1.Komfort klimatyczny i cieplny - definicja i parametry

1. komfort cieplny

2. zanieczyszczenia chemiczne, fizyczne i biologiczne

3. oświetlenie i barwy

4. inne np. promieniowanie radioaktywne

5. hałas i drgania

Na odczucie komfortu klimatycznego mają wpływ również czynniki subiektywne tzn. związane z człowiekiem:

• jego aktywność fizyczna

• izolacja cieplna człowieka

• płeć

• wiek

• zdolność adaptacji

• wpływy etniczne

• sytuacja etniczna

komfort cieplny - jest to taki stan otoczenia w którym człowiek utrzymuje równowagę cieplną przy minimalnym obciążeniu jego układu termoregulacyjnego (termoregulacja - zmiana temperatury skóry lub wydzielania potu)

- termoregulacja fizyczna tzn. zmiana przekrwienia skóry i zmiana jej temperatury

- termoregulacja chemiczna - zmienia procesy spalania w organizmie sterując produkcję ciepła

- termoregulacja mechaniczna - polega na przekazywaniu przez receptory na powierzchni skóry impulsów do centralnego układu nerwowego gruczołów potowych narządów układu oddechowego mięśni

2.Bilans cieplny organizmu ludzkiego

Q-Q_d -Q_oj -Q_ou = Q_p = Q_K +Q_R

Q- ilość ciepła wewnętrznego wytwarzanego w organizmie (W)

Q_d - straty ciepła jawnego na skutek dyfuzji pary wodnej przez skórę (pocenie)

Q_oj - straty ciepła jawnego podczas oddychania

Q_ou - straty ciepła utajonego podczas oddychania

Q_p - ilość ciepła przenikającego przez odzież

Q_K - straty ciepła przez konwekcję z zewnętrznej części odzieży

Q_R - straty ciepła przez promieniowanie z zewnętrznej powierzchni odzieży

Dla człowieka obowiązuje bilans cieplny

Q_M = Q+N

Q_M - strumień ciepła wytwarzany w kierunku czynności metabolicznych (przemiany materii)

Q - ciepło wew. wytwarzane w ciele człowieka

N - moc mechaniczna

η - współczynnik sprawności ruchowej

Q = Q_M (1 - η )

η =0 dla snu, siedzenia, i chodzenia po terenie równym

η = 0,2 dla chodzenia po terenie pochyłym

Proporcje składowe Q_d ,Q_oj ,Q_ou zależą przede wszystkim od intensywności wykonywanej pracy fizycznej i temp. otoczenia

Ilość ciepła oddawana przez człowieka ubranego w zwykłą odzież przebywającego w nieruchomym powietrzu i nie wykonującego czynności wymagających wysiłku fizycznego w zależności od temperatury powietrza.

Całkowita ilość ciepła wytwarzanego przez człowieka zależy od wykonywanej czynności i jest wyrażona w jednostkach ISO (met)

Aktywność ruchowa 1met = ilość ciepła 58 (W/m²)

• stanie i zajęcia lekki 1,4 met

• praca w laboratorium i przemysł lekki 1,6met

• umiarkowana praca np. czynności domowe 2,0met

3.Uproszczone równanie komfortu cieplnego dla p. ogrzewanego

Obiektywne parametry składające się na komfort cieplny:

t_i -temp. pow. wew.

t_p -temp. powierzchni przegród

w -średnia prędkość przepływu ciepła w pomieszczeniu(m/s)

φ -wilgotność względna powietrza(%)

t_i,t_p -kształtujemy za pomocą instal. ogrzew.

t_i,t_p ,φ,w -za pomocą instal. Klimatyzacji

t_p -może być definiowane jako średnia ważona po powierzchni względnie jako temp. napromieniowania wybranego punktu w pomieszczeniu

τ_i -temp. na wew. powierzchni i-tej przegrody

A_i -powierzchnia i-tej przegrody (m²)

Wyznaczanie temp. na wew. pow. przegrody

-opór przejmowania ciepła na powierzchni ścianki wew.(m²K/W)

t_ef -temp. efektywna

φ_i,R -kątowy współczynnik napromieniowania wybranego punktu w pomieszczeniu przez i=tą powierzchnie o temp. τ_i

Człowiek oddaje ciepło przez konwekcję do powietrz pomieszczenia a przez promieniowanie do powierzchni przegród otaczających.

α_K - współ. przejmowania ciepła przez konwekcję

t_ub -temp. na pow. ubrania

t_i -temp. powietrza wew.

A_ub -pow. ciała ubranego

α_R -zastępczy wsp. przejmowania ciepła droga promieniowania

t_p -temp. powierzchni przegród

C_c -techniczna stała promieniowania ciała doskonale czarnego =5.67(W/m²K⁴)

φ_1,2 -wsp. konfiguracji(napromieniowania)pow. drugiej przez pierwszą ,zależy od układu geometrycznego ciała

ε_1,2 -emisyjność zastępcza układu dwu ciał. zależy od emisyjności ε obu ciał oraz ich wzajemnego usytuowania

T₁,T₂ -temp. obu ciał (K)

Q_R=α_RA₁(T₁-T₂)

α_R =C_cφ_1,2ε_1,2β_1,2

β -współczynnik temperaturowy

Temp. na powierzchni ubrania wyznaczamy ze strumienia ciepła przenikającego przez odzież

q_K+q_R= ٨ (t_c-t_ub)

٨- zastępczy współczynnik przenikania ciepła odzieży (lambda)

t_c - temp. pow. ciała ludzkiego

2a zależy od:

-intensywności wysiłku

-przewodności cieplnej odzieży

-warunków przekazywania ciepła na powierzchni odzieży

-dla pomieszczeń ,brak pracy fizycznej 2a=39-42%

Izolacyjność cieplną odzieży wyrażamy w jednostkach zastępczego oporu przewodzenia odzieży 1 do = 0,155

4.Zakres parametrów komfortu cieplnego dla pomieszczeń

Najwięcej rozważań dotyczących pomieszczeń w których przebywają ludzie nie wykonujący pracy fizycznej i ubrani w lekką odzież

W naszym klimacie, dla takich pomieszczeń parametry to:

Zimą Latem

t_i = 20 - 22° t_i = 24 - 26°

φ =30 - 50 % φ =45 - 60 %

w = 0,2 -0,3 m/s w = 0,2 -0,3 m/s

W pomieszczeniach, gdzie przebywają kobiety i ludzie starsi zalecane są nieco wyższe temp.

Dla pomieszczeń ,w których wykonywana jest praca fizyczna wymagana jest niższa temp. np. dla pracy lekkiej 16°

Temp. Promieniowania przegród t_p-w średniej temp. promieniowania należy uwzględnić powierzchnię grzejnika i jego usytuowanie np. przy usytuowaniu grzejnika przy ścianie wew. człowiek siedzący przy oknie będzie odczuwał dyskomfort.

W ogrzewaniach płaszczyznowych a więc podłogowych sufitowych i ściennych bardzo ważny jest dobór ich temp .jak również symetria obciążenia termicznego ciała, szczególnie krytyczna asymetria jest przy zbyt ciepłym suficie i zimnych ścianach.

Przy ogrzewaniach sufitowych max temp. powierzchni sufitu nie powinna przekraczać35° z uwagi na warunki napromieniowania głowy.

Temp. powierzchni podłogi: najniższa temp. w pomieszczeniu, w którym człowiek przebywa bez obuwia 17°,dla podłogi grzejnej max dopuszczalna temp. powierzchni 26-29° a w strefie brzegowej przy oknie do 35°

Wilgotność względna powietrza φ

Człowiek jest stosunkowo mało wrażliwy na zmiany wilgotności względnej i jako dopuszczalny przedział przyjmuje się:30-70%

Wilgotność niższa <30% wysychanie błony śluzowej, dróg oddechowych, wysychanie mebli

Wilgotność powyżej>70% może się wykraplać wilgoć w miejscach o zbyt niskiej temp. np. naroża ,mostki cieplne występują również porażenia pleśniowe.

Przy wysokich temp. powietrza wilgotność względna decyduje o intensywności odparowywania potu

Temp. przy której człowiek zaczyna się pocić z wykresu Moilera

Dopuszczalne temp.

φ =80% -t=20°

φ =70% -22°

φ =55% -26°

φ =50% -28°

dla pomieszczeń w których ludzie wykonują pracę fizyczną wartość wilgotności względnej muszą być odpowiednio niższe i skorylowane z temp.wew.

Łączny wpływ t_i t_p w pomieszczeniach ogrzewanych ustalamy posługując się dwoma wskaźnikami

t_odczówalna =(t_i+t_p)/2

t_wynikowy =(t_i+t_ef)/2

5. Skala oceny komfortu cieplnego

6. Wskaźniki zanieczyszczenia powietrza

1 skład chemiczny powietrza

1. zawartość dwutlenku węgla CO₂ w powietrzu

2. zawartość tlenku azotu

3. zawartość pyłów

ad a)wydzielenie CO₂ przez człowieka zależy od charakteru czynności np. człowiek wykonuje pracę lekką wydziela ok. 18 dm³/h CO₂ aby nie przekroczyć wartości max dopuszczalnej 0,1% objętościowego ,całego składu CO₂ tj. zawartość max w pomieszczeniach wymagana wartość powietrza świeżego o zawartości o 0,033%CO₂ powinna wynosić

28 m³/h os

2 Wskaźniki zanieczyszczenia zapachowego powietrza

Są wprowadzone dwie jednostki

• 1 df -ogólna ilość biozanieczyszczeń wydzielanych przez 1 standardowa osobę o powierzchni ciała 1,8m²

• 1 decypol (zanieczyszczenie) -jest to zanieczyszczenie przez 1 standardową osobę czyli 1 df jeśli strumień przepływającego czystego powietrza wynosi 36m³/h

W df-ach można wyrażać również zanieczyszczenia wydzielane przez różne materiały np. dywany, materiały budowlane oraz osoby o różnym stopniu aktywności i higieny

W oparciu o bilans zanieczyszczeń wyrażony w decypolach i df-ach można wyznaczyć niezbędną ilość powietrza wentylowanego

C_z + 3,6 G/V_w = C_w

C_{z -}ilość powietrza odczuwanego na zewnątrz w polach

C_w -ilość ciepła odczuwanego wewnątrz budynku w polach

G - ilość zanieczyszczeń wydzielanych w pomieszczeniu i doprowadzonych z powietrzem wentylowanym w df-ach

V_w -wymagana ilość powietrza wentylowanego m³/h

7.Klimat zewnętrzny

1. podstawowe definicje klimatu ,pogody

2. zmienność dobowa i roczna podstawowych parametrów meteorologicznych i klimatycznych

POGODA - zmienny w czasie i w przestrzeni stan fizyczny atmosfery ,który jest określony przez wspólne oddziaływanie czynności meteorologicznych panujących w danym miejscu

Podstawowe czynności meteorologiczne

• temperatura

• wilgotność powietrza

• prędkość wiatru

• nasłonecznienie

• ciśnienie atmosferyczne

• czystość powietrza

KLIMAT - jest to charakterystyczny, na przestrzeni wielu lat zmienność pogody uwarunkowany promieniowaniem słonecznym, rodzajem powierzchni ziemi cyrkulacją atmosfery. Parametry powietrza są czynnikami meteorologicznymi ich zmienność jest ustalona dla krótkiego okresu np. doby

Parametry klimatyczne - są to parametry, których zmienność jest ustalona miejscowości i wyrażona wartościami średnimi dla okresu rocznego ustalona na podstawie długotrwałych obserwacji z minimum 10 lat.

Wartość i zmienność czynników klimatycznych decyduje o wielkości urządzeń natomiast zmienność czynników meteorologicznych decyduje o ich eksploatacji i wyborze urządzeń automatycznej eksploatacji.

TEMPERATURA POWIETRZA ZEWNĘTRZNEGO

Krzywe zmienności temperatury w czasie mają przebieg zbliżony do sinusoidowego co jest spowodowane oddziaływaniem słońca

Dla okresu dobowego minimalna temperatura występuje ok. 1 godz. Przed wschodem słońca natomiast najwyższa temperatura ok. 14 godz. Czasu słonecznego przy czym między 13 - 17 nie występują zmiany temp.

Sinusoidy dla poszczególnych dni nie muszą być całkowicie symetryczne ponieważ czas między najniższą a najwyższą temp. nie musi być równa okresom między najwyższą a najniższą temp.

Krzywe zmienności dobowej będą bardziej płaskie mniej zróżnicowane, dla miejscowości w głębi lądu.

Również roczne zmiany temp. mają przebieg sinusoidalny przy czym amplituda maksymalnych i minimalnych temp. średni zależy od klimatu miejscowości.

8.Charakterystyka temperatur

1. grupa temperatur średnich

2. grupa temperatur ekstremalnych

ad 1)

1. średnia dobowa

dla pomiaru godz.

na stacjach meteorologicznych mierzy się temp. wybrane o 7°°, 19°° i temp. max i min.

2. średnia miesięczna

3. średnia roczna

Przy wykonaniu obliczeń zużycia energii istotne znaczenie ma znajomość liczby dni w roku w czasie których średnia dobowa temp. powietrza jest wyższa lub lub niższa od określonej wartości, w tych przypadkach wykorzystuje się krzywe rozdzielcze lub krzywe częstotliwości występowania temp.

z - długość sezonu grzewczego czyli liczba dni z temp. mniejszą/równą od temp. granicznej końca sezonu grzewczego.

Liczba dni w roku o temp. większej równej 12

`z' służy do wyznaczania tzw. stopniodni okresu grzewczego

Sd = 2(t_i-t_{e śr})

Średnia temp. zew. okresu ogrzewania

przebieg roczny

przykładowy przebieg temp.

Uporządkowany wykres częstotliwości z interpretacją stopniodni

ad 2)

1. bezwzględne

2. średnie ekstremalne temp.

ad a)to max. lub min. temp., która wystąpiła kiedykolwiek pojawiła się w danej miejscowości

ad b)średnia z max. lub min. wartości zmniejszonych w ciągu (kilku lat) okresów wieloletnich

Wartość średnich ekstremalnych temp. stanowią kryterium dla zwymiarowania urządzeń takich jak kotły, grzejniki, nagrzewnice, chłodnice.

9. Wilgotność powietrza

zawartość pary wodnej w powietrzu można wyrazić jak:

-φe (%) -wilgotność względna

-t_m (°C) -temp. termometru mokrego

-p_w -ciśnienie cząstkowe pary wodnej

- x -zawartość pary wodnej w odniesieniu do 1 kg. suchego powietrza(kg/kg p.s)

Dla doby można przyjąć że t =const. w okresie wilgotność ulega okresowym wahaniom.

Roczny przebieg wilgotności bezwzględnej

Z_o -czas wymaganego osuszenia powietrza

Z_N -wymagany okres nawilżania powietrza

G_os =z_o (x_{e śros} - x_i)

10. Promieniowanie słoneczne

Słońce jest dodatkowym bardzo zmiennym źródłem ciepła, które w okresie przejściowym może pokrywać zapotrzebowanie ciepła w pomieszczeniu

Słońce promieniuje energią jako całoroczne o temp. 6000°C w zakresie długości fal 0,29-4,75 um(mikrometra).

Na granicach atmosfery a natężenie promieniowania równa się tzw. stałej słonecznej

I_o =1362W/m²

Do powierzchni ziemi dociera tylko max ok.1000kW/m² tylko wówczas gdy słońce jest pionowo w górę na bezchmurnym niebie

Do powierzchni ziemi dociera tylko promieniowanie I_c

I_c=I_b+I_r

I_c - natężenie promieniowania całkowitego

I_b - natężenie promieniowania bezpośredniego

I_r - natężenie promieniowania rozproszonego

Przyczynami osłaniania promieniowania słonecznego w atmosferze są takie zjawiska jak:

• rozproszenie i odbicie promieni przez cząstki powietrza i pyły ,opary

• pochłanianie promieniowania przez ozon i CO₂ i parę wodną

Dla scharakteryzowania atmosfery można wykorzystać tzw. WSPÓŁ. ZAMGLENIA= przeźroczystości atmosfery-fikcyjna liczba warstw powietrza czystego powodujących takie same zamglenie jak atmosfera rzeczywista.

11.Natężenie

γ- kąt między promieniowaniem słonecznym a prostopadłą do płaszczyzny -kąt padania

β- kąt wysokości (położenia słońca) kąt w płaszczyźnie pionowej między słonecznym a

rzutem na powierzchnię ziemi liczonym

α_o -azymut słoneczny

α₁ -kąt między rzutem promienia słonecznego a kierunkiem północ - południe

α_w -azymut płaszczyzny α_w kąt między prostopadłą do płaszczyzny a kierunkiem północ -

południe

jeżeli natężenie promieniowania słonecznego wynosi J to natężenie promieniowania padającego na płaszczyznę q

q = J cos γ

cos - kąt padania

cos γ = sinβ

dla płaszczyzny poziomej

cos γ = cosβ* cos (α_o +- α_w)

Natężenie promieniowania zależy od orientacji powierzchni oraz pory dnia i pory roku

Orientacja powierzchni decyduje o porze roku i porze dnia w której występują maksymalne wielkości natężenia promieniowania.

Orientacja rzutuje na to dla jakiego miesiąca będziemy wyznaczać obciążenia chlodnicze dla klimatyzacji.

Natężenia promieniowania rozproszonego jest prawie niezależne od strony świata, następuje również w przypadku pomieszczeń zacienionych i zależy od przezroczystości atmosfery tzn. od współczynnika zamglenia.

Dla atmosfery czystej J jest rzędu 100 - 150 W/m² .Natomiast dla klimatu przemysłowego przy silnym zanieczyszczeniu J czynności 300 W/m².

12.Temperatura słoneczna

zostało wprowadzone dla równoczesnego uwzględnienia temp. powietrza i wpływu promieniowania słonecznego jest to istotne dla zysków ciepła przez przegrody nieprzezroczyste (np. ściany, stropodachy)

temperatura słoneczna(fikcyjna)

t_s=t_e+εJ_c/α_e

t_s -temperatura słoneczna

t_e- temperatura powietrza zewnętrznego

ε - współczynnik pochłaniania promieniowania

J_c- natężenie promieniowania słonecznego W/m²

α_e - współczynnik przejmowania ciepła na powierzchni zewnętrznej

WIATR

Wiatr zmienia w sposób istotny zapotrzebowanie na moc cieplną i to w dwojaki sposób

1. zwiększa straty ciepła przez przenikanie

W , α_e , u

współczynnik przenikania

2. wzrost infiltracji powietrza do budynku przez elementy mieszkalne

W = Δpw = v_i = Q_w

V_i - ilość powietrz infiltracyjnego

Q_w - zapotrzebowanie ciepła na ogrzewanie powietrza infiltracyjnego

Rozkład ciśnienia wywołanego działaniem wiatru zależy od:

• kształtu bryły budynku

• jego wysokości

• kierunku natarcia wiatru na budynek

Δpw =c (w²/2) ρ_e (pa)

c - współczynnik aerodynamiczny kształtu budynku ustalony najczęściej doświadczalnie poprzez badania modelowe w tunelach aerodynamicznych

c> 0 zgodnie z kierunkiem działania wiatru jest po stronie oddziaływania

c<0 po stronie przeciwnej i na dachu budynku ` - `

DLA BUDYNKU 5 KONDYGNACYJNEGO

Pionowy rozkład ciśnienia dla budynku przy prostopadłym napływie wiatru w stosunku do ściany czołowej.

Prędkość wiatru ustala się najczęściej na wysokości 10 m lub innej przyjętej za wyjściową z stacji meteorologicznej tzn. maksimum do 30 m.

Prędkość wiatru rośnie z wysokością - rośnie do tzw. wysokości granicznej zależnej od charakteru terenu .Np. dla terenu płaskiego Hg=270 m dla terenu zabudowanego Hg= 510 m

Najczęstsze i najsilniejsze wiatry wieją z zachodu

Zmienność prędkości wiatru względem wysokości

n - wykładnik meteorologiczny zależy od powierzchni (wysokości) terenu

W_n =W_o (h/h_o)ⁿ

h>h_o -stała prędkość wiatru

13.Bilans cieplny pomieszczeń i obiektów

1. zapotrzebowanie na moc cieplną pomieszczeń ogrzewanych

2. sezonowe

ad 1) jest to strumień ciepła, który powinno dostarczyć do pomieszczenia urzadzenie grzejne w celu utrzymania wymaganej temp. zewnętrznej w obliczeniowych warunkach zewnętrznych (przy temp. zew. obliczeniowej)

zapotrzebowanie liczymy w warunkach ustalonych

Q=Q_p (1+d₁+d₂)+Q_w

Q -zapotrzebowanie na moc cieplną

Q_p -straty ciepła przez przenikanie

1+d₁+d₂ - mnożnik dodatkowy

Q_w - zapotrzebowanie na ciepło do wentylacji (z uwzględnieniem zysków cieplnych)

Q_p=ΣQ_o

ΣQ_o- suma strat ciepła przez poszczególne przegrody

Q_o=uA(t_i-t_obl)

u - współczynnik przenikania ciepła obliczany według normy

A- powierzchnia przegrody m²

t_i - temp. obliczeniowa powietrza w pomieszczeniu

t_obl- obliczeniowa temp. w przestrzeni przyległej do danej przegrody

Pola powierzchni przegród określa się na podstawie ich wymiarów w osiach przegród ich ograniczających, natomiast wymiary okien i drzwi i świetlików przyjmuje się według wymiarów zew. obciążenia.

Straty ciepła przez przenikanie liczymy począwszy od Δt>4K po obu stronach Δt<4K

14. Straty ciepła przez przenikanie do gruntu

Jeżeli podłoga jest zagłębiona do powierzchni terenu do 1m to podłogę dzielimy na dwie strefy.

strefa1 - SI strefę pierwsza stanowi pas o szerokości 1 m przyległy do ścian zewnętrznych .W strefie tej przyjmuje się temp. gruntu = temp. obli. powietrza

strefa 2 - SII przyjmuje się temp. gruntu = temp. ustalonej na naszej głębokości = 8°C

U_g =1/(R_T+R_g)

U_g - wsp. przenikania ciepła do gruntu

R_T -opór cieplny przegrody

R_g - zastępczy opór przewodzenia warstwy gruntu

Jeżeli podłoga jest zagłębiona więcej niż 1m ,przyjmuje się że podłoga przyjmuje II strefę

d₁- dodatek do strat ciepła uwzględniający niskie temp. powierzchni przegród a więc uwzględniamy w celu wymaganej temp. optymalnej

d₂- dodatek uwzgl. skutki nasłonecznienia przegród i powierzchni, zależy od orientacji przegród.

15. Zapotrzebowanie ciepła na wentylacje

Q_wo =mΔh=VρC_p (t_i-t_{e obl})

V -strumień objętości powietrza wentylowanego(m³/s)

C_p -ciepło właściwe powietrza = 1020(J/kgK)

ρ - gęstość powietrza -1,2kg/m³

Wzór ten po uwzględnieniu stałych wartości fizycznych oraz wprowadzeniu strumienia obj.

Q_wo = 0,34V(t_i-t_{e obl})

Zapotrzebowanie ciepła dla wentylacji z uwzględnieniem zysków ciepła polega na pomniejszeniu Q_woo wartość przeciętnych zysków ciepła wew. które przyjmuje się

q_w = 9 lub 7 (W/m³)

9 -dla pomieszczeń użytkowych co najmniej 12g. W ciągu doby

Po uwzględnieniu zysków ciepła i przyjęciu jednej wymiany powietrza na dobę

V=n-V n=1(W/h)

To wzór przyjmuje postać:

Q_w =(0,34(t_i-t_eobl)-9)V

Q_w =(0,34(t_i-t_eobl)-7)V

16.Uproszczona metoda niemiecka oceny zapotrzebowania ciepła

Q = Q_p +Q_w

Q_p- straty ciepła przez przenikanie

Q_w- straty ciepła przez wentylacje

Q_p= U_B A Δt

U_B - średni współczynnik przenikania ciepła w budynku

A - łączna powierzchnia przegród zew.

Δt - różnica temperatur powietrz zew. i wew.

Średnia ważona po powierzchniach ograniczających kubaturę ogrzewaną

u_i - współczynnik przenikania ciepła i - tej przegrody

n_i - współczynnik od rodzaju przegród

A_i - powierzchnia i - tej przegrody

- 1 dla przegrody stykającej się z powietrzem zew.

n_i - 0,9 dla stropu pod nie ogrzewanym poddaszem

• 0,5 przegroda pomiędzy pomieszczeniem ogrzewanym a nie ogrzewanym (strop piwnic)

Q_w=ρ VΔt = CpρnvΔt

v - krotność wymian powietrza wentylowanego

Cp ρ=0,34 (Wh/m²K) = CnvΔT = u_LA Δt

A-całkowita powierzchnia przegród zew.

u_L - ekwiwalentny współczynnik przenikania ciepła uwzględniający wentylację

u_L = (cnV)/A

Q = (u_B+u_C)ΔtA - zapotrzebowanie na moc cieplną według danych niemieckich

17. Struktura zapotrzebowania na moc cieplną w zależności od wieku zasobów budynku

w zależności od wieku zasobów zmieniają się wymagania dotyczące ochrony cieplnej budynku a w szczególności max dopuszczalnych współczynników przenikania ciepła przegród

Dopuszczalne współczynniki przenikania ciepła dla ściany zew. Wynosi 0.3Wm²/K

Zmieniają się straty ciepła na przenikanie a straty ciepła na wentylacje pozostają stałe. Zapotrzebowanie ciepła na wentylacje wynika z wymagań higienicznych. Zapotrzebowanie na wentylacje można obniżyć stosując wentylację mechaniczną nawiewna, wywiewną z odzyskiem ciepła.

18.Wymagania ochrony cieplnej budynku

budynek i jego wymagania techniczna powinny być tak zaprojektowane aby utrzymać racjonalnie małe zużycia energii cieplnej.

Dla budynku wielorodzinnego (mieszkalnego) i zamieszkania zbiorowego sprawdza się wskaźnik sezonowego zapotrzebowania ciepła.

E (KWh/m³a)

E<E₀

E₀ - graniczny wskaźnik sezonowego zapotrzebowania ciepła zależy od współczynnika kształtu budynku

a/V - współczynnik kształtu budynku

A - łączna powierzchnia przegród obudowy budynku tzn. ścian zew. , okien, stropodachów, stropu nie ogrzewanych piwnic. przegród kontaktujących się z gruntem (m²)

V - kubatura ogrzewanej części budynku

A/V < 0,2 E₀ = 29

0,2< A/V < 0,9 E₀ = 26,6 + 12 A/V

A/V >0,9 E₀= 37,4

Dla budynku mieszkalnego jednorodzinnego obowiązuje albo sprawdzenie wskaźnika E albo przyjęcie przegród zew. spełniających wymagania normy.

U_K < U_{K max}

Dla budynków użyteczności publicznej oraz budynków produkcyjnych obowiązuje sprawdzenie izolacyjności cieplnej przegród.

U_K < U_{K max}

19.Obliczanie sezonowego zapotrzebowania ciepła

Bilans cieplny przegrody nie ogrzewanej (ściana)

t_{e śr}- średnia temp. sezonu grzewczego

t_e(n) - średnia temp/ n- tego miesiąca

Straty ciepła w n- tym miesiącu

Q_{z (m)} = q_śr LD (m)A243600 (J/miesiąc)

Korzystać będziemy ze wzoru

Q = qA T

q - gęstość strumienia

T - czas

LD(m) - długość miesiąca w dniach

q_śr - średnia gęstość strumienia ciepła przenikającego w n -tym miesiącu

q_śr = U(t_i - t_{e (m)} ) (W/m² )

Q_{z (m)} = UA(t_i - t_{e (m)} )LD(m)86400 (J/m-c)

Q_{z (m)} = UA(t_i - t_{e (m)} )LD(m)(24/100 ) (J/m-c)

Q_{z (m)} =86400UASD(m) (KWh/m-c)

SD(m) - stopniodni miesięczne = LD(m) (t_i - t_{e (m)} )

Q_{z (m)} =0,024UASD(m) (KWh/m-c)

Całkowite straty ciepła przez przenikanie możemy wyznaczyć sumując miesięczne zapotrzebowanie ciepła w sezonie grzewczym

Można również przeprowadzić obliczenia średnie dla całego sezonu grzewczego i wykorzystać stopniodni okresu ogrzewania.

STRATY CIEPŁA DLA CAŁEGO SEZONU GRZEWCZEGO

Q_z =86400UASD(m) (J/a)

Q_z =0,024UASD(m) (J/a)

SD=ILD (t_i - t_{e śr} )

ILD - długość sezonu grzewczego w dniach

t_{e śr} - średnia temperatura zew. sezonu grzewczego

Takimi wzorami liczymy sezonowe straty ciepła wszystkich przegród chłodzących budynku.

Dla okien musimy dodatkowo uwzględnić zyski ciepła od promieniowania słonecznego.

Dla okien wprowadza się tzw. współczynnik transmisyjności który wyraża jaki ułamek energii promieniowania całkowitego padającego na okno jest przepuszczany do pomieszczenia.

Transmisyjność zależy od ilości szyb w oknach i ich własności fizycznych tzn. grubość, barwa, powłoki refleksyjne.

Dla pojedynczych szyb promieniowanie słoneczne padając na szybę ulega częściowo na odbiciu, pochłanianiu i przepuszczaniu energii.

Pod wpływem adsorbcji promieniowania szyba nagrzewa się i jest dodatkowo źródłem promieniowania i konwekcji wewnątrz pomieszczenia i na zewnątrz.

Dla układów 2 i 3 szybowych należy na leży uwzględnić wymianę ciepła między szybami. Współczynnik przenikania ciepła okna jest średnią ważoną według układu powierzchniowego, przeszklenia i ram.

a_s - współczynnik przeszklenia

a_r - współczynnik udziału ramy

a_s +a_r = 1

Chcąc obniżyć współczynnik przenikania ciepła stosujemy powłoki niskoemisyjne

T - Termofloat

A_r - wypełnienie argonem

R- powłoka refleksyjna

Dla okna w sezonie grzewczym musimy uwzględnić straty i zyski ciepła.

Straty obliczamy tak jak dla zwykłej przegrody. Zyski ciepła liczymy dla miesięcy lub dla sezonu grzewczego z danych klimatycznych miejscowości.

Q_{sw śr} -średnie zyski ciepła promieniowania

Q_{sw śr} = a_sA_oiTR_iz_iJ_ci

z_i -współczynnik zaciemnienia danej elewacji

TR- transmisyjność i-tego okna

J_ci- średnie natężenie całkowitego promieniowania słonecznego na płaszczyznę o orientacji

i-tej

Sumując zyski po czasie sezonu grzewczego uzyskujemy łączne zyski ciepła od promieniowania słonecznego

Q_sw = a_sA_oiTR_iz_iS_i

S_i - suma promieniowania całkowitego na płaszczyznę o orientacji i-tej w całym sezonie grzewczym (kWh/m²a )

a_s*z_i = 0,6

Q_sw = 0,6A_oiTR_iS_i

W obliczeniach technicznych dla zobrazowania strat ciepła, zysków ciepła przez okna można wprowadzić współczynnik ekwiwalentny okna

U_ego=U_o -S_FTR

U_o- przenikanie, straty ciepła

S_FTR- zyski ciepła

S_F- współczynnik odzysku ciepła od nasłonecznienia zależy od orientacji okna

2,4 W/m²K południe S

S_F 1,65 wschód-zachód EW

0,95 północ N

U_ego < 0

okno staje się kolektorem energii słonecznej (zyski są większe od strat )

20.Sezonowe zapotrzebowanie ciepła budynku

Sezonowe zapotrzebowanie na ciepło Q_h do ogrzewania w standardowym sezonie grzewczym stanowi różnicę między stratami ciepła (przez przenikanie i wentylacje)i wykorzystywanymi zyskami ciepła (słonecznymi i wewnętrznymi) przy obliczeniowej temp. powietrza wew. i projektowej ,założonej wartości strumienia objętości powietrza wentylowanego.

Standardowy sezon jest scharakteryzowany przez wieloletnie średnie dane klimatyczne tzn.

-miesięczne wartości temp. zew.

-miesięczne wartości sumy promieniowania całkowitego na powierzchnie o różnej orientacji

-roczna temp. powietrza zew .i jej amplituda.

21. Obliczanie sezon. zapotrzebowania ciepła według instalacji ITG

W tej instalacji zawarte są dane klimatyczne dla sezonów grzewczych w postaci- stopniodni

SD₂₀ - liczba stopniodni okresu ogrzewania przy temp. 20°

SD_SP -liczba stopniodni odpowiednia do obliczeń strat ciepła przez strop piwnic nie ogrzewanych

SD₂₃ - liczba stopniodni przy temp23° odpowiednia do obl. strat ciepła na podgrzanie powietrza wentylowanego.

22. Całkowity bilans budynku

Q_h=Q_z+Q_o+Q_d+Q_SP+Q_g+Q_V-η*(Q_SW+Q_i)

Q_z,Q_o,Q_d,Q_S.Q_g,Q_V - straty ciepła sezonowe przez przenikanie przez ściany wew.

Q_g- przez przegrody kontaktujące się z gruntem

Q_o - przez okna

Q_d - przez dach, stropodach

Q_SP - przez strop piwnic nie ogrzewanych

Q_v - sezonowe zapotrzebowanie ciepła na ogrzewanie pow. wentylowanych

Q_SW -słoneczne zyski ciepła przez okna

Q_i - zyski wew.(od ludzi, oświetlenia ,urządzeń elekt. gotowania)

η - współ. wykorzystania zysku

Q_i =0,024(LD(80N+Lm(230+Φ_OS)) (kWh/a)

N -liczba mieszkańców

Lm -liczba mieszkań

Φ_OS - uśredniona moc cieplna od oświetlenia odniesiona do jednego mieszkańca

23.Metoda uproszczona według PN

Polega na wprowadzeniu danych klimatycznych Warszawy i zaokrągleniu współczynników w górę do 10.

Q_z=100ΣA_ziu_zi (kWh/a )

Mnożnik 100 obowiązuje dla następujących przegród

• stykających się z powietrzem zewnętrznym

• pierwszej strefy podłogi na gruncie

• ściany piwnicy ogrzewanej stykającej się z gruntem

dla stropu piwnic

Q_SP = 70u_SPA_SP

70 obowiązuje dla stropów nad piwnicą nie ogrzewaną

• drugiej strefy podłogi na gruncie

• ścian między pomieszczeniami ogrzewanymi i nie ogrzewanymi

Równanie na sezonowe zapotrzebowanie na wentylację

Q_v=38ψ (kWh/a )

Zyski wewnętrzne

Q_i=5,3(80N+275Lm) (kWh/a)

Współczynniki kształtu budynku

Dla budownictwa mieszczącego się w przedziale 0,3 - 1,1 w zależności od rozczłonkowania bryły budynku

A=2102,75+2162,75+21016

A=222,757+2711 A=292,75+212+248+21248

24.Obliczanie sezonowego zapotrzebowania ciepła według PN

Według normy budynek dzieli się na strefy z których każda obejmuje

• grupę pomieszczeń ogrzewanych o jednakowej temp. powietrza wew.

• grupę pomieszczeń nie ogrzewanych w których temp. powietrza wew. wyznacza się z równania bilansu cieplnego

Sezonowe zapotrzebowanie oblicza się po miesiącach dla każdej strefy budynku i porównuje się wyniki dla całego budynku.

Dla jednej strefy:

Q_h=Σ( (Φ_z+Φ_w+Φ_g+Φ_v )- η_m (Φ_sw- Φ_i ) Δt_m

m- numer miesiąca

Φ_z-średni miesięczny strumień ciepła przenikania przez przegrody zew.

Φ_w- średni miesięczny strumień ciepła przenikania przez przegrody wew.

Φ_g- średni miesięczny strumień ciepła przenikania przez przegrody do gruntu

Φ_v - średni miesięczny strumień ciepła przenikania na podgrzanie powietrza wentylowanego

Φ_sw- średni miesięczny strumień ciepła przenikania zysków ciepła słonecznego

Φ_i - średni miesięczny strumień ciepła przenikania wewnętrznych zysków ciepła

Δt_m- czas trwania miesięcy

η_m- współczynnik wykorzystania zysków w n-tym miesiącu

straty ciepła do gruntu w miesiącu n-tym

L_s- współczynnik sprężenia stałych w czasie strat ciepła do gruntu (W/m²K)

L_p- współczynnik sprężenia periodycznych strat ciepła do gruntu (W/m²K)

t_a- amplituda roczna od rodzaju podłogi

np. β = 2 dla podłogi na gruncie z izolacją pionową

β = 1 dla pozostałych przypadków

L_s , L_p - są zdefiniowane w zależności od rodzaju podłogi

L_s , L_p = f (δ , B )

δ- głębokość periodycznego wnikania

λ- współczynnik przewodzenia ciepła gruntu pod podłogą (W/mK)

ρ- gęstość gruntu (kg/m³)

c- ciepło właściwe gruntu (J/kgK)

w- prędkość kątowa w cyklu rocznym

B- wymiary charakterystyczne podłogi

A- pole powierzchni podłogi

p- obwód lub część obwodu podłogi w obrysie ścian zewnętrznych.

25. Obliczanie sezonowego zapotrzebowania ciepła według przepisów niemieckich

Q_h = 0,9(Q_T +Q_V) - (Q_i+Q_SW)

Q_T- całkowite straty ciepła przez przenikanie przegród obudowy budynku

Q_V - sezonowe zapotrzebowanie ciepła na ogrzanie powietrza wentylowanego

Q_i - wew. zyski ciepła

Q_SW - słoneczne zyski ciepła

Q_T = 0.024 U_B ASD

U_B -średni współ. przenikania ciepła budynku

A - całkowita powierzchnia obudowy budynku

Q_V = n_LV_Lρ_LC_LSD24/3600 [kWh/a]

n_L - krotność wymian powietrza wentylowanego = 0.8

V_L -kubatura ogrzewana

ρ_{L ,} C_c - własności powietrza(gęstość, ciepło właściwe)

Q_SW=0,46S_iTRA_o [kWh /a]

S_i -całkowite napromieniowanie 1m²pow.o danej orientacji

TR -współ. transmisyjności

26.

Q_i= 25A_N

A_n- powierzchnia ogrzewana

• E_nEV 2002

Q_n= 66(H_T+H_v)-0,95(Q_SW+Q_i)

H_T- charakterystyka obudowy budynku, charakterystyczne jednostkowe straty ciepła przenikania W/K

H_v- charakterystyczna jednostkowa strata ciepła na wentylacje

H_T=Σn_iAiui+0,005A



U_B*A

0,005A - dodatek na mostki cieplne

H_v = Vρc_p=n_iV_L0,34 (Wh/m³K)



ρc_p

n= 0,4 - 0,6 wymian/h

Q_SW= ΣS_iΣ0,567TR_iA_oi

Q_i=22A_N

27.Standardy energetyczne budynku

Dom nisko - energetyczny - w swoim całym cyklu `życia' zużywa relatywnie mało energii. Energia ta jest potrzebna do pozyskiwania surowców i materiałów wyprodukowania wyrobów dostarczanie ich na plac budowy , do budowy i wyposażenia , do wieloletniej eksploatacji a także do likwidacji domu po jego całkowitym wyeksploatowaniu.

Jeżeli życie domu zawyży się świadomie do okresu eksploatacji to za niskoenergetyczne można można uznać budynek który traci względnie mało energii do otoczenia.

Coraz częściej jest to instalacja niekonwekcjonalna która np. odzyskuje ciepło z powietrza wywiewanego poprzez rekuperator bądź pozyskuje ciepło ze źródeł odnawialnych np. konwektory słoneczne.

Polskie przepisy utożsamiają energooszczędność z racjonalnym zapotrzebowaniem na energię do ogrzewania powierzchni czyli ze spełnieniem warunku

E < E₀

E= Q_h /V

E< E₀ dom standardowy

E< 0,7 E₀ dom o racjonalnej charakterystyce termoenergetycznej

E<0,5 E₀ dom superizolowany

E< 0,4 E₀ dom helioaktywny (pozyskujący energię słoneczną w sposób bierny i aktywny

za pomocą kolektorów słonecznych)

28. Obliczanie zapotrzebowania ciepła pomieszczeń o kubaturze>600m³

Q =(Q_p(1+Σd)+Q_w+Q_b+Q_n)-Q_z

Q_p(1+ Σd) -zapotrzebowania ciepła wraz ze stratami dodatkowymi

Q_w - zapotrzebowanie ciepła na ogrzanie powietrz infiltracyjnego do pomieszczenia

Q_b - zapotrzebowanie ciepła na ogrzanie powietrza przedostającego się do pomieszczenia prz otwartych bramach(jeżeli nie zastosowano kurtyny powietrznej)

Q_n -zapotrzebowanie ciepła na ogrzanie materiałów prowadzonych do pomieszczenia z zewnątrz

Q_z -zyski ciepła od maszyn, urządzeń

29. Model obliczeniowy stosowany przy obliczaniu Q_w

a₁ -pole powierzchni otworów dolnych (w dolnej połowie hali)

a₂ - pole powierzchni otworów górnych

Pierwsze położenie linii wyrównania ciśnienia przyjmuje się w połowie wysokości H

Strumień objętości powietrza infiltracyjnego do hali.

C- straty infiltracji

H- wysokość od podłogi do najwyższej szczeliny

- współczynnik konstrukcji przepływu przez szczelinę

wzór ten możemy stosować jeżeli

jeżeli stosunek a₁/a₂ nie mieści się w tym przedziale liczymy nowe położenie linii wyrównania ciśnienia

po korekcji linii wyrównania ciśnień korygujemy powierzchnię otworów do a₁^/ i a₂^/ i wykorzystujemy do nowego c^/

t_b- czas otwarcia bram (min/zmiana)

5< t_b <20 min/ 1 zmianę

materiał:

Q_m- zapotrzebowanie ciepła na ogrzanie materiału

m- masa materiałów lub przedmiotów wprowadzonych w jednostce czasu

C- ciepło właściwe materiałów lub przedmiotów

B- współczynnik intensywności przyswajania ciepła materiału lub przedmiotu zależne od jego rodzaju i czasu od wprowadzenia materiału z zewnątrz.

t_i- temperatura wew. hali

t_m- temperatura materiałów według danych technologicznych

30.Wyprowadzenie wzoru na płaszczyznę wyrównania ciśnień przy aeracji wywołanej różnicą temperatur

Ciśnienie powodujące ruch powietrza w otworach wynikają z różnicy gęstości powietrza dla warunków zimowych

w₁,w₂ - prędkości w otworach

m- strumień masy powietrza infiltracyjnego: eksfiltracyjnego

dzielimy drugi równanie przez pierwsze

H



31.Wymiana powietrza w budynkach wielokondygnacyjnych

- Czynniki kształtujące wymianę powietrza

1. czynniki zewnętrzne

2. czynniki wewnętrzne

ad. 1)

• wiatr ( prędkość, kierunek)

• współczynniki aerodynamiczne kształtu budynku

ad. 2)

• szerokość przegród budowlanych (współczynnik infiltracji przegród budowlanych)

• wewnętrzny układ pomieszczeń budowlanych (rozplanowanie klatek schodowych, szybów wind, szybów sieciowych, które stanowią główne drogi rozprzestrzeniania powietrza między kondygnacjami)

• sposób rozwiązań wentylacji w budynkach wielokondygnacyjnych mieszkalnych do wysokości 4 kondygnacji - indywidualne kanały , do 11 kondygnacji - indywidualne lub zbiorowe kanały wentylacyjne grawitacyjne pod warunkiem łączenia kanałem wywiewnym za pomocą przepustów przez 2 kondygnacje, powyżej 11 kondygnacji- wentylacja mechaniczna, wywiewna

wentylacja mechaniczna nawiewna - wywiewna z zastosowaniem odzysku ciepła z powietrza wywiewanego - najlepsze rozwiązanie

współczynnik infiltracji przegród

Strumień objętości powietrza infiltracyjnego można wyznaczyć opierając się na

• współczynniku infiltracji odniesionej do powietrza

• współczynnik infiltracji odniesiony do długości szczelin

a_A- strumień objętości powietrza przepuszczanego przez m² powierzchni przegrody w jednostce czasu przy różnicy ciśnienia po obu stronach przegrody = 1 dPa

a_L.- strumień objętości powietrza infiltracyjnego przez 1 m² długości szczeliny w jednostce czasu przy różnicy ciśnień po obu stronach przegrody = 1 dPa

Dla każdej grupy pomieszczeń obsługiwanych przez 1 kanał wentylacyjny można ułożyć równanie bilansu powietrza, które ma postać

V₁- strumień objętości powietrza infiltracyjnego przez okno

V₂- strumień objętości powietrza infiltracyjnego lub eksfiltracyjnego przez drzwi na klatkę schodową

V₃- strumień objętości powietrza infiltracyjnego usuwanego przez kanał wentylacji grawitacyjnej

+ - dotyczy pomieszczeń górnej części budynku (dopływ z klatki schodowej)

• - odpływ na klatkę schodową dotyczy pomieszczeń dolnej części budynku

Takich równań możemy ułożyć n_K tyle ile jest kanałów wentylacji naturalnej.

Strumień objętości powietrza infiltracyjnego

L- łączna długość szczeliny

- różnica ciśnień wywołująca ruch powietrza

a-wykładnik potęgi zależny od charakteru przepływu powietrza przez szczelinę

a=0,5-1,0

jeżeli nie mamy dodatkowych charakterystyk ↦ a = 2/3

p_w - nadciśnienie wywołane działaniem wiatru

hioρeg - ciśnienie statyczne słupa powietrza pod poziomem porównawczym

p_xi - nieznane nadciśnienie w tej grupie pomieszczeń

charakterystyki hydraulicznej kanału

Jeżeli mamy do czynienia ze strefą kwadratowej zależności strat ciśnienia od prędkości przepływu

S - współczynnik charakterystyki hydraulicznej

Δp- ciśnienie czynne wywołujące ruch powietrza w kanale panujące na wylocie na dachu

C zależy od charakterystyki hydraulicznej kanału:

• czyli od wymiarów przewodu poprzecznego

• wysokości kanału

• materiału ścianek (chropowatość)

• rodzaju oporów miejscowych

Równanie grup pomieszczeń

Do równań rozpatrywanych dodajemy równanie bilansowe klatki schodowej

po wyznaczeniu rozkładu ciśnienia w budynku można wyznaczyć wielkości np.

• ilość powietrza infiltracyjnego do mieszkań przez okna

• ilość powietrza usuwanego przez kanały wentylacyjne

obliczenia możemy przeprowadzić przy różnych temperaturach zew. i różnych kierunkach wiatru.

Najczęściej prowadzimy obliczenia dla temperatury zew. = temperaturze obliczeniowej żeby ustalić ilość powietrza infiltracyjnego do budynku V_ib lub np. dla warunków przejściowych t_e=12°C aby ocenić skuteczność wentylacji V_ik

Wentylację grawitacyjną sprawdzamy na warunki okresu przejściowego tzn. t_e=12°C

Do wstępnych obliczeń infiltracji powietrza można się posłużyć modelem uproszczonym tzn. z pominięciem wymiany powietrza przez drzwi z klatką schodową

V₁=V₃

h_io(ρ_e-ρ_i)g - ciąg gramatyczny kanału

32. Przykładowe dane dotyczące współczynników infiltracji

- dla przegród

a_A

• ściana z cegły pełnej obustronnie otynkowana

a_A = 0,058

• ściana z betonu 12 cm

a_A = 0,043

• monolityczna płyta żelbetowa otynkowana z obu stron 10 cm

a_A = 0,00054

• przegroda drewniana otynkowana 2 cm

a_A= 0,05

• styki płyt żelbetowych przy stałym uszczelnieniu

a_L = 1,2-1,5

przy dobrym uszczelnieniu

a_L = 0,05-0,3

• okna w starych zasobach (nieszczelne)

a_A - 3,0-12,0

Aktualne wymagania dotyczące współczynnika infiltracji okien:

a_L =0,5-1,0

jeżeli a_L
0,3 ↦nawiewniki okienne o przepływie 20-50
i regulowanym stopniu

otwarcia.

33. Podstawowe rodzaje wentylacji budynku

34. Instalacje ogrzewań

A. W zależności od położenia źródła ciepła względem ogrzewanego pomieszczenia :

• instalacje miejscowe

• kominki

• piece

• ogrzewanie akumulatorowe

• instalacje centralne - źródło ciepła w budynku ogrzewanym

• instalacje z- dala czynnych - źródło ciepła poza budynkiem

B. W zależności od zastosowanego paliwa:

• ogrzewanie z kotłami na paliwo:

• stałe

• gazowe

• ciekłe(olej)

• z kotłami elektrycznymi

C. W zależności od zastosowanego nośnika ciepła

• instalacje wodne tzn. nośnikiem jest woda o określonej temperaturze

• instalacje parowe

• instalacje powietrzne

D. W zależności od sposobu przekazywania ciepła do pomieszczenia

• ogrzewanie konwekcyjne

• ogrzewanie promieniowe

35. Ogrzewanie wodne - centralne

ZALETY

• proste w obsłudze (wysoki stopień automatyzacji)

• duże bezpieczeństwo eksploatacji

• niska temperatura na powierzchni grzejników (wysoki komfort dla człowieka w pomieszczeniach)

• małe potrzeby budynku

• stosowanie nowoczesnych kotłów

• łatwość regulacji miejscowej

Najczęściej stosuje się układy zamknięte

• nie koroduje

• długi czas eksploatacji

WADY

• duża bezwładność cieplna - długi czas rozgrzewania

36.Klasyfikacja centralnych ogrzewań wodnych

A) w zależności od połączenia z armaturą

• otwarte-paliwo stałe, biomasa

• zamknięta- pozostałe przypadki

otwarte zabezpieczone są otwartym naczyniem w zbiorczym (przed wzrostem ciśnienia)

zamknięte nie są połączone z armaturą zabezpieczone są zamkniętym naczyniem w zbiorczym przed wzrostem ciśnienia

B)w zależności od sposobu krążenia wody w instalacji

• instalacje grawitacyjne -ruch wody wywołany jest różnica gęstości wody w części opadowej i w znośnej każdego obiegu

• instalacje pompowe - ruch wody wywalany jest pompą, która wmontowana w obieg

C)w zależności od położenia sieci przewodów zasilających w stosunku do instalacji możemy wyróżnić instalacje

• z rozdziałem dolnym

• z rozdziałem górnym

D) w zależności od sposobu zasilania grzejników instalacji C.O. można podzielić na:

• dwururowe

• jednorurowe

Charakterystyka instalacji w układzie pionowym

• grzejniki ułożone są w sposób równoległy do sieci przewodów

• liczba obiegów instalacji = liczbie grzejników

• obieg instalacji c.o stanowi

• źródło ciepła

• sieć przewodów zasilających i powracających od grzejnika

• odbiornik ciepła (grzejnik)

W układach pionowych nie ma możliwości rozliczania użytkowników w skali mieszkania

Zmienne ciśnienie dyspozycyjne występuje u podstawy pionu. Piony położone dalej od źródła ciepła mają zmienne ciśnienie.

Instalacje wodne w poziomym układzie

• podział na obiegi (dla każdego grzejnika można wyróżnić: źródło ciepła, część wzniosła, część opadowa)

• możliwość zastosowania licznika ciepła

• łatwa regulacja hydrauliczna instalacji ( wszystkie grzejniki w obrębie tego samego poziomu lub takie samo ciśnienie dyspozycyjne)

• wyłączanie grzejnika (pojedynczego) nie wpływa na pracę pozostałych

Temperatura zasilania w układach jednorodnych kolejnych grzejnikach jest coraz niższa, z tym związany jest wzrost powierzchni ogrzewanej kolejnych grzejników.

Każdy następny grzejnik ma większą powierzchnię w stosunku do poprzedniego.

układ równoległy

układ rozdzielczy

układ Tichelmanna

l = l_z + l_p

zasilania powrotu

układ jednorodny

37. Zabezpieczenie instalacji ogrzewań wodnych niskotemperaturowych

Wzrost objętości wody w instalacji

• w układach otwartych przedostaje się do otwartego naczynia w zbiorczego

• w układzie zamkniętym przedostaje się do zamkniętego naczynia w zbiorczego

przyjęcie nadmiaru objętości wody

na wskutek wzrostu wody w źródle

element napowietrzania w otwartych naczyniach w zbiorczych - funkcja centralne odpowietrzanie układu.

Umieszczenia naczynia w zbiorczego ponad najwyżej położonym punktem obiegu wody (rozdział dolny)

d_{min Rw, RB, RP} = 25 mm

d _{RB, Pomin} = 15mm

H 0,3m - pompa na przewodzie zasilającym

H0,7 Hpm - pompa na przewodzie powrotnym

Hp - wysokość podnoszenia pompy

38. Objętość użyteczna naczynia w zbiorczego otwartego

V_ONW =Vρ₁ Δv(dm³)

- przekrój prostokątny, kołowy

V -pojemność wody w zbiorniku

V = V_k+V_G+V_R(m³)

V_K -część wodna kotła

V_G -pojemność grzejników

V_R -pojemność rur

ρ₁ - gęstość wody instalacyjnej w temp początkowej (kg/m³) t₁=10°C

Δv - przyrost objętości wody instalacyjnej przy jej podgrzaniu od temp. t₁ do temp. średniej

t_m

39. Przewody i izolacje cieplne

PRZEWODY(stosowane materiały)

• stal

• miedź

• tworzywa sztuczne

• polietylen(PEX)

• polipropylen(PP)

• polibutylen(PB)

• chlorowany polichlorek winylu(PVC-C)

PRZEWODY STALOWE

- zalety

• niska cena

• mała rozszerzalność liniowa

• odporność na niskie i wysokie temp.

• duży zakres średnic

-wady

• podatność na korozje

• pracochłonne łączenie

• możliwość zarastania przewodów

łączenie przewodów

• połączenia spawane

• gwintowane

• kołnierzowe

PRZEWODY MIEDZIANE

-zalety

• odporność na korozje

• odporność na niskie i wysokie temp.

• brak osadów zmniejszających przekrój rur

• cieńsze ścianki

-wady

• wyższa cena

• większa rozszerzalność liniowa

łączenie przewodów miedzianych

• złączki kielichowe-lutowanie kapilarne

• złączki kielichowe z lutem integralnym

• łączki zaciskowe

PRZEWODY Z TWORZYW SZTUCZNYCH

-zalety

• odporność na korozje

• tłumienie drgań

• mały współczynnik przewodzenia ciepła

• elastyczność

-wady

• wrażliwość na niskie i wysokie temp.

• przepuszczanie tlenu do instalacji

• duży współczynnik rozszerzalności liniowej

• nieodporne na uszkodzenia mechaniczne

• wrażliwe na promieniowanie ultrafioletowe

łączenie przewodów z tworzyw sztucznych

• PEX -połączenia z użyciem tulei zaciskowej

• Klejenie przewodów z PVC-C

• PP -zgrzewany

• polietylen - tylko przez kształtki

KOROZJA MATERIAŁOWA

• korozja kontaktowa przy bezpośrednim łączeniu metali

• korozja wynikająca z przedostawania się jonów metali bardziej szlachetnych np.Cu do wody instalacyjnej ,wtórnego osadzania się tych jonów na przewodach i elementach i elementów instalacji wykonanych z metali mniej szlachetnych

korozja - podstawowe ograniczenia

-nie należy stosować

• elementów stalowych ocynkowanych

• w miedzianej instalacji C.O. grzejników aluminiowych

-nie zaleca się:

• łączenia w jednym obiegu C.O. z tworzyw sztucznych innych materiałów co do których istnieją zastrzeżenia wzajemnego negatywnego oddziaływania

• niebezpieczeństwo rośnie ze wzrostem prawdopodobieństwa dyfuzji tlenu atmosferycznego przez przewody

Zabezpieczenie rur z PEX przed dyfuzją tlenu do instalacji

a) EVAX b) PAX-AL.-PEX

KOMPENSACJA CIEPLNA

α - współczynnik rozszerzalności liniowej

l - długość przewodu [m]

Δt - różnica temperatur między temperaturą czynnika w rurze a otoczeniem

- kompensacja naturalna

• prawidłowe rozmieszczenia materiałów stałych

• prowadzenie przewodów łukami

- kompensatory u - kształtne

- kompensatory solowe ( mieszkowe)

Kompensacja naturalna

• długość ramienia elastycznego

K -stała materiałowa zależna od rodzaju rur

d - średnica zewnętrzna przewodu [mm]

Δl - wydłużenie liniowe

Kompensacja - ramie elastyczne

PS - podpora stała

PP - podpora przesuwna

Kompensacja naturalna - długość ramienia elastycznego z naciągiem wstępnym

K - stała materiałowa

Kompensacja - kompensatory U- kształtne

A_min - szerokość kompensatora

n - długość ramienia

Kompensacja - kompensatory U - kształtne

A_min - szerokość kompensatora

SA. - odstęp bezpieczeństwa

Δl - wydłużenie liniowe [mm]

SA =150 mm dla rur tworzywowych

Kompensacja - wydłużeń cieplnych - zasady

• graniczna długość przewodu nie wymagająca kompensacji Sm

• umożliwienie każdemu odcinkowi rury rozszerzanie się bez ograniczeń

• niedopuszczanie do działania odkształcenia na zbyt krótkim odcinku

IZOLACJA PRZEWODÓW

Zadaniem techniki izolacyjnej jest zmniejszenie gęstości strumienia ciepła przez zastosowanie pomiędzy ciałami wymieniającymi ciepło warstw

• ograniczenie strat ciepła przewodów

• utrzymanie temp. nośnika ciepła wewnątrz przewodu na wymaganym poziomie

• ograniczenie kondensacji pary wodnej na ściankach rurociągu

• eliminacja szumów i drgań pochodzących od instalacji

Wymagania stawiane izolacjom cieplnym

• efektywność cieplna zależy od właściwości cieplnych izolacji

• stabilność właściwości ocieplanych w czasie

• niska zawartość wilgoci i mała zdolność jej absorpcji z otoczenia

• odporność na szybkie zmiany temperatury

• niezależność właściwości cieplnych od położenia geograficznego

Cechy pozostałe

• gęstość materiału izolacyjnego

• właściwości wytrzymałościowe

• rozszerzalność objętościowa

• odporność na szok termiczny

• nieszkodliwość dla człowieka

Efektywność energetyczna

• różnica temperatur pomiędzy zewnętrznymi powierzchniami warstwy izolacji

• grubość warstwy izolacji

• pole powierzchni przepływu ciepła

• współczynnik przewodzenia ciepła

Porowatość izolacyjności cieplnej wybranych materiałów izolacyjnych i betonu

• wytyczne niemieckie - materiał o współczynniku przewodności cieplnej <0,1 [W/mK]

• wytyczne polskie - materiał termoizolacyjny, którego współczynnik przewodzenia ciepła w temperaturze 20°C nie jest większy niż 0,175 [W/mK] przeznaczony do izolacji termicznej budynku

• przemysłowych urządzeń cieplnych i chłodniczych

O wyborze rodzaju i grubości izolacji decydują następujące czynniki:

• czynniki cieplne - efektywność cieplna, stabilność właściwości cieplnych w czasie

• czynniki techniczne wynikające z warunków zastosowania - gęstości, właściwości wytrzymałościowych, rozszerzalność liniowa i objętościowa

• czynniki technologiczne i ekonomiczne

Izolacja przewodów - materiały

• spieniony kauczuk syntetyczny (instalacje grzewcze, sanitarne i klimatyzacyjne)

• polietylen (instalacje ciepłej i zimnej wody)

• lekka pianka poliuretanowa (instalacje ciepłej i zimnej wody oraz do centralnego ogrzewania)

Izolacja przewodów - właściwości materiałów

- opór przenikalności pary wodnej

Im większy współczynnik oporu przenikalności przy wodnejtym silniej w czasie wzrasta zawilgocenie materiału izolacyjnego, co prowadzi do zwiększenia współczynnika przenikania ciepła.

PODZIAŁ MATERIAŁÓW IZOLACYJNYCH

PN-89/B-04620 według:

• rodzaju podstawowych surowców wyjściowych-

• nieorganiczne (wełna mineralna, wata szklana)

• organiczne (pianki z tworzyw sztucznych)

• struktury - włókniste (z wełny mineralnej, szklanej, z pianki z tworzyw sztucznych)

• kształtu

- luźne (wełna mineralna, wata szklana)

- płaskie (płyty, maty )

• zawartość lepsza

PODSTAWOWE WYMAGANIA STAWIANE IZOLACJOM CIEPLNYM

• niska wartość współczynnika przewodzenia ciepła

• mała gęstość pozorna

• szeroki zakres temperatur stosowania

• objętość biologiczna

• odporność na starzenie

• mała rozszerzalność liniowa

• stabilność wymiarów przy zmianach temperatury

• odporność na działanie temperatury pracy instalacji

• odporność na działanie wilgoci

• niska przepuszczalność dyfuzyjna pary wodnej oraz mały współczynnik przewodzenia wilgoci

• wytrzymałość na obciążenia występujące podczas transportu, montażu i eksploatacji

WYMAGANIA WEDŁUG PN-B-02421, 2000

Izolację cieplną należy stosować :

• na całej powierzchni prostych odcinków i podłączeń przewodów

• w miarę możliwości technicznych na całej lub części powierzchni urządzeń, służących do wymiany lub magazynowania ciepła

• płaszcze ochronne izolacji właściwej należy stosować w napowietrznych sieciach ciepłowniczych oraz w tych przypadkach, gdy jest to wymagane ze względów technicznych

WYMAGANIA WEDŁUG PN-B-02421, 2000

W instalacjach c.o. izolację cieplną należy stosować:

• na całej długości odcinków prostych, na kształtkach i na połączeniach przewodów

• na całej lub części powierzchni urządzeń ( w miarę możliwości technicznych)

• w przewodach prowadzonych przez pomieszczenia nie ogrzewane oraz pomieszczenia kotłowni, węzła cieplnego

• na przewodach pionów prowadzonych po wierzchu ścian w pomieszczeniach ogrzewanych o temperaturze wewnętrznej obliczeniowej t<12°C

OKREŚLENIE GRUBOŚCI IZOLACJI DLA PRZEWODÓW c.o I c.w.u.

według PN-B-0241, 2000

dz - średnia zewnętrzna izolowanego przewodu [mm]

e - grubość warstwy izolacji [mm]

λ - wartość współczynnika przewodzenia ciepła [W/mK]

ZASADY MONTARZU

• Izolowanie przewodu podczas montażu polega na nasunięciu otuliny na przewód zakończony sznurkiem ochronnym, następnie łączy się poszczególne elementy instalacji , izolacja termiczna z tzw. zamkiem błyskawicznym

• W przypadku przewodów już istniejących nakłada się izolację poprzez przecięcie wzdłużne po dopasowaniu

TRWAŁOŚĆ IZOLACJI ZALEŻY OD:

• prawidłowego wykonania montażu zgodnie z zaleceniem producenta systemu do izolacji przewodów i elementów instalacyjnych oraz od prawidłowo dobranego materiału izolacyjnego w zależności od zastosowania

• grubość wykonanej izolacji powinna być zgodna z dokumentacją techniczną z tolerancją od 5% do 10%

• średnica wewnętrzna otuliny powinna być zgodna.

ZABEZPIECZENIE

Stosuje się wtedy gdy spełnione są następujące warunki:

1. temperatura wody na zasilaniu tz<100°C

2. maksymalne ciśnienie podczas eksploatacji nie przekracza wartości 0,6MPa p max ≤0,6MPa

3. źródłem ciepła może być wymiennikowy węzeł cieplny lub kotłownia opalana olejem oraz kotłownia zasilana energią elektryczną

JAK DOBRAĆ ZAWÓR BEZPIECZEŃSTWA?

Dobieramy w oparciu o przepisy dozoru technicznego, wewnętrzna średnica, króćca zaworu bezpieczeństwa nie może być mniejsza niż 15 mm.

Zawór bezpieczeństwa powinien być nastawiony tak, aby ciśnienie początkowe otwarcia zaworu było równe wartości p max dla instalacji, a ciśnienie zamknięcia zaworu stanowiło 80% tej wartości p max czyli ciśnienia otwarcia.

40. Grzejniki konwekcyjne

a) klasyfikacja grzejników

-w zależności od zastosowania nośnika energii cieplnej oraz sposobu przekazywania

grzejniki możemy podzielić na:

• wodne

• parowe

• elektryczne

b)w zależności

• konwekcyjne

• promieniujące

W grupie grzejników konwekcyjnych znajdują się następujące rodzaje:

• płytowe

• płytowo- konwektorowe wykonane ze stali

Grzejniki członowe:

• stalowe

• żeliwne

• aluminiowe

Grzejniki rurowe:

• wykonane z rur gładkich

• rury ożebrowane

• łazienkowe (najczęściej)

GRZEJNIKI PROMIENIUJĄCE:

1) grzejniki płaszczyznowe w zależności od położenia

• ścienne

• podłogowe

• sufitowe

2) taśmy promieniujące (stosowane o dużej kubaturze)

3) promienniki podczerwieni

• gazowe

• elektryczne

warunki stawiane grzejnikom konwekcyjnym

• efektywność wysoka

• zwarta konstrukcja

• mała pojemność wodna

Powierzchnia ogrzewana grzejników konwekcyjnych

q - obliczeniowa wydajność grzejnika

U- współczynnik przenikania ciepła przez ściankę grzejnika dla grzejników konwekcyjnych

U=CΔt_g^mm^a

Δt_g - średnia różnica temp. dla grzejnika

ε - współczynnik korekcyjny funkcji początkowej i końcowej różnicy temp.dla grzejnika oraz wykładnika charakterystyki cieplnej grzejnika

Δt₂ - końcowa różnica temp.

Δt₂ = t_p-t_i

Δt₁ = t_z-t_i

ε =f(Δtz_, Δt,m)

c,m,a -parametry stałe dla danego typu grzejnika i sposobu podłączania do sieci

m -strumień masy przepływającej przez grzejnik

Q - moc grzejnika

Cp -ciepło właściwe

Δt = t_z-t_p

RODZAJE REGULACJI INSTALACJI C.O

1) REGÓLACJA WSTĘONA - na etapie projektowania instalacji C.O polegająca na wyrównaniu strat ciśnienia w obiegach centralnego ogrzewania z działającym w tych obiegach ciśnieniem czynnym

wytwarzane przez pompę, która jest w obiegu

2) REGULACJA EKSPLOATACYJNA urządzenia centralnego ogrzewania polega na dostosowaniu mocy grzejnika do potrzeb cieplnych przy założeniu utrzymania na zadanym poziomie temperatury w ogrzewanych pomieszczeniach. W sezonie grzewczym mamy do czynienia ze zmianą temperatury czyli potrzeby temperatury są różne.

Wskaźnikiem stopnia niezbędnej zmiany mocy cieplnej jest współczynnik obciążenia cieplnego urządzenia grzewczego

Qx - zapotrzebowanie na moc cieplną eksploatacyjną (w chwili sezonu grzewczego)

Q - obliczanie zapotrzebowania na moc cieplną

W metodzie regulacji eksploatacyjnej zmianę mocy cieplnej grzejnika uzyskuje się poprzez odpowiednią zmianę średniej różnicy temperatury.

w chwili

Jest to najczęściej stosowana w instalacjach C.O regulacja jakościowa polegająca na zmianie parametrów czynnika na zasilaniu i powrocie.

PARAMETRY CZYNNIKA (WODY) W INSTLACJI C.O W DOWOLNEJ CHWILI SEZONU GRZEWCZEGO „X”

41. Wymagania systemu grzewczego

• utrzymanie wymaganej odpowiedniej dla przeznaczenia pomieszczenia czasu jego użytkowania ,charakteru czynności ,rodzaju jego odzieży zgodnej z wymaganiami komfortu , temperatury otoczenia charakteryzującej się określoną równomiernością w przestrzeni i jej ewentualną zmiennością w czasie

• zdolność regulacji (możliwość zmiany temp. odczuwalnej w pewnym przedziale)

• nie pogorszenie jakości powietrza w pomieszczeniu w wyniku działania ogrzewania

• zoptymalizowane koszty inwestycji i eksploatacji przy uwzględnieniu malej uciążliwej dla środowiska naturalnego

Wymagania stawiane nowoczesnym instalacją ogrzewania

• elastyczność i stosunkowo mała bezwładność cieplna (cecha ta pozwala na szybkie dostosowanie się instalacji do aktualnych potrzeb cieplnych i maksymalne wykorzystanie zysków ciepła)

• podwyższona stateczność hydrauliczna polegająca na zapewnieniu dużego udziału oporów w stosunku do całkowitych oporów obiegów

• spełnienie warunku minimalnego oporu hydraulicznego grzejnika

• lub spełnienie kryterium autorytetu zaworu regulacyjnego k_d

wymagania dodatkowe

• hermetyzacja układu

• efektywne wykorzystanie dostarczanej energii cieplnej

• możliwość odbiorów na zużytą energię i z powrotem

OBIEG - układ działek od źródła ciepła do odbiornika i z powrotem

DZIAŁKA - odcinek sieci przewodów o stałej średnicy, przewodzący stały strumień masy czynnika

Dla każdego obiegu przy przepływach nominalnych powinien być spełniony warunek

Z_i -straty miejscowe

Z_e - opory miejscowe

Jednostkowi liniowy spadek ciśnienia wywołany oporami tarcia

straty ciśnienia wywołane oporami miejscowymi na działce

długość równoważna

Łączne straty ciśnienia działki

Ciśnienie czynne grawitacyjne z rozdziałem dolnym

Ciśnienie czynne grawitacyjne z rozdziałem górnym

Ciśnienie czynne w ogrzewaniu podłogowym

Autorytet zaworu - stosunek strat ciśnienia w zaworze całkowicie otwartym (położenie obliczeniowe) do sumy oporów hydraulicznych całego obiegu

W instalacji C.O z termostatycznymi zaworami grzejnikowymi, kryterium stateczności hydraulicznej instalacji pompowej z ręcznymi zaworami grzejnikowymi zostało zastąpione warunkiem odpowietrzenia autorytetu zaworu.

Doboru zaworu termostatycznego dokonuje się na podstawie:

- współczynnika przepływu kv, który jest funkcją strumienia wody grzejnej zasilającej grzejnik i wartości dyspozycyjnej różnicy ciśnień na przyłączu grzejnika

- zakres proporcjonalności

x_p = (x_p = 2K)

42. Etapy wymagania instalacji C.O

1) obliczenie strat ciśnienia wywołane oporami tarcia i stratami miejscowymi na działkach

R =1,5210^-5m^1,96dw^-5,205 [Pa/m]

2)obliczanie strat ciepła dla poszczególnych obiegów

3)określenie ciśnienia grawitacyjnego w obiegach

4)wytypowanie obiegu najbardziej niekorzystnego

5)dla obiegu najbardziej niekorzystnego dobór zaworu termostatycznego wykorzystując kryterium dławienia

6)określenie ciśnienia dyspozycyjnego wytwarzanego przez pompę

7)określenie strat ciśnienia w poszczególnych obiegach

8)określenie nastawy wstępnej

43. Średnia temperatura dla grzejnika

Wskaźnikiem zmiany jest stopień obciążenia urządzenia grzewczego

t_zx, t_px regulacja jednostkowa (eksploatacyjna - w sezonie grzewczym) m=const

W urządzeniach stosowana jest również regulacja ilościowa, w której strumień masy czynnika m
const, ale stała temperatura wody ,na zasilaniu jest stała t_z = const

44. Wodne ogrzewanie podłogowe

ZALETY OGRZEWANIA PODŁOGOWEGO

- oszczędność energii (niższa temp. wody na zasilaniu ogrzewania podłogowego co pozwala na wykorzystanie niskotemperaturowych kotłów ,niekonwekcjonalnych źródeł ciepła-pomp ciepła i energii słonecznej pozyskiwanej w kolektorach a także w przypadku podłączenia budynku do sieci zasilania po stronie elektrociepłowni

t_{2 max} <55°

- spełnienie podwyższonych wymagań komfortu cieplnego polegający na uzyskaniu równomiernego pionowego układu temp. w pomieszczeniu przy zapewnieniu wymaganej temp. odczuwalnej

t_o =(t_i+t_p)/2

t_p -średnia temp. przegród otaczających pomieszczenie

t_i -temp. powietrza

t_p>t_i

-z racji obniżenia temp. w pomieszczeniu można uzyskać oszczędność energii na ogrzewanie rzędu 10%

OGRANICZENIA PRZY STOSOWANIU OGRZEWANIA PODŁOGOWEGO

• konieczność przewidywania ogrzewania już w projekcie budynku wraz z konkretnym przyjęciem konstrukcji podłogi

• brak możliwości zmian powierzchni ogrzewanej w późniejszym czasie

• koszty inwestycji są wyższe niż przy ogrzewaniu konwekcyjnym

• koszty naprawy wyższe

Temp. na powierzchni podłogi podlega ograniczeniu ze względów higienicznych

• pomieszczenia mieszkalne i biurowe

• dla strefy brzegowej w pasach nie szerszych niż 1m pod oknami gdzie można zagęszczać rozstaw rur

• miejsca stałej pracy w pozycji stojącej t_p =26-27°C

gdzie α = 8,92

45. Charakterystyka grzejnika podłogowego zasilanego wodą

Technologia wykonywania grzejnika podłogowego

1. mokra - rury grzejne zalane są w warstwie jastrychu ,który styka się z rurami na całym ich obwodzie

2. sucha - naprężenia wywołane przez wydłużenia rur przenoszone przez beton .W technologii suchej rury są układane w warstwie izolacji cieplnej w płytach ze specjalnie ukształtowanymi prowadnicami .Rury mają możliwość przesuwania się w prowadnicach zamiast zalewania rur jastrychem nad warstwą izolacji z rurami można ułożyć prefabrykowane płyty i po ich zatarciu można układać dowolną wykładzinę

1-konstrukcja ściany

2-tynk

3-wykończenie warstwy podłogi

4-wylewka betonowa

5-izolacja brzegowa

6-rura wielowarstwowa

7-uchwyt do rur

8-izolacja przeciwwilgociowa

9-izolacja termiczna

10-konstrukcja stropu

1. IZOLACJA- powinna być wykonana ze sztywnych płyt

• z wełny mineralnej usztywnionej żywicami

• płyty styropianowe

• płyty spienione poliuretanem

Podstawowym założeniem konstrukcji podłogi jest

dół góra

wynikają z tego założenia minimalnej grubości izolacji

Minimalna grubość izolacji

• dla stropów między kondygnacyjnych

d = 0,003 cm R = 0,75
R- opór warstwy

• dla stropów nad nie ogrzewanymi piwnicami i innymi pomieszczeniami

d = 0,08 cm R = 2,0

• dla podług na gruncie lub stropy z powietrzem zewnętrznym

d = 0,09 cm R = 2,25

Izolacja brzegowa - dookoła pomieszczenia wzdłuż ścian ułożone paski umożliwiające rozszerzalność płyty podłogowej

5-8mm - szerokość

15-18 - wysokość

2. JASTRYCH -jest warstwą wyrównującą temp. na powierzchni podłogi grzejnej i przejmująca obciążenia użytkowe i rozkładającą ją na mniej odporne warstwy izolacji

(grubość warstwy 6,5 cm wraz z rurami nad rurami 4 cm)

Masa powinna mieć konsystencję dwu płynną

Jednorazowo wylana powierzchnia jastrych nie powinna być większa niż 30 m²

3. WYKŁADZINA -

• ceramiczna beton R = 0,002
  

• tworzywo sztuczne R = 0,007
  

• dywanowa(dywan ,parkiet) R = 0,10
  

• gruby dywan(gruby parkiet) R = 0,15
  

R 0,15

Dla 4 standardowych wykładzin przy temperaturze powietrza w pomieszczeniu t_i = 20°C średniej temperaturze czynnika grzejnego

i odstępach rur b = 0,15 m , gęstości strumienia uzyskiwane są w przedziale

q = 140-80

technologia sucha

Rozstaw rur w wężownicy

wyższa temperatura i bardziej wyrównana temperatura - przy większym rozstawie

niższa temperatura - mniejszy rozstaw

b = 0,10,3 m

Q- zapotrzebowanie na moc cieplną [W]

gęstość strumienia zależy od :

• odstępu między rurami

• rodzaju wykładziny

• parametrów wody grzejnej

- temperatury wewnętrznej t_i

• jakości wykonania jastrychu : jego grubości

długość pojedynczego obiegu grzejnego wynika z ograniczenia strat ciśnienia czyste straty

z tego wynikają długości max : l = 80250 m

prędkość przepływu w = 0,20,45 m/s

46. Samoregulacja ogrzewania podłogowego

Jest to zjawisko pożyteczne powoduje natychmiastowe zmniejszenie mocy ogrzewania w przypadku podwyższenia zysków ciepła (podwyższenie temperatury w pomieszczeniu)

Jest on najbardziej pożądany w początkowym skoku temperatury powietrza gdy działanie układu regulacyjnego ogrzewanie podłogowe jest najmniej efektywne z uwagi na dużą bezwładność cieplną grzejników podłogowych.

α

Instalacje podgrzewania podłogowego + ogrzewanie konwekcyjne

1. czynnik temperatury max

2. pompa

3. zawór z termostatem

4. zawór dławiący obejście

5. zawór powrotu

47. Kotłownia

Moc kotła zależy od

• współpracy obiegów C.O. went. tech. Cwu

• wielkości Q na poszczególne cele

• proporcji składowych

Q_k =Q_co+Q_w+Q_t+Q_cwu

Q_k- moc kotłaq

Q_co- zapotrzebowanie na moc cieplną na cele ogrzewane

Q_w - zapotrzebowanie na wentylacji lub klimatyzacji

Q_t- zapotrzebowanie technologiczne

Q_cwu -zapotrzebowanie na przygotowania cwu

Wymagania dla budynków mieszkalnych

• wyznaczenie mocy kotła w budynkach jednorodzinnych bez elementów pojemnościowych →moc kotłowni jest równa max zapotrzebowaniu na przygotowanie cwu.
  

• w budynkach jedno i wielo rodzinnych, w których zastosowano podgrzewanie pojemnościowe do przygotowania cwu

• 
  , kotły dobiera się w oparciu o obliczeniowe zapotrzebowanie na moc cieplną na cele co

a)
⇒

b)
⇒

- jednostkowe zużycie

dla komunalnych kotłowni

48. Obliczenia zapotrzebowania paliwa na różne cele

Zmienne zapotrzebowanie na cele w ciągu roku jest podstawą do wyznaczania zapotrzebowania na paliwa

• na cele wentylacyjne i klimatyczne

V_p - kubatura wewnętrzna pomieszczenia wentylowanego

n - krotność wymian powietrza w ciągu roku , 1 godz. Według wytycznych dla pomieszczeń o różnych przeznaczeniach

Cp -ciepło właściwe powietrza

ρ - gęstość powietrza

Zmienność zapotrzebowania ciepła dla cwu

Roczne zapotrzebowanie paliwa

Q - potrzeby rzeczywiste ciepła

W_u - użytkowa wartość opałowa danego paliwa

I sposób - uproszczony na C.O

Q_w - sezonowe zapotrzebowanie na ciepło obliczona metodą stopniodni

η_uk - sprawność użytkowa kotła 0,5 -0,9

η_ui - sprawność użytkowa instalacji z określonym układem regulacji

0,99 (instalacja pompowa z zaworami termostatycznymi)-0,75 ( dla instalacji C.O dla grawitacyjnej lub pompowej bez zaworów termostatycznych przy grzejnikach lecz regulacją przy kotle - ręczne i mechaniczne)

dla paliwa płynnego , oleju

Q_co - chwilowa moc cieplna instalacji kW

b - liczba godzin pracy palnika olejowego 1650 - 2100

W_u - wartość opałowa oleju

η - sprawność średnioroczna instalacji kotłowej η = 0,9

Q_h - sezonowe zapotrzebowanie na ciepło [kWh/rok]

W₁ , W₂ - mnożnik uwzględniający przerwy w ogrzewaniu

η_{w -} sprawność wytwarzania

η_ρ - sprawność przesyłowa

η_r - sprawność regulacji systemu ogrzewania

η_co -współczynnik regulacji 0,99 - 0,75

GLR - proporcja zysku do strat budynku

moc szczytowa

koszt ogrzewania w sezonie grzewczym

cena cena energii

miesięcznej

za UMW

Zapotrzebowanie paliwa na cwu

η_cwu - średnioroczna sprawność układu przystosowania cwu

mj = 80 dm³/os d

B = 210 N [dm³/rok]

Zapotrzebowanie na cele technologiczne

Q_śr - średnie godzinowe zapotrzebowanie na ciepło

lg - czas pracy urządzenia w ciągu doby do technologii

ld - w ciągu roku

49. Wymagania kotłowni

Wymagania dla kotłowni na paliwa stałe

dla kotłowni do 25 kW

• kocioł centralnie ustawiony

• kocioł na fundamencie (podłoga zabezpieczona blachą)

• wentylacja nawiewna za pomocą nie zamykanego otworu

A_{N min} =200cm²

Wentylacja wywiewna kanałem z materiału niepalnego o min przekroju

A_{W min} =14x14cm²

• przekrój komina A_K =20x20 cm²

• wysokość kotłowni 1,9m (zalecane 2,2m)

• musi byś punkt czerpalny , wpust podłogowy ,oświetlenie okienne i sztuczne

dla kotłowni >25kW

• przy ciągu grawitacyjnym odległość kotła od komina połowy wysokości komina

• wentylacji, skład paliwa powinien mieć wentylację wywiewną

n = 1 [wym/h] - krotność wymian

n = 3 [wym/h] - skła żużla

• łatwa droga ewakuacji

• oświetlenie sztuczne i naturalne, powierzchnia okien w zależności od wielkości pomieszczenia

• pompa ręczna o średnicy 32 mm

Powierzchnia

1 ) składu paliwa

B -ilość paliwa

a - dodatek na komunikację 0,15 - 0,25

ρ_p - gęstość magazynowanego paliwa [kg/m³]

h - wysokość warstwy magazynowania paliwa 1,0 - 2,0 m

2 ) składu żużla :

B_ż - 0,007·B·h·A

B - ilość paliwa

h - wartość składowania 1,2 m

A - zawartość żużla i popiołu w % (25 - 50 %)

Wymagania dla kotłowni opalanej gazem

dla małych kotłowni moc<60 kW

dla dużych kotłowni moc >60 kW

DLA MAŁYCH KOTŁOWNI

Q_K30kW

• nie należy lokalizować kotłów w pomieszczeniach do stałego przebywania ludzi

• wentylacja nawiewna i wywiewna

A_N =200cm²

A_W =200cm²

Q_K = 30 - 60 kW

• powierzchnia kotłowni na najniższej lub najwyższej kondygnacji musi mieć jedną ścianę wew. i wysokość 1m

DLA DUŻYCH KOTŁOWNI

Q_K60kW

• min. wysokość kotłowni 2,5m

• strumień powietrz do procesów spalania

• wentylacja nawiewna i wywiewna

A_N = 5*Q_K cm ²

A_w =0,5 0,5*A_N

W kotłowniach z urządzeniami gazowymi pobierającymi powietrze do spalania z pomieszczenia z grawitacyjnym odprowadzeniem spalin .Stosowanie wentylacji mechanicznej jest zabronione.

Wymagania dla kotłowni na paliwa olejowe

DOTYCZY PRZEGRÓD

• podłoga szczelna i nienasiąkliwa, wykonuje je się w formie wanny, która będzie w stanie zatrzymać paliwo, które się wydostanie.

MAGAZYNY OLEJOWE

• dla małych kotłowni - w pomieszczeniach kotła oddzielony od kotła ścianką, której wysokość powinna taka aby różnica między górną granicą i zbiornikiem = 30 cm ( są to zbiorniki z tworzyw sztucznych także zbiornik dwu płaszczowy)

jeżeli magazyn jest wewnątrz budynku stosuje się zbiorniki i zachodzą następujące zasady:

• przechowywanie oleju o pojemności >500 dm³ powinno się odbywać w wydzielonym pomieszczeniu max do 100 m³ oleju wewnątrz

• wentylacja wywiewno - nawiewna o krotności wymiany n=2 - 4 [wym/h]

• zbiornik o pojemności 100 dm³ mogą być w pomieszczeniu kotłowni

50. Kominy

Stosowanie paliw gazowych i olejowych w nowoczesnych kotłowniach powoduje:

1. większą zawartość pary wodnej w spalinach

2. większą zawartość CO₂ w spalinach

3. podwyższenie temperatury punktu rosy spalin wynika to z punktu 1 i 2

4. cykl załączeń i wyłączeń → częste okresy wychładzania ścian komina

1

---