

2

1

Przyk

ł

ady pomieszcze

ń

Przeznaczenie lub sposób

wykorzystywania pomieszcze

ń

ńń

ń

Temperatury

obliczeniowe*)

9

Za

ł

o

ż

enia przyj

ę

te do metody

obliczeniowej

-Zak

ł

ada si

ę

równomierny rozk

ł

ad

temperatury,

-Straty ciep

ł

a obliczane s

ą

w warunkach

ustalonych,

-Obliczane pomieszczenia maj

ą

wysoko

ść

mniejsz

ą

ni

ż

5m,

10

Za

ł

o

ż

enia przyj

ę

te do metody

obliczeniowej

-Pomieszczenia przewidziane s

ą

do ogrzewania

do kre

ś

lonej, ustalonej temperatury,

-Temperatura powietrza i temperatura
operacyjna jest taka sama

11

Ca

ł

kowita projektowa strata ciep

ł

a –

przypadki podstawowe

Ca

ł

kowita projektowa strata ciep

ł

a obliczana jest za pomoc

ą

zale

ż

no

ś

ci:

Φ

i

=

Φ

T,i

+

Φ

V,i

gdzie:

Φ

T,i

– projektowa strata ciep

ł

a ogrzewanej przestrzeni przez

przenikanie,

Φ

V,i

– wentylacyjna strata ciep

ł

a ogrzewanej przestrzeni.

12

Projektowa strata ciep

ł

a przez

przenikanie

gdzie:

H

T,ie

– wspó

ł

czynnik strat ciep

ł

a przez przenikanie z przestrzeni

ogrzewanej do otoczenia przez obudow

ę

budynku,

H

T,iue

– wspó

ł

czynnik strat ciep

ł

a przez przenikanie z przestrzeni

ogrzewanej do otoczenia przez przestrze

ń

nieogrzewan

ą

,

(

)

(

)

e

i

ij

T

ig

T

iue

T

ie

T

i

T

H

H

H

H

θ

θ

−

⋅

+

+

+

=

Φ

int,

,

,

,

,

,

13

Projektowa strata ciep

ł

a przez

przenikanie

H

T,ig

– wspó

ł

czynnik strat ciep

ł

a przez przenikanie z przestrzeni

ogrzewanej do gruntu,

H

T,ij

– wspó

ł

czynnik strat ciep

ł

a przez przenikanie z przestrzeni

ogrzewanej do s

ą

siedniej przestrzeni ogrzewanej do znacz

ą

co

ró

ż

nej temperatury

14

Projektowa strata ciep

ł

a przez

przenikanie

gdzie:

A

k

– powierzchnia elementu budynku (przegrody),

e

l

, e

k

– wspó

ł

czynniki korekcyjne ze wzgl

ę

du na orientacj

ę

, z

uwzgl

ę

dnieniem wp

ł

ywów klimatu; takich jak ró

ż

ne izolacje,

absorpcja wilgoci przez elementy budynku, pr

ę

dko

ść

wiatru i

temperatura powietrza. Wspó

ł

czynniki te powinny by

ć

okre

ś

lone w

oparciu o dane krajowe,

U

k

– wspó

ł

czynnik przenikania ciep

ł

a przegrody,

∑

∑

⋅

⋅

Ψ

+

⋅

⋅

=

l

l

l

l

k

k

k

k

ie

T

e

l

e

U

A

H

,

15

Projektowa strata ciep

ł

a przez

przenikanie

l

l

– d

ł

ugo

ść

liniowego mostka cieplnego mi

ę

dzy przestrzeni

ą

wewn

ę

trzn

ą

, a zewn

ę

trzn

ą

Ψ

l

– wspó

ł

czynnik przenikania ciep

ł

a liniowego mostka cieplnego.

Wspó

ł

czynnik ten wyznacza si

ę

w oparciu o:

PN EN ISO 10211-2 – podaj

ą

cej metody obliczenia mostków

cieplnych,

PN EN ISO 14683 – zawieraj

ą

cej stabelaryzowane warto

ś

ci

najpopularniejszych typów mostków cieplnych.

Warto

ś

śś

ś

ci stabelaryzowane

Ψ

Ψ

Ψ

Ψ

l

podane w PN EN ISO 14683

stosuje si

ę

ęę

ę

w obliczeniach wykonywanych w odniesieniu do

ca

ł

łł

ł

ego budynku, a nie pomieszczenie po pomieszczeniu.

Proporcjonalny podzia

ł

łł

ł

warto

ś

śś

ś

ci

Ψ

Ψ

Ψ

Ψ

l

pomi

ę

ęę

ę

dzy pomieszczenia

pozostawia si

ę

ęę

ę

do uznania projektanta instalacji.

16

Projektowa strata ciep

ł

a przez

przenikanie

Uproszczona metoda w odniesieniu do liniowych strat ciep

ł

łł

ł

a

przez przenikanie

W obliczeniach liniowych strat ciep

ł

a przez przenikanie mo

ż

e by

ć

stosowana nast

ę

puj

ą

ca metoda uproszczona:

gdzie:

U

kc

– skorygowany wspó

ł

czynnik przenikania ciep

ł

a przegrody z

uwzgl

ę

dnieniem liniowych mostków cieplnych,

U

k

– wspó

ł

czynnik przenikania ciep

ł

a przegrody,

∆

U

tb

– wspó

ł

czynnik korekcyjny, w zale

ż

no

ś

ci od typu elementu

budynku.

17

Projektowa strata ciep

ł

a przez

przenikanie

Uproszczona metoda w odniesieniu do liniowych strat ciep

ł

łł

ł

a

przez przenikanie

W obliczeniach liniowych strat ciep

ł

a przez przenikanie mo

ż

e by

ć

stosowana nast

ę

puj

ą

ca metoda uproszczona:

gdzie:

U

kc

– skorygowany wspó

ł

czynnik przenikania ciep

ł

a przegrody z

uwzgl

ę

dnieniem liniowych mostków cieplnych,

U

k

– wspó

ł

czynnik przenikania ciep

ł

a przegrody,

∆

U

tb

– wspó

ł

czynnik korekcyjny, w zale

ż

no

ś

ci od typu elementu

budynku.

18

Projektowa strata ciep

ł

a przez

przenikanie

Wymiary budynku:

19

Projektowa strata ciep

ł

a przez

przenikanie

Wymiary budynku:

20

Projektowa strata ciep

ł

a przez

przenikanie

gdzie:

b

u

– wspó

ł

czynnik redukcji temperatury uwzgl

ę

dniaj

ą

cy ró

ż

nic

ę

mi

ę

dzy temperatur

ą

przestrzeni nieogrzewanej a projektow

ą

temperatur

ą

zewn

ę

trzn

ą

,

Pozosta

ł

e oznaczenia j.w.

Wspó

ł

czynnik b

u

wyznaczany jest jedn

ą

z trzech metod:

∑

∑

⋅

⋅

Ψ

+

⋅

⋅

=

l

u

l

l

k

u

k

k

iue

T

b

l

b

U

A

H

,

21

Projektowa strata ciep

ł

a przez

przenikanie

1) w przypadku, gdy temperatura przestrzeni nieogrzewanej

θ

u

, w

warunkach projektowych, jest okre

ś

lona, lub obliczona:

e

i

u

i

u

b

θ

θ

θ

θ

−

−

=

int,

int,

22

Projektowa strata ciep

ł

a przez

przenikanie

2) w przypadku, gdy temperatura przestrzeni nieogrzewanej

θ

u

, jest

nieznana:

gdzie:

H

iu

– wspó

ł

czynnik strat ciep

ł

a z przestrzeni ogrzewanej do

przestrzeni nieogrzewanej z uwzgl

ę

dnieniem:

- strat ciep

ł

a przez przenikanie (z przestrzeni ogrzewanej

do przestrzeni nieogrzewanej),

- wentylacyjnych strat ciep

ł

a (mi

ę

dzy przestrzeni

ą

ogrzewan

ą

i nieogrzewan

ą

),

ue

iu

ue

u

H

H

H

b

−

=

23

Projektowa strata ciep

ł

a przez

przenikanie

H

ue

– wspó

ł

czynnik strat ciep

ł

a z przestrzeni nieogrzewanej do

otoczenia z uwzgl

ę

dnieniem:

- strat ciep

ł

a przez przenikanie (do otoczenia i do gruntu),

- wentylacyjnych strat ciep

ł

a (mi

ę

dzy przestrzeni

ą

nieogrzewan

ą

a otoczeniem),

24

Projektowa strata ciep

ł

a przez

przenikanie

3) Powo

ł

anie si

ę

na za

łą

cznik krajowy, w którym podano warto

ś

ci

b

u

w ró

ż

nych przypadkach.

25

Projektowa strata ciep

ł

a przez

przenikanie

gdzie:

f

g1

– wspó

ł

czynnik korekcyjny, uwzgl

ę

dniaj

ą

cy wp

ł

yw rocznych

waha

ń

temperatury zewn

ę

trznej,

f

g2

– wspó

ł

czynnik redukcji temperatury, uwzgl

ę

dniaj

ą

cy ró

ż

nic

ę

mi

ę

dzy

ś

redni

ą

roczn

ą

temperatur

ą

zewn

ę

trzn

ą

i projektow

ą

temperatur

ą

zewn

ę

trzn

ą

,

G

w

– wspó

ł

czynnik uwzgl

ę

dniaj

ą

cy wp

ł

yw wody gruntowej.

w

k

k

equiv

k

g

g

ig

T

G

U

A

f

f

H

⋅













⋅

⋅

⋅

=

∑

,

2

1

,

26

Projektowa strata ciep

ł

a przez

przenikanie

Wspó

ł

czynnik redukcji temperatury wynosi:

gdzie:

θ

int,i

– projektowa temperatura wewn

ę

trzna przestrzeni

ogrzewanej,

θ

m,e

– roczna

ś

rednia temperatura zewn

ę

trzna,

θ

e

– projektowa temperatura zewn

ę

trzna.

e

i

int

e

m

i

int

g

f

θ

θ

θ

θ

−

−

=

,

,

,

2

27

Projektowa strata ciep

ł

a przez

przenikanie

Za

łą

cznik krajowy do normy PN-EN 12831:2006 podaje dwie

warto

ś

ci orientacyjne wspó

ł

czynnika Gw:

G

w

= 1,15 je

ś

li odleg

ł

o

ść

mi

ę

dzy za

ł

o

ż

onym poziomem wody

gruntowej i p

ł

yt

ą

pod

ł

ogi jest mniejsza ni

ż

1 m,

G

w

= 1,00 w pozosta

ł

ych przypadkach.

28

Projektowa strata ciep

ł

a przez

przenikanie

gdzie:

∑

⋅

⋅

=

k

k

k

ij

ij

T

U

A

f

H

,

e

i

int

zeni

ej przestr

przyleg

i

int

ij

f

θ

θ

θ

θ

−

−

=

,

,

ł

29

Projektowa strata ciep

ł

a przez

przenikanie

30

Projektowa strata ciep

ł

a na

wentylacj

ę

(

)

e

i

int

i

V

i

V

H

Φ

θ

θ

−

⋅

=

,

,

,

gdzie:
H

V,i

–wspó

ł

czynnik projektowej wentylacyjnej straty ciep

ł

a, W/K;

θ

int,i

–

projektowa temperatura wewn

ę

trzna przestrzeni ogrzewanej (i), ºC;

θ

e

–projektowa temperatura zewn

ę

trzna, ºC.

31

Projektowa strata ciep

ł

a na

wentylacj

ę

W/K

,

,

p

i

i

V

c

V

H

⋅

⋅

=

ρ

&

Gdzie:
V

i

–strumie

ń

obj

ę

to

ś

ci powietrza wentylacyjnego przestrzeni ogrzewanej (i), m

3

/s;

ρ

–g

ę

sto

ść

powietrza w temperaturze

θ

i,int

, kg/m

3

;

c

p

–ciep

ł

o w

ł

a

ś

ciwe powietrza w temperaturze

θ

i,int

, J/kg

∙

K.

32

Projektowa strata ciep

ł

a na

wentylacj

ę

Pomijaj

ą

c dla uproszczenia zmienno

ść

warto

ś

ci g

ę

sto

ś

ci i ciep

ł

a

w

ł

a

ś

ciwego powietrza w funkcji temperatury i odnosz

ą

c strumie

ń

powietrza do jednej godziny, równanie przedstawione na poprzednim
slajdzie przyjmuje nast

ę

puj

ą

c

ą

posta

ć

:

i

i

V

V

H

&

⋅

=

34

,

0

,

33

Projektowa strata ciep

ł

a na

wentylacj

ę

Jako warto

ść

strumienia obj

ę

to

ś

ci powietrza wentylacyjnego nale

ż

y

przyj

ąć

wi

ę

ksz

ą

z dwóch warto

ś

ci:

1. warto

ść

strumienia powietrza na drodze infiltracji ,

2. minimalna warto

ść

strumienia powietrza wentylacyjnego, wymagana

ze wzgl

ę

dów higienicznych .

(

)

i

min

inf,i

i

V

V

V

,

,

max

&

&

&

=

34

Projektowa strata ciep

ł

a na

wentylacj

ę

Jako warto

ść

strumienia obj

ę

to

ś

ci powietrza wentylacyjnego nale

ż

y

przyj

ąć

wi

ę

ksz

ą

z dwóch warto

ś

ci:

1. warto

ść

strumienia powietrza na drodze infiltracji ,

2. minimalna warto

ść

strumienia powietrza wentylacyjnego, wymagana

ze wzgl

ę

dów higienicznych .

(

)

i

min

inf,i

i

V

V

V

,

,

max

&

&

&

=

35

Projektowa strata ciep

ł

a na

wentylacj

ę

Norma PN–EN 12831 podaje wzór na obliczanie strumienia powietrza
infiltruj

ą

cego do przestrzeni ogrzewanej (i):

gdzie:
V

i

–

kubatura przestrzeni ogrzewanej (i) (obliczona na podstawie

wymiarów wewn

ę

trznych), m

3

;

n

50

–

krotno

ść

wymiany powietrza wewn

ę

trznego, wynikaj

ą

ca z

ró

ż

nicy ci

ś

nienia 50 Pa mi

ę

dzy wn

ę

trzem a otoczeniem budynku, z

uwzgl

ę

dnieniem wp

ł

ywu nawiewników powietrza, h

–1

;

e

i

–

wspó

ł

czynnik os

ł

oni

ę

cia;

ε

i

–

wspó

ł

czynnik poprawkowy uwzgl

ę

dniaj

ą

cy wzrost pr

ę

dko

ś

ci

wiatru w zale

ż

no

ś

ci od wysoko

ś

ci po

ł

o

ż

enia przestrzeni ogrzewanej

ponad poziomem terenu;

i

i

i

i

inf

e

n

V

V

ε

⋅

⋅

⋅

⋅

=

50

,

2

&

36

Projektowa strata ciep

ł

a na

wentylacj

ę

Minimalny strumie

ń

obj

ę

to

ś

ci powietrza, wymagany ze wzgl

ę

dów

higienicznych, dop

ł

ywaj

ą

cy do przestrzeni ogrzewanej (i) mo

ż

e by

ć

okre

ś

lony w sposób nast

ę

puj

ą

cy:

gdzie:
n

min

–

minimalna krotno

ść

wymiany powietrza na godzin

ę

, h

–

1

;

V

i

–

kubatura przestrzeni ogrzewanej (i) (obliczona na

podstawie wymiarów wewn

ę

trznych), m

3

i

min

i

min

V

n

V

⋅

=

,

&

37

Projektowa strata ciep

ł

a na

wentylacj

ę

Tabela 3.4 Minimalna krotno

ść

ść

ść

ść

wymiany powietrza zewn

ę

ęę

ę

trznego

2,0

Sala konferencyjna, sala lekcyjna

1,0

Pokój biurowy

0,5

Kuchnia lub

ł

azienka z oknem

0,5

Pomieszczenie mieszkalne (orientacyjnie)

n

min

h

–1

Typ pomieszczenia

38

Projektowa strata ciep

ł

a na

wentylacj

ę

Krotno

ś

ci wymiany powietrza podane w tabeli 3.4 odniesione s

ą

do

wymiarów wewn

ę

trznych. Je

ś

li w obliczeniach stosowane s

ą

wymiary

zewn

ę

trzne, warto

ś

ci krotno

ś

ci wymiany powietrza podane w tabeli

nale

ż

y pomno

ż

y

ć

przez stosunek mi

ę

dzy kubatur

ą

wewn

ę

trzn

ą

i zewn

ę

trzn

ą

(w przybli

ż

eniu mo

ż

na przyj

ąć

0,8).

39

Nadwy

ż

ka mocy cieplnej do

skompensowania skutków os

ł

abienia

dla przestrzeni ogrzewanej

gdzie:
Ai

–

wewn

ę

trzna powierzchnia pod

ł

ogi

przestrzeni ogrzewanej (i), m

2

;

φ

RH

–

wspó

ł

czynnik nagrzewania W/m

2

RH

i

i

RH

f

A

Φ

⋅

=

,

40

THE END!