I . Dane do obliczeń :

1. lokalizacja - Wałbrzych (III strefa klimatyczna)

2. ilość osób mogących przebywać jednorazowo n=13 osób

3. technologia N=2 kW

4. temperatura w pomieszczeniu t_p= 19⁰C

II. Bilans ciepła jawnego okresu ciepłego dla pomieszczeń wentylowanych:

Q_zjoc= Q_pp + Q_pn + Q_L +Q_T

Q_pp - zyski ciepła od nasłonecznienia przez przegrody przezroczyste

Q_pn - zyski ciepła od nasłonecznienia przez przegrody nieprzezroczyste

Q_L - zyski ciepła od ludzi

Q_T - zyski ciepła od technologii

LATO - miesiąc: sierpień, lipiec.

1. Zysk ciepła od nasłonecznienia przez przegrody przezroczyste:

Q_pp = Q_p + Q_R [W]

Strumień ciepła przenikający przez przegrodę przezroczystą w skutek różnicy

temperatur oblicza się ze wzoru:

Q_p = A_o K (t_z -t_p)

gdzie:

A_o - powierzchnia okna w świetle muru , m²

K - współczynnik przenikania ciepła dla okna W/m2k

t_z, t_p - temperatura powietrza zewnętrznego i wewnętrznego ^oC

Wartość współczynnika K dla okien aluminiowych z przekładka termiczna

oszklone szybą zespoloną jednokomorową K = 3,2 W/m2k

A_o = 6 + 11.5 =17,5 m2

t_z = 23 ^oC- temperatura powietrza zewnętrznego w sierpniu o godz. 8^oo

Q_p = 17,5 x 3,2 x (23 - 19 ) = 224 W

Chwilowy zysk ciepła jako skutek promieniowania słońca na okno - okno zaopatrzone w urządzenia przeciwsłoneczne, można wyrazić w następujący sposób:

Q_R=[A₁I_cmax a + (A - A₁) I_rmax] b s [W]

A₁ - nasłoneczniona powierzchnia szyb w oknie [m²]

A - powierzchnia szyb w oknie A = A_o x g [m²]

A₀ - powierzchnia okna w świetle muru [m²]

g - udział powierzchni szyb w powierzchni okna

I_cmax; I_rmax - maksymalne wartości natężenia promieniowania słonecznego całkowitego lub rozproszonego [W/m²]

a - współczynnik uwzględniający przezroczystość atmosfery, który należy przyjmować dla obszarów dużych miast a = 1,0

b - współczynnik uwzględniający wpływ szkła , liczby szyb oraz urządzenia przeciwsłoneczne.

s - współczynnik akumulacji ciepła w przegrodach otaczających pomieszczenie

Powierzchnia okien ( świetle muru) w ścianie zewnętrznej zorientowanej w kierunku E wynosi:

A₀ = (2,00 x 3,00)+(2,00 x 5,75) =17,50 m²

Udział powierzchni szyb w powierzchni okna g wynosi 0,85 dla okien aluminiowych z pionowa listwą w środku . Całkowita powierzchnia okien wynosi :

A = g x A₀ = 0,85 x 17,5 = 14,88 m²

Przyjęto, że nasłonecznienie powierzchni szyb w oknie:

A₁=A

Miesięczna maksymalna wartość całkowitego promieniowania słonecznego przepuszczonego do pomieszczenia przez pojedyncza zwykłą szybę dla obszarów dużych miast wynosi w miesiącu sierpniu dla okna E

I _cmax= 559 W/m² I _cmax= 485 W/m²

Maksymalna wartość rozproszonego natężenia promieniowania słońca przepuszczanego w danym miesiącu do wnętrza przez szyby o grubości 3 mm

ze zwykłego szkła (należy odczytać dla kierunku północnego) wynosi w miesiącu sierpniu :

I _rmax = 115 W/m² I _rmax = 99 W/m²

Wartość współczynnika akumulacji ciepła s w wyniku nasłonecznienia okien przy stałej temperaturze powietrza w pomieszczeniu dla miesiąca sierpnia wynosi:

dla m> 350 kg/m² podłogi, urządzenia przeciwsłoneczne od wewnątrz , okno zorientowane w kierunku E godz. 8⁰⁰:

s = 0,73

Współczynnik b:

• szkło zwykłe podwójne b = 0,90

- żaluzje wewnętrzne otwarte pod kątem 45⁰ b = 0,70

Współczynnik wynikowy : b = 0,9 x 0,7 = 0,63

Chwilowy zysk ciepła w skutek nasłonecznienia na okna w kierunku E:

Q_R=[A₁I_cmax a + (A - A₁) I_rmax] b s [W]

Q_R=[14,88 x 559 x 1,0] x 0,63 x 0,73 =3825 W

Zyski ciepła od nasłonecznienia przegród przezroczystych w miesiącu:

SIRPIEŃ

GODZINA	8 ^oo	10 ^oo	12 ^oo	14 ^oo	16 ^oo	18 ^oo
tz	23	26,1	28,4	29,8	29,9	28,5
Qp	224	398	526	605	610	532
QR	3825	2987	1310	1205	943	524
Qpp	4049	3385	1836	729	1553	1056

WRZESIŃ

GODZINA	8 ^oo	10 ^oo	12 ^oo	14 ^oo	16 ^oo	18 ^oo
tz	18,8	23,0	25,0	25,9	25,6	23,3
Qp	-11	224	336	386	370	241
QR	3047	2637	1092	955	682	273
Qpp	3036	2861	1428	1341	1052	514

2. Zysk ciepła przez przegrodę nieprzezroczystą o dowolnej strukturze

przyjęto następującą zależność:

Q _s = A K Δt_r [W]

K- współczynnik przenikania ciepła przez przegrodę [W/m²K]

A - powierzchnia przegrody m²

Δt_r - równoważna różnica temperatur ^oC

Skorygowana wartość równoważnej temperatury:

Δt'_r = Δt_r + ( t_zm -24 ) + (26 -t_p ) + β [K]

t_zm - średnia dobowa temperatura powietrza zewnętrznego

β - poprawka ze względu na stopień przeżroczystości atmosfery

Do obliczeń przyjęto:

• średnia dobowa temperatura zewnętrzna w sierpniu t_zm = 24^oC

• średnia dobowa temperatura zewnętrzna we wrześniu t _zm = 20,4^oC

• temperatura w pomieszczeniu t_p = 19^oC

• wartość β = -1,5

• masa ściany 300 kg/m²

• wartość Δt_r

Skorygowana wartość temperatury dla wrzesień - ściana zorientowana

w kierunku E godz. 8^oo wynosi:

Δ't_r= -0,9+(20,4-24)+(26-19)+(-1,5)= 1 K

Zysk ciepła przez przegrodę nieprzezroczystą wynosi:

A= 18,83 m²

K=0,46 W/m²K

Q_pn = 18.83 x 0,46 x 1 = 8,66

SIERPIEŃ

GODZINA	8 ^oo	10 ^oo	12 ^oo	14 ^oo	16 ^oo	18^oo
Δtr	-0,9	2,9	7,2	7,7	7,2	6,5
Δt'r	6,6	10,4	14,7	15,2	14,7	14,0
Q pn	57	90	127	132	127	121

WRZESIEŃ

GODZINA	8 ^oo	10 ^oo	12 ^oo	14 ^oo	16 ^oo	18^oo
Δtr	-0,9	2,9	7,2	7,7	7,2	6,5
Δt'r	1,0	4,8	9,1	9,6	9,1	8,4
Q pn	7	25	78	83	79	73

3. Zyski ciepła jawnego od ludzi :

Q_L = j x n x q_j [W]

gdzie :

j - współczynnik jednoczesności przebywania ludzi - 1,0

n - liczba osób - 13

q_j - jednostkowy strumień ciepła oddany do otoczenia : praca lekka,

stojąca, aktywność mała w temperaturze 19^oC. (108 W)

Q_L= 1,0 x 13 x 108 = 1404 W

3. Zyski od technologii Q_T= 2000 [W]

ZESTAWIENIE USTALONYCH WARTOŚCI MAKSYMALNYCH ZYSKÓW CIEPŁA DLA MIESIĄCA SIERPNIA

GODZINA	8 ^oo	10 ^oo	12 ^oo	14 ^oo	16 ^oo	18 ^oo
tp [^oC]	23,0	26,1	28,4	29,8	29,9	28,5
Qpp [W]	4049	3385	1836	729	1553	1056
Qpn [W]	57	90	127	132	127	121
QL [ W]	1404	1404	1404	1404	1404	1404
QT [W]	2000	2000	2000	2000	2000	2000
Qzjoc	7510	6879	5367	4265	5084	4581

ZESTAWIENIE USTALONYCH WARTOŚCI MAKSYMALNYCH ZYSKÓW CIEPŁA DLA MIESIĄCA WRZEŚNIA

GODZINA	8 ^oo	10 ^oo	12 ^oo	14 ^oo	16 ^oo	18 ^oo
tz [^oC]	18,8	23,0	25,0	25,9	25,6	23,3
Qpp [W]	3036	2861	1428	1341	1052	514
Qpn [W]	9	25	79	83	79	73
QL [ W]	1404	1404	1404	1404	1404	1404
QT [W]	2000	2000	2000	2000	2000	2000
Qzjoc	6449	6290	4911	4828	4535	3261

III Ilość powietrza wentylowanego w oparciu o zysk ciepła (dla lata)

V= Q_{zjoc max} / Δt * ρ * Cp

gdzie :

Q_{zjoc max}- największa sumaryczna wartość zysków ciepła w pomieszczeniu

Cp - gęstość powietrza - 1,005kJ/kg K

Δ t - różnica temperatury powietrza nawiewanego i wywiewanego 6 K

ρ - 1,2 kg/m³

V = 1,04 m³/s

7. Obliczenie wymian powietrza w pomieszczeniu :

w ciągu godz.

Vp - kubatura pomieszczenia

ZIMA

1. Zyski ciepła jawnego od ludzi :

Q_L = j x n x q_j [W]

gdzie :

j - współczynnik jednoczesności przebywania ludzi - 0.75

n - liczba osób - 32 i 2

q_j - jednostkowy strumień ciepła oddany do otoczenia - 40

Q_L= 0,75 x 2 x 40

Q_L= 0,75 x 32 x 40

GODZINA	8 ^oo	10 ^oo	12 ^oo	14 ^oo	16 ^oo
ZYSK [ W]	60	60	960	960	960

2. Zyski ciepła od oświetlenia

Q_o = N x j x a x k [W]

gdzie :

N - całkowita moc zainstalowana - 1152 W

(N=F x q ®96 m² x 12 W/m² = 1152 W = 1,152 kW

• - współczynnik równoczesności - 0,75

a - współczynnik uwzględniający odprowadzenie ciepła przez oprawy wentylowane ( dla opraw niewentylowanych a=1,0)

k - współczynnik akumulacji - 0,9

GODZINA	8 ^oo	10 ^oo	12 ^oo	14 ^oo	16 ^oo
ZYSK [ W]	777,6	777,6	777,6	777,6	777,6

3. Zyski od urządzeń Q_u = 100 [W]

4. Zysk (straty) ciepła przez przegrodę nieprzezroczystą

Q _sc = K _w x F_sz (t_z - t_p)

K_w - współczynnik przejmowania ciepła z zewnętrznej powierzchni przegrody = 1,0 [kcal/m² h ^oC

F - powierzchnia przegrody - 27 m.²

t_z - temperatura na wewnętrznej powierzchni przegrody w określonej godzinie ^oC

t_p - temperatura powietrza w pomieszczeniu - 24,2 ^oC

GODZINA	8 ^oo	10 ^oo	12 ^oo	14 ^oo	16 ^oo
tz	-16,0	-16,0	-16,0	-16,0	-16,0
Q sc [kcal/h]	-221,4	-221,4	-221,4	-221,4	-221,4
Q sc [W]	-257,1	-257,1	-257,1	-257,1	-257,1

5. Ogrzewanie dyżurne

Q _od = Q_str. O_g - Q_{str.co dyż.}

Q _str.og = q x V

Q _{str.co dyż}. = Q _str.og. x [(t _dyż - t _pz) / (t_pw-t_pz)]

q = 20 W/m³

V = 288 m³

T_dyż = 12 ^oC

T_pw = 24,2 ^oC

T_pz = -16 ^oC

Q _str.og = q x V ® 20 x 288 = 5760 W/m³

Q _{str.co dyż} = 5760 x [(12 - (-16) / 24,2 - (-16)] = 4011,9

ZESTAWIENIE USTALONYCH WARTOŚCI MAKSYMALNYCH ZYSKÓW CIEPŁA W CZASIE OKRESU ZIMOWEGO

GODZINA	8 ^oo	10 ^oo	12 ^oo	14 ^oo	16 ^oo
Q ludzie [ W]	60	60	960	960	960
Q oświetl. [W]	777,6	777,6	777,6	777,6	777,6
Q urządz. [W]	100	100	100	100	100
Q sc [W]	-257,1	-257,1	-257,1	-257,1	-257,1
Q ogrz. [W]	4011,9	4011,9	4011,9	4011,9	4011,9
RAZEM	4948,6	4948,6	5848,6	5848,6	5848,6

ZESTAWIENIE ELEMENTÓW WENTYLACJI NAWIEWNEJ
L.p.	Nazwa elementu	Wymiary	Długość
1.	Kratka wentylacyjna	300 x 100
2.	Trójnik	200 x 200 / 300 x 100	l = 500
3.	Prostka wentylacyjna	200 x 200	l = 2500
4.	Trójnik	200 x 200 / 300x100 / 200x200	l = 500
5.	Prostka wentylacyjna	300 x 200	l = 2500
6.	Trójnik	300 x 200 / 300x100 / 400x200	l = 500
7.	Prostka wentylacyjna	400 x 200	l = 2500
8.	Trójnik	400 x 200 / 300x100 / 500x200	l = 500
9.	Prostka wentylacyjna	500 x 200	l = 2100
10.	Kolano	500 x 200	l = 850
11.	Konfuzor	500 x 200 / 630 x 315	l = 500
12.	Centrala podwieszana typu CPV1	630 x 315	l = 2306
13.	Prostka wentylacyjna	630 x 315	l = 1637
14.	Prostka wentylacyjna	630 x 315	l = 1637
15.	Czerpnia prostokątna	630 x 315

ZESTAWIENIE ELEMENTÓW WENTYLACJI WYWIEWNEJ
L.p.	Nazwa elementu	Wymiary	Długość
1.	Kratka wentylacyjna	300 x 100
2.	Trójnik	200 x 200 / 300 x 100	l = 500
3.	Prostka wentylacyjna	200 x 200	l = 2500
4.	Trójnik	200 x 200 / 300x100 / 200x200	l = 500
5.	Prostka wentylacyjna	300 x 200	l = 2500
6.	Trójnik	300 x 200 / 300x100 / 400x200	l = 500
7.	Prostka wentylacyjna	400 x 200	l = 2500
8.	Trójnik	400 x 200 / 300x100 / 500x200	l = 500
9.	Prostka wentylacyjna	500 x 200	l = 2100
10.	Kolano	500 x 200	l = 850
11.	Prostka wentylacyjna	500 x 200	l = 350
12.	Kolano	500 x 200	l = 850
13.	Dyfuzor	500 x 200 / 630 x 315	l = 500
14.	Centrala podwieszana typu CPV1	630 x 315	l = 1896
15.	Prostka wentylacyjna	630 x 315	l = 600
16.	Wyrzutnia prostokątna	630 x 315

ZBIORCZE ZESTAWIENIE STRAT

L.p.	V m^3/h	V m^3/s	a x b m	W m/s	R Pa/m	L m	Δ hl Pa	∑ ζ	Pa	Δ h m	Δ h m	Pc Pa	UWAGI
1.	1400	0,39	0,31x0,63	2,0	-	-	-	4	2,4	9,6	-	10	czerpnia
2.	1400	0,39	0,31x0,63	2,0	0,8	0,5	0,4	-	-	-	0,4	0,4	prostka
3.	1400	0,39	0,31x0,63	2,0	0,8	3,3	2,6	-	-	-	2,6	2,6	prostka
4.	1400	0,39	0,5 x 0,2	3,9	-	-	-	0,65	9,1	5,9	-	5,9	dyfuzor
5.	1400	0,39	0,5 x 0,2	3,9	-	-	-	1,17	9,1	10,6	-	10,6	kolano
6.	1400	0,39	0,5 x 0,2	3,9	0,8	2,1	1,68	-	-	-	1,68	1,68	prostka
7.	1050	0,29	0,4 x 0,2	3,6	-	-	-	0,8	13,05	10,4	-	10,4	trójnik
8.	1050	0,29	0,4 x 0,2	3,6	0,9	2,5	2,25	-	-	-	2,25	2,25	prostka
9.	700	0,19	0,3 x 0,2	3,2	-	-	-	0,9	6,1	5,5	-	5,5	trójnik
10.	700	0,19	0,3 x 0,2	3,2	1,0	2,5	2,5	-	-	-	2,5	2,5	prostka
11.	350	0,09	0,2 x 0,2	2,25	-	-	-	0,9	2,79	2,79	-	2,79	trójnik
12.	350	0,09	0,2 x 0,2	2,25	1,1	2,5	2,75	-	-	-	2,75	2,75	prostka
13.	350	0,09	0,2 x 0,2	2,25	-	-	-	1,0	3,1	3,1	-	3,1	trójnik
14	Strata na kratce											20,0
∑ = 80,5 Pa
Współczynnik korekcyjny 80,5 x 1,2 = 96, 6 Pa

8. Określenie minimalnego strumienia objętości powietrza zewnętrznego ( dla zimy)

Vi = 20 m³/s (zalecane minimum)

Vz = n x Vi = 32 x 20 = 640 m³/h = 0,18 m³/s

- określenie ilości powietrza powrotnego

Vp = V - V₂ = 1400 - 640 = 760 m³/h

- minimalny stosunek zmieszania powietrza zewnętrznego a recyrkulacja

- ustalenie temperatury okresu zimowego

a/ temperatura tp = 24,2 ^oC

b/ różnica temperatury wymagana wg wzoru

Qjz - ciepło jawne do usunięcia 5848,6 [W] = 5,845 [kW]

Cp - ciepło właściwe 1 kJ/kgK

V - obliczona ilość powietrza wentylowanego 0,39 m³/s

ρ - gęstość powietrza 1,2

c/ temperatura powietrza nawiewanego wymagana wg wzoru

tn = tp +

d/ temperatura powietrza usuwanego wymagana wg wzoru

tu = tp -

Temperaturę mieszaniny ustalamy z zależności wynikającej z przyjętego udziału powietrza zewnętrznego n_z= 46 %

gdzie :

tm - temperatura mieszaniny powietrza

tz - temperatura powietrza zewnętrznego -16^oC

tu - 18 ^oC

tu - tz = 34 ^oC

stąd :

tm = tu - 0,46 x (tu-tz) = 18 - 0,46 x [18 - (-16)] = 2,36 ^oC

9. Obliczenie mocy nagrzewnicy

Qn = V x Cp x ρ x (tn - tz) = 0,39 x 1,2 x 1,005 x [24,2 -(-16)] = 18,9 kW

10. Obliczenie mocy chłodnicy

Qch= V x Cp x ρ x (tn - tz) = 0,39 x 1,2 x 1,005 x [26,2 -18)] = 3,9 kW

---