prpracun dobitaka topline

Tehnički studio − INSTALACIJE ZGRADA

1

4 PRORAČUN DOBITAKA TOPLINE − LJETO

I zvor i top l ine u l j e tnom razdob l ju : 1. unutrašnji izvori topline Q I (dobitak topline od ljudi, rasvjete, strojeva, susjednih prostorija,…)

2. vanjski izvori topline Q A (dobitak topline kroz zidove i staklene plohe transmisijom i zračenjem)

1. Unutrašnj i izvor i topl ine Q I

I P M EQ Q Q Q Q= + + + R

QP − toplina koju odaju ljudi, [W]

QM − toplina koju odaju različiti električni uređaji, [W]

QE − dobitak topline od rasvjete, [W]

QR − dobitak topline od susjednih prostorija, [W]

Topl ina koju odaju l judi Q P

P ukupnaQ N Q= ⋅

N − broj osoba, [−]

Qukupna − ukupna toplina (osjetna+latentna) koju odaje jedna osoba, [W] , (Tablica 1)

Tablica 1: Toplina koju odaju ljudi QP (VDI 2078)

[°C] 18 20 22 23 24 25 26 Qosjetna [W] 100 95 90 85 75 75 70

Ljudi koji ne vrše Qlatentna [W] 25 25 30 35 40 40 45 fizički rad Qukupna [W] 125 120 120 120 115 115 115

od.v.p* [g/h] 35 35 40 50 60 60 65

Srednje težak rad Qukupna [W] 270 270 270 270 270 270 270 Qosjetna [W] 155 140 120 115 110 105 95

* odavanje vodene pare, [g/h]


2

Tablica 2: Toplina koju odaju različiti električni uređaji QM (VDI 3804)

Električni uređaj Priključna Trajanje Voda Odavanje topline vrijednost upotrebe osjetna ukupna [W] [min/h] [g/h] [W] [W] Računalo (PC) 100..150 60 − 40..50 80..100 Printer 20..30 15 − 5..7 5..7 Ploter 20..60 15 − 5..15 5..15 Električni štednjak 3000 60 2100 1450 3000 5000 60 3600 2500 5000 Usisavač 200 15 − 50 50

Perilica rublja 3000 60 2100 1450 3000 6000 60 4200 2900 6000 Centrifuga za rublje 100 10 − 15 15 Hladnjak 100 60 − 300 300 175 60 − 500 500 Pegla 500 60 400 230 500 Radio 40 60 − 40 40 Televizor 175 60 − 175 175 Aparat za kavu 500 30 100 180 250 3000 30 500 1200 1500 Toaster 500 30 70 200 250 2000 30 300 800 1000 Sušilo za kosu-fen 500 30 120 175 250 1000 30 240 350 500


3

2. Vanjski izvor i topl ine Q A

( )A W F W T SQ Q Q Q Q Q= + = + +

QW − dobitak topline transmisijom kroz zidove, [W]

QF − dobitak topline kroz staklene površine-prozore, [W]

QT − dobitak topline kroz staklene površine-prozore transmisijom, [W]

QS − dobitak topline kroz staklene površine-prozore zračenjem, [W]

Transmisi ja topl ine kroz z idove QW Toplina koja prodire izvana kroz zidove i krov prema unutra. Prolaz topline opisan je također općepoznatom jednadžbom:

( )intW eQ A U θ θ= ⋅ ⋅ −

pri čemu su:

QW − transmisija topline kroz zidove i krov, [W]

A − površina plohe, [m2]

U − koeficijent prolaza topline, [W/(m2K)] (već korišten kod toplinskih gubitaka)

θe − vanjska projektna temperatura (LJETO), [°C], Zagreb → θe =32°C (Tablica 3)

θint − unutarnja projektna temperatura (LJETO), [°C], θint =26°C

LJETO → (θe − θint ) = (32 − 26) = 6°C

Tablica 3: Vanjska projektna temperatura θe i relativna vlažnost zraka ϕe − LJETO

Mjesto θe ϕe [°C] [%] Dubrovnik 32 52 Hvar 32 48 Karlovac 32 40 Ogulin 31 45 Osijek 33 44 Pula 31 47 Rijeka 32 40 Sisak 32 37 Slavonski Brod 33 37 Split 34 46 Šibenik 34 39 Varaždin 31 43 Vinkovci 32 43 Mollier-ov h-x dijagram za Zadar 32 45 vlažni zrak Zagreb 32 40 → entalpija h = 63 kJ/kg


4

S

Dobi tak topl ine kroz prozore QF t ransmisi jom QT i z račenjem QS

F TQ Q Q= +

TRANSMISIJA kroz staklene površine-prozore QT

( )intT eQ A U θ θ= ⋅ ⋅ −

pri čemu su:

QT − transmisija topline kroz staklene površine-prozore, [W]

A − površina plohe, [m2]

U − koeficijent prolaza topline, [W/(m2K)] (već korišten kod toplinskih gubitaka)

θe − vanjska projektna temperatura (LJETO), [°C], Zagreb → θe =32°C (Tablica 3)

θint − unutarnja projektna temperatura (LJETO), [°C], θint =26°C

LJETO → (θe − θint ) = (32 − 26) = 6°C

ZRAČENJE kroz staklene površine-prozore QS

max maxS s dif sjeQ I A b I A= ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅na b

Imax − maksimalna vrijednost ukupnog sunčevog zračenja, [W/m2] (Tablica II)

stara jedinica → 1 kcal/(m2h) = 1.163 W/m2

Idif max − maksimalna vrijednost difuznog sunčevo zračenje, [W/m2] (Tablica II)

As − osunčana površina stakla, [m2]

Asjena − zasjenjena površina stakla, [m2]

A − ukupna površina stakla A = As + Asjena, [m2]

b − koeficijent propusnosti sunčevog zračenja, [−] (Tablica 8 – podloge iz Predavanja)

Zasjenjeni dio prozora → prima samo difuzno sunčevo zračenje

Osunčani dio prozora → prima i direktno i difuzno sunčevo zračenje


5

3. VENTILACIJA Q h

Stanje zraka θ ϕ h [°C] [%] [kJ/kg] VANJSKI ZRAK (e)− Zagreb θe =32°C ϕe=40% he=63 kJ/kg ZRAK U PROSTORIJI − int θint =26°C ϕint=50% hint =53 kJ/kg UBAČENI ZRAK U PROSTORIJU θint-ulaz =25°C ϕint-ulaz=40% hint-ulaz =46 kJ/kg

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Entalpija vlažnog zraka (zrak + vodena para) h [kJ/kg] → Mollier-ov dijagram za vlažni zrak

L Dh h x h= + ⋅

hL − entalpija zraka, [kJ/kg]

hD − entalpija vodene pare, [kJ/kg]

x − sadržaj vlage, [−] ρz ≅ 1.2 kg/m3

,L p Lh c= ⋅ t

D t

0 ,D ph r c= + ⋅

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

( )int3.6z

h z eVQ h hρ −= ⋅ ⋅ − ulaz [W]

pri čemu su:

Qh − rashladni učin hladnjaka, [W]

Vz − potrebni volumni protok zraka, [m3/h]

ρz − gustoća zraka, [kg/m3] ρz ≅ 1.2 kg/m3

he − entalpija vanjskog zraka, [kJ/kg]

hint-ulaz − entalpija zraka ubačenog u prostoriju, [kJ/kg]

Uvrsti li se ρz ≅ 1.2 kg/m3 i he-hint-ulaz=63-46=17 kJ/kg dobiva se:

( ) ( )1 int 1.2 63 46 1.2 17 1.2 4.72 5.6673.6 3.6 3.6

z z zh z e ulaz z

V V VQ h h Vρ −= ⋅ ⋅ − = ⋅ ⋅ − = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = ⋅ zV [W]

Rekuperator:

( ) ( )int 0.28055 1.2 32 26 0.5 1.01R z z z e zV c V Vρ θ θ λΦ = ⋅ ⋅ ⋅ − ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ − ⋅ = ⋅ z [W]

λ − koeficijent povrata topline na rekuperatoru 45-70% → λ = 0.50

pa slijedi (ukoliko se koristi rekuperator):

1h hQ Q Q= − R

h

[W]

Ukupni potrebni rashladni učin hladnjaka:

I AQ Q Q Q= + +


6

PRIMJER proračuna dobitaka topline

Tablica 4: Pojednostavljeni postupak proračuna dobitaka topline

Osnovni podac i VANJSKI ZRAK − temperatura θe [°C] 32 VANJSKI ZRAK − relativna vlažnost ϕe [%] 40 VANJSKI ZRAK − entalpija he [kJ/kg] 63 ZRAK U PROSTORIJI − temperatura θint [°C] 26 ZRAK U PROSTORIJI − relativna vlažnost ϕint [%] 50 ZRAK U PROSTORIJI − entalpija hint [kJ/kg] 53 UBAČENI ZRAK− temperatura θint-ulaz [°C] 25 UBAČENI ZRAK − relativna vlažnost ϕint-ulaz [%] 40 UBAČENI ZRAK − entalpija hint-ulaz [kJ/kg] 46 Temperatura tla θpo [°C] 20 Razlika temperatura Δθ θe−θint [°C] 6 Razlika temperatura Δθ θpo−θint [°C] −6 Razlika entalpija he−hint-ulaz [kJ/kg] 17

1 . Unutarn j i i zvor i top l ine Q I

Top l ina ko ju oda ju l j ud i Q M (VDI 2078) Broj osoba N [−] 10 Osjetna toplina − 1 osoba Qosjetna [W] 70 Latentna toplina − 1 osoba Qlatentna [W] 45 Ukupna toplina − 1 osoba Qukupna [W] 115 Osjetna toplina − N osoba Qosjetna-N = N⋅Qosjetna, [W] 700 Latentna toplina − N osoba Qlatentna-N = N⋅Qlatentna, [W] 450 Ukupna toplina − N osoba QM = N⋅Qukupna, [W] 1150 Suma unu ta rn j i h i z vo ra top l ine QI 1150


7

2 . Van jsk i i zvor i top l ine Q A

Transmis i ja top l ine kroz z idove Q W Građevni dio U A Δθ U⋅A⋅Δθ [W/m2K] [m2] [K] [W] vanjski zid (prema zraku) 0.7 500 6 2100 vanjski zid (ukopan-prema tlu) 0.6 60 −6 -216 krov 0.5 1800 6 5400 pod 0.4 2000 −6 -4800 Transmisija topline kroz zidove Qw QW = ∑ (U⋅A⋅Δθ), [W] 2484

Transmis i ja top l ine kroz prozore Q T Građevni dio U A Δθ U⋅A⋅Δθ [W/m2K] [m2] [K] [W] prozori −S 1.9 600 6 6840 prozori −J 1.9 100 6 1140 prozori −I 1.9 200 6 2280 prozori −Z 1.9 100 6 1140 Transmisija topline kroz prozore QT QT = ∑ (U⋅A⋅Δθ), [W] 11400

Zračenje topl ine kroz prozore Q S RUJAN 12 h Građevni dio I A b U⋅A⋅Δθ [W/m2] [m2] [−] [W] prozori −S 102.34 600 0.8 49123.2 prozori −J 575.70 100 0.8 46056.0 prozori −I 102.34 200 0.8 16374.4 prozori −Z 102.34 100 0.8 8187.2 Zračenje topline kroz prozore QS QS = ∑ (I⋅A⋅b), [W] 119740.8 Suma van jsk ih i zvora top l ine QA QA = QW + QT + QS, [W] 133624.8

Ukupni dob i tak top l ine QI + QA, [W] 134775

3 . Vent i lac i ja Q h Ukupni potrebni volumen zraka Vz [m3/h] 54000 Specifični toplinski kapacitet zraka cz [W/kgK] 0.28055 Gustoća zraka ρz [kg/m3] 1.2 Razlika entalpije Δh he−hint-ulaz [kJ/kg] 17 Koeficijent povrata topline na rekuperatoru λ [−] 0.5 Rashladni učin hladnjaka, [W] Qh1 = Vz⋅ρz⋅(he−hint-ulaz) / 3.6 306000 Toplina dobivena procesom povrata topline QR = Vz⋅cz⋅ρz⋅(θe−θint)⋅λ, [W] 54539 Rashladni učin hladnjaka Qh = Qh1 − QR, [W] 251461 251461

Ukupni rash ladn i uč in h ladn jaka Q = QI + QA + Qh, [W] 386236


8

Odabrani rashladni agregat zrakom hlađen − vanjska ugradnja:

Oznaka tipa: GEA GAC-AA-160

Nazivni učin: 409.8 kW

Broj kompresora: 2

Masa agregata: 5400 kg

Masa agregata s radnom tvari: 5454 kg

Radna tvar: R134a

Buka: 99 dB

Dimenzije (visina x širina x dubina): 2156x5906x2256 mm


9

GEA − RASHLADNI AGREGAT ZRAKOM HLAĐEN za van jsku ugradn ju


10

Zasjenjenje prozora zaslonom – dijagram za određivanje faktora s1 i s2

Trenutni položaj Sunca određuju:

• visina Sunca h (kut visine Sunca), [°]

• azimut Sunca a0 , [°]

Zasjenjenje prozora zaslonom


11

Tablica 5: Visina sunca h i azimut Sunca a0

Sunčano 22.2. i 23.10. 23.3. i 24.9. 20.4. i 24.8. 21.5. i 23.7. 21.6 Sunčano vrijeme h a0 h a0 h a0 h a0 h a0 vrijeme

6 − − − − 9 97 15 103 18 106 18 7 1 71 10 78 18 86 25 92 27 95 17 8 9 59 19 66 28 74 34 80 37 83 16 9 17 46 27 53 37 60 44 66 46 70 15 10 23 32 34 37 44 43 52 49 55 52 14 11 27 17 38 19 50 23 58 27 61 29 13 12 29 0 40 0 51 0 60 0 63 0 12

prpracun dobitaka topline

Documents