ZAJĘCIA KONWERSATORYJNE
Zapotrzebowanie mocy cieplnej do ogrzewania pomieszczeń i budynków
Początek formularza
Obliczenia takie są tylko szacunkowe. W związku z tym, po zatwierdzeniu zastosowania pompy ciepła, w celu sprawdzenia poprawności jej doboru, należy sporządzić dokładne obliczenia zapotrzebowania ciepła. Przybliżone ustalenie zapotrzebowania na ciepło w zależności od poziomu ocieplenia budynku. Rodzaj Izolacja W/m3 W/m2
Nowa zabudowa Bardzo dobra izolacja cieplna 15 40 - 50
normalna izolacja cieplna 20 60 - 80
Starsze budynki zła 25-30 90 - 110
Dodatek do podgrzewu ciepłej wody: bardzo niskie zapotrzebowanie 10l/dzień/osobę 55°C: 0.08-0.15 kW/osobę
niskie zapotrzebowanie 20l/dzień/osobę 55°C: 0.15-0.22 kW/osobę
normalne zapotrzebowanie 25l/dzień/osobę 55°C: 0.22-0.30 kW/osobę
wysokie zapotrzebowanie 40l/dzień/osobę 55°C: 0.30-0.60 kW/osobę
Należy pamiętać iż zasady wyliczania mocy urządzenia grzewczego jakim jest pompa ciepła są takie same jak dla innych tradycyjnych urządzeń takich jak kotły. Dół formularza |
1. Instalacja ogrzewania
zapotrzebowanie mocy cieplnej (zapotrzebowanie ciepła) do ogrzewania pomieszczeń budynku wynika z sumy zapotrzebowań wszystkich ogrzewanych pomieszczeń
zapotrzebowanie ciepła (mocy cieplnej) pomieszczeń, będące podstawą dla projektowania instalacji grzewczej oraz źródła jest ustalane dla najbardziej niekorzystnych - obliczeniowych warunków zewnętrznch
zapotrzebowanie na moc cieplną to taki strumień ciepła jaki powinno urządzenie grzewcze dostarczyć do pomieszczenia aby utrzymać wymaganą temperaturę wewnętrzną w obliczeniowych warunkach zewnętrznych
dostarczana przez instalację moc cieplna do pomieszczenia musi pokryć straty wynikające z przenikania ciepła przez przegrody zewnętrzne i wewnętrzne oraz związane z zapotrzebowaniem ciepła do wentylacji
1.1 Przeprowadzenie obliczeń
Do obliczenia zapotrzebowania ciepła dla pomieszczeń i całego budynku konieczne jest zgromadzenie następującej dokumentacji:
plan sytuacyjny terenu z budynkiem (skala 1:1000)
jego usytuowanie względem stron świata
szczegółowej dokumentacji budowlanej obejmującej:
rzuty kondygnacji w skali co najmniej 1:100 (może być także 1:50)
(z wymiarami pomieszczeń, przegród oraz okien i drzwi)
widoki elewacji
przekroje budynku (z podaniem wysokości kondygnacji, okien itp.)
opis budynku (budowa przegród w tym tworzących je warstw, ich grubości, rodzajów materiałów, współczynników przenikania ciepła)
obliczeniowa wartość oporu przewodzenia ciepła warstwy:
całkowity opór cieplny jednorodnej warstwowej przegrody:
gdzie : R1, … Rn - opory przewodzenia warstw m2K/W
Rsi, Rse - opory przejmowania ciepła na powierzchni
wewnętrznej i zewnętrznej m2K/W
PROCEDURA OBLICZANIA
A. Norma : PN-B-03406 z 1994 r. „Obliczenia zapotrzebowania na ciepło pomieszczeń o kubaturze do 600 m3 ”.
lub B. Norma PN-83/B-03406 wraz z PN-82/B-02402; PN-82/B-02403;
PN-83/B-03430 (z późniejszymi zmianami)
Ad A. Obliczeniowe zapotrzebowanie na ciepło pomieszczeń Q ;
należy określić wg wzoru:
Q = Qp ( 1 + d1 + d2 ) + Qw
Qp - straty ciepła przez przenikanie [W]
Qw - zapotrzebowanie na ciepło do wentylacji [W]
d1 - dodatek do strat ciepła przez przenikanie dla wyrównania wpływu niskich temperatur
powierzchni przegród chłodzących pomieszczenia
d2 - dodatek na straty ciepła przez przenikanie uwzględniające skutki nasłonecznienia przegród
i pomieszczeń
Straty ciepła przez przenikanie wg wzoru:
Qp = SQo
Qo - straty ciepła poszczególnych przegród lub ich części, dla których obliczeniowy współczynnik przenikania ma jednakową wartość
Qo = k * ( ti - te ) *A
k = U - współczynnik przenikania ciepła obliczany zgodnie z PN-ISO
6946: 1999(bez uwzglednienia mostków cieplnych), [W/m2K]
te - obliczeniowa temperatura zewnętrzna przyjmowana
wg. PN-82/B-02402 , [oC]
ti - obliczeniowa temperatura powietrza wewnątrz
pomieszczenia wg. PN-82/B-02402 , [oC]
A - powierzchnia przegrody lub jej części [m2]
W strefach klimatycznych oblicza się zapotrzebowanie ciepła w warunkach obliczeniowej temperatury zewnętrznej.
Strefa: I II III IV V
te : -16 -18 -20 -22 -24
ti : Temperatury obliczeniowe pomieszczeń w budynkach
+5oC dla pomieszczeń dyżurnych, niewykorzystywanych, nie przeznaczonych do stałego przebywania ludzi
+8oC pomieszczenie nie przeznaczone do stałego przebywania osób, w których jednorazowy pobyt do 1h w odzieży zewnętrznych np. klatka schodowa
+12oC pomieszczenia do stałego przebywania ludzi w okryciach zewnętrznych lub wykonujących ciężką pracę fizyczną (magazyny, składy, hale targowe)
+16oC do przebywania w okryciach w pozycji siedzącej lub bez okryć przy lżejszej pracy fizycznej (hale pracy, sklepy, sale widowisk.)
+20oC budynki mieszkalne, pomieszczenia mieszkalne
+25oC łazienki, szatnie, gabinety lekarskie
+32oC pomieszczenia technologiczne, np. suszarnie
Pole powierzchni przegród (scian, stropów) należy określić na podstawie ich wymiarów w osiach przegród do nich prostopadłych).Wymiary okien i drzwi jako wymiary ościeżnic.
Zapotrzebowanie na ciepło do wentylacji Qwo to strumień ciepła potrzebny do ogrzania odpowiedniego strumienia powietrza zewnętrznego (dopływającego do pomieszczenia), dla spełnienia wymagań higienicznych.
straty ciepła na wentylację Qwo :
V - strumień objętościowy powietrza wentylacyjnego [m3/s]
cp - ciepło właściwe powietrza [J/(kg K)]
r - gęstość powietrza [kg/ m3]
dla cp = 1,020 [kJ/kg K]
r = 1,2 [kg/m3]
V w [m3/h]
Qwo = 0,34 *V*( ti - te )
Strumień objętości powietrza wentylacyjnego powinien wynosić:
dla pokoju mieszkalnego i sypialni 20 m3/h dla każdego mieszkańca, przy czym łączny strumień powietrza dla pokojów nie powinien być niższy od 1 wymiany na godzinę [1/h]
dla pokojów zbiorowego przebywania ludzi ( np. świetlica, jadalnia) 20 m3/h dla każdej przebywającej osoby
dla kuchni, łazienek i ustępów przeznaczonych do użytku indywidualnego wg 2.1.2 normy PN-83/B-03430
strumień powietrza powinien odpowiadać wymogom sanitarnym:
dla kuchni z oknem zewnętrznym wyposażonej w kuchnię gazową lub węglową 70 m3/h
dla kuchni wyposażonej w kuchnię elektryczną, mieszkanie
do 3 osób 30 m3/h
dla łazienki (z ustępem lub bez) 50 m3/h
dla ustępu 30 m3/h
zapotrzebowanie ciepła do wentylacji Qw z uwzględnieniem zysków
wewnętrznych i przy założeniu jednokrotnej wymiany na godzinę:
Dla pomieszczeń użytkowych co najmniej 12h w ciągu doby (mieszkania, szpitale)
Qw = [0,34 (ti - te) - 9 ] * V
Dla pomieszczeń użytkowych mniej niż 12h w ciągu doby (budynki użyteczności publicznej )
Qw = [0,34 (ti - te) - 7] * V
Dla pomieszczeń pomocniczych i nie przewidzianych do stałego przebywania takich jak: piwnice, klatki schodowe itp. Strumień powietrza zapewniający 1/2 wymiany na godzinę i bez zysków wewnętrznych - zatem:
Qw = [ 0,34 (ti - te)] * V/2
B. Zapotrzebowanie na moc cieplną pomieszczeń ogrzewanych według - PN-83/B-03406
Q = (Qp + Qw) * ( 1 + d1 + d2 +d3)
gdzie:
QW - straty związane z podgrzewaniem powietrza wentylacyjnego
gdzie: a = 0,4 współczynnik zmniejszający zapotrzebowanie na ciepło do wentylacji ze uwagi na zyski wewnętrzne (pokrywające 60% potrzeb)
2. Ciepłownictwo - metody uproszczone
Metoda wskaźników kubaturowych (odniesiony do m3 kubatury budynku)
Wykorzystująca równanie charakterystyki cieplnej budynku (statyczne)
Ti = Te + ( Q / F ) => F ( Ti - Te ) = Q
Q = F ( Ti - Te )
F [W/K] - jednostkowe całkowite straty budynku
F = Ft + Fw + Fi suma jednostkowych strat przenikania, wentylacji oraz
infiltracji
F/V - jednostkowe straty odniesione do kubatury budynku
qj => W/m3K jednostkowa strata budynku
Obliczenia wskaźnika zapotrzebowania mocy cieplnej qCO do ogrzewania budynku mieszkalnego lub innego obiektu (przemysłowego, użyteczności publicznej:
qCO = qj *(Ti - Te) [W/m3]
Informacje dotyczące struktury budownictwa na danym terenie bierzemy z planu zagospodarowania przestrzennego lub wydziału gospodarki komunalnej.
Na potrzeby cieplne budynku składają się zapotrzebowanie na moc cieplną do c.o., oraz ewentulanie do przygotowania ciepłej wody użytkowej, wentylacji oraz potrzeby technologiczne:
q = qCO + qCWU + qW
Całkowite zapotrzebowanie Q = q*V
Metoda wg liczby mieszkańców w danym terenie ( wskaźnik zapotrzebowania mocy cieplnej odniesiony do 1000 mieszkańców)
Qjc = całkowite ( ogrzewanie + cwu + wentylacja )
Dla mieszkalnictwa potrzeba przeciętnie 1,3 MWt/1000 mieszkańców
(MWt - megawaty termiczne)
Dla mieszkalnictwa z usługami 2,0 MWt/1000m
Dla mieszkalnictwa z usługami i przemysłem 4,0 MWt/1000m
Powyższe wartości należy pomnożyć przez 0,75 (średni wspólczynnik przyłączenia do systemów ciepłowniczych), aby otrzymać przewidywane zapotrzebowanie dla systemu ciepłowniczego:
Zapotrzebowanie na ciepło do podgrzewania ciepłej wody użytkowej :
a = 1,05 - 1,1 - współczynnik zwiększający
tCWU = 55oC
tZ = 5 oC lub 10 oC
ΔtCWU = 45 lub 50 K
Gcwu,sr = 110 do 130 [dm3/dobę] - średnie zużycie ciepłej wody
na 1-go mieszkańca
Gcwu, max = 5,4 * n * Kh [kg/h] - największe zużycie ciepłej wody
przez n - mieszkańców
Kh - godzinowy współczynnik nierównomierności rozbioru ciepłej
wody
Kh = (Nh) = 9.32*n- 0,244
Zależy od liczby mieszkańców (maleje z nią od 4.5 dla 50 mieszkańców do 2.0 dla 6000 mieszkańców)
5