POLITECHNIKA LUBELSKA

WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA

PROJEKT INSTALACJI KLIMATYZACJI DLA KAWIARNI
W BUDYNKU ZLOKALIZOWANYM W MIEŚCIE RADOMIU

Prowadzący:	Wykonanie:
Mgr inż. Bilska Izabela	Dul Katarzyna Dzieciątkowska Mariola

Lublin 2012r

Spis treści

1. OPIS TECHNICZNY

   1. Podstawa opracowania....................................................................................... 2

   2. Cel i zakres projektu.......................................................................................... 2

   3. Charakterystyka pomieszczenia......................................................................... 3

   4. Opis instalacji (nawiewnej, wywiewnej, centrali klimatyzacyjnej).................. 4

   5. Czerpnia i wyrzutnia.......................................................................................... 5

   6. Odbiór instalacji klimatyzacyjnej..................................................................... 5

2. CZĘŚĆ OBLICZENIOWA

   1. Bilans cieplny dla okresu letniego..................................................................... 6

      1. Określenie parametrów powietrza zewnętrznego.................................. 6

      2. Zyski ciepła od nasłonecznienia przez przegrody przeźroczyste.......... 10

      3. Zyski ciepła od nasłonecznienia przez przegrody nieprzeźroczyste...... 12

      4. Zyski ciepła od ludzi.............................................................................. 14

      5. Zyski ciepła od urządzeń elektrycznych................................................ 14

      6. Zyski ciepła od oświetlenia.................................................................... 14

      7. Suma zysków ciepła w budynku dla okresu letniego............................ 16

      8. Obliczenie mocy nagrzewnicy i chłodnicy dla okresu letniego............. 17

   2. Bilans cieplny dla okresu zimowego................................................................. 19

      1. Suma zysków ciepła w budynku dla okresu zimowego.........................19

      2. Obliczenie mocy nagrzewnicy i wydatku nawilżacza........................... 19

   3. Dobór elementów instalacji i rozdział powietrza.............................................. 21

      1. Dobór nawiewników.............................................................................. 21

      2. Dobór wywiewników............................................................................ 21

      3. Dobór centrali........................................................................................ 21

      4. Dobór czerpni......................................................................................... 22

      5. Dobór wyrzutni................................................... ................................... 22

   4. Obliczenia hydrauliczne.................................................................................... 22

3. CZĘŚĆ RYSUNKOWA Skala

1/9 Sytuacja 1:500

2/9 Rzut parteru instalacji klimatyzacji 1:50

3/9 Rzut piwnicy instalacji klimatyzacji 1:50

4/9 Przekrój parteru A-A 1:50

5/9 Przekrój parteru B-B 1:50

6/9 Przekrój piwnicy A-A 1:50

7/9 Przekrój piwnicy B-B 1:50

8/9 Aksonometria instalacji nawiewnej -

9/9 Aksonometria instalacji wywiewnej -

1. ZAŁĄCZNIKI

1. OPIS TECHNICZNY

   1. Podstawa opracowania

Ćwiczenie projektowe z klimatyzacji wykonano na podstawie tematu projektu, założeń projektowych (podanych w temacie projektu), oraz w oparciu o literaturę, zestaw norm, nomogramy oraz karty katalogowe:

• Sowa J.: Wentylacja i klimatyzacja – materiały pomocnicze do ćwiczeń projektowych.;

• WENTYLACJA – materiały pomocnicze firmy SYSTEMAIR;

• PN-76/B-03420 Wentylacja i klimatyzacja. Parametry obliczeniowe powietrza zewnętrznego.;

• PN-78/B-03421 Wentylacja i klimatyzacja. Parametry obliczeniowe powietrza wewnętrznego w pomieszczeniach przeznaczonych do stałego przebywania ludzi.;

• PN-83/B-03430 Wentylacja w budynkach mieszkalnych ,zamieszkania zbiorowego
  i użyteczności publicznej .Wymagania.;

• PN-89/B-8865-42 Wentylacja. Elementy nawiewne i wywiewne instalacji wentylacji mechanicznej. Podstawowe wymagania i badania.;

• PN-78/B-10440 Wentylacja mechaniczna. Urządzenia wentylacyjne. Wymagania
  i badania przy odbiorze.;

• Nomogramy firmy LINDAB;

• Karty katalogowe firm: LINDAB (nawiewniki, wywiewniki), LEMAR (wyrzutnia dachowa), CENTRUM KLIMA (czerpnia ścienna).

  1. Cel i zakres projektu

Celem ćwiczenia projektowego jest zapoznanie się z zasadami projektowania
i zaprojektowanie instalacji klimatyzacji dla kawiarni zlokalizowanej w budynku przy ulicy Grzecznarowskiego w Radomiu.

Zakres ćwiczenia projektowego obejmuje:

• wykonanie części opisowej,

• wykonanie bilansu cieplnego dla okresu letniego i zimowego,

• wykonanie obliczeń hydraulicznych,

• dobór elementów instalacji klimatyzacji (przewody, armatura, osprzęt),

• wykonanie części rysunkowej.

  1. Dane wyjściowe i założenia przyjęte do obliczeń

• kubaturowy wskaźnik strat mocy cieplnej dla okresu zimowego: q_co=24W/m³,

• w okresie zimowym grzejniki zapewniają temperaturę dyżurną: t_d = 6 ^oC,

• budynek zasilany jest czynnikiem grzejnym o parametrach: t_z / t_p = 90^o/ 70 ^oC,

• obliczeniowa liczba osób przyjęta wskaźnikowo: n_os = 0,3 os/m²,

• wymiany klimatyzowanego pomieszczenia: a = 7 m, b = 7 m, H = 4 m.

• stopień przeszklenia ścian zewnętrznych: D = 50%, H = 50%.

• podłoga i sufit wykonane wg konstrukcji: tynk cementowo-wapienny, strop TerivaII, warstwy izolacyjne, warstwa podłogowa,

• ściany zewnętrzne wykonane wg konstrukcji: tynk cementowo-wapienny, beton komórkowy (700) 24 cm, wełna mineralna 15 cm, tynk mineralny,

• ściany wewnętrzne wykonane są wg konstrukcji: beton komórkowy (600) 12 cm lub 24 cm, obustronny tynk cementowo-wapienny,

• budynek jest podpiwniczony,

• okna w pomieszczeniu wykonane są z tworzywa sztucznego oraz posiadają oszklenie szklone podwójnie pojedyncze, ze szkłem odbijającym o grubości 6 mm, wyposażone w urządzenia przeciwsłoneczne,

• w pomieszczeniu znajdują się urządzenia o łącznej mocy 2,1 kW.

• schemat usytuowania budynku:

1. Charakterystyka pomieszczenia

Pomieszczenie kawiarni jest jednym z pomieszczeń podpiwniczonego budynku znajdującego się przy ul. Grzecznarowskiego w Radomiu. W pomieszczeniu znajdują się dwie ściany zewnętrzne z oknami z tworzywa sztucznego:

• orientacji SW – liczba okien: 4,

• orientacji SE – liczba okien: 4.

Powierzchnia okna 1635 x 2065 mm na ścianie SW oraz 1635 x 2065mm na ścianie
o orientacji SE, o podwójnym oszkleniu, grubości do 6mm, połysk – dość umiarkowany
z żaluzją wewnętrzną pod kątem 45º. Pozostałe dwie ściany są ścianami wewnętrznymi. Jedna ze ścian sąsiaduje z pomieszczeniem, pod którym jest klimatyzatornia. Klimatyzatornia znajduje się na poziomie piwnicy w sektorze B. Budynek skierowany jest w kierunku północno-wschodnim sektorem F.

Pomieszczenie zbudowane jest z następujących przegród:

• podłoga i sufit wykonane są według konstrukcji:

materiał	d= grubość [m]	ρ= gęstość [kg/m^3]
tynk zew.	0,015	1850
Teriva II	0,2	1300
styropian	0,1	30
panele	0,008	800

• ściana zewnętrzna wykonana według konstrukcji:

materiał	d= grubość [m]	ρ= gęstość [kg/m^3]
tynk wew.	0,02	2000
wełna	0,15	130
gazobeton	0,24	700
tynk zew.	0,02	1850

• ściana wewnętrzna wykonana według konstrukcji:

materiał	d= grubość [m]	ρ= gęstość [kg/m^3]
tynk wew.	0,015	1850
gazobeton	0,12	600
tynk zew.	0,015	1850

Wentylowane pomieszczenie ma wymiary:

• a = 7,0 m,

• b = 7,0 m,

• H = 4,0 m,

• kubatora V = 196 m³.

  1. Opis instalacji nawiewnej, wywiewnej oraz centrali klimatyzacyjnej

Dla pomieszczenia kawiarni zaprojektowano instalację klimatyzacji z przepływem powietrza z góry do dołu. Kanały nawiewne i wywiewne podłączone są do centrali klimatyzacyjnej. System klimatyzacji sterowany jest automatycznie, w wyniku połączenia czujników (umieszczonych w pomieszczeniu) z układem sterowania centrali klimatyzacyjnej.

Centrala klimatyzacyjna firmy ProUnit GOLD-D rozmiar 12. Ilość powietrza nawiewanego do kawiarni wynosi 2090m³/h, wywiewanego 1882m³/h. Szczegółowe dane centrali znajdują się w karcie katalogowej.

Centrala klimatyzacyjna zlokalizowana jest w piwnicy budynku w sektorze
B w pomieszczeniu klimatyzatorni (umieszczona na specjalnym fundamencie). Szczegółowe dane techniczne i parametry pracy centrali zawarte są w karcie katalogowej.

Powietrze pobierane jest za pomocą czerpni ściennej (firmy CENTRUM KLIMA, zlokalizowanej na ścianie NW, na wysokości 1,1m od poziomu terenu, zabezpieczonej siatką drucianą), a wywiewane przez wyrzutnię dachową (z wyrzutem powietrza do góry, wyrzutnia usytuowana jest na podstawie dachowej, wyrzutnia typu WPD-C-500-KTW-SN firmy LEMAR, o średnicy ø500mm, z przyłączem typu kołnierz, wykonanym z kątownika, wykończenie ze stali nierdzewnej). Powietrze wywiewane jest mieszane z powietrzem nawiewanym, w celu odzysku ciepła.

Rozprowadzenie powietrza do pomieszczenia odbywa się przy pomocy przewodów wentylacyjnych okrągłych wykonanych z blachy stalowej ocynkowanej prowadzonych
w przestrzeni pod stropem nad sufitem podwieszonym. Powietrze prowadzone jest dwoma głównymi przewodami. Przewody prowadzone są w sposób eliminujący ich kolizje
i niepotrzebne zmiany kierunku, a także w sposób zapewniający równomierne obciążenie nitek sieci przewodów – w poszczególnych przewodach panują podobne straty ciśnienia. Nie występują połączenia przewodów w przegrodach budowlanych.

Do nawiewu zastosowano nawiewniki ze skrzynką rozprężną firmy LINDAB PKA – 200+MBA-0 – 200/200. Dobrano 8 nawiewników. Wyposażone są one w przepustnice regulujące ciśnienie w instalacji. PKA jest kwadratowym nawiewnikiem z perforowaną płaszczyzną do nawiewu i wywiewu powietrza. Kształt strumienia może być łatwo regulowany – bez użycia narzędzi. Nawiewniki te mogą być stosowane o stałym lub zmiennym przepływie powietrza. Średnice przewodów zostały dobrane zgodnie
z prędkościami zapewniającymi komfort akustyczny w kawiarni.

Z pomieszczenia w sposób mechaniczny usuwane jest nawiewane powietrze, za pomocą 4 kratek – wywiewników firmy LINDAB, typ B3030+VBA-1-600x200 o wymiarach 600x200mm. Wywiewniki wyposażone są w skrzynki rozprężne, umieszczone w przewodzie kanału przy strefie przypodłogowej na wewnętrznej ścianie kawiarni. Przewód zbiorczy prowadzony jest w pomieszczeniu socjalnym sąsiadującym z pomieszczeniem wentylowanym, schodzi on w dół do pomieszczenia klimatyzatorni. Przewody klimatyzacyjne wywiewne okrągłe wykonane są z blachy stalowej ocynkowanej.

1. Czerpnia i wyrzutnia

Dobrano czerpnie firmy Smay, typ CWP. Czerpnia zlokalizowana jest na ścianie zewnętrznej NE, 2 m nad poziomem terenu. Wlot ma kształt prostokąta o wymiarach a x b =1300 x 800mm czynnik doprowadzany do centrali za pomocą przewodów o przekroju prostokątnym 800x600mm.

Dobrano wyrzutnie firmy Smay, typ CWP. Wyrzutnia zlokalizowana jest na ścianie zewnętrznej SE. Wylot wyrzutni powietrza zużytego o wymiarach a x b =700 x 900 mm. Kanał łączący centralę z wyrzutnią prostokątny o wymiarach 500 x 500.

Czerpnia i wyrzutnia dobrane na wartości przepływu obliczeniowego dla zimy (brak rekuperacji): V_cz=3420 m³/s, V_wyrz=3050 m³/s, prędkości rzeczywiste na wlocie czerpni
i wyrzutni v_cz^rzec=2,25 m/s v_wyrz^rzec=3,54 m/s. Powierzchnie dobrane odpowiednio: dla czerpni 0,42 m² (strata ciśnienia Δp=5Pa), dla wyrzutni 0,24 m² (strata ciśnienia Δp=10Pa).

1. Odbiór instalacji klimatyzacyjnej

Wymagania i badania przy odbiorze urządzeń klimatyzacyjnych i wentylacyjnych określa PN – EN 12599. Wzory protokołów z odbioru załączone są w „Warunkach technicznych wykonania i odbioru instalacji wentylacyjnych”.

Odbiory międzyoperacyjne:

Odbiory międzyoperacyjne są elementem kontroli jakości wykonania robót poprzedzających.

Odbiorowi międzyoperacyjnemu podlegają następujące elementy robót:

• otwory w ścianach,

• kanały wentylacji nawiewno-wywiewnej,

• lokalizacja czerpni i wyrzutni,

• miejsca, w których mają być zawieszone nawiewniki i wywiewniki.

Odbiór końcowy:

Po zakończeniu prób należy dokonać komisyjnego odbioru końcowego.

W skład komisji wchodzi kierownik robót montażowych oraz przedstawiciele generalnego wykonawcy, inwestora i użytkownika.

Przy odbiorze końcowym należy przedstawić komisji następujące dokumenty:

• dokumentacje techniczna z naniesionymi ewentualnymi zmianami i uzupełnieniami

• dokonanymi w czasie budowy;

• dziennik budowy i książkę obmiarów;

• protokoły wykonanych prób i badań;

• świadectwa jakości wydane przez dostawców urządzeń podlegających odbiorom

• technicznym a także niezbędne decyzje o dopuszczeniu do stosowania
  w budownictwie;

• instrukcje obsługi.

Przy odbiorze końcowym należy sprawdzić :

• zgodność wykonania z projektem technicznym urządzenia oraz z ewentualnymi zapisami w dzienniku budowy dotyczącymi zmian i odstępstw w dokumentacji technicznej;

• zgodność wykonania z Wytycznymi Technicznymi Wykonania i Odbioru,
  a w przypadku odstępstw – uzasadnienie konieczności odstępstwa, wprowadzonego do dziennika budowy i potwierdzonego przez inspektora nadzoru.

1. CZĘŚĆ OBLICZENIOWA

   1. Bilans cieplny dla okresu letniego

      1. Określenie parametrów powietrza zewnętrznego

Na podstawie normy PN-76/B-03420, Radom znajduje się w III strefie klimatycznej. Najwyższe temperatury notowane w miesiącach kwiecień-wrzesień o godzinie 15 zostały przedstawione w tabeli 1:

Tab. 1	Temperatury obliczeniowe powietrza zewnętrznego, okres letni
czas	8
ΔT	-9,2
kwiecień	10,3
maj	15,8
czerwiec	19
lipiec	20,8
sierpień	20,8
wrzesień	17,4

W pomieszczeniu założona temperatura wewnętrzna, która powinna być zapewniona wynosi t_i = 24° C. Do obliczenia zysków ciepła od nasłonecznienia założono i obliczono wartości następujących parametrów:

• kąt godzinowy słoneczny (Ω);

• numer kolejnego dnia w roku (n);

• deklinacja – kątowe przesunięcie Słońca w południe astronomiczne w stosunku do płaszczyzny równika Ziemi (dekl.), obliczona wg wzoru:

• szerokość geograficzna dla Radomia: 51,4°;

• wysokość wzniesienia Słońca:

gdzie:

φ – szerokość geogr. (północna dodatnia), -90^o ≤ φ ≤ 90^o

δ – deklinacja Słońca (północna dodatnia) –23,45^o ≤ δ ≤ 23,45^o

ω – kąt godz. Słoneczny (ujemny przed południem)

s – kąt nachylenia rozpatrywanej części budynku względem poziomu.

Obliczone wartości zostały przedstawione w tabeli 2:

Tab. 2	Deklinacja, wysokość wzniesienia słońca
czas	8
Ω	-60
kwiecień	25,8
maj	33,2
czerwiec	36,4
lipiec	35,0
sierpień	29,0
wrzesień	20,0

Na podstawie danych zawartych w tabeli 2 obliczono azymut słońca N (ciągłe kątowe przesunięcie między składową poziomą promieniowania słonecznego i kierunkiem północnym na półkuli północnej) wg wzoru:

Otrzymane wyniki przedstawiono w tabeli 3:

Tab. 3	Azymut słońca N
czas	8
Ω	-60
kwiecień	108
maj	102
czerwiec	98
lipiec	100
sierpień	106
wrzesień	113

Na podstawie obliczonego azymutu słonecznego i danych do projektowania (z tematu projektu) określono azymut słoneczny ściany kolejno w sektorze D i H wg wzoru:

β =│N-σ│

gdzie:

σ – azymut ściany (^o), dla ściany D = 225°, dla ściany H = 135°.

Otrzymane wyniki przedstawiono w tabelach 4a i 4b:

Tab. 4a	Azymut słoneczny ściany D
czas	8
Ω	-60
kwiecień	117
maj	123
czerwiec	127
lipiec	125
sierpień	119
wrzesień	112

Tab. 4b	Azymut słoneczny ściany H
czas	8
Ω	-60
kwiecień	27
maj	33
czerwiec	37
lipiec	35
sierpień	29
wrzesień	22

Na podstawie wartości przeszklenia ścian zewnętrznych w sektorach D = 50%
i H = 50% dobrano na ścianę D – 4 okna, a ścianę H – 4 okna. Wymiary jednego okna: 1635 x 2065 mm.

Posiadające powyższe dane i informacje o cofnięciu okna w stosunku do lica powierzchni zewnętrznej ściany (a=0,3) oraz azymutu słonecznego poszczególnych ścian określono wysokość i szerokość cienia ściany D i H wg wzorów:

• wysokość pasa zacienienia C_g:

• szerokość pasa zacienienia C_b:

Dane zestawiono w tabelach 5a i 5b oraz 6a i 6b.

Tab. 5a	Wysokość cienia D (górny)
czas	8
kwiecień	1,64
maj	1,64
czerwiec	1,64
lipiec	1,64
sierpień	1,64
wrzesień	1,64

Tab. 5b	Wysokość cienia H (górny)
czas	8
kwiecień	1,64
maj	1,64
czerwiec	1,64
lipiec	1,64
sierpień	1,64
wrzesień	1,64

Tab. 6a	Szerokość cienia D (boczny)
czas	8
kwiecień	2,07
maj	2,07
czerwiec	2,07
lipiec	2,07
sierpień	2,07
wrzesień	2,07

Tab. 6b	Szerokość cienia H (boczny)
czas	8
kwiecień	0,15
maj	0,20
czerwiec	0,22
lipiec	0,21
sierpień	0,17
wrzesień	0,12

Na podstawie danych o wysokości i szerokości cienia ścian oraz o wymiarach dobranych okien obliczono zacienioną powierzchnię okna oraz nasłonecznioną powierzchnię okna wg wzorów:

• powierzchnia zacienienia okna [m²]:

• powierzchnia nasłoneczniona okna [m²]:

gdzie:

B / H₀ – szerokość / wysokość okna w świetle,

Dane zastawiono w tabelach 7a i 7b oraz 8a i 8b.

Tab. 7a	Zacieniona powierzchnia okna ściany D [m^2]
czas	8
kwiecień	3,38
maj	3,38
czerwiec	3,38
lipiec	3,38
sierpień	3,38
wrzesień	3,38

Tab. 7b	Zacieniona powierzchnia okna ściany H [m^2]
czas	8
kwiecień	3,39
maj	3,39
czerwiec	3,39
lipiec	3,39
sierpień	3,39
wrzesień	3,39

Tab. 8a	Nasłoneczniona powierzchnia okna sciany D [m^2]
czas	8
kwiecień	0,00
maj	0,00
czerwiec	0,00
lipiec	0,00
sierpień	0,00
wrzesień	0,00

Tab. 8b	Nasłoneczniona powierzchnia okna sciany H [m^2]
czas	8
kwiecień	0,0
maj	0,0
czerwiec	0,0
lipiec	0,0
sierpień	0,0
wrzesień	0,0

1. Zyski ciepła od nasłonecznienia przez przegrody przeźroczyste

Do obliczeń posłużono się wzorami wg Malickiego:

[W]

gdzie:

A – powierzchnia okna w świetle muru, [m²];

Φ₁ – udział powierzchni szkła w powierzchni okna w świetle muru;

Φ₂ – poprawka ze względu na wysokość położenia obiektu nad poziom morza;

Φ₃ – współczynnik uwzględniający rodzaj oszklenia i urządzenia przeciwsłoneczne;

Rs – stosunek powierzchni nasłonecznionej do powierzchni całkowitej okna w świetle muru;

R_C – stosunek powierzchni zacienionej do powierzchni całkowitej okna w świetle muru;

I_{c max}, I_{r max} – maksymalne wartości natężenia promieniowania słonecznego całkowitego lub rozproszonego w danym miesiącu, [kW/m²];

k_r, k_c – współczynnik akumulacji dla rozpatrywanej godziny, w zależności od okresu pracy urządzenia i sposobu umieszczania urządzeń przeciwsłonecznych;

U – współczynnik przenikania ciepła, [W/m² · K];

t_e - temperatura powietrza zewnętrznego w danej godzinie;

t_i - temperatura powietrza w pomieszczeniu.

Stosunek powierzchni nasłonecznionej i zacienionej okna (Rs, Rc) obliczono na podstawie danych zawartych w tabelach 7 oraz danych o wymiarach okna. Otrzymane wyniki przedstawiono w tabelach 9 i 10.

Tab. 9a	Rs dla sciany D
czas	8
kwiecień	0,00
maj	0,00
czerwiec	0,00
lipiec	0,00
sierpień	0,00
wrzesień	0,00

Tab. 9b	Rc dla sciany D
czas	8
kwiecień	1,00
maj	1,00
czerwiec	1,00
lipiec	1,00
sierpień	1,00
wrzesień	1,00

Tab. 10a	Rs dla sciany H
czas	8
kwiecień	0,00
maj	0,00
czerwiec	0,00
lipiec	0,00
sierpień	0,00
wrzesień	0,00

Tab. 10b	Rc dla sciany H
czas	8
kwiecień	1,00
maj	1,00
czerwiec	1,00
lipiec	1,00
sierpień	1,00
wrzesień	1,00

Na podstawie danych zawartych w materiałach pomocniczych do projektowania firmy SYSTEMAIR dobrano, dla orientacji SE, SW i N, maksymalne wartości natężenia promieniowania słonecznego całkowitego lub rozproszonego w danym miesiącu (I_cmax oraz I_rmax [kW/m²]), ponadto do wyznaczenia w/w wartości przyjęto współczynnik przeźroczystości atmosfery P=4 (jak dla obszaru miejskiego). Obliczone wartości zestawiono w tabelach 11a i 11b.

Tab. 11a
Ściana SE (ściana W)
czas
kwiecień
maj
czerwiec
lipiec
sierpień
wrzesień

Tab. 11b
Ściana SW (ściana D)
czas
kwiecień
maj
czerwiec
lipiec
sierpień
wrzesień

Następnie, korzystając z materiałów pomocniczych do projektowania firmy SYSTEMAIR, dobrano współczynniki akumulacji dla rozpatrywanych godzin w zależności od okresu pracy, ciężaru przegród (zakres 500-700kg/m³) podłogi oraz orientacji ściany. Współczynniki dobierano dla okien bez urządzeń przeciwsłonecznych od strony zewnętrznej. Zgromadzone dane zestawiono w tabelach 12a i 12b.

Tab. 12a Współczynniki akumulacji [-] ściany D
ks
kc

Tab. 12b Współczynniki akumulacji [-] ściany H
ks
kc

Posiadając dane zestawione w powyższych tabelach oraz dobrane (z materiałów pomocniczych firmy SYSTEMAIR) współczynniki φ1, φ2 i φ3, przyjęto współczynnik przenikania ciepła U=1,3 [W/m²K] oraz obliczono zyski ciepła od nasłonecznienia przez przegrody przezroczyste dla ścian D i H.

φ1 – d a okna o powierzchni 3 m² = 0,73

φ2 – według wysokości m n.p.m. = 1,02

φ3 – według wymogów dla okien = 0,59

Wyniki obliczeń zestawiono w tabelach 13 a i 13b.

Tab. 13a	Zyski ciepła od nasłonecznienia przez przegrody przezroczyste (D)
czas	8
kwiecień	-1,02
maj	19,57
czerwiec	30,59
lipiec	35,67
sierpień	32,80
wrzesień	16,46

Tab. 13b	Zyski ciepła od nasłonecznienia przez przegrody przezroczyste (H)
czas	8
kwiecień	-1,34
maj	19,29
czerwiec	30,33
lipiec	35,40
sierpień	32,48
wrzesień	16,10

1. Zyski ciepła od nasłonecznienia przez przegrody nieprzezroczyste

Zyski policzono wg wzoru:

[W]

gdzie:

A – pole powierzchni przegrody nieprzeźroczystej [m²],

q’’ – wartość natężenia strumienia ciepła przenikającego do pomieszczenia o różnych godzinach doby (dla te≠24°C i ti≠26°C) [W/m²],

gdzie:

q – wartość natężenia strumienia ciepła przenikającego o różnych godzinach doby do pomieszczenia (dla te=24°C i ti=26°C) [W/m²],

k- współczynnik przenikania ciepła [W/m²·C],

ti – temperatura powietrza wewnątrz pomieszczenia [°C],

te – temperatura powietrza zewnętrznego [°C].

Następnie korzystając z materiałów pomocniczych firmy SYSTEMAIR odczytano
Δt – równoważną różnicę temperatur dla orientacji NE i SE dla masy ściany 300kg/m². Dane zestawiono w tabeli 14.

Tab. 14 Δt (tablicowe)
SE
SW

Na podstawie danych zawartych w tabeli 14 obliczono wartość natężenia strumienia ciepła przenikającego do pomieszczenia w różnych godzinach doby (Δt”), dla orientacji ścian SW i SE. Uzyskane wyniki zestawiono tabelach 15a i 15b.

Tab. 15a	Δt" SE
czas	8
kwiecień	-9,90
maj	-4,40
czerwiec	-1,20
lipiec	0,60
sierpień	0,60
wrzesień	-2,80

Tab. 15b	Δt" SW
czas	8
kwiecień	-8,90
maj	-3,40
czerwiec	-0,20
lipiec	1,60
sierpień	1,60
wrzesień	-1,80

Posiadając w/w dane obliczono zyski ciepła od nasłonecznienia przez przegrody nieprzezroczyste i wyniki zestawiono w tabelach 16a i 16b.

Tab. 16a	Zyski ciepła od nasłonecznienia przez przegrody nieprzezroczyste (D)
czas	8
kwiecień	50,05
maj	36,43
czerwiec	28,50
lipiec	24,04
sierpień	24,04
wrzesień	32,46

Tab. 16b	Zyski ciepła od nasłonecznienia przez przegrody nieprzezroczyste (H)
czas	8
kwiecień	52,53
maj	38,90
czerwiec	30,97
lipiec	26,51
sierpień	26,51
wrzesień	34,94

1. Zyski ciepła od ludzi

Zyski ciepła od ludzi obliczono wg wzoru:

gdzie:

φ – współczynnik jednoczesności przebywania ludzi-0,6;

n – liczba osób przebywających w pomieszczeniu [0,3os/m²];

q _j – ciepło jawne oddawane przez człowieka [W].

Z materiałów pomocniczych do ćwiczeń z wentylacji i klimatyzacji dr inż. J. Sowy odczytano qj – jednostkowe zyski ciepła od ludzi z podziałem na klientów restauracji
i kelnerów obsługujących. Dane określone na podstawie aktywności fizycznej, wykonywanych czynności w zależności od temperatury w pomieszczeniu wynoszą:

• jednostkowe zyski ciepła od ludzi (jawne) – klienci kawiarni q_j = 64,8 W/os;

• jednostkowe zyski ciepła od ludzi (jawne) – pracownicy kawiarni q_j = 85,5 W/os

Na podstawie powyższych danych obliczono zyski jawne od ludzi, które wynoszą:

• zyski ciepła od ludzi – klienci kawiarni Q_L=64,8*10*0,6=388,8W;

• zyski ciepła od ludzi – pracownicy kawiarni Q_L=85,5*5*0,6=256,5W.

• zyski ciepła od potraw

$$Q_{p} = \frac{2}{3}*\frac{g*c_{sr}*(t_{n} - t_{k})}{\tau}\lbrack W\rbrack$$

g - średnia masa potraw na jeden obiad (0,6kg)

c_śr - średnie ciepło właściwe potraw (3360J/kgK)

t_n - temperatura potraw podawanych na stałę (70⁰C)

t_k - temperatura potraw w momencie konsumpcji (40⁰C)

τ - czas konsumpcji (1h)

$$Q_{p} = \frac{2}{3}*\frac{0,6*3360*(70 - 40)}{3600}*10 = 112W$$

1. Zyski ciepła od urządzeń elektrycznych

Zgodnie z tematem projektu wydanym przez prowadzącego zyski ciepła od urządzeń znajdujących się w pomieszczeniu wynoszą Q_U = 2,1 kW.

1. Zyski ciepła od oświetlenia

Przyjęto, że w restauracji zainstalowane są lampy fluorescencyjne w oprawach wolnowiszących niewentylowanych. Oświetlenie pracuje w zależności od pory dnia. Zyski ciepła od oświetlenia policzono wg wzoru:

gdzie:

N – zainstalowana moc elektryczna [W];

φ – współczynnik równoczesności;

α – współczynnik uwzględniający odprowadzanie ciepła, dla opraw niewentylowanych α = 0;

k – współczynnik akumulacji, przyjęto z tabeli dla budynku o zwiększonej akumulacyjności cieplnej oraz opraw swobodnie zawieszonych;

β – współczynnik określający stosunek ciepła konwekcyjnego, przekazywanego powietrzu
w pomieszczeniu, do całkowitej mocy zainstalowanej;

k₀’ – współczynnik akumulacji (gdy oświetlenie jest włączone);

k₀” – współczynnik akumulacji (gdy oświetlenie jest wyłączone).

Współczynniki akumulacji zależą od czasu, który upłynął od włączenia i wyłączenia oświetlenia oraz od charakterystyki cieplnej pomieszczenia. Do określenia charakterystyki cieplnej pomieszczenia obliczono powierzchnie ścian wewnętrznych i zewnętrznych, masy ścian działowych, zewnętrznych, stropów, stropodachu w stosunku odniesienia do 1 m² ich powierzchni. Dane zestawiono w tabelach 17.

Tab. 17a	Masa jednostkowa
Ściana zewnętrzna D
materiał	pow.
jednostka	m^2
tynk wew.	28
wełna	28
gazobeton	28
tynk zew.	28

Tab. 17b	Masa jednostkowa
Ściana zewnętrzna H
materiał	pow.
jednostka	m^2
tynk wew.	28
wełna	28
gazobeton	28
tynk zew.	28

Tab. 17c	Masa jednostkowa
Ściana wewnętrzna B
materiał	pow.
jednostka	m^2
tynk zew.	28
gazobeton	28
tynk zew.	28

Tab. 17d	Masa jednostkowa
Ściana wewnętrzna F
materiał	pow.
jednostka	m^2
tynk zew.	28
gazobeton	28
tynk zew.	28

Tab. 17e	Masa jednostkowa
Strop & podłoga
materiał	pow.
jednostka	m^2
tynk zew.	49
teriva II	49
styropian	49
panele	49

Przyjęto współczynnik przejmowania ciepła przez powietrze α=8,33 [W/(m²K)], średnie ciepło właściwe materiałów C=0,88 [kJ/(kgK)] oraz współczynnik korygujący φ=0,6 (dla stropów z podłogą drewnianą). Obliczone zyski ciepła od oświetlenia elektrycznego zestawiono w tabeli 18.

Tab. 18	Zyski ciepła od oświetlenia elektrycznego [W]
czas	8
t=	1
tw=
k'/k"	0,24
Qe	138,1

1. Suma zysków ciepła w budynku dla okresu letniego

gdzie:

Q_L – zyski ciepła od ludzi [W];

Q_E – zyski ciepło od oświetlenia elektrycznego [W];

Q_N – zyski ciepła przez przegrody nieprzezroczyste [W];

Q_OK – zyski ciepła przez przegrody przezroczyste [W];

Q_U – zyski mocy cieplnej od urządzeń [W];

Q_P - zyski ciepła od potraw [W].

Obliczone sumy zysków ciepła w budynku przedstawia tabela 19.

Tab. 19	Suma zysków ciepła w pomieszczeniu w okresie letnim [W]
czas	8
kwiecień	3039,58
maj	3053,55
czerwiec	3059,75
lipiec	3060,98
sierpień	3055,20
wrzesień	3039,32

Maksymalne zyski ciepła w budynku w lecie występują we wrześniu o godzinie 16.

Sprawdzenie obciążenia cieplnego:

Warunek q_ob.c. ≥ 50 W/m² został spełniony.

1. Obliczenie mocy nagrzewnicy i chłodnicy dla okresu letniego

• Obliczenie zysków wilgoci w pomieszczeniu

- liczba osób: klienci - 5, pracownicy - 10;

- strumień wilgoci oddawanej przez klienta kawiarni w_jk = 60 g/h przy t_i = 24 ºC

- strumień wilgoci oddawanej przez pracownika kawiarni w_jp = 234 g/h przy t_i = 24 ºC

- współczynnik jednoczesności przebywania ludzi =0,9.

Zyski wilgoci od ludzi wynoszą:

$$W_{L} = n*w*\varphi\lbrack\frac{\text{kg}}{s}\rbrack$$

W_L = 10 * 60 * 0, 9 + 5 * 234 * 0, 9 = 1593g/h = 0, 00044kg/s

Zyski wilgoci od potraw wynoszą:

$$W_{p} = \frac{Q_{u}}{i_{p}(t_{i)}}\lbrack kg/s\rbrack$$

i_p - entalpia powietrza w pomieszczeniu [kJ/kg]

$$i_{p} = 1,84t + 2510\lbrack\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}\rbrack$$

i_p = 1, 84 * 24 + 2510 = 2554, 16kJ/kg

$$W_{p} = \frac{0,112}{2554,16} = 0,000044kg/s$$

Zyski wilgoci od ludzi powiększone o zyski wilgoci od potraw stanowią całkowite zyski wilgoci i wynoszą:

• Obliczenie zysków utajonych w pomieszczeniu

• Obliczenie całkowitych zysków ciepła w pomieszczeniu

• Obliczenie współczynnika kierunkowego przemiany powietrza w pomieszczeniu

$$\varepsilon = \frac{Q_{c}}{W_{c}}\lbrack kJ/kg\rbrack$$

$$\varepsilon = \frac{4,73}{0,00048} = 9854,17kJ/kg$$

• Obliczenie parametrów powietrza wewnętrznego (punkt P)

- temperatura t_i = 24 ºC;

- wilgotność względna φ_i = 60%;

- zawartość wilgoci w powietrzu

$$x_{i} = \frac{0,622*\varphi_{i}*p_{s}(t_{i})}{p - \varphi_{i}*p_{s}(t_{i})}\lbrack kgH_{2}O/kgPS\rbrack$$

p_s(t_i) - ciśnienie nasycenia powietrza w temperaturze t_i[Pa]

p_s(24)=2982Pa

p - ciśnienie atmosferyczne (101325Pa)

$$x_{i} = \frac{0,622*0,6*2982}{101325 - 0,6*2982} = 0,011\text{kg}H_{2}O/kgPS$$

- entalpia powietrza

i_i = 1, 005t_i + x_i(1,84t_i+2501)[kJ/kg]

i_i = 1, 005 * 24 + 0, 011(1,84*24+2501) = 52, 12kJ/kg

• Obliczenie parametrów powietrza zewnętrznego (punkt Z)

- temperatura t_e = 30 ºC (II strefa klimatyczna);

- wilgotność względna φ_e = 52%;

- zawartość wilgoci w powietrzu

p_s(30)=4240Pa

$$x_{e} = \frac{0,622*\varphi_{e}*p_{s}(t_{e})}{p - \varphi_{e}*p_{s}(t_{e})}\lbrack kgH_{2}O/kgPS\rbrack$$

$$x_{e} = \frac{0,622*0,52*4240}{101325 - 0,52*4240} = 0,014kgH_{2}O/kgPS$$

- entalpia powietrza

i_e = 1, 005t_e + x_e(1,84t_e+2501)[kJ/kg]

i_e = 1, 005 * 30 + 0, 014(1,84*30+2501) = 65, 94kJ/kg

• Obliczenie parametrów powietrza za wymiennikiem glikolowym (punkt 1)

- zawartość wilgoci x₁ = x_e=0,014kgH₂O/kgPS

- sprawność odzysku chłodu η = 0,25

- temperatura

- entalpia powietrza

• Obliczenie parametrów powietrza nawiewanego (punkt N)

- temperatura t_N = t_i – Δt[ºC]

Δt=5⁰C

t_N=24-5=19⁰C

- zawartość wilgoci w powietrzu

$$x_{N} = \frac{1,005*t_{N} - i_{i} + \varepsilon*x_{i}}{\varepsilon - 1,84t_{N} - 2501}\lbrack kgH_{2}O/kgPS\rbrack$$

$$x_{N} = \frac{1,005*19 - 52,12 + 9854,17*0,011}{9854,17 - 1,84*19 - 2501} = 0,010\text{kg}H_{2}O/kgPS$$

- entalpia powietrza

i_N = 1, 005t_N + x_N(1,84t_N+2501)[kJ/kg]

i_N = 1, 005 * 19 + 0, 01(1,84*19+2501) = 44, 45kJ/kg

• Obliczenie parametrów powietrza w punkcie mieszania (punkt M)

- strumień powietrza recyrkulowanego

m_r = m − V_{w − zew}[kg/s]

$$m = V_{w}^{\max} = \frac{Q_{c}}{i_{i} - i_{N}}\lbrack kg/s\rbrack$$

i_i - entalpia powietrza usuwanego (52,12kJ/kg)

i_N - entalpia powietrza nawiewanego (44,45kJ/kg)

Q_C - całkowite zyski ciepła w pomieszczeniu (4,73kW)

$$m = V_{w}^{\max} = \frac{4,73}{52,12 - 44,45} = 0,62kg/s$$

• Obliczenie wartości strumieni powietrza wentylacyjnego

• Obliczenie wartości strumienia recyrkulowanego

• Obliczenie udziałów powietrza recyrkulowanego i świeżego

• Obliczenie parametrów powietrza za chłodnicą (CH)

- zawartość wilgoci x_CH = x_N;

- wilgotność względna ϕ_CH=90%;

- temperatura t_CH = 18,2 ºC;

- ciśnienie cząstkowe p_CH = 2195,2 Pa;

- entalpia i_CH = 49,64 kJ/kg.

• Obliczenie mocy nagrzewnicy i chłodnicy

  1. Bilans cieplny dla okresu zimowego

     1. Suma zysków ciepła w budynku dla okresu zimowego

Bilans cieplny budynku dla okresu zimowego został wykonany analogicznie jak dla okresu letniego z uwzględnieniem zmian zysków ciepła od nasłonecznienia przez przegrody przeźroczyste i nieprzeźroczyste. Zsumowane zyski ciepła przedstawia tabela 20.

Tab. 20	Suma zysków ciepła w pomieszczeniu w okresie zimowym [W]
czas	8
Październik	3936,80
Listopad	3849,48
Grudzień	3563,71
Styczeń	3365,26
Luty	3365,26
Marzec	3710,56

Maksymalne zyski ciepła w budynku w zimie występują w październiku o godzinie 11.

1. Obliczenie mocy nagrzewnicy i wydatku nawilżacza

(I)

• Dane potrzebne do obliczeń (z tematu projektu)

- w okresie zimowym grzejniki zapewniają temperaturę dyżurną: t_d = 6 ^oC;

- kubaturowy wskaźnik strat mocy cieplnej dla okresu zimowego: q_co=24W/m³;

- temperatura wewnętrzna t_i = 24 ^oC;

- temperatura zewnętrzna t_e = -20 ^oC (III strefa klimatyczna);

- wilgotność względna ϕ_e = 100%;

- ciśnienie cząstkowe p_s(-20) = 96,2 Pa.

• Obliczenie strat ciepła w okresie zimowym

• Obliczenie zysków zbędnych jawnych dla budynku w okresie zimowym

• Zyski wilgoci od ludzi wynoszą:

• Obliczenie zysków utajonych w pomieszczeniu

• Obliczenie całkowitych zysków ciepła w pomieszczeniu

• Obliczenie współczynnika kierunkowego przemiany powietrza w pomieszczeniu

• Obliczenie wartości strumieni powietrza wentylacyjnego

• Obliczenie wartości strumienia recyrkulowanego

• Obliczenie udziałów powietrza recyrkulowanego i świeżego

• Obliczenie parametrów powietrza zewnętrznego (E)

- temperatura t_e = -20 ºC;

- entalpia i_e = 18,64 kJ/kg;

- wilgotność względna φ_e = 100%;

- zawartość wilgoci x_e = 0,00059 kg H₂O / kg pow.

• Obliczenie parametrów powietrza za wymiennikiem glikolowym (1)

- zawartość wilgoci x₁ = x_e

- sprawność odzysku chłodu η = 0,6

- temperatura

- entalpia

• Obliczenie parametrów powietrza nawiewanego (N)

- temperatura t_N = 22,13ºC

- zawartość wilgoci x_N = 0,01241 kg H₂O/kg pow.

- entalpia i_N = 53,92 kJ/kg;

• Obliczenie parametrów powietrza w punkcie mieszania (M)

- zawartość wilgoci x_M = 0,0112 kg H₂O/kg pow.;

- entalpia i_e = 49,84 kJ/kg;

• Obliczenie parametrów powietrza w punkcie za nagrzewnicą (2)

- temperatura t₂ = t_N

- zawartość wilgoci x₂ = x_N

- entalpia i₂ = 52,28 kJ/kg

• Obliczenie mocy nagrzewnicy i wydatku nawilżacza

- moc nagrzewnicy

- wydatek nawilżacza

(II)

• Założenie, że Qzbj = Qstr = Qc = -1,92 kW

• zyski wilgoci W = 0

• Obliczenie współczynnika kierunkowego przemiany ε = -∞

• Obliczenie parametrów powietrza nawiewanego (N)

- zawartość wilgoci x_N = x_i

- entalpia i_N = 60,36 kJ/kg > i_i;

• Obliczenie parametrów powietrza za wymiennikiem glikolowym (1)

- zawartość wilgoci x₁ = x_e

- sprawność odzysku chłodu η = 0,6

- temperatura

- entalpia

• Obliczenie parametrów powietrza w punkcie mieszania (M)

- zawartość wilgoci x_M = 0,0112 kg H₂O / kg pow.;

- entalpia i_e = 49,84 kJ/kg;

- temperatura t_M = 21,36 ^oC;

• Obliczenie parametrów powietrza w punkcie za nagrzewnicą (2)

- temperatura t₂ = t_N

- zawartość wilgoci x₂ = x_N

- entalpia i₂ = 57,24 kJ/kg > i_2(I)

• Obliczenie mocy nagrzewnicy

  1. Dobór elementów instalacji i rozdział powietrza

     1. Dobór nawiewników

• Strumień powietrza nawiewanego dla jednego nawiewnika:

gdzie:

V – całkowity strumień powietrza wentylacyjnego [m³/h]

n – ilość nawiewników (przyjęto 8)

Zasięg jednego nawiewnika:

gdzie: a,b,c – zasięg nawiewnika

Dobrano 8 nawiewników sufitowych LINDAB PKA-200+MBA-0-200/200. Strata ciśnienia p_t = 26 Pa.

1. Dobór wywiewników

• Strumień powietrza wywiewanego dla jednego wywiewnika

gdzie:

V_w.c – całkowity strumień powietrza wentylacyjnego wywiewanego = 0,9V [m³/h]

n – ilość wywiewników (przyjęto 4)

Dla ilości powietrza usuwanego równego 407,5 m³/h dobrano 4 wywiewniki ścienne firmy Lindab B3020 +VBA-1-600X200. Strata ciśnienia p_t = 20 Pa.

1. Dobór centrali

Na podstawie: ilości powietrza nawiewanego równego 2090m³/h, ilości powietrza wywiewanego równego 1882m³/h, ciśnieniu dyspozycyjnemu nawiewu 85 Pa, ciśnieniu dyspozycyjnemu wywiewu 43 Pa, temperaturom: wlotu nawiewu w zimie -20ºC, wylotu wywiewu w zimie 22,13 ºC, wlotu nawiewu w lecie 26,1 ºC, wylotu nawiewu w lecie 19 ºC. Dobrano centralę firmy ProUnit GOLD-D rozmiar 12.

1. Dobór czerpni

Dla ilości powietrza dostarczanego do pomieszczenia równego 2090m³/h dobrano czerpnię ścienną typu KWO-AL.-500.

1. Dobór wyrzutni

Dla ilości powietrza wywiewanego z pomieszczenia równego 1882m³/h dobrano wyrzutnię dachową firmy LEMAR typ WPD-C-KTW-SO.

1. Obliczenia hydrauliczne

Tab. 21 OBLICZENIA HYDRAULICZNE PRZEWODÓW WENTYLACYJNYCH - STRONA NAWIEWNA:
Nr
działki
PRZEWÓD MAGISTRLNY
N2=N6
10=14
4B=4c
4A=4a
3C=3b
3A=3a
2C=2b
2A=2a
1a=1c
1b=1b
1
N1
9
4C
4A
N3
11
3B
3A
N4
12
2B
2A
N5
13
4b
4a
N7
15
3c
3a
N8
16
2c
2a
Strona ssawna wentylatora
czerpnia
czer. - centr.

Tab. 22 OBLICZENIA HYDRAULICZNE PRZEWODÓW WENTYLACYJNYCH - STRONA WYWIEWNA:
Nr
działki
PRZEWÓD MAGISTRLNY
W2
6
4b
4a
3c
3a
2c
2a
1
W1
5
4C
4A
W3
7
3B
3A
W4
8
2B
2A
Strona tłoczna wentylatora
wyrzutnia
wyrz. - centr.