4 PRORAČUN DOBITAKA TOPLINE LJETO

Transcript

1 4 PRORAČUN DOBITAKA TOPLINE LJETO Izvori topline u ljetnom razdoblju: 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. Unutrašnji izvori topline Q I QI = QP + QM + QE + Q R Q P Q M Q E Q R toplina koju odaju ljudi, [W] toplina koju odaju različiti električni uređaji, [W] dobitak topline od rasvjete, [W] dobitak topline od susjednih prostorija, [W] Toplina koju odaju ljudi Q P Q N P = N Q ukupna broj osoba, [ ] Q ukupna ukupna toplina (osjetna+latentna) koju odaje jedna osoba, [W], (Tablica 1) Tablica 1: Toplina koju odaju ljudi Q P (VDI 2078) [ C] Q osjetna [W] Ljudi koji ne vrše Q latentna [W] fizički rad Q ukupna [W] od.v.p* [g/h] Srednje težak rad Q ukupna [W] Q osjetna [W] * odavanje vodene pare, [g/h] 1

2 Tablica 2: Toplina koju odaju različiti električni uređaji Q M (VDI 3804) Električni uređaj Priključna Trajanje Voda Odavanje topline vrijednost upotrebe osjetna ukupna [W] [min/h] [g/h] [W] [W] Računalo (PC) Printer Ploter Električni štednjak Usisavač Perilica rublja Centrifuga za rublje Hladnjak Pegla Radio Televizor Aparat za kavu Toaster Sušilo za kosu-fen

3 2. Vanjski izvori topline Q A ( ) Q = Q + Q = Q + Q + Q A W F W T S Q W Q F dobitak topline transmisijom kroz zidove, [W] dobitak topline kroz staklene površine-prozore, [W] Q T Q S dobitak topline kroz staklene površine-prozore transmisijom, [W] dobitak topline kroz staklene površine-prozore zračenjem, [W] Transmisija topline kroz zidove Q W Toplina koja prodire izvana kroz zidove i krov prema unutra. Prolaz topline opisan je također općepoznatom jednadžbom: W pri čemu su: ( ) Q = A U θ θ Q W e int transmisija topline kroz zidove i krov, [W] A površina plohe, [m 2 ] U koeficijent prolaza topline, [W/(m 2 K)] (već korišten kod toplinskih gubitaka) θ e vanjska projektna temperatura (LJETO), [ C], Zagreb θ e =32 C (Tablica 3) θ int unutarnja projektna temperatura (LJETO), [ C], θ int =26 C LJETO (θ e θ int ) = (32 26) = 6 C Tablica 3: Vanjska projektna temperatura θ e i relativna vlažnost zraka ϕ e LJETO Mjesto θ e ϕ e [ C] [%] Dubrovnik Hvar Karlovac Ogulin Osijek Pula Rijeka Sisak Slavonski Brod Split Šibenik Varaždin Vinkovci Mollier-ov h-x dijagram za Zadar vlažni zrak Zagreb entalpija h = 63 kj/kg 3

4 Dobitak topline kroz prozore Q F transmisijom Q T i zračenjem Q S Q = Q + Q F T S TRANSMISIJA kroz staklene površine-prozore Q T T ( ) Q = A U θ θ pri čemu su: Q T e int transmisija topline kroz staklene površine-prozore, [W] A površina plohe, [m 2 ] U koeficijent prolaza topline, [W/(m 2 K)] (već korišten kod toplinskih gubitaka) θ e vanjska projektna temperatura (LJETO), [ C], Zagreb θ e =32 C (Tablica 3) θ int unutarnja projektna temperatura (LJETO), [ C], θ int =26 C LJETO (θ e θ int ) = (32 26) = 6 C ZRAČENJE kroz staklene površine-prozore Q S Q = I A b+ I A b S max s dif max sjena I max maksimalna vrijednost ukupnog sunčevog zračenja, [W/m 2 ] (Tablica II) stara jedinica 1 kcal/(m 2 h) = W/m 2 I dif max maksimalna vrijednost difuznog sunčevo zračenje, [W/m 2 ] (Tablica II) A s osunčana površina stakla, [m 2 ] A sjena zasjenjena površina stakla, [m 2 ] A ukupna površina stakla A = A s + A sjena, [m 2 ] b koeficijent propusnosti sunčevog zračenja, [ ] (Tablica 8 podloge iz Predavanja) Zasjenjeni dio prozora Osunčani dio prozora prima samo difuzno sunčevo zračenje prima i direktno i difuzno sunčevo zračenje 4

5 3. VENTILACIJA Q h Stanje zraka θ ϕ h [ C] [%] [kj/kg] VANJSKI ZRAK (e) Zagreb θ e =32 C ϕ e =40% h e =63 kj/kg ZRAK U PROSTORIJI int θ int =26 C ϕ int =50% h int =53 kj/kg UBAČENI ZRAK U PROSTORIJU θ int-ulaz =25 C ϕ int-ulaz =40% h int-ulaz =46 kj/kg Entalpija vlažnog zraka (zrak + vodena para) h [kj/kg] Mollier-ov dijagram za vlažni zrak h= h + x h h L h D L D entalpija zraka, [kj/kg] entalpija vodene pare, [kj/kg] x sadržaj vlage, [ ] ρ z 1.2 kg/m 3 h L D = c t p, L h = r + c t 0 p,d pri čemu su: Vz Qh = ρz ( he hint ulaz ) [W] 3.6 Q h V z rashladni učin hladnjaka, [W] potrebni volumni protok zraka, [m 3 /h] ρ z gustoća zraka, [kg/m 3 ] ρ z 1.2 kg/m 3 h e entalpija vanjskog zraka, [kj/kg] h int-ulaz entalpija zraka ubačenog u prostoriju, [kj/kg] Uvrsti li se ρ z 1.2 kg/m 3 i h e -h int-ulaz =63-46=17 kj/kg dobiva se: z z z Qh 1 = V ρz ( he hint ) V ulaz 1.2 ( 63 46) V = = = Vz = V z Rekuperator: ( ) ( ) Φ R = Vz cz ρz θe θint λ = Vz = 1.01 V [W] z λ koeficijent povrata topline na rekuperatoru 45-70% λ = 0.50 pa slijedi (ukoliko se koristi rekuperator): [W] Qh = Qh1 Q R [W] Ukupni potrebni rashladni učin hladnjaka: Q= Q + Q + Q I A h 5

6 PRIMJER proračuna dobitaka topline Tablica 4: Pojednostavljeni postupak proračuna dobitaka topline Osnovni podaci VANJSKI ZRAK temperatura θ e [ C] 32 VANJSKI ZRAK relativna vlažnost ϕ e [%] 40 VANJSKI ZRAK entalpija h e [kj/kg] 63 ZRAK U PROSTORIJI temperatura θ int [ C] 26 ZRAK U PROSTORIJI relativna vlažnost ϕ int [%] 50 ZRAK U PROSTORIJI entalpija h int [kj/kg] 53 UBAČENI ZRAK temperatura θ int-ulaz [ C] 25 UBAČENI ZRAK relativna vlažnost ϕ int-ulaz [%] 40 UBAČENI ZRAK entalpija h int-ulaz [kj/kg] 46 Temperatura tla θ po [ C] 20 Razlika temperatura Δθ θ e θ int [ C] 6 Razlika temperatura Δθ θ po θ int [ C] 6 Razlika entalpija h e h int-ulaz [kj/kg] Unutarnji izvori topline Q I Toplina koju odaju ljudi Q M (VDI 2078) Broj osoba N [ ] 10 Osjetna toplina 1 osoba Q osjetna [W] 70 Latentna toplina 1 osoba Q latentna [W] 45 Ukupna toplina 1 osoba Q ukupna [W] 115 Osjetna toplina N osoba Q osjetna-n = N Q osjetna, [W] 700 Latentna toplina N osoba Q latentna-n = N Q latentna, [W] 450 Ukupna toplina N osoba Q M = N Q ukupna, [W] 1150 Suma unutarnjih izvora topline Q I

7 2. Vanjski izvori topline Q A Transmisija topline kroz zidove Q W Građevni dio U A Δθ U A Δθ [W/m 2 K] [m 2 ] [K] [W] vanjski zid (prema zraku) vanjski zid (ukopan-prema tlu) krov pod Transmisija topline kroz zidove Q w Q W = (U A Δθ), [W] 2484 Transmisija topline kroz prozore Q T Građevni dio U A Δθ U A Δθ [W/m 2 K] [m 2 ] [K] [W] prozori S prozori J prozori I prozori Z Transmisija topline kroz prozore Q T Q T = (U A Δθ), [W] Zračenje topline kroz prozore Q S RUJAN 12 h Građevni dio I A b U A Δθ [W/m 2 ] [m 2 ] [ ] [W] prozori S prozori J prozori I prozori Z Zračenje topline kroz prozore Q S Q S = (I A b), [W] Suma vanjskih izvora topline Q A Q A = Q W + Q T + Q S, [W] Ukupni dobitak topline Q I + Q A, [W] Ventilacija Q h Ukupni potrebni volumen zraka V z [m 3 /h] Specifični toplinski kapacitet zraka c z [W/kgK] Gustoća zraka ρ z [kg/m 3 ] 1.2 Razlika entalpije Δh h e h int-ulaz [kj/kg] 17 Koeficijent povrata topline na rekuperatoru λ [ ] 0.5 Rashladni učin hladnjaka, [W] Q h1 = V z ρ z (h e h int-ulaz ) / Toplina dobivena procesom povrata topline Q R = V z c z ρ z (θ e θ int ) λ, [W] Rashladni učin hladnjaka Q h = Q h1 Q R, [W] Ukupni rashladni uč in hladnjaka Q = Q I + Q A + Q h, [W]

8 Odabrani rashladni agregat zrakom hlađen vanjska ugradnja: Oznaka tipa: GEA GAC-AA-160 Nazivni učin: 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 8

9 GEA RASHLADNI AGREGAT ZRAKOM HLAĐEN za vanjsku ugradnju 9

10 Trenutni položaj Sunca određuju: visina Sunca h (kut visine Sunca), [ ] azimut Sunca a 0, [ ] Zasjenjenje prozora zaslonom Zasjenjenje prozora zaslonom dijagram za određivanje faktora s 1 i s 2 10

11 Tablica 5: Visina sunca h i azimut Sunca a 0 Sunčano i i i i Sunčano vrijeme h a 0 h a 0 h a 0 h a 0 h a 0 vrijeme