Bilans cieplny


Bilans cieplny budynku
inwentarskiego
Bilans cieplny budynku inwentarskiego
Qzw (+Qd) = Q1 +Q2 +Q3
Qzw - ciepło produkowane przez zwierzęta
Qd - ciepło ze zródeł dodatkowych
Q1 - straty ciepła na wentylację;
Q2 - straty ciepła przez przegrody budowlane
Q3 - straty ciepła na parowanie;
Zyski ciepła
Ciepło produkowane przez zwierzęta (Qzw)
Qzw = SD Q prod 1 SD
[kcal/h lub Js-1 czyli W ]
Zyski ciepła
Ciepło jawne produkowane przez zwierzęta (Qzw)
Gatunek [1SD] Kkal/h* KJ/h* J/s = W*
Konie 600 2500 680
Bydło 600 2500 680
Owce 900 3600 1000
Świnie 700 2700 755
Drób 1500 6500 1800
*Wartości przybliżone, obliczone na podst. Kośla, SGGW Warszawa,2011, ss161-162
Jak liczyć straty ciepła
Proponuję, aby straty cieplny liczyć  od końca ,
czyli:
1. Q3 - straty ciepła na parowanie z podłóg i
innych przegród konstrukcyjnych;
2. Q2 - straty ciepła przez przegrody budowlane
3. Q1 - straty ciepła na wentylację
Q3 - straty ciepła na parowanie z podłóg i
innych przegród konstrukcyjnych
Q3 = N
H 0 ciepłi parowania H2O
2
Q3 [kcal/h] = N
H 0 [g/h] 0,59 [Kcal/g]
2
N
H 0 [g/h] 2493 [J/g]
2
Q3 [W] =
3600
N  narzut wilgotności czyli poprawka na parowanie
Wielkość wentylacyjna ze względu na H2O (LH O)
2
H O + N
2
LH O =
2
De
" SH2O  ilość H2O [g] wydalonego w ciągu godziny [h] przez wszystkie zwierzęta
przebywające w pomieszczeniu [g/h] (ewaporacja fizjologiczna);
" 1 SD wydala:
" Konie, bydło, owce  300 g H2O /h
" Trzoda chlewna  400 g H2O /h
" Drób  700 g H2O /h
N  narzut wilgotności czyli poprawka na parowanie
Stajnie, owczarnie, kurniki N = 10% SH2O;
Obory głęboka ściółka N = 15% SH2O;
płytka ściółka N = 20% SH2O;
Chlewnie głęboka ściółka N = 25% SH2O,
płytka ściółka, N = 30% SH2O
ruszta N= 40% SH2O
Q2 - strat ciepła przez przegrody
budowlane [Kcal/h; W]
Q2 = Dt
kF
Q2 = (tw - tz )
kF
tw- temperatura wewnątrz pomieszczenia [C, K]
tz  temperatura na zewnątrz pomieszczenia, w tym
przypadku minimalna temperatura zima dla danej strefy
klimatycznej [C, K];
k- współczynnik przenikania ciepła przez przegrody
konstrukcyjne [Kcal/hm2C; W/m2C; W/m2C];
F  powierzchnia przegrody [m2]
Strefy klimatyczne Polski
Strefa I = -16C;
Strefa II = -18C;
Strefa III = -20C;
Strefa IV = -22C;
Strefa V = -24C;
Podział Polski na pięć stref klimatycznych według PN-EN 12831.
k - współczynnik przenikania ciepła przez przegrodę
konstrukcyjną
[Kcal/hm2C] lub [W/m2C]
1
1)
k =
Rnap + R + Rodp
R nap (Ri) -opór napływu ciepła do pomieszczenia
R nap ściany i sufity = 0,133 hm2C/Kcal (Janowski 1977);
lub 0,12 m2C/W (PN-91/B-02020; PN-EN ISO 6946);
R nap podłoga= 0,2 hm2C/Kcal (Janowski 1977);
lub 0,17 m2C/W (PN-91/B-02020; PN-EN ISO 6946);
R- opór cieplny przegrody konstrukcyjnej [hm2C/Kcal ; m2C/W ]
Rodp (Re ) opór odpływu ciepła [hm2C/Kcal ; m2C/W ];
R odp ściany i sufity = 0,05 hm2C/Kcal (Janowski 1977);
lub 0,04 m2C/W (PN-91/B-02020; PN-EN ISO 6946);
R odp podłoga= 0,1 hm2C/Kcal (Janowski 1977);
lub 0,09 m2C/W (PN-91/B-02020; PN-EN ISO 6946);
Rnap (Ri) - opór napływu ciepła do pomieszczenia
Rodp (Re) - opór napływu ciepła do pomieszczenia
[hm2C/Kcal ; m2C/W]
1
1
2)
Rnap =
Rodp =
lnap
lodp
nap -współczynnik napływu ciepła do pomieszczenia [Kcal/hm2C; W/m2C]
nap = 7,5 Kcal/hm2C (Janowski 1977);
ściany, sufit
= 8,1 W/m2C (PN-91/B-02020)
nap = 5,0 Kcal/hm2C (Janowski 1977);
posadzki
= 6,0 W/m2C (PN-91/B-02020)
odp  współczynnik odpływu ciepła [Kcal/hm2C; W/m2C];
odp = 20,0 Kcal/hm2C (Janowski 1977);
ściany, sufit
= 23,0 W/m2C (PN-91/B-02020)
odp = 10,0 Kcal/hm2C (Janowski 1977);
posadzki
= 11,6 W/m2C (PN-91/B-02020)
R - Opór cieplny przegrody konstrukcyjnej
[hm2C/Kcal ; m2C/W]
d
2)
R =
l
d1 d1 dn
3)
R = + + ....
l1 l1 ln
d1, d2 & .. dn  grubość warstwy materiału [m]
1, 1& n  przenikalność cieplna warstwy materiału budowlanego
dla [Kcal/hmC] patrz Janowski 1977, Tab. 25, ss 145-148;
dla [W/mC] patrz PN-91/B-02020, załącznik 4
k - współczynnik przenikania ciepła przez przegrody
konstrukcyjne [Kcal/hm2C; W/m2C; W/m2C]
1
k =
1)
Rnap + R + Rodp
1
2)
k =
d
Rnap + + Rodp

l
1
3)
k =
d1 d2 dn
Rnap + + + ... + + Rodp
l1 l2 ln
Straty ciepła przez ściany
1) Obliczyć współczynnik przenikania
ciepła przez ściany
kścian [Kcal/hm2C] lub [W/m2C]
1
kścian =
Rnap + R + Rodp
R nap ściany i sufity = 0,133 hm2C/Kcal (Janowski 1977);
lub 0,12 m2C/W (PN-91/B-02020; PN-EN ISO 6946);
R- opór cieplny ściany [hm2C/Kcal ; m2C/W ]
R odp ściany i sufity = 0,05 hm2C/Kcal (Janowski 1977);
lub 0,04 m2C/W (PN-91/B-02020; PN-EN ISO 6946);
Straty ciepła przez ściany
1) Obliczyć współczynnik przenikania
ciepła przez ściany
kścian [Kcal/hm2C] lub [W/m2C]
d1 d2 dn
Rściany = + + ... +
d1 d2 d3
l1 l2 ln
d1, d2 & .. dn  grubość warstwy materiału [m]
1, 1& n  przenikalność cieplna warstwy
1 2
3
materiału budowlanego
dla [Kcal/hmC] patrz Janowski 1977, Tab. 25;
dla [W/mC] patrz PN-91/B-02020, załącznik 4.
Straty ciepła przez ściany
2a) Uwzględnić poprawki na strony świata
+10% utraty ciepła dla ścian usytuowanych N, NE, NW, E, W;
+5% utraty ciepła dla ścian usytuowanych S, SE, SW;
lub
średnio +8% utraty ciepła dla ścian bez względu na stronę
świata,
czyli
kścian+8%kścian = kścian+0,08kścian = 1,08kścian
Straty ciepła przez ściany
2b) Uwzględnić poprawki na wietrzność
(wiatr)
+5% utraty ciepła dla ścian nie osłoniętych drzewami i
innymi przeszkodami (np. inne budynki)
czyli
kścian+5%kścian = kścian+0,05kścian = 1,05kścian
Dla ścian osłoniętych poprawka wynosi 0% !!!
Straty ciepła przez ściany
3) Obliczanie powierzchni ścian F [m2]
okno okno
a
Drzwi/wrota
b
F ściany = (ab)  F okien  F wrót/drzwi
Q2 ścian - strat ciepła przez ściany
[Kcal/h; W]
Q2 ścian = (tw-tz) (kścian+poprstr świat +poprwiatr)F
o Kcal ł

[Kcal/h] = C ć m2 ś

ę
h o C m2 ł
Ł

o W ł

[W] = C ć m2 ś

ę o
C m2 ł
Ł

Straty ciepła przez strop
1) Obliczyć współczynnik
przenikania ciepła przez strop
kścian [Kcal/hm2C] lub [W/m2C]
1
kścian =
Rnap + R + Rodp
R nap ściany i sufity = 0,133 hm2C/Kcal (Janowski 1977);
lub 0,12 m2C/W (PN-91/B-02020; PN-EN ISO 6946);
R- opór cieplny stropu [hm2C/Kcal ; m2C/W ]
R odp ściany i sufity = 0,05 hm2C/Kcal (Janowski 1977);
lub 0,04 m2C/W (PN-91/B-02020; PN-EN ISO 6946);
Straty ciepła przez strop
1) Obliczyć współczynnik przenikania
ciepła przez strop
kścian [Kcal/hm2C] lub [W/m2C]
d1 d2 dn
d1
Rściany = + + ... +
1
l1 l2 ln
2
d2
d1, d2 & .. dn  grubość warstwy materiału [m]
1, 1& n  przenikalność cieplna warstwy
d3 3
materiału budowlanego
dla [Kcal/hmC] patrz Janowski 1977, Tab. 25;
dla [W/mC] patrz PN-91/B-02020, załącznik 4.
Q2 ścian - strat ciepła przez strop
[Kcal/h; W]
Q2 stropu = (tw-tz)kstropuF
o Kcal ł

[Kcal/h] = C ć m2 ś

ę
h o C m2 ł
Ł

o W ł

[W] = C ć m2 ś

ę o
C m2 ł
Ł

Straty ciepła przez strop
Jeżeli budynek posiada
poddasze użytkowe, na
którym składowane jest
min. 30 cm siana lub słomy,
straty ciepła przez strop
można pominąć.
Straty ciepła przez posadzkę
1) Obliczyć współczynnik przenikania
ciepła przez posadzkę
kścian [Kcal/hm2C] lub [W/m2C]
1
kposadzki =
d1 d2 dn
Rnap + + + ... + + Rodp
l1 l2 ln
R nap posadzka= 0,2 hm2C/Kcal (Janowski 1977);
lub 0,17 m2C/W (PN-91/B-02020; PN-EN ISO 6946);
R odp posadzka= 0,1 hm2C/Kcal (Janowski 1977);
lub 0,09 m2C/W (PN-91/B-02020; PN-EN ISO 6946);
Straty ciepła przez posadzkę
1) Obliczyć współczynnik przenikania
ciepła przez strop
kścian [Kcal/hm2C] lub [W/m2C]
d1 d2 dn
Rściany = + + ... +
1
d1
l1 l2 ln
d2
2
d1, d2 & .. dn  grubość warstwy materiału [m]
1, 1& n  przenikalność cieplna warstwy materiału
budowlanego
d3
dla [Kcal/hmC] patrz Janowski 1977, Tab. 25;
3
dla [W/mC] patrz PN-91/B-02020, załącznik 4.
Straty ciepła przez posadzkę
2) Obliczanie powierzchni stref posadzki [m2]
2 m
2 m
2 m
2 m
2 m
2 m
a 2
Strefa IV
Strefa III
Strefa II
Strefa I
b
Straty ciepła przez posadzkę
2) Obliczanie powierzchni stref posadzki [m2]
2 m
FI [m2] = (ab) - [(a - 2)(b - 2)] =
2 m
2 m
= 2[m](a+b-2)[m]
2
Strefa IV
a
Strefa III FII [m2] = (ab) - [(a - 4)(b - 4)] =
Strefa II
= 4[m](a+b-4)[m]
Strefa I
b
FIII [m2] = (ab) - [(a-6)(b-6)] =
Współczynnik przeliczeniowy:
= 6[m](a+b-6)[m]
FI = 0,4;
FII = 0,2;
FIV [m2] = (ab) - [(a-8)(b-8)] =
FIII = 0,1;
FIV = 0,06
= 8[m](a+b-8)[m]
Q2 ścian - strat ciepła przez posadzkę
[Kcal/h] lub [W]
Q2 stropu = (tw-tz)kstropu[0,4FI+ 0,2FII +0,1FIII +0,06FIV]
o Kcal ł

[Kcal/h] = C ć m2 ś

ę
h o C m2 ł
Ł

o W ł

[W] = C ć m2 ś

ę o
C m2 ł
Ł

Straty ciepła przez okna
1) Obliczyć współczynnik przenikania
ciepła przez okna
kokna [Kcal/hm2C] lub [W/m2C]
1. Wybrać rodzaj okna;
2. Odczytać współczynnik kokna z:
" Janowski 1977, Tab. 26 dla [Kcal/hmC];
" PN-91/B-02020, załącznik 1. dla [W/mC];
" oferty konkretnego producenta.
Straty ciepła przez okna
2a) Uwzględnić poprawki na strony świata
+10% utraty ciepła dla okien usytuowanych N, NE, NW, E, W;
+5% utraty ciepła dla okien usytuowanych S, SE, SW;
lub
średnio +8% utraty ciepła dla ścian bez względu na stronę
świata,
czyli
kokna+8%kokna = kokna+0,08kokna = 1,08kokna
Straty ciepła przez okna
2b) Uwzględnić poprawki na wietrzność
(wiatr)
+5% utraty ciepła dla oknien nie osłoniętych drzewami i
innymi przeszkodami (np. inne budynki)
czyli
kokna+5%kokna = kokna+0,05kokna = 1,05kokna
Dla okien osłoniętych poprawka wynosi 0% !!!
Straty ciepła przez okna
3) Obliczanie powierzchni okien F [m2]
okno okno
a
Drzwi/wrota
b
F okien = SF okna
Q2 ścian - strat ciepła przez okna
[Kcal/h] lub [W]
Q2 okien = (tw-tz) (kokna+poprstr świat +poprwiatr)F
o Kcal ł

[Kcal/h] = C ć m2 ś

ę
h o C m2 ł
Ł

o W ł

[W] = C ć m2 ś

ę o
C m2 ł
Ł

Straty ciepła przez wrota i drzwi
1) Obliczyć współczynnik przenikania
ciepła przez wrota lub drzwi
kokna [Kcal/hm2C] lub [W/m2C]
1. Wybrać rodzaj wrót lub drzwi;
2. Odczytać współczynnik kokna z:
" Janowski 1977, Tab. 26 dla [Kcal/hmC];
" PN-91/B-02020, załącznik 1. dla [W/mC];
" oferty konkretnego producenta.
Straty ciepła przez wrota i drzwi
2a) Uwzględnić poprawki na strony świata
+10% utraty ciepła dla okien usytuowanych N, NE, NW, E, W;
+5% utraty ciepła dla okien usytuowanych S, SE, SW;
lub
średnio +8% utraty ciepła dla ścian bez względu na stronę
świata,
czyli
K drzwi +8%kdrzwi = kdrzwia+0,08kdrzwi = 1,08kdrzwi
Straty ciepła przez wrota i drzwi
2b) Uwzględnić poprawki na wietrzność
(wiatr)
+5% utraty ciepła dla oknien nie osłoniętych drzewami i
innymi przeszkodami (np. inne budynki)
czyli
kdrzwi+5%kdrzwi = kdrzwi+0,05kdrzwi = 1,05kdrzwi
Dla drzwi osłoniętych poprawka wynosi 0% !!!
Straty ciepła przez wrota i drzwi
2c) Uwzględnić poprawki na otwieranie
+100% - dla wrót dwuskrzydłowych;
+150% - dla wrót i drzwi często otwieranych
czyli
kdrzwi+100%kdrzwi = kdrzwi+1,0 kdrzwi = 2,0kdrzwi
lub
kdrzwi+150%kdrzwi = kdrzwi+1, 5kdrzwi = 2,5kdrzwi
Straty ciepła przez wrota i drzwi
3) Obliczanie powierzchni okien F [m2]
okno okno
a
Drzwi/wrota
b
F drzwi= SF drzwi
Q2 drzwi - strat ciepła przez wrota i drzwi
[Kcal/h] lub [W]
Q2 drzwi = (tw-tz) (kdrzwi+poprstr świat +poprwiatr +poprotw)F
o Kcal ł

[Kcal/h] = C ć m2 ś

ę
h o C m2 ł
Ł

o W ł

[W] = C ć m2 ś

ę o
C m2 ł
Ł

Q2  przez przegrody budowlane
[Kcal/h] lub [W]
Q2 = Q2 ścian+ Q2 stropu+ Q2 posadzki+ Q2 okien+ Q2 drzwi
(tw-tz) (kFścian+ kFstropu+ kFposadzki+ kFokien+ kFdrzwi)
o Kcal ł

[Kcal/h] = C ć m2 ś

ę
h o C m2 ł
Ł

o W ł

[W] = C ć m2 ś

ę o
C m2 ł
Ł

Obliczanie Q1
czyli strat ciepła na wentylację
(tzn. na ogrzanie powietrza dopływającego)
Obliczanie Q1
Wzór najczęściej stosowany i zalecany
Q1 - strat ciepła na wentylację (na ogrzanie
powietrza dopływającego) [Kcal/h] lub [W]
Q1 [kcal/h] = Dt G cp = Dt L at cp
w
o kg Kcal ł o ł
m3 kg Kcal
[Kcal/h] = C = C
ę ś ę ś
h kg o C h m3 kg o C

G L
Q1 [W] = Dt cp = Dt a cp
3600 3600
ł
kg m3
ł
ę ś
ęo h ś o m3 kg J ł
J kg J
[W] = C = C = C
ęo h ś
ę ś ę ś
3600 kg o C 3600 m3 kg o C s m3 kg o C
ę ś

ę ś
ę ś

"t =(tw- tz) [C lub K];
G - wielkość wentylacyjna wyrażona w [kg/h];
Cp  pojemność cieplna powietrza
cv H" 0,24 Kcal/kg C; lub cp H" 1000 J/kg C;
L- wielkość wentylacyjna [m3/h];
a ()  ciężar właściwy powietrza [kg/m3] w tw w danym ciśnieniu.
z Janowski, 1977; tab. 23 lub ze wzoru:
p
gdzie: p  ciśnienie Pa; T  temperatura w K
r =
r- indywidualna stała gazowa dla powietrza = 287,05 J/kgK
r T
Obliczanie Q1
Wzór prostszy
Q1 - strat ciepła na wentylację (na ogrzanie powietrza
dopływającego) [Kcal/h] lub [W]
za Kośla, 2011; z modyfikacja własna Lis
Q1 [kcal/h] = (tw - tz ) L cv
o ł
m3 Kcal
[Kcal/h] = C
ę ś
h m3 o C

L
Q1 [W] = (tw - tz ) cv
3600
ł
m3
ę ś
o ł
J m3 J J
ł
[W] = = C =
ęoC h ś
ę ś
ę ś
3600 m3 o C s m3 o C s


ę ś
ę ś

tw- temperatura wewnątrz pomieszczenia [C, K]
tz  temperatura na zewnątrz pomieszczenia, w tym przypadku minimalna
temperatura zimą dla danej strefy klimatycznej [C lub K];
L- wielkość wentylacyjna [m3/h];
cv  objętościowa pojemność cieplna powietrza
cv H" 0,31 Kcal/m3 C; lub cv H" 1297 J/m3 C;
Straty ciepła
Qstrat = Q1 +Q2 +Q3
Qstrat = "t[(Gcp)+(SkF)] + Q3
Sprawdzenie bilansu cieplnego
Obliczanie
Wskaznika Właściwości Termicznych (WWT)
(zgodnie z PN-91/B 020020)
Qzwierz
WWT [%] = 100
Qstrat
Sprawdzenie bilansu cieplnego
Bilans cieplny musi być zrównoważony lub dodatni
Qzwierząt e" Q strat
Przyjmuje się, że bilans cieplny jest
zrównoważony, gdy:
WWT e"90%
Mimo wszystko należy sprawdzić, dla jakiej
temperatury zewnętrznej bilans się równoważy.
Obliczanie temperatury bilansowania
termicznego budynku
Zakładamy, że:
Qstrat = Qzysk
Q1 +Q2 +Q3=Qzysk
(tw-tz)[(Gcp)+(SkF)] + Q3 = Qzysk
(tw-tz)[(Gcp)+(SkF)] =Qzysk- Q3
Qzysk + Q3
(tw - tz ) =
[( )
G cp + (kF)]
Qzysk + Q3
tz = tw -
(
[ ) ( )]
G cp + kF
Sprawdzanie bilansu cieplnego
Jeżeli bilans cieplny jest ujemny
Qzw < Q strat
(WWT<90%)
to
1) Mimo wszystko należy sprawdzić dla jakiej temperatury
zewnętrznej bilans się równoważy;
2) Należy sprawdzić, o ile należy przymknąć
wentylację, aby bilans się równoważył.
Sprawdzanie bilansu cieplnego
Przymykanie wentylacji (PW)
Qstrat - Qzwierz
PW [%] = 100
Q1
PW< 66%
Ponownie należy sprawdzić dla jakiej temperatury
zewnętrznej bilans się równoważy, w przypadku
zmniejszenia L (G) o PW.
Sprawdzanie bilansu cieplnego
Nie wolno przymknąć
wentylacji o więcej niż
2/3 (66%)!!!
Jeżeli PW e" 66%
Należy przeprojetować budynek.
Przykro mi !!! L


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
27572 Bilans cieplny organizmu
Bilans cieplny zadania z rozwiązaniem
04 Bilans cieplny
00516 Termodynamika D part 1 2008 I zasada, bilans cieplny, model gazu
BILANS CIEPLNY PRZECHOWALNI JABŁEK
Woda w glebie, Bilans wodny i cieplny gleb
413 (B2007) Kapitał własny wycena i prezentacja w bilansie cz II
Białka szoku cieplnego – nowy marker w diagnostyce patomorfologicznej nowotworów gruczołu sutkowego
bilans platniczy2008 4
414 (B2007) Rezewy na zobowiązania w bilansie
uklady bilansu 13
bilans wodny metoda najmniejszych kwadratow rownanie bubendeya

więcej podobnych podstron