PM do oddania(1)

ĆWICZENIE PROJEKTOWE Z FIZYKI BUDOWLI

TEMAT:

OBLICZANIE ZAPOTRZEBOWANIA NA CIEPŁO DO OGRZEWANIA.

Wykonali:

Przemysław Marcinek

Tomasz Malcher

Grupa: W2 P10

Rok akademicki 2011/2012

Opis techniczny Budynku

1. Ogólna charakterystyka budynku

Dom mieszkalny jednorodzinny z poddaszem użytkowym, zaprojektowany w technologii tradycyjnej. Dach dwuspadowy o konstrukcji drewnianej. Ściany murowane ceramiczne. Strop nad parterem TERIVA. Schody na piętro żelbetowe wylewane.

2. Rozwiązania konstrukcyjne

Ławy fundamentowe – żelbetowe, wylewane z betonu żwirowego i zbrojone

Ściany fundamentowe – murowane z bloczków betonowych

Ściany zewnętrzne – z pustaków ceramicznych POROTHERM 25cm, ocieplone styropianem

Ściany wewnętrzne konstrukcyjne - z pustaków ceramicznych POROTHERM 25cm

Ściany działowe – z pustaków ceramicznych POROTHERM 12cm

Stropy nad parterem – gęsto żebrowy TERIVA

Podciągi– żelbetowe, wylewane

Schody wewnętrzne na piętro – żelbetowe wylewane

Schodki zewnętrzne, podest wejściowy – wylewane betonowe

Kominy murowane z cegieł ceramicznych, na zaprawie cementowo wapiennej

Przewód spalinowy z kotłowni murowany z wkładem ze stali kwasoodpornej

Dach – dwuspadowy, drewniany o konstrukcji krokwiowo- jętkowej, drewno impregnowane, pokrycie dachówką BRASS

3. Izolacje

- Pozioma ław fundamentowych – z papy asfaltowej zgrzewanej

- Izolacja przeciwwilgociowa pozioma podłóg na gruncie – folia hydro-izolacyjna

- Izolacja przeciwwilgociowa pionowa ścian fundamentowych zewnętrznych – dysperbit

- Izolacja dachu – folia paro-przepuszczalna

- Izolacja termiczna ścian zewnętrznych – styropian gr. 15 cm

- Izolacja termiczna ścian fundamentowych – styropian gr. 5 cm

- Izolacja termiczna podłóg na gruncie – styropian twardy gr. 10 cm

- Izolacja akustyczna stropów między piętrowych – styropian twardy gr. 5 cm

4.Wykończenie wnętrz

Tynki wewnętrzne ścian – parteru i piętra w pokojach, kuchni, korytarzach, łazienkach, wc i kotłowni gipsowe. Powierzchnie ścian w łazienkach i wc przygotowane do wykończenia glazurą.

Tynki wewnętrzne sufitów parteru i piętra – w pokojach, kuchni, korytarzach, garderobach, łazienkach, kotłowni i wc gipsowe.

Podłogi – szlichty cementowe przygotowane pod parkiet, terakotę/gres, itp.

Parapety wewnętrzne z płyt laminowanych

5.Wykończenie zewnętrzne

Wykończenie elewacji – na ścianach zewnętrznych parteru i pietra, ocieplenie styropianem gr. 15 cm i wykończone tynkiem cem.- wap. gr. 1 cm.

Okna jednoramowe z PCV, oszklone podwójnie szkłem termoizolacyjnym o współczynniku przenikania k = 1,0. Parapety okienne zewnętrzne z blachy stalowej powlekanej. Drzwi wejściowe w kolorze stolarki okiennej, o zwiększonej odporności na włamanie. Rynny i rury spustowe z PCV. Obróbki blacharskie systemowe z blachy powlekanej.

Dachy kryte dachówką BRASS.

Powierzchnie poszczególnych przegród, przez które zachodzi przenikanie ciepła:

Przykład obliczeniowy parter:

-KUCHNIA (1.2.) + POKÓJ DZIENNY (1.3.) + HOLL (1.5.) + SCHODY (1.8.)

H=2,80m

Pow. użytkowa: 3,66×9,65-(0,25×2,58+1.01×0,13)+2,08×1,8-0,26×0,78+0,25×1,57+

+4,9×1,85+1,75×0,07+0,12×,97=38,08+9,7=49,78m2

Kubatura: 2,80×47,78=133,78m3

Dł. Ścian: 4,12×2+10,45+2,10=20,79m

Pow. Ścian brutto: 20,79×2,80=58,21m2

Otwory:

Okno×3: 3×(1,5×1,4)=6,3m2

Drzwi: 2,15×2,00=4,3m2

Pow. ścian netto: 58,21-10,60=47,61m2

Przykład obliczeniowy Pietro:

-Pokój 2.2

Pow. użytkowa: 3,65*4,01=14,64 m2

Kubatura: 14,64*2,8-0,5*2,05*2,66=38,265 m3

Dł. Ścian:

Szczytowa: 2,96*4,05-0,5*1,81*2,3=9,90 m2

Kolankowa: 1,05*4,47=4,69

Dach: 2,95*4,47=13,18

Jętka: 1,6*4,47=7,15

Powierzchnia ścian brutto: 9,9+25,02=34,92 m2

Okna: 1,4*1,5=2,1 m2

Pow. ścian netto:

34,92-2,1=32,82 m2

Parter

Tab.1

PARTER POWIERZCHNIA PODŁÓG PO OBRYSIE ZEWNĘTRZNYM Ag[m2] TYP PRZEGRODY

POLE POWIERZCHNI

A [m2]

SUMA [m2]

1/1

WIATROŁAP

2,08*2,03-0,26*0,64=4,06 ŚCIANA ZEWNĘTRZNA 6,16-2,1 4,06
DRZWI W ŚWIETLE MURU N
S
E 2,1
W

1/2

KUCHNIA+POKÓJ DZIENNY(1,3)+ HOLL(1,5)+SCHODY

49,78 ŚCIANA ZEWNĘTRZNA 7,344 7,344
DRZWI N
S 4,3
E
W
OKNA N
S 2,1
E 2,1
W 2,1

1/4

POKÓJ

16,13 ŚCIANA ZEWNĘTRZNA 25,54-2,1 23,44
OKNA W ŚWIETLE MURU N
S
E
W 2,1

1/6

KOTŁOWNIA

4,64 ŚCIANA ZEWNĘTRZNA 1,99*2,8 5,57

1/7

ŁAZIENKA

5,24 ŚCIANA ZEWNĘTRZNA 15,48-0,88 14,6
OKNA W ŚWIETLE MURU N
S
E 0,88
W

PIĘTRO

Tab.2

PIĘTRO POWIERZCHNIA PODŁÓG PO OBRYSIE ZEWNĘTRZNYM Ag[m2] TYP PRZEGRODY

POLE POWIERZCHNI

A [m2]

SUMA [m2]

2/1

GARDEROBA

4,05 ŚCIANA SZCZYTOWA 6,52
ŚCIANA KOLANKOWA -
SUMA ŚCIAN ZEWNĘTRZNYCH 6,52

2/2

POKÓJ

14,64 ŚCIANA SZCZYTOWA 9,9
ŚCIANA KOLANKOWA 25,02
SUMA ŚCIAN ZEWNĘTRZNYCH 32,82
OKNA W ŚWIETLE MURU N
S
E 2,1
W

2/3

POKÓJ

20,8 ŚCIANA SZCZYTOWA 9.9
ŚCIANA KOLANKOWA 33,43
SUMA ŚCIAN ZEWNĘTRZNYCH 41,23
OKNA W ŚWIETLE MURU N
S
E
W 2,1

2/4

POKÓJ

16,15 ŚCIANA SZCZYTOWA 13,15
ŚCIANA KOLANKOWA 16,28
SUMA ŚCIAN ZEWNĘTRZNYCH 29,43
OKNA W ŚWIETLE MURU N
S
E
W 2,1

2/5

KL. SCHODOWA+ KOMUNIKACJA

12,7 ŚCIANA SZCZYTOWA -
ŚCIANA KOLANKOWA 9,97
SUMA ŚCIAN ZEWNĘTRZNYCH 9,97
OKNA W ŚWIETLE MURU N
S
E
W

2/6

ŁAZIENKA

10,15 ŚCIANA SZCZYTOWA 6,6
ŚCIANA KOLANKOWA 20,33
SUMA ŚCIAN ZEWNĘTRZNYCH 26,93
N
S
E 0.9
W

OBLICZANIE KUBATURY I POWIERZCHNI UŻYTKOWEJ LOKALU MIESZKALNEGO

PARTER KUBATURA V [m3]

1/1

WIATROŁAP

11,37

1/2

KUCHNIA+POKÓJ DZIENNY(1,3)+ HOLL(1,5)+SCHODY

139,38

1/4

POKÓJ

45,16

1/6

KOTŁOWNIA

12,99

1/7

ŁAZIENKA

11,67
SUMA 214,97
PIĘTRO KUBATURA V [m3]

2/1

GARDEROBA

12

2/2

POKÓJ

38,26

2/3

POKÓJ

43,8

2/4

POKÓJ

37,75

2/5

KL. SCHODOWA+ KOMUNIKACJA

26,5

2/6

ŁAZIENKA

24,95
SUMA 183,5

ŁĄCZNA KUBARURA WYNOSI: 398,47[m3]

POWIERZCHNIA CAŁKOWITA PODŁÓG Af [m2]
PARTER
PIĘTRO
SUMA

Zestawienie pomieszczeń należących do poszczególnych stref

Parter strefa 20˚C:
l.p

1.2.

1.3.

1.5.

1.8.

1.4.
1.1.
1.6.
Parter strefa 24˚C:
l.p
1.7.
Poddasze strefa 20˚C:
l.p
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
2.5.
Poddasze strefa 24˚C:
l.p
2.6.

Powierzchnie poszczególnych przegród, przez które zachodzi przenikanie ciepła:

PARTER

Strefa 20˚C

PARTER POWIERZCHNIA PODŁÓG PO OBRYSIE ZEWNĘTRZNYM Ag[m2] TYP PRZEGRODY

POLE POWIERZCHNI

A [m2]

1.2. KUCHNIA

1.3. POKÓJ DZIENNY

1.5. HOLL

1.8. SCHODY

1.4. POKÓJ

1.1. WIATROŁAP

1.6. KOTŁOWNIA

72,61 OKNA 8,4
DRZWI 6,4

Strefa 24˚C

PARTER POWIERZCHNIA PODŁÓG PO OBRYSIE ZEWNĘTRZNYM Ag[m2] TYP PRZEGRODY

POLE POWIERZCHNI

A [m2]

1.7. ŁAZIENKA 5,24 OKNA 0,88
DRZWI -

PIĘTRO

Strefa 20˚C

PARTER POWIERZCHNIA PODŁÓG PO OBRYSIE ZEWNĘTRZNYM Ag[m2] TYP PRZEGRODY

POLE POWIERZCHNI

A [m2]

2.1. GARDEROBA 2/2 POKÓJ 2/3 POKÓJ 2/4 POKÓJ 2/5 KL. SCHODOWA+ KOMUNIKACJA 68,37 OKNA 6,3
DRZWI -

Strefa 24˚C

PARTER POWIERZCHNIA PODŁÓG PO OBRYSIE ZEWNĘTRZNYM Ag[m2] TYP PRZEGRODY

POLE POWIERZCHNI

A [m2]

2/6 ŁAZIENKA 10,15 OKNA 0,9
DRZWI -

Obliczenie wartości oporu cieplnego R i wartości współczynnika przenikania ciepła U dla zaprojektowanych przegród budowlanych.

OPÓR PRZEJMOWANIA CIEPŁA $\left\lbrack \frac{m^{2}K}{W} \right\rbrack$ KIERUNEK STRUMIENIA CIEPLNEGO
W GÓRĘ
Rsi 0,10
Rse 0,04

Rsi –opór przejmowania ciepła na wewnętrznej powierzchni $\frac{m^{2}K}{W}$

Rse –opór przejmowania ciepła na zewnętrznej powierzchni $\frac{m^{2}K}{W}$

R1+R2+R3+…+Rn –obliczeniowe opory cieplne każdej warstwy $\frac{m^{2}K}{W}$

Przegroda – Ściana zewnętrzna:

Lp.

Materiał warstwy Grubość warstwy d [m] Współczynnik przewodzenia ciepła λ Opór warstwy 
Rsi 0,13
1. tynk cementowo- wapienny 0,01 0,82 0,012
2. Pustak ceram. POROTHERM 0,25 0,377 0,663
3. Styropian 0,15 0,04 3,75
4. Tynk cementowy 0,01 0,82 0,012
Rse 0,040

ΣR=

4,607

Całkowity opór cieplny przegrody:


$$R_{T} = R_{\text{si}} + \sum_{j}^{}\frac{l_{j}}{\lambda_{j}} + R_{\text{se}} = 0,13 + \frac{0,01}{0,82}\ + \frac{0,25}{0,377} + \frac{0,15}{0,04} + \frac{0,01}{0,82} + 0,04 = 4,607\frac{m^{2} \bullet K}{W}$$

Współczynnik przenikania cieplnego:

$U = \frac{1}{R_{\text{si}} + \ \sum R + R_{\text{se}}}$ <0,30 [$\frac{W}{m^{2} \times K}$] Przegroda spełnia wymagania.

$U = \frac{1}{4,607} = 0,22\frac{W}{m^{2}K}$

Przegroda – podłoga na gruncie

Lp.

Materiał warstwy Grubość warstwy d [m] Współczynnik przewodzenia ciepła λ Opór warstwy 
1. Rsi - - 0,17
2. parkiet drewniany / płytki ceramiczne 0,01 0,298 0,003
3. szlichta bet. zbrojona siatką 0,05 1,0 0,05
4. styropian FS 0,07 0,038 1,842
5. folia hydro-izolacyjna - - -
6. beton C8/10 0,1 1,2 0,083
7. zagęszczony suchy piasek - - (przyj. opór jak dla gruntu)
8. Rse - - 0,04
ΣR= 2,188

-Wymiar charakterystyczny podłogi:

B= $\frac{A}{0,5 \times P}$

Gdzie:

  1. Pole podłogi po obrysie zewnętrznym

P- Obwód podłogi po obrysie zewnętrznym

B= $\frac{9,25 \times 10,35}{0,5\ \times \ (\ 2\ \times \ 9,25\ + \ 2\ \times \ 10,35\ )}$ = 4,885 [m]

-Całkowita grubość ekwiwalentna podłogi:

dt = w + λ × (Rsi + Rf + Rse)

Gdzie:

w- całkowita grubość ścian fundamentowych

λ- współczynnik przewodzenia ciepła gruntu pod podłogą

Rf- opór cieplny warstw podłogi (poniżej izolacji można pominąć)

dt= 0,30 + 2 × (0,17 + $\frac{0,01}{0,298}$ + $\frac{0,05}{1,0}$ + $\frac{0,07}{0,038}\ $+ $\frac{0,01}{1,2}$ + 0,04)= 4,676 [m]

dt<B

4,676 < 4,885

dt<B

U0= $\frac{2\ \times \ \lambda}{\pi\ \times \ B^{'} + d_{t}}$ × ln ($\ \frac{\pi\ \times \ B^{'}}{d_{t}} + 1\ $)

U0 = $\frac{2\ \times 2,0}{\pi\ \times \ 4,885 + 4,676} \times \ln(\ \frac{\pi\ \times 4,885}{4,676} + 1)$ = 0,291 [ $\frac{W}{m^{2} \times K}\ $]

-Dodatkowa grubość ekwiwalentna:

d= R × λ

d= 1,5 × 2,0 = 3,0

Gdzie:

R- dodatkowy opór wynikający z izolacji lub fundamentu

 R= Rn - $\frac{d_{n}}{\lambda}$= ($\frac{0,25}{1,3} + \ \frac{0,04}{0,038}$) -$\ \frac{0,25 + 0,04}{2}$= 1,10

Ψg, e = - $\frac{\lambda}{\pi}$ × [ ln( $\frac{2\ \times D}{d_{t}} + \ 1) - \ \ln\left( \ \frac{2\ \times D}{d_{t}\ + \ d^{'}\text{\ \ }} + \ 1 \right)\ $]

Ψg, e = =$\frac{- 2,0}{3,14}\ \times \lbrack\ ln\ $( $\frac{2\ \times 0,75}{\ 4,676} + \ 1) - \ \ln\left( \ \frac{2\ \times 0,75}{\ 4,676\ + \ 3\ \ } + \ 1 \right)\ $]= -0,064 [ $\frac{W}{m^{2} \bullet K}$ ]

U=0,292+2×($\frac{- 0,064}{5,454})$=0,269 $\lbrack\frac{W}{\ m^{2} \bullet K}\ $]

Przegroda – ściana kolankowa


Lp.

Materiał warstwy Grubość warstwy d [m] Współczynnik przewodzenia ciepła λ Opór warstwy 
Rsi 0,13
1. tynk cementowo- wapienny 0,01 0,82 0,012
2. Trzpień/Pustak ceram. POROTHERM 0,25 0,618 0,405
3. Styropian 0,15 0,04 3,75
4. Tynk cementowy 0,01 0,82 0,012
Rse 0,040

ΣR=

4,607


Udop = 0, 3 W/m2K


$$R_{T} = \frac{R_{T}^{'} + R_{T}^{''}}{2}$$


$$f_{a} = \frac{0,2}{1,1} = 0,018$$


$$f_{b} = \frac{0,9}{1,1} = 0,818$$


RTa = 0, 13 + 0, 012 + 0, 147 + 3, 75 + 0, 012 + 0, 04 = 4, 09 m2K/W

RTb=4,09-0,147+0,663=4,607m2K/W

Kres górny

RT = $\frac{1}{\frac{f_{a}}{R_{T}^{a}}\ + \ \frac{f_{b}}{R_{T}^{b}}}$

RT = $\frac{1}{\frac{0,018}{4,09}\ + \ \frac{0,818}{4,607}}$ = 5, 496 m2K/W

λ = λ2a×fa2b×fb = 1,7×0,182+0.377×0,818 =0,618 W/mK

Kres dolny


RT = Rsi + R1 + R5 + R4 + R3 + Rse


RT = 0, 13 + 0, 012 + 0, 405 + 3, 75 + 0, 012 + 0, 04 = 4, 349m2K/W


$$R_{T} = \frac{R_{T}^{'} + R_{T}^{''}}{2}$$


$$R_{T} = \frac{5,496 + 4,349}{2} = 4,929\ m^{2}K/W$$


$$U = \frac{1}{R_{T}}$$


$$\mathbf{U}\mathbf{=}\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{4}\mathbf{,}\mathbf{923}}\mathbf{=}\mathbf{0}\mathbf{,}\mathbf{203}\mathbf{\ }\mathbf{W}\mathbf{/}\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{K}$$

­­­­­U<Udop

Przegroda – dach:

e
Dachówka ceramiczna
FWK
Krokiew / wełna mineralna
Folia paroizolacyjna
Płyty g-k
Lp.
1
2.
3.
4.
5.

Względne pola powierzchni poszczególnych wycinków:


$${f_{a} = \frac{A_{a}}{A} = \frac{0,1}{0,8} = 0,125\ \ \backslash n}{f_{b} = \frac{A_{b}}{A} = \frac{0,7}{0,8} = 0,875}$$

Opory cieplne warstwy materiału:

RTa =  0, 04 + 0, 014 + 1, 0 + 0, 05 + 0, 1 = 1, 204   $\frac{m^{2}*K}{W}$


$$R_{\text{Tb}} = 0,04 + 0,014 + 4,21 + 0,05 + 0,1 = 4,414\frac{m^{2}*K}{W}$$

Obliczenie kresu górnego

RT = $\frac{1}{\frac{f_{a}}{R_{T}^{a}}\ + \ \frac{f_{b}}{R_{T}^{b}}}$

RT = $\frac{1}{\frac{0,125}{1,204}\ + \ \frac{0,875}{4,414}}$ = 3, 311 m2K/W


λ = 0, 16 × 0, 125 + 0, 038 × 0, 875 = 0, 053 W/mK

Obliczenie kresu dolnego

$R_{T}^{''} = 0,04 + 0,014 + \frac{0,16}{0,053} + 0,05 + 0,1 = 3,223\frac{m^{2}*K}{W}$


$$R_{T} = \frac{3,311 + 3,223}{2} = 3,267\frac{m^{2}*K}{W}$$


$$\mathbf{U =}\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{3,267}}\mathbf{= 0,299}\frac{\mathbf{W}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{*K}}\mathbf{<}\mathbf{U}_{\mathbf{\max}}\mathbf{= 0,3}\frac{\mathbf{W}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{*K}}$$

Przegroda: Sufit/Jętka

Warstwa L [m] λ [W/m·K]
- Płyta G-ka 0,030 0,23
- Wełna mineralna 0,16 0,038
-Jętka 0,16 0,16
-Deskowanie 0,02 0,16

Względne pola powierzchni poszczególnych wycinków:


$${f_{a} = \frac{A_{a}}{A} = \frac{0,1}{0,8} = 0,125\ \ \backslash n}{f_{b} = \frac{A_{b}}{A} = \frac{0,7}{0,8} = 0,875}$$

Opory cieplne warstwy materiału:


$$R_{\text{Ta}} = 0,04 + \frac{0,03}{0,23} + \frac{0,16}{0,16} + \frac{0,02}{0,16} + 0,1 = 1,395\frac{m^{2} \bullet K}{W}$$


$$R_{\text{Tb}} = 1,395 - 1 + \frac{0,16}{0,038} = 4,605\frac{m^{2} \bullet K}{W}$$

Obliczanie kresu górnego:

RT = $\frac{1}{\frac{f_{a}}{R_{T}^{a}}\ + \ \frac{f_{b}}{R_{T}^{b}}}$

RT = $\frac{1}{\frac{0,125}{1,395}\ + \ \frac{0,875}{4,605}}$ = 3, 576 m2K/W


λ = 0, 16 * 0, 125 + 0, 038 * 0, 875 = 0, 0533W/mK 

Obliczenie kresu dolnego całkowitego oporu cieplnego :


$$R_{T}^{''} = 0,04 + \frac{0,03}{0,23} + \frac{0,16}{0,0533} + \frac{0,02}{0,16} + 0,1 = 3.397\frac{m^{2} \bullet K}{W}$$

Obliczono całkowity opór cieplny dachu:


$$R_{T} = \frac{R_{T}^{'} + R_{T}^{''}}{2} = \frac{3,576 + 3,397}{2} = 3,487\frac{m^{2} \bullet K}{W}$$

Obliczono współczynnik przenikania ciepła dachu:


$$\mathbf{U}\mathbf{=}\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{R}_{\mathbf{T}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{3}\mathbf{,}\mathbf{487}}\mathbf{=}\mathbf{0}\mathbf{,}\mathbf{287}\frac{\mathbf{W}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{\bullet K}}\mathbf{\text{\ \ }}$$

Rodzaj

pomieszcz.

Ściana

zewn.

Ściana

Szczytowa

Ściana

kolank.

Dach Sufit Podłoga Okna Drzwi
1/1 4,06 - - - - 4,06 N -
W -

1/2;

1/3;

1/5;

1/8.

47,61 - - - - 49,78 N -
W 2,1
1/4 23,44 - - - - 16,13 N -
W 2,1
1/6 5,57 - - - - 4,64 N -
W -
1/7 14,60 - - - - 5,24 N -
W -
2/1 6,52 6,52 - - - 4,05 N -
W -
2/2 32,82 9,90 4,69 13,18 7,15 14,64 N -
W -
2/3 41,23 9.90 6,27 17,61 9,55 20,8 N -
W 2,1
2/4 29,43 13,15 4,06 12 2,32 16,15 N -
W 2,1
2/5 9,97 - 2,20 6,51 1,26 12,7 N -
W -
2/6 26,93 6,6 4,69 13,86 2,68 10,15 N -
W -
∑A

24 °C

41,53 39,47 4,69 13,86 2,68 15,39 N

20 °C

20°C

200,65 6,6 17,22 49,3 22,96 142,95 W

4. Miesięczne straty ciepła:


QH,ht=Qtr+Qve

Qtr- całkowite przenoszenie ciepła przez przenikanie

Qve- całkowite przenoszenie ciepła przez wentylacje

  1. Straty ciepła przez przenikanie:


Qtr=Htr×(HiHe)×t

Htr- całkowity współczynnik przenoszenia ciepła przez przenoszenie dla strefy

Hi – temperatura wewnętrzna

He- temperatura zewnętrzna

t –długość okresu obliczeniowego (miesiąca w [s])

4. 1. Średnia wieloletnia temperatura miesiąca w stopniach Celsjusza i czas ogrzewania.

Lokalizacja: Opole

Miesiąc Te [0C] Dł. mies. [h]
Styczeń -2,1 744
Luty -1,0 672
Marzec 2,7 744
Kwiecień 7,9 720
Maj 12,9 744
Czerwiec 16,9 720
Lipiec 18,0 744
Sierpień 17,5 744
Wrzesień 13,7 720
Październik 8,8 744
Listopad 4,0 720
Grudzień 0,1 744

Roczna amplituda temperatury, Ta 9,7°C,

średnia roczna, T0 8,3°C,

obliczeniowa temperatura zewnętrzna, Temin -20,0°C.

- Współczynnik strat ciepłą przez przenikanie:


HT = HD + Hg + Hu + HA

- Współczynnik przenoszenia ciepłą przez przenikanie:

$H_{g} = \sum_{}^{}{U \times A}$ + $\sum_{}^{}{L\ \times}$Ψ

- Współczynnik przenoszenia ciepłą przez grunt:

Hg = APUP

HU = 0

HA = 0

Strefa I - 24 °C


HG24 = 3, 27


$$H_{D}^{24} = 13,89*0,299 + \left( 21,56 - 2,1 \right)*0,22 + 2,1*2 + 2,8*4*\left( - 0,05 \right) + \left( 4,2 + 2,9 \right)*2*\left( - 0,05 \right) = 11,355\frac{W}{K}$$


$$H_{\text{tr}}^{24} = 11,355 + 3,27 = 14,625\frac{W}{K}$$


QtrI = 14, 625 * (24−(−2,1)) * 744 = 283, 994kWh

QtrII=245,700kWh


QtrIII = 231, 765kWh

QtrIV=169,533kWh

QtrV=120,790kWh

QtrVI=74,763kWh

QtrVII=65,286kWh

QtrVIII=70,726kWh

QtrIX=108,459kWh

QtrX=165,391kWh

QtrXI=210,600kWh

QtrXII=260,055kWh

Strefa II  20oC


$$H_{D}^{20} = 142,95*0,299 + \left( 224,47 - 20,7 \right)*0,22 + 16,4*2 + 4,3*1,5 + 2,8*4*\left( - 0,05 \right) + 90,608*2*\left( - 0,05 \right) = 119,201\frac{W}{K}$$


HG20 = 24, 374

$H_{\text{tr}}^{20} = 119,201 + 24,374 = 143,575\frac{W}{K}$


QtrI = 143, 575 * (20−(−2,1)) * 744 = 2360, 718kWh

QtrII=2026,130kWh


QtrIII = 1847, 983kWh

QtrIV=1250,825kWh

QtrV=758,420kWh

QtrVI=320,459kWh

QtrVII=213,639kWh

QtrVIII=267,049kWh

QtrIX=651,256kWh

QtrX=1196,382kWh

QtrXI=1653,984kWh

QtrXII=2125,714kWh

Wartości orientacyjne liniowego współczynnika sprzężenia cieplnego:

Strop

L=0,74 Ψe = 0, 00 Ψl = 0, 05

Naroże

L=0,84 Ψe = 0, 15 Ψl = −0, 05

Dach

L=0,84 Ψe = −0, 05 Ψl = 0, 15

Ściana/Okno

L=0,35 Ψe = 0, 00 Ψl = −0, 05

Podłoga na gruncie

L=0,74 Ψe = 0, 00 Ψl = 0, 05

Ściany wewnętrzne

L=0,74 Ψe = 0, 00 Ψl = 0, 05

Miesiąc
Qtr=Qtr24+Qtr20[kWh]
Styczeń 2644,712
Luty 2271,830
Marzec 2079,748
Kwiecień 1420,358
Maj 879,199
Czerwiec 395,222
Lipiec 278,925
Sierpień 337,776
Wrzesień 759,715
Październik 1361,773
Listopad 1864,584
Grudzień 2385,770
  1. Straty ciepła przez wentylacje:


Qve =  Hve × (Oint,   HOe) × t

Hve - współczynnik przenoszenia ciepłą przez wentylacje


$$H_{\text{ve}} = \rho_{a}\ \times c_{a} \times \sum_{}^{}b_{\text{ve},\ k}\ \times \ g_{ve,\ k}$$


$$\rho_{a}\ \times c_{a} = 1200\frac{J}{m^{3}K}\ \ \ - objetosciowa\ pojemnosc\ cieplna\ powietrza$$


$$\sum_{}^{}b_{ve,\ k\text{\ \ }} = 1\ \ \ - czynnik\ dostosowania\ temp.dla\ strumienia\ powietrza$$

gve,  k średnia wartość strumienia powietrza

-dla łazienek, kuchni gve,  k=0,6 × V $\lbrack\frac{m^{3}}{h}\rbrack$

-dla pozostałych pomieszczeń gve,  k=0,3 × V $\lbrack\frac{m^{3}}{h}\rbrack$

Strefa I  24oC


$$H_{\text{ve}} = 1200\left\lbrack 1 \times 0,6 \times \left( 5,24 \times 2,8 \right) + 1 \times 0,6 \times \left( 10,15 \times 1,1 \right) \right\rbrack = 18602,64\ \frac{J}{\text{Kh}} = \frac{18602,64\ }{3600} = 5,1674\frac{W}{K}$$


QveI = 5, 1647 × (24−(−2,1)) * 744 = 100, 34kWh

QveII=86,812kWh

QveIII=81,888kWh

QveIV=59,990kWh

QveV=42,674kWh

QveVI=26,415kWh

QveVII=23,967kWh

QveVIII=24,989kWh

QveIX=38,321kWh

QveX=54,437kWh

QveXI=74,410kWh

QveXII=91,884kWh

Strefa II  20oC


$$H_{\text{ve}} = 1200\left\lbrack 1 \times 0,3 \times \left( 4,06 \times 2,8 \right) + 1 \times 0,3 \times \left( 49,78 \times 2,8 \right) + 1 \times 0,3 \times \left( 16,03 \times 2,8 \right) + 1 \times 0,3 \times \left( 4,64 \times 2,8 \right) + 1 \times 0,3 \times \left( 4,05 \times 1,1 \right) + 1 \times 0,3 \times \left( 14,64 \times 1,1 \right) + 1 \times 0,3 \times \left( 20,8 \times 1,1 \right) + 1 \times 0,3 \times \left( 16,15 \times 1,1 \right) \right\rbrack = 97139,52\ \frac{J}{\text{Kh}} = \frac{97139,52\ }{3600} = 26,983\frac{W}{K}$$


QveI = 26, 983 × (20−(−2,1)) * 744 = 443, 665kWh

QveII=380,784kWh

QveIII=347,303kWh

QveIV=235,075kWh

QveV=142,535kWh

QveVI=60,226kWh

QveVII=40,150kWh

QveVIII=50,188kWh

QveIX=122,394kWh

QveX=224,843kWh

QveXI=310,844kWh

QveXII=399,499kWh

Miesiąc Qve=Qve24 + Qve20 [kWh]
Styczeń 544,007
Luty 467,596
Marzec 429,192
Kwiecień 294,976
Maj 185,209
Czerwiec 86,841
Lipiec 63,217
Sierpień 75,177
Wrzesień 160,716
Październik 283,281
Listopad 385,254
Grudzień 491,384
Miesiąc QH,  nt=Qtr + Qve [kWh]
Styczeń 3188,720
Luty 2739,427
Marzec 2508,940
Kwiecień 1715,335
Maj 1064,409
Czerwiec 481,864
Lipiec 342,143
Sierpień 412,953
Wrzesień 920,431
Październik 1645,054
Listopad 2249,839
Grudzień 2877,154
20146,27

5. Miesięczne zyski ciepła.


QH,  gh = Qint + Qsol

  1. Wewnętrzne zyski ciepła


Qint = gint × A × t

gint=2,5 $\frac{W}{m^{2}}$ (domek jednorodzinny)

A- powierzchnia użytkowa pomieszczenia

t- czas

Strefa I  24oC

A = 5, 24 + 10, 15 = 15, 39m2


QintI = 2, 5 × 15, 39 × 744 = 28, 625 kWh

Miesiąc Qint24 [kWh]
Styczeń
28, 625
Luty 25,855
Marzec 28,625
Kwiecień 27,702
Maj 28,625
Czerwiec 27,702
Lipiec 28,625
Sierpień 28,625
Wrzesień 27,702
Październik 28,625
Listopad 27,702
Grudzień 28,625

Strefa II  20oC

A = 142, 95m2


QintI = 2, 5 × 142, 95 × 744 = 265, 887 kWh

Miesiąc Qint20 [kWh]
Styczeń
265, 887
Luty 240,156
Marzec 265,887
Kwiecień 257,310
Maj 265,887
Czerwiec 257,310
Lipiec 265,887
Sierpień 265,887
Wrzesień 257,310
Październik 265,887
Listopad 257,310
Grudzień 265,887


QintI = 265, 887 + 28, 625 = 294, 512 kWh

Miesiąc Qint=Qint20+Qint24 [kWh]
Styczeń
294, 512
Luty 266,011
Marzec 294,512
Kwiecień 285,012
Maj 294,512
Czerwiec 285,012
Lipiec 294,512
Sierpień 294,512
Wrzesień 285,012
Październik 294,512
Listopad 285,012
Grudzień 294,512
  1. Solarne zyski ciepła


$$Q_{\text{sol}} = \sum_{}^{}A\text{CIg}$$


C = 0, 9     − udzial pola powierzchni plaszczyzny oszklonej do calego pola powierzchni 

okna

g= 0,75 - dla szyby podwójnej

Strefa I  24oC


AE = 2 × (0,8×1,1) = 1, 76m2

Strefa II  20oC


AN = 0m2


AS = 2, 1m2


AW = 8, 4m2


AE = 5, 9m2

- Zyski ciepła od promieniowania słonecznego

Dane obliczeniowe: Zyski ciepła od promieniowania słonecznego

(stacja aktynometryczna Chorzów) pochylenie do poziomu 90

Miesiąc S W N E
Styczeń 40,169 22,316 16,575 21,042
Luty 58,663 36,892 23,587 32,054
Marzec 73,563 52,731 35,154 52,080
Kwiecień 64,174 52,778 33,586 56,377
Maj 76,582 72,288 47,953 83,024
Czerwiec 67,392 70,532 49,893 76,464
Lipiec 70,776 74,821 51,228 75,495
Sierpień 74,325 64,291 39,909 68,299
Wrzesień 63,894 43,718 27,244 48,787
Październik 64,818 32,409 20,503 38,362
Listopad 35,100 15,120 10,800 17,820
Grudzień 32,846 13,634 9,916 15,493

Strefa I  24oC


QSOLI = 1, 76 × 0, 9 × 0, 75 × 21, 042 = 24, 998 [kWh]

Strefa II  20oC


QSOLI = 2, 1 × 0, 9 × 0, 75 × 40, 169 + 8, 4 × 0, 9 × 0, 75 × 22, 316 + 5, 9 × 0, 9 × 0, 75 × 21, 042 = 267, 271[kWh]

Miesiąc
QSOL20[kWh]

QSOL24[kWh]

QSOL=QSOL20+QSOL24[kWh]
Styczeń
267,271
24,998 292,269
Luty 419,987 38,080 458,067
Marzec 610,668 61,871 672,541
Kwiecień 614,739 66,976 681,715
Maj 849,071 98,632 947,703
Czerwiec 799,962 90,839 890,801
Lipiec 825,218 89,688 914,906
Sierpień 741,886 81,139 823,025
Wrzesień 532,745 57,958 590,704
Październik 428,415 45,574 473,989
Listopad 206,452 21,170 227,623
Grudzień 185,564 18,405 203,970
Miesiąc QH,  gh=Qint+Qsol [kWh]
Styczeń 586,781
Luty 724,079
Marzec 967,052
Kwiecień 966,727
Maj 1242,216
Czerwiec 1175,814
Lipiec 1209,419
Sierpień 1117,538
Wrzesień 875,716
Październik 768,502
Listopad 512,635
Grudzień 498,483

6. Obliczenie współczynnika nH,  gh

Miesiąc $\mathbf{Y}_{\mathbf{H}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{Q}_{\mathbf{H,\ gh}}}{\mathbf{Q}_{\mathbf{H,\ nt}}}$ [kWh]
Styczeń 0,184
Luty 0,264
Marzec 0,385
Kwiecień 0,563
Maj 1,167
Czerwiec 2,440
Lipiec 3,534
Sierpień 2,706
Wrzesień 0,951
Październik 0,467
Listopad 0,227
Grudzień 0,173

Ponieważ YH ≠ 1, to współczynnik nH, gh obliczono ze wzoru:


$$n_{H,gh} = \frac{1 - \gamma_{H}^{a_{H}}}{1 - \gamma_{H}^{{(a}_{\text{H\ }}) + 1}}$$

gdzie: $a_{H} = a_{H,0} + \frac{T}{T_{H,0}}$

aH, 0 = 1

 TH, 0 = 15h


$$T = \frac{C_{m}}{H_{\text{tr}} + H_{\text{ve}}}$$

Wewnętrzna pojemność cieplna


Cm = ∑jiρij × cij × dij × Aij

ρij -gęstość i-tej warstwy w j-tym elemencie

cij –ciepło właściwe i-tej warstwy w j-tym elemencie

dij -grubość i-tej warstwy w j-tym elemencie

Aij –powierzchnia i-tej warstwy w j-tym elemencie

Zestawienie pojemności cieplnych poszczególnych elementów dla strefy 20oC:

Lp. Element Warstwa Gęstość ρ

ciepło właściwe C

Grubość d [m] Powierzchnia A [m2]

Pojemność cieplna C

1 Ściana działowa Tynk cementowo - wapienny 2400 1000 0,01 127,52 10405632
Pustak Porotherm 12cm 800 800 0,09
2 Ściana nośna Tynk cementowo - wapienny 2400 1000 0,01 81,73 9022992
Pustak Porotherm 25 1200 800 0,09
3 Ściana zewnętrzna Tynk cementowo - wapienny 2400 1000 0,01 226,45 25000080
Pustak Porotherm 25 1200 800 0,09
4 Podłoga na gruncie Parkiet dębowy 2510 800 0,01 142,95 76847061
Wylewka cementowa 2500 2300 0,09
5 Strop od dołu Tynk cementowo – wapienny 2400 1000 0,01 142,95 3430800
Płyta żelbetowa 1200 840 0,04
6 Strop od góry Parkiet dębowy 2510 800 0,01 85,67 1720254

Wylewka

Cementowa

2500 2300 0,04
RAZEM 126426819

Zestawienie pojemności cieplnych poszczególnych elementów dla strefy 24oC:

Lp. Element Warstwa Gęstość ρ

ciepło właściwe C

Grubość d [m] Powierzchnia A [m2]

Pojemność cieplna C

1 Ściana działowa Tynk cementowo - wapienny 2400 1000 0,01 47,6 3884160
Pustak Porotherm 12cm 800 800 0,09
2 Ściana nośna Tynk cementowo - wapienny 2400 1000 0,01 - 0
Pustak Porotherm 25 1200 800 0,09
3 Ściana zewnętrzna Tynk cementowo - wapienny 2400 1000 0,01 45,7 5045280
Pustak Porotherm 25 1200 800 0,09
4 Podłoga na gruncie Parkiet dębowy 2510 800 0,01 15,39 8273356,2
Wylewka cementowa 2500 2300 0,09
5 Strop od dołu Tynk cementowo – wapienny 2400 1000 0,01 15,39 369360
Płyta żelbetowa 1200 840 0,04
6 Strop od góry Parkiet dębowy 2510 800 0,01 21,23 426984

Wylewka

Cementowa

2500 2300 0,04
RAZEM 17998455

- Korekty na przerwy i ochłodzenie ogrzewania


QH, nd, interm = aH, nd × aH, red


$$Q_{H,red} = 1 - b_{H,red\ } \times \frac{T_{H,0}}{T} \times Y_{H}(1 - f_{H,hr})$$

fH, hr- udział liczby godzin z normalną nastawą ogrzewania w tygodniu


$$f_{H,hr} = \frac{14 \times 7dni}{24 \times 7dni} = \frac{14}{24} = 0,583$$

Strefa I  24oC


$$T = \frac{17998455}{14,625 + 5,167} = 909380,30s = 252,60h$$

Strefa II  20oC

T =$\frac{\ 126426819}{143,575 + 26,98} = \ $741280,19s=205,991h

Ponieważ YH ≠ 1, to współczynnik nH, gh obliczono ze wzoru:


$$n_{H,gh} = \frac{1 - \gamma_{H}^{a_{H}}}{1 - \gamma_{H}^{{(a}_{\text{H\ }}) + 1}}$$

gdzie: $a_{H} = a_{H,0} + \frac{T}{T_{H,0}}$

aH, 0 = 1

 TH, 0 = 15h

Strefa I  24oC


$$a_{H} = a_{H,0} + \frac{T}{T_{H,0}} = 1 + \frac{205,991}{15} = 14,73$$


$$n_{H,gh}^{I} = \frac{1 - {0,184}^{\left( 14,73 \right)}}{1 - {0,184}^{14,73 + 1}} = 1$$

Strefa II  20oC


$$a_{H} = a_{H,0} + \frac{T}{T_{H,0}} = 1 + \frac{252,991}{15} = 17,84$$


$$n_{H,gh}^{I} = \frac{1 - {0,184}^{17,84}}{1 - {0,184}^{17,84 + 1}} = 1$$

Zużycie energii na ogrzewanie:


QH, nd = QH, nt − nH, gh * QH, gh

Korekty na przerwę I osłabienie ogrzewania


$$a_{H,red} = 1 - b_{H,red\ } \times \frac{T_{H,0}}{T} \times Y_{H}(1 - f_{H,hr})$$


QH, nd, interm = QH, nd × aH, red

Strefa I  24oC

Miesiąc

Straty ciepła


QH,  nt

Zyski ciepła


QH,  gh

St. zysków do strat


YH


n

QH,nd

aH,red

QH,nd,interm
[kWh] [kWh]
Styczeń 3188,720 586,781 0,184 1 2601,939 0,986 2566,373
Luty 2739,427 724,079 0,264 1 2015,348 0,980 1975,823
Marzec 2508,940 967,052 0,385 1 1541,888 0,971 1497,789
Kwiecień 1715,335 966,727 0,563 0,999 748,697 0,958 717,3839
Maj 1064,409 1242,216 1,167 0,848 17,130 0,913 15,64543
Czerwiec 481,864 1175,814 2,440 0,409 -0,026 0,819 -0,02163
Lipiec 342,143 1209,419 3,534 0,282 -0,080 0,737 -0,0596
Sierpień 412,953 1117,538 2,706 0,369 -0,032 0,799 -0,02565
Wrzesień 920,431 875,716 0,951 0,967 82,189 0,929 76,38305
Październik 1645,054 768,502 0,467 0,999 876,557 0,965 846,1478
Listopad 2249,839 512,635 0,227 1 1737,204 0,983 1707,909
Grudzień 2877,154 498,483 0,173 1 2378,671 0,987 2348,101
∑=11999,49

Strefa II  20oC

Miesiąc

Straty ciepła


QH, nt

Zyski ciepła


QH, gh

St. zysków do strat


YH


n

QH,nd

aH,red

QH,nd,interm
[kWh] [kWh]
Styczeń 3188,720 586,781 0,184 1 2601,939 0,983 2558,326
Luty 2739,427 724,079 0,264 1 2015,348 0,976 1966,880
Marzec 2508,940 967,052 0,385 0,999 1541,888 0,965 1487,811
Kwiecień 1715,335 966,727 0,563 0,999 748,623 0,949 710,299
Maj 1064,409 1242,216 1,167 0,848 10,202 0,894 15,309
Czerwiec 481,864 1175,814 2,440 0,409 -0,026 0,778 - 0,021
Lipiec 342,143 1209,419 3,534 0,283 -0,080 0,678 - 0,055
Sierpień 412,953 1117,538 2,706 0,369 -0,032 0,753 - 0,024
Wrzesień 920,431 875,716 0,951 0,999 73,330 0,992 75,069
Październik 1645,054 768,502 0,467 0,999 876,552 0,961 839,267
Listopad 2249,839 512,635 0,227 1 1737,204 0,981 1701,281
Grudzień 2877,154 498,483 0,173 1 2378,671 0,985 2341,184
∑=11983,62


QH = 23983, 11[kWh] 

-Warunek normowy,

QH- całkowite zużycie energii do ogrzewania

V- objętość

A- pow. Użytkowa


$$E = \frac{Q}{V} = \frac{23983,11}{398,47} = 60,18\frac{\text{kWh}}{m^{3}}$$

-Współczynnik kształtu,

$\frac{A}{V} = \frac{158,34}{398,47} = 0,4$ Eo = 26, 6 + 12 × 0, 4 = 31, 4

Wybór i ilość nośnika energii potrzebnego do ogrzania budynku oraz rocznej emisji CO2 do atmosfery związanej ze spalaniem przyjętego nośnika energii.

- przyjęto ogrzewanie kotłem węglowym

k- kaloryczność węgla 21MJ/kg

h- sprawność kotła 80%

M=$\frac{Q_{H}}{21*0.8} = \frac{23983,11}{21*0,8} = 1428\ kg$

Ilość węgla potrzebna do ogrzania budynku przy uwzględnieniu sprawności kotła wynosi M=1428 kg.

Zakładamy że w domku mieszkają 4 osoby:

Roczna emisja CO2 do atmosfery związana ze spalaniem węgla:


RCO2 = r * M

R=2,8 emisja CO2 przy spaleniu 1kg węgla.

R1 = r × M=2,8×1428 = 3998, 4 kg

Rocznie budynek emituje ze spalania węgla 3,998t CO2 do atmosfery.

Roczna emisja CO2 do atmosfery związana z użycie energii elektrycznej:


R = r × N

r=$\frac{1}{3}\text{\ \ }$[$\frac{\text{kgC}O_{2}}{\text{kWh}}$]

Zakładamy że w domku mieszkają 4 osoby:

N=4500kWh


$$R_{2} = r \times N = \frac{1}{3}\ *4500 = 1500\ \text{kg}\ CO_{2}$$

Roczna emisja CO2 do atmosfery związana ze środkiem transportu:

Średni samochód spalający 10 l na 100 km emituje

r = 300kg

Ilość przebytych kilometrów samochodem w ciągu roku wynosi N= 20000 km.

R3 = r × N=300*20=6000 kg CO2

Sumaryczną roczną emisję CO2 przypadającą na rok na jedną osobę można wyznaczyć ze wzoru:

R=∑$\frac{1}{4}*\left( R_{1} + R_{2} + R_{3} \right) = \ \ \frac{1}{4}*$3998,4+1500+6000=2874,6 kg CO2

Wnioski:

W wyniku obliczeń przeprowadzonych dla danego domku jednorodzinnego zlokalizowanego w Opolu, uzyskano wartość zapotrzebowania na energię do ogrzewania równą 23983, 11 kWh w skali roku. W porównaniu z indeksem klimatycznym dopuszczalnej emisji dwutlenku węgla wynika, osoby żyjące w danym gospodarstwie szanują środowisko, gdyż współczynnik R mieści się w skali pomiedzy 2, a 3 tys. Kg. emisji CO2 do powietrza rocznie.


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
zadanie do oddania
szeregowe do oddania?z wykresó
rachunkowość do oddania
projekt z podziemki do oddania Emek
sekcja do oddania 2
sprawko do oddania
E4 do oddania
Do oddania , Zadanie 1a
Mennonici do oddania
efekt Veblena-do oddania, organizacja reklamy
ZARZĄDZANIE REFERAT do oddania
Bibliografia do oddania (1r 2r 3 1r
PORUSZANIE SIĘ Z BRONIĄ W GOTOWOŚCI DO ODDANIA STRZAŁU, PP i K
sekcja do oddania
Do oddania2, Zadanie 1a
Wersja do oddania, Rozdzial 5 - Drzewa decyzyjne, Rozdział III
Wersja do oddania, Rozdzial 7 - Badanie asocjacji i sekwencji, Rozdział III
Wersja do oddania, Rozdzial 4 - Algorytmy genetyczne, Rozdział III

więcej podobnych podstron