Вежби 2

Пом. асс м-р Марија Чекеровска 2012/2013

Греење, климатизација и топлотни системи

Стандардно и вистинско топлинско оптоварување на грејни тела

За сите радијатори потребно е да се направи испитување на топлинското оптоварување (да се одреди стандардно топлинско оптеретување) и регистрација, кој им овозможува точно димензионирање на радијатори.

Стандардено топлинско оптоварување е топлинско оптоварување со температурна разлика tn = 60 К, меѓу средната температура на водата во радијатор (tm) и собна температура, како и 20 К температурна разлика во излезната и повратна вода. Средната температурата на водата се пресметува според формулата tm = (ti + tp) / 2 ti, tp – температура во излезна и повратна вода 0˚C

Со стандардната температура на просторијата to=20˚C, излегува дека излезната и повратна вода треба да изнесуваат tp=90˚C, ti=70˚C, а средната температура tm=80˚C (оптеретување при 80/20 ˚C).Новите норми предвидуваат вредност to=20˚C, tp=75˚C, ti=65˚C, со температурна разлика од tm=50˚C.

Вистинско топлинско оптоварување Q може да се одреди со стандардно топлинско оптеретување Qn со

t – вистинска температурна разлика меѓу температура на огревното телото и просторијата, ˚C (t=tm-to)n – експонент: n=1,30 за радијатори, n=1,25 за цевкиn=1,20-1,30 за плочести радијатори, n=1,25-1,45 за конвектори

n

nt

t

Qn

Q

2. За два типа на радијатори се дадени стандардните топлинско оптеретувања QN1=1.53кW, Qn2=2.35kW (со излезна темп ti1=90˚C, повратна tp=70˚C, и температура на просторијатa to=20˚C). Колкаво би било температурното оптеретување на радијаторите со излезна темп ti=75˚C, повратна tp=65˚C И темп на просторија to=20˚C. За пресметка коефициентот за радијатори да се користи n=1.3.

1. Да се одреди вистинското топлинско оптоварување Q на радијаторите кои се наоѓаат во просторијата со темп. tо=22 ˚C, а средна температура на радијаторите tm=75˚C, ако е познато стандардното топлинско оптоварување на радијаторот QN=114 W по член (W/h).

Wt

tQQ

t

t

Qn

Q

Ctttn

nn

n

n

om

9760

53114

5322753.1

0

kW

t

tQQ

t

t

Qn

Q

kWW

t

tQQ

t

t

Qn

Q

Cttt

ttt

Cttt

ttt

n

nn

n

n

n

nn

n

n

opi

mn

opi

m

85.18.1851788.02350

60

502350

207.11207788.01530

60

501530

502070202

6575

2

602080202

7090

2

3.1

222

3.1

111

022

011

3. Да се одреди волуменски проток V на водата со густина ρ=1000kg/m3, cv=4.184kJ/kgK низ радијатор со температурна разлика Δt=15oC со топлински добивки Q=2kW на радијаторот.

s

mV

tc

QVtVctmcQ

vvv

3

3

3

119.015184.410

102

4. Да се одреди температурата на повратната вода со густина ρ=1000kg/m3, cv=4.184 kJ/kgK со волуменски проток V=0.09m3/h на водата од радијатор кој треба да оддаде топлина Q=2.5kW доколку излезната температура од радијаторот t=85˚C.

KT

C

c

VQtt

cV

Q

Vc

Q

mc

QttmcQ

tttttt

mkg

WkWQ

smhmV

kgKkJkgKkJc

Дадено

p

vip

vvvv

ippi

v

12.33412.61273

12.6188.2385

10187.4000025.010

105.285

/1000

105.25.2

/000025.03600/09.0/09.0

/10187.4/187.4

:

33

3

3

3

33

3

Топлинско оптеретување на просторија

Топлинското оптеретување на просторија Qn е топлински тек (топлина во eдиница време изразена во W, односно енергија) која е потребно да се донесе во просторијата или да се однесе во просторијата за состојбата во просторијата да остане непроменето.

Топлинското оптеретување во зимски услови се нарекува потребна топлина за загревање на просториите која претставува основа за димензионирање на капацитетот на системот за греење како и големината на огревната површина.

Во летни услови потребно е топлината од просторијата да се одведе со помош на разладениот воздух. Таквото топлинско оптеретување се нарекува разладно оптоварување на воздухот и претставува основа за одредување на потребната количина на разладен воздух.

Постапката за пресметка на топлинското оптеретување е нормиран (стандардизиран) и се разликува за греење и за климатизација.

Топлинското оптеретување е еднакво на алгебарската сума на сите топлински губитоци и добивки на просториja.

Топлинско оптеретување вклучува: Топлина од трансмисија QT (премин на топлина низ

градежни елементи) Топлина од вентилација QV (поради масата од

надворешниот воздух кој влегува во просторијата со инфилтрација)

Qn = Qt + Qv [W]

Трансмисиона топлина QT

Топлински тек низ повеќеслоен градежен елемент QGE може да се пресмета од изразот

QGE = k(tv–tn)S [W] Каде к како што претходно беше искажано

k – коефициент на топлинопренесување, W/(m2K)tv, tn – внатрешна и надворешна температура на воздухот (од едната и другата страна на градежниот елемент), 0˚Cαu, αv – коефициент на топлиноспроведување на елементот, W/(m2K)

ei

dRk

11

11

Вентилациона топлина QV

Tоплина од вентилацијата QV е топлински тек на разменување меѓу просторијата и околината со природна или присилна вентилација.

Природната вентилација е последица на пропусливост на просторијата односно размена на топлина низ отвори кај прозорите и вратата.

Надворешниот воздух низ процепите на прозорите и вратите влегува во просторијата, па е потребно тој да се загрева или лади.

Топлина од природна вентилација

Топлината од природна вентилација низ некој градежен елемент (прозор или врата) изнесува

V – волуменски проток низ елементот, m3/s, r – густина на воздух,околу 1,22 kg/m3, c – специфична топлина на воздух, околу 1007 J/kgK

Практично се пресметува по следниот израз

вкупен коефициент за вентилациона

коефициент на пропливостl – далечина на отворот, m

3

23

, / PamKWhK GEV

3

23 / Pamhma

Волуменскиот проток V зависи од разликата на притисоците на внатрешната и надворешната страна на градежниот елемент.

За поедноставување, овде е зададен вкупен коефициент за вентилационата топлина. Тој ги опфаќа густината на воздухот, специфичната топлина на воздухот и разликата на притисоците меѓу просторијата и околината земајќи ја во обзир изложеноста на ветер, положбата на зградатда, преградните ѕидови, висината и карактеристиката на зградата.

Средна вредност на коефициентот на пропусливост изнесува

, а зa заптивки околу

Вкупната топлина на природната вентилација QV за просторот се добива со сумирање на вентилационата топлина за сите градежни елемент QV,GE (прозори и врати) низ кој во просторијата влегува надворешен воздух.

Од хигиенски причини, за простории во кои има постојан престој на луѓе, број на измени на воздух b во просторијата на час не смее да биде помал од вредноста bmin=0,5, додека за бањи и купатила изнесува 4.

На основa на ова барање се добива минимална потребна вентилациона топлина QV,min:, па се во случај да пресметаната вредност на топлината од вентилација QV<QV,min се зема дека QV=QV,min.

3

23 /)3.01.0( Pamhma 3

23 /6.0 Pamhma

VR – волумен на просторијата, m3

r – густина на воздухот, (околу 1,22 kg/m3)cp – специфична топлина на воздухот, (околу 1007 J/kgK)

За простории со присилно проветрување,се пресметува по вообичаениот метод за стандардна вентилациона топлина.

Кај одсисната вентилација потребно е да се одреди додатна вентилациона топлина.

За одредување на вкупното топлинско оптеретување се пресметуваат само делимични вредности на вентилационата топлина (со фактор z=0,5 до 0,7) за сите простории, бидејќи ветер не може истовремено да дејствува на сите надворешни површини.

5. Да се одреди топлинската загуба на вентилација Qv, низ прозор со димензии 0.9х1.2m, доколку коефициентот на пропусливост на прозорот изнесува Вкупниот коефициент на вентилација , температурата на просторијата изнесува t= 22˚C, температурата на надворешниот tn=-5˚C.

WQ

ml

ttalKQ

prv

nprvprv

89.82)522(17.02.43.4

2.4)2.19.0(2

,

,,

3

23 /17.0 Pamhma

3

23

, /3.4 PamKhWK GEV

6. Да се одреди минималната потребна топлина од вентилација за просторија со Vr=75m2, доколку минималниот број на измени β=0.5 на час. tv=21C, tn=-8C. Воздухот е со густина ρ=1.2kg/m3, cv=1.005кЈ/kgК.

WQ

ttcVQ

v

nvpRv

312.364)821(2,11005753600

5.0min,

min,

Потребна топлина за загревање на зграда, QN

Потребната топлина за загревање на зграда QN е еднаква на сумата од

Трансмисионата топлина QT за зградата и топлината од вентилацијата QV за зградата. QN = QT + QV

Според А/V методата може да за потребната топлина да се процени со помош на изразот

km – среден коефициент на премин на топлина W/(m2K) A – вкупна надворешна површина на зградата , m2 V – вкупен волумен ба зградата, m3 β = 0,5-1, број на измени на час, 1/h Δt = tu – tv, температурна разлика, K

Сите загревни тела треба да се предимензионираат за 15% (фактор на сигурност 1,15) во однос на потребната топлина.

Одредување на km – среден коефициент на премин на топлина W/(m2K) во завис-ност од А/V.

7. Користејќи го дијаграмот за коефициент за премин на топлина кm, да се процени потребната топлина за загревање на зграда според А/V методата во:a) Зграда од стар тип со вкупна површина на зграда А=576m2, вкупен волумен V=864m3, tv=20˚C, tn=-18˚C, и β=0.5 измени на час б) Зграда многу добро изолирана со вкупна површина на зграда А=4800m2, вкупен волумен V=18000m3, tv=20˚C, tn=-15˚C, и β=0.7 измени на час a) Нова зграда со вкупна површина А=1250m2, вкупен волумен V=2250m3, tv=22˚C, tn=-20˚C, и β=1 измени на час

kWW

ttVV

AKQ

KmWkmV

Aa

nmN

m

896.4343896

)1820(864)5.034.0667.075.1(

)34.0(

/75.1667.0864

576) 23

kWW

ttVV

AKQ

KmWkmV

Ab

nmN

m

314314508

)1530(18000)7.034.0267.098.0(

)34.0(

/98.0267.018000

4800) 23

kWW

ttVV

AKQ

KmWkmV

Ac

nmN

m

18.8595180

)2022(2250)134.0556.02.1(

)34.0(

/2.1556.02250

1250) 23

8. Да се пресмета температурата на негреаната просторија, дадена на сликата. Надворешната температура tn=-12C, додека внатрешните се дадени на сликата. Висината на просториите заедно со меѓукатната конструкција е 3m. Коефициентите на топлинопроаѓање се:

Двоен дрвен прозор k=2.3W/m2K, надворешен ѕид k=1.56W/m2K, внатрешен ѕид k=1.55W/m2K, внатрешна врата k=2.3W/m2K, под k=1.4W/m2K, таван k=1.3W/m2K,

Надворешна челична врата k=5.8W/m2K.

vn

nnvvx

vnxnnvv

nnxnxvvv

nxxv

kAkA

tkAtkAt

kAkAttkAtkA

tkAtkAtkAtkA

ttkAttkA

)()(