6 TOPLOTNO OPTEREĆENJE I KLIMATIZACIJA

Transcript

1 6 TOPLOTNO OPTEREĆENJE I KLIMATIZACIJA 6.1 UVODNA RAZMATRANJA Analza prenosa toplote kroz građevnsk omotač zgrade ma za clj da se što realnje zračunaju potrebe za grejanjem hlađenjem unutrašnjeg prostora da se prema tm potrebama odrede merodavn grejn rashladn kapactet elemenata opreme termotehnčkh nstalacja. U zmskom perodu se u prostorjama u kojma borave ljud održava temperatura vazduha koja je vša od spoljne, pa zgrada gub toplotu. U clju održavanja konstantne temperature vazduha u prostorj na nvou koj odgovara uslovma ugodnost, potrebno je nadoknadt toplotu koja se odaje okoln, tj. nadoknadt gubtke toplote. Gubc toplote, prema tome, predstavljaju kolčnu toplote u jednc vremena koju prostorja odaje okoln. Kada je u ptanju letnj perod, temperatura spoljnog vazduha je vsoka, dan su pretežno dug vedr, sa velkm utcajem Sunčevog zračenja. U zgradu dospeva značajna kolčna toplote, koju je potrebno elmsat, kako b se u prostorjama održavala nža temperatura vazduha od spoljne. Dobc toplote predstavljaju kolčnu toplote u jednc vremena koju prostorja prma (blo od spoljnh l unutrašnjh zvora toplote). Klmatzacja se občno vezuje za letnj perod, odnosno za hlađenje vazduha, međutm sstem za klmatzacju rad tokom cele godne, što znač da se u našm klmatskn uslovma vrš zagrevanje vazduha zm hlađenje vazduha tokom leta. U zmskm uslovma zračunata kolčna toplote koju prostorja gub pr projektnm uslovma (gubc toplote) odgovara kolčn toplote koju treba da nadoknad sstem za grejanje Proračun se vrš za staconarne uslove razmene toplote prostorje sa okolnom, jer je razlka zmeđu maksmalne mnmalne temperature spoljnog vazduha tokom dana mala, zatm je utcaj varranja spoljne temperature ublažen efektom akumulacje toplote u omotaču prostorje, a utcaj Sunčevog zračenja je jako mal - dan su kratk često sa povećanom oblačnošću. Za letnj perod se takođe defnšu projektn uslov, al se proračun potrebne kolčne toplote koju je potrebno elmnsat ne može vršt za staconarne uslove, pre svega jer je: razlka ekstremnh dnevnh temperatura znatna ntenztet Sunčevog zračenja je velk promenljv tokom dana u veoma šrokm grancama. Osm toga, zbog zražene nestaconarnost tokom leta, pojave razlčth zvora toplote akumulacone sposobnost zdova prostorje, dobtak toplote ne odgovara kolčn toplote koju treba elemnsat z prostorje. Kolčna toplote u jednc vremena, koju je tokom leta potrebno odvest z prostorje nazva se toplotno opterećenje. Toplotno opterećenje obuhvata svu kolčnu toplote koja zagreva sključvo sobn vazduh, pa na taj načn ma drektnog utcaja na temperaturu vazduha u prostorj na kapactet rashladnog postrojenja. Slka 6.1 Razlka zmeđu toplotnog opterećenja dobtaka toplote 117

2 Promenljvost spoljne temperature vazduha se može pratt tokom letnjeg peroda. Postavlja se ptanje kako defnsat projektne uslove za leto. Za zmsk perod se usvaja spoljna projektna tempertura, dok se za letnje defnše letnj projektn dan. Letnj projektn dan sačnjavaju časovne vrednost temperatura spoljnog vazduha tokom 24 časa (slka 6.2). Spoljna projektna temperatura za leto je maksmalna temperatura koja se javalja u toku letnjeg projektnog dana. Za Beograd letnja projektna temperatura znos 33 o C θ te, max Temperatura ( o C) θ tsm = 28,5 o C 24 θ te, mn θ τ te,( ) Vreme (h) Slka 6.2 Letnj projektn dan za Beograd U Amerc se letnj projektn dan dan defnše preko spoljne projektne temperature za leto θ e,max razlke zmeđu ekstremnh temperatura tokom dana, koja se nazva Daly Range (DR = θ e,max - θ e,mn ), što je prkazano na slc 6.3a. o θ(c) θe,max DR θe,mn a) Načn određvanja DR τ o θ(c) θe,max1 o θ(c) θe,max1 θe,max2 DR1 DR2 DR1 θe,mn1 DR2 θe,mn2 θe,mn2 θe,mn1 b) Letnj projektn dan za dva mesta sa stm DR razlčtm θ e,max τ c) Letnj projektn dan za dva mesta sa razlčtn DR stm θ e,max Slka 6.3 Letnj projektn dan, spoljna projektna temperatura Daly Range τ 118

3 Defnše se funkcja raspodele spoljne temperature u toku jednog dana P(τ), koja zapravo predstavlja procntualno odstupanje trenutne spoljne temperature od maksmalne vrednost. Funkcja raspodele temperature je unverzalna funkcja koja se korst za određvanje letnjeg projektnog dana za sve gradove u Amerc: P( τ ) θ e( τ ) = θe, max DR (6.1) 1 Potrebno je poznavat spoljnu projektnu temperaturu za neko mesto DR na osnovu toga je moguće odredt tok temperature za letnj projektn dan. Kada je u ptanju određvanje spoljne projektne temperature za leto (θ e,max ), postoj nekolko krterjuma: Star krterjum je obuhvatao samo letnje mesece - od juna do septembra, ukupno 2928 h spoljna projektna temperatura je određvana kao temperatura koja se određen broj časova dostgne l prebac: 1. Krterjum 1% - θe θe, proj - 29 h/god, 2. Krterjum 2,5% - θe θe, proj - 73 h/god, 3. Krterjum 5% - θe θe, proj h/god. Nov krterjum se zasnva na baz godšnjh časovnh vrednost temperatura spoljnog vazduha obuhvata 876 h/god: 1. Krterjum,4% - θe θe, proj - 35 h/god, 2. Krterjum 1% - θe θe, proj - 88 h/god, 3. Krterjum 2% - θe θe, proj h/god. Dakle, prlkom proračuna toplotnog opterećenja, promenljvost temperature spoljnog vazduha se uzma u obzr preko časovnh vrednost za letnj projektn dan, al se ne sme zaboravt ntenztet Sunčevog zračenja koj dospeva na površnu fasadnog zda, koj je takođe promenljv tokom dana koj utče na temperatursko polje u zdu, a samm tm na transmsju toplote kroz njega. Taj problem se rešava uvođenjem sunčano-vazdušne temperature. Sunčano-vazdušna temperatura predstavlja fktvnu temperaturu koju b trebalo da ma spoljn vazduh da b se prouzrokovao toplotn fluks na površnu zda jednak onom toplotnom fluksu koj potče od zbrnog utcaja Sunčevog zračenja spoljne temperature vazduha. Zatm se uvod pojam ekvvalentne temperaturske razlke, pomoću koje se zračunava toplotn fluks prlkom prolaza toplote kroz spoljn zd prostorje. Drug, opštj model koj služ za proračun toplotnog opterećenja kroz spoljne zdove (prolaz toplote kroz zd pr nestaconarnm uslovma) je Metoda prenosnh funkcja (Transfer Functon Method). On polaz od trouglastog delovanja mpulsa temperature na spoljnoj površn reakcje (odzva) na unutrašnjoj površn. Korste se Laplasove transformacje veoma složen matematčk aparat. Kada se prmenjuju Laplasove transformacje gub se fzkalnost problema, pa je prlkom njegove prmene potrebno dobro poznavanje fzkalnost procesa razmene toplote. Prema nemačkm normatvma korst se metod proračuna preko ekvvalentnh temperaturskh razlka. Osm što Sunčevo zračenje zagreva spoljnu površnu fasadnh zdova krova objekta, ono prodre u prostorju kroz transparentne površne (stakla prozora vrata). Predata toplota od Sunčevog zračenja zagreva masu zdova poda prostorje kada temperatura unutrašnjh površna omotača prostorje poraste znad temperature vazduha u prostorj, zdov pod predaju određenu kolčnu toplote vazduhu u prostorj, na taj načn povećavaju vrednost toplotnog opterećenja. Da bsmo mogl da proračunamo toplotno opterećenje neophodno je da znamo kolk se udeo toplote koj u prostorju prodre Sunčevm zračenjem predaje vazduhu u prostorj, a kolk udeo se 119

4 akumulše u mas zdova poda prostorje. Iz navedenog razloga, u proračun toplotnog opterećenja se uvode koefcjent akumulacje toplote. na: Toplotno opterećenje, kao dobc toplote mogu se podelt prema zvorma toplote to spoljne: - kroz spoljne zdove (krov) prostorje, - kroz prozore (transmsjom od Sunčevog zračenja), - nfltracjom spoljnog vazduha kroz procepe. unutrašnje: - od osvetljenja u prostorj, - od elektrčnh uređeja, mašna aparata (dspacje toplote) - od ljud koj borave u prostorj, - od susednh neklmatzovanh prostorja, - od tehnološkh procesa koj se odvjaju u prostorj. 6.2 PRORAČUN TOPLOTNOG OPTEREĆENJA Toplotno opterećenje tranamsjom kroz zdove Kolčna toplote koja prolaz kroz spoljn zd prostorje je promenljva velčna, jer odavanje toplote spoljašnjh zvora varra u toku dana. Spoljna temperatura je stohastčka velčna, al se za letnj projektn dan ona može predstavt odgovarajućom trgonometrjskom funkcjom. Posmatrajmo njen utcaj na prolaz toplote kroz spoljn zd debljne δ (slka 6.4): 1. Usled akumulacje toplote u zdu javlja se: - fazno zakašnjenje toka kolčne toplote, - smanjenje ampltude osclacje temperature na unutrašnjoj površn zda u odnosu na spoljnu površnu zda. Slka 6.4 Transport toplote kroz spoljn zd Vremensko kašnjenje Δτ javlja se na unutrašnjoj stran zda u odnosu na spoljnu stranu. Faktor smanjenja ampltude osclacje temperature je Δf. U dva vremenska trenutka (τ 1 τ 2 ) obeležen su tokov temperaturskh promena (šrafrane površne) kako b se vdela promena temperaturskog gradjenta t : x τ 1 - toplotn fluks sa spoljne strane je usmeren ka unutrašnjoj 12

5 τ 2 - toplotn fluks sa unutrašnje strane je usmeren ka spoljašnjoj stran. Odnos ampltuda temperatura krvh na spoljnoj unutrašnjoj stran zda As/Au zove se faktor prgušenja ampltude: As A u 1 =. 2 Δf Na osnovu toplotne provodljvost debljne zda može se zračunat vremensko kašnjenje temperaturske osclacje na unutrašnjoj stran zda u odnosu na spoljnu. Prolaz toplote je nestaconaran, al perodčno promenljv proces. Može se napsat zraz za toplotn fluks kroz zd jednčne površne (specfčn toplotn fluks, po jednc površne fasadnog zda): ( θ ( τ ) θ ) = α [( θ ( τ θ ) + ( θ θ )] q( τ ) = α ) [W/m 2 ], (6.2) z z zm gde je: α - koefcjent prelaza toplote sa unutrašnje strane zda, θ z - trenutna temperatura unutrašnje strane zda, θ zm - srednja temperatura unutrašnje površne zda, θ - temperatura vazduha u prostorj. S obzrom na perodčnost promene temperature, ceo nestaconaran slučaj posmatra se kao kombnacja staconarnog nestaconarnog prenosa toplote. Staconaran prenos je posledca razlke srednje temperature spoljnog vazduha unutrašnje strane zda. Temperaturske osclacje spoljnog vazduha u odnosu na srednju dnevnu temperaturu predstavljaju se trgonometrjskom funkcjom: ( θe ( τ ) θem) = T cos[ ω( τ τ ) ], (6.3) gde je: θ e (τ ) - trenutna spoljna temperatura, θ em - srednja dnevna spoljna temperatura, T - ampltuda spoljne temperature, τ - vreme za koje se računa toplotno opterećenje, τ - vreme javljanja maksmuma spoljne temperautre, ω - ugaona brzna temperaturskh osclacja. Osclacje temperature na unutrašnjoj stran zda prema srednjoj temperatur zda tokom 24h: θ τ θ [ ω( τ τ ωτ ] zm ( z( ) zm) = T f cos ), (6.4) gde je: f - faktor smanjenja ampltude usled akumulacone sposobnost zda, τ - vremensko zakašnjenje na unutrašnjoj stran zda. Iz jednačna (6.3) (6.4) dobja se veza zmeđu spoljne temperature temperature unutrašnje strane zda: ( θz( τ ) θzm) = f ( θe( τ τ) θem). (6.5) Iz jednačna (6.2) (6.5) dobja se toplotn fluks u trenutku τ : [ ( θ ( τ τ θ ) + ( θ θ )] q( τ ) = α ). (6.6) f e em zm Da b se elmnsala nepoznata temperatura θ zm posmatra se satconaran prenos toplote: 121

6 122 q stac = α θ θ ) = U ( θ θ ), (6.7) ( zm em gde je: U - koefcjent prolaza tolote kroz zd. Iz jednačna (6.6) (6.7) elmnše se nepoznata θ zm : ( θ ( τ τ θ ) + U ( θ θ ) q( τ ) = α f ). (6.8) prenos toplote: e em Ako se uvede korgovan koefcjent em [ f ( θ ( τ τ θ ) + ( θ θ )] e em em f f = α, onda je konačan zraz za nestaconaran k q( τ ) = U ). (6.9) Svaka promena uslova razmene toplote na grančnm površnama građevnske konstrukcje (blo promena temperature okolne, blo promena ntenzteta razmene toplote: vetar, sunčevo zračenje) zazvaće nestaconarnost u temperaturnoj raspodel u vrednost toplotnog fluksa koj se razmenjuje na površn elementa. Dnamčke karakterstke građevnske konstrukcje opsuju vremensk odgovor nekog građevnskog elementa na toplotnu promenu z njegove okolne. Proračun se sprovod prema standardu SRPS EN ISO Svojstva koja određuju dnamčke karakterstke građevnog elementa su: toplotna provodljvost λ, W/(mK), specfčn toplotn kapactet c, J/(kg. K) gustna materjala ρ, (kg/m 3 ). Velčna koja povezuje ova svojstva je toplotna dfuzvnost l temperaturska provodljvost a, m 2 /s. Ova velčna određuje toplotnu nercju objekta, odnosno defnše brznu kojom objekat reaguje promenom svoje temperature po celoj zapremn na pobudu z okolne. Relatvno velke dnevne promene temperature spoljnog vazduha (l ekvvalentne temperature za slučaj delovanja sunčevog zračenja) karakterstčne su za letnj perod, tako da je u proračunu to potrebno uzet u obzr. Iz tog razloga se pred građevnsk element postavlja dodatn zahtev toplotna stablnost elementa. Pod toplotnom stablnošću spoljnog građevnskog elementa podrazumeva se njegovo svojstvo očuvanja relatvno ustaljene temperature na svojoj unutrašnjoj površn tokom perodčnh promena temperature spoljnog vazduha, odnosno toplotnog fluksa koj prolaz kroz posmstran element. U teorj toplotne stablnost pretpostavka je da se temperatura spoljnog vazduha (odnosno ekvvalentna temperatura) toplotn fluks kroz površnu spoljnog građevnskog elementa menjaju (osclraju) po zakonu kosnusode. Promena temperature unutrašnje površne građevnskog elementa zahteva određeno vremensko razdoblje koje je potrebno za transport toplote od spoljne površne. Zato se promena temperature spoljne površne građevnskog elementa neće trenutno odrazt na temperaturu unutrašnje površne. Za zgradu je povoljno da je prgušenje temperaturnh osclacja što veće da je što već fazn pomak. To osgurava vremensk ujednačenu temperaturu unutrašnje površne prostorja u zgrad. Letnja stablnost građevnskog elementa podrazumeva da do zagrevanja unutrasašnjh prostorja dolaz što kasnje (kada na fasad već dolaz do pada temperature, u večernjm satma). Za letnju stablnost je tako povoljnje postavljanje toplotne zolacje sa spoljne strane (sprečava se zagrevanje masvnh elemenata konstrukcje tme uslovljena akumulacja toplote). Provetravana fasada u smslu letnje toplotne stablnost ma prednost u odnosu na klasčne konstrukcje jer je montažna obloga, zbog sloja provetravanog vazduhom, odlčan zolator od Sunčevaog zračenja tako da ne treba proračunavat letnju stablnost. Na slkama prkazana je promena osclacje temperature kroz građevnsk element sa provetravanom fasadom laku građevnsku konstrukcju.

7 Slka 6.5 Promena temperaturske osclacje kašnjenje toplotnog fluksa za građevnsk element sa provetravanom fasadom Slka 6.6 Promena temperaturske osclacje kašnjenje toplotnog fluksa za laku građevnsku konstrukcju Sunčano-vazdušna temperatura Već je ranje blo reč o sunčano-vazdušnoj temperatur. Po defncj, sunčano-vazdušna temperatura predstavlja fktvnu temperaturu koju b trebalo da ma spoljn vazduh da b se prouzrokovao toplotn fluks na površnu zda jednak onom toplotnom fluksu koj potče od zbrnog utcaja Sunčevog zračenja spoljne temperature vazduha. Jednačna toplotnog blansa za spoljnu površn zda glas: α ( θ θ ) = α ( θ θ ) + a I, (6.1) gde je: e e s ze e e a I e ΔR θs = θe sunčano-vazdušna temperatura, α α α e θ e e ze - koefcjent prelaza toplote sa spoljnog vazduha na spoljnu površnu zda, - temperatura spoljnog vazduha, θ ze - temperatura spoljne površne zda, a - apsorptvnost Sunčevog zračenja sa spoljne strane zda, 123

8 I - ntenztet Sunčevog zračenja, e - emsvnost površne, Δ R - razlka zmeđu dozračenog dugotalasnog zračenja na površnu emtovanog zračenja apsolutno crnog tela na temperatur površne zda. 8 HORIZONTALNA 7 6 ISTOK JUG ZAPAD Temperatura ( o C) SEVER TEMP. SPOLJ. VAZDUHA vreme (h) Slka 6.7 Tok sunčano- vazdušnh temperatura za jul mesec 45 o SGŠ Maksmalne vrednost ntenzteta Sunčevog zračenja spoljne temperature ne javljaju se stovremeno. Sunčano-vazdušn temperatura nje maksmalno zabeležena temperatura (kao što n spoljna projektna nje maksmalna temperatura spoljnog vazduha), već su to one časovne vrednost koje mogu bt prevazđene samo u 5% slučajeva, u perodu od vše godna za koje je vrešeno posmatranje proračun. Na slc 6.7 je prkazan tok sunčano-vazdušnh temperatura za jul mesec, 45 o SGŠ razlčte orjentacje zdova. Ekvvalentna temperaturska razlka Kada u jednačnu (6.1) uvedemo umesto trenutne spoljne temperature sunčano-vazdušnu temperaturu, dobja se zraz: [ f ( θ ( τ τ θ ) + ( θ θ )] q( τ ) = U ). (6.11) s sm sm Kako b blo moguće da se nestaconaran prolaz toplot računa kao kvaz-staconaran, uvod se fktvna temperatura: t fτ = f θs( τ τ ) θsm) + ( θ. (6.12) sm Sada se može defnsat ekvvalentna temperaturska razlka, koja se korst pr proračunu toplotnog opterećenja: Δ θekv( τ ) = f ( θs( τ τ ) θsm) + θsm θ. (6.13) Ekvvalentna temperaturska razlka je fktvna razlka temperatura koja obuhvata: - fzčka svojstva zdova ( δ, λ, ρ, c p, ε... ) - sve posledce osobna zdova (akumulacju toplote, vremensko kašnjenje transporta toplote, smanjenje ampltude temperaturske osclacje) - spoljne zvore toplote (spoljnu temperaturu Sunčevo zračenje, koje zavs od orjentacje zda), - unutrašnje uslove (željenu temperaturu vazduha u prostorj). 124

9 Toplotno opterećenje koje nastaje prlkom nestaconarnog prolaza toplote kroz zd računa se za svak sat preko časovnh vrednost ekvvalentne temperaturske razlke: Q ( τ ) = A U Δθ ( τ ). (6.14) z ekv Časovne vrednost ekvvalentnh temperaturskh razlka daju se tabelarno za razlčte vrste razlčte orjentacje zdova. Ukolko se tablčne vrednost korste pr drugačjm uslovma (razlčta temperatura vazduha u prostorj, drugačja zamućenost atmosfere, razlčta srednja dnevna temperatura spoljnog vazduha l nek drug mesec u godn), neophodna je korekcja tablčnh vrednost: [ Δθ + θ 28,5) + (26 θ + a ] Imax Δθ ekv = ekv, T ( em ) T. (6.15) I Sunčevo zračenje max, jul Sa aspekta klmatzacje prostorja, Sunčevo zračenje u letnjem perodu je štetno, zato što prouzrokuje prekomerno zagrevanje prostorja, tako da je potreban utrošak energje za hlađenje kako b se elmnsala toplota koja potče od Sunčevog zračenja. Svako koršćenje energje, osm troškova koj su nezbežn, zazva određene ekološke probleme O suncu kao zvoru toplote Sunce je zvezda patuljak - velka užarena gasovta lopta prečnka 1,391 mlona km. Zemlja se vrt oko Sunca po elptčnoj putanj sa vrlo malm ekscentrctetom (e=,17) tako da se udaljenost Zemlje Sunca menja vrlo malo tokom godne. Srednja udaljenost Zemlje Sunca je 149,68 mlona km. U perhelu (tačka elptčne putanje najblža fokusu), početkom januara, Zemlja je 1,67% blža, a u afelu (tačka elptčke putanje najudaljenja od fokusa), početkom jula, Zemlja je 1,67 % udaljenja od Sunca. Kako se Sunčevo zračenje menja s kvadratom udaljenost, Zemlja u januaru prma 6,9 % vše Sunčeve energje nego u julu. Prema tome januarske temperature b trebalo da budu vše od julskh, zma na severnoj polulopt b trebalo da bude toplja nego na južnoj, a leto na južnoj polulopt toplje od leta na severnoj. U stvarnost je sve upravo suprotno jer postoj deklnacja Zemlje (nagnutost ose Zemlje u odnosu na putanju), a odnos u atmosfer značajno zavse od drugh faktora. Sunce se sastoj se uglavnom od vodonka (8%) heljuma (19%). U unutrašnjost Sunca vodonk se nuklearnm reakcjama fuzje pretvara u heljum, što rezultra oslobađanjem velkh kolčna energje: ~ 6 1 t / s H t / s He, pa sled da je Δ m ~ 4 1 t / s 2 Prema Ajnštajnovoj teorj sled kolčna energje koju Sunce oslobađa: E = Δm c W Usled th reakcja temperatura u unutrašnjost Sunca premašuje 2 mlona K. Međutm, to nje temperatura koja određuje elektromagnetska svojstva Sunčevog zračenja, jer zračenje z unutrašnjost u velkom delu apsorbuje sloj negatvnh vodonkovh jona blzu površne, pa je temperatura površne Sunca oko 55 o C, a spektar Sunčevog zračenja prblžno odgovara spektru crnog tela na temperatur od 576 K. Prema tome, temperatura od 576 K se može uzet kao efektvna temperatura Sunčeve površne, a z nje je prmenom Plankovog zakona moguće 125

10 proračunat energjsk spektar Sunčevog zračenja. Snaga zračenja koje Sunce zrač sa svoje površne znos oko W to se zračenje sastoj od razlčth talasnh dužna. Većna (99%) Sunčevog zračenja nalaz se u spektru od,275 do 4,6 mm. Maksmum Sunčevog zračenja je na talasnoj dužn od,48mm sastoj se od ultraljubčastog (,12-,4 mm), vdljvog (,4-,75 mm) nfracrvenog dela (>,75 mm). Ultraljubčast deo znos oko 9%, vdljv oko 41,5% nfracrven oko 49,5% ukupne energje Sunčevog zračenja (slka 6.8). Sunčevo zračenje na ulazu u Zemljnu atmosferu nazvamo ekstraterestjalnm zračenjem. Kako se udaljenost Zemlje od Sunca menja tokom godne ekstraterestjalno zračenje (radjansa) se menja od najmanje vrjednost 1321 W/m 2 do najveće 1412 W/m 2. Ekstraterestjalno zračenje upravno na Sunčeve zrake za srednju udaljenost Zemlje od Sunca nazva se Sunčeva (Solarna) konstanta. Na osnovu sateltskh merenja, utvrđeno je da Solarna konstanta nje konstanta, već se menja kako se Sunčeva aktvnost menja. Sunčeva aktvnost ma u proseku 11-godšnj cklus (tzv. Schwabe-ov cklus), a na zračenje utču drug fenomen, kao što je 27-dnevna rotacja Sunca oko svoje ose, Sunčeve pege, promnencje erupcje. Svetska meteorološka organzacja je godne standardzovala Sunčevu konstantu čja vrednost znos I o =1367 W/m 2. Pr prolasku kroz zemljnu atmosferu Sunčevo zračenje slab u zavsnost od dužne puta zraka do površne Zemlje (što je funkcja geografske šrne, doba godne, doba dana, nadmorske vsne zamućenost atmosfere). Intnztet Sunčevog zračenja kreće se u grancama od 1-1 W/m 2. Na slc 6.9 prkazano je slabljenje Sunčevog zračenja pr prolasku kroz atmosferu. Najveć ntenztet Sunčevog zračenja javlja se u delu talasne dužne zračenja koja odgovara vdljvom zračenju u oblast zelene boje -,48 μm. Slka 6.8 Spektar Sunčevog zračenja Slka 6.9 Slabljenje Sunčevog zračenja pr prolasku kroz atmosferu Solarna geometrja Intenztet Sunčevog zračenja koj dospeva na površnu Zemlje zavs od mesta, odnosno položaja posmtrane lokacje. Osa oko koje Zemlja rotra nagnuta je prema ravn njene eklptke (putanje oko Sunca) za 23,5 o. Zbog nagba ose rotacje, Zemlja ma 5 klmatskh pojaseva. Položaj nekog mesta na Zemljnoj površn određen je geografskom šrnom, časovnm uglom 126

11 deklnacjom (slka 6.1). Deklnacja Zemlje σ predstavlja ugao zmeđu lnje koja povezuje centar Sunca Zemlje njene projekcje na ekvatorjalnu ravan. Časovn ugao H predstavlja ugao koj se mer u ekvatorjalnoj ravn zmeđu projekcje lnje koja spaja centar zemlje sa tačkom P (posmatrane lokacje) na ekvatorjalnu ravan projekcje na ekvatorjalnu ravan lnje koja povezuje centar Sunca Zemlje. Geografska šrna L je ugao zmeđu lnje koja povezuje centar zemlje tačku P njene projekcje na ekvatorjalnu ravan. U tabel 6.1 prkazana je deklnacja Zemlje tokom godne. Tabela 6.1 Deklnacja zemlje u pojednm mesecma tokom godne. mesec σ [ ] P Sunčev zrac Ekvator O L H σ Slka 6.1 Deklnacja Sunca, časovn ugao geografska šrna Uglov položaja sunca Trenutn položaj Sunca prema nekoj tačk na Zemlj određuje se pomoću dva ugla: ugla vsne Sunca h azmuta Sunca α (slka 6.11). S h Z θ I α β n = α - β J n Slka 6.11 Uglov položaja Sunca : upadn ugao θ, azmut Sunca α, ugao vsne Sunca h azmut površne β 127

12 Ugao vsne Sunca je ugao zmeđu drektnog Sunčevog zraka njegove horzontalne projekcje. Mer se u vertkalnoj ravn. Azmut Sunca je ugao zmeđu pravca severa horzontalne projekcje Sunčevog zraka mer se u horzontalnoj ravn. Upadn gao je ugao koj drektan Sunčev zrak zaklapa sa normalom na posmatranu vertkalnu površnu. Azmut površne je ugao zmeđu pravca severa normale na posmatranu vetrkalnu površnu - mer se u horzontalnoj ravn, kao azmut Sunca. Za razlčte proračune, kao za proračun toplotnog opterećenja koje potče od prodora drektnog Sunčevog zračenja kroz staklo, korst se djagram putanje Sunca, koj se konstruše za određenu geografsku šrnu. Na slc 6.12 prkazan je djagram putanje Sunca (odakle se mogu očtat uglov položaja Sunca) se severnu geografsku šrnu od 45 o. Slka 6.12 Djagram putanje Sunca za 45 o SGŠ Sunčevo zračenje fzčka svojstva atmosfere Propustljvost atmosfere za Sunčevo zračenje zavs od njene zamućenost, usled čega dolaz do gubtka u energj drektnog Sunčevog zračenja. Gubc nastaju usled: - sudara Sunčevh zraka sa molekulma O 2, N 2, vodene pare čestcama prašne (kada najvše oslabe zrac manjh talasnh dužna - ultraljubčasto zračenje), - selektvne apsorpcje Sunčevh zraka od strane troatomnh gasova (najvše CO 2 vodene pare H 2 O, kada slabe l se potpuno gube zrac z crvenog dela sprektra vdljvog zračenja nfracrvenog dela spektra). 128

13 Ov gubc su već ukolko zrac prolaze duž put kroz atmosferu (npr. kada je Sunce blže horzontu). Deo energje Sunca koj je apsorbovan u atmosfer dolaz opet do Zemlje u vdu dfuznog zračenja neba. Dfuzno zračenje varra u toku dana zavs od: - vsne Sunca, - vremenskh prlka, - ntenzteta oblačnost - zagađenost vazduha čestcama nečstoća. Globalnm zračenjem se nazva zbr drektnog dfuznog Sunčevog zračenja koje dospeva na Zemljnu površnu na horzontalnu ravan. Šematsk prkaz prolaza Sunčevog zračenja kroz atmosferu je prkazan na slc Refleksja Sunčevh zraka na površn Zemlje nastaje od ukupnog zračenja koje dospe na zemljnu površnu. Jedan deo se apsorbuje, a jedan deo se reflektuje. Odnos zračenja koj se reflektuje energje koja dospeva na zemlju nazova se ALBEDO. Najveće vrednost albeda maju površna snega mrna vodena površna. Sunce Oznake: D - drektno zračenje N Prašna O, 2 HO,CO 2 2 D D df - dfuzno zračenje N - zračenje neba R - reflektovano zračenje E D R I I=D+Ddf= D+R+N+E E - emsja Zemljne površne I - energja zračenja koju prma neka površna Slka 6.13 Šematsk prkaz prolaza Sunčevog zračenja kroz atmosferu Lnke uvod faktor zamućenost atmosfere korst pojam vazdušne mase. Pod jedncom vazdušene mase podrazumeva se debljna vazdušnog sloja koja odgovara zentalnom položaju Sunca u mestu na nvou morske površne. Određena vrednost vazdušne mase označava dužnu puta koj treba da pređu Sunčev zrac kroz atmosferu, u odnosu na jednčnu masu, koja odgovara najkraćem mogućem putu. Vrednost vazdušne mase na nvou morske površne zavs od: - ugla vsne Sunca, - geografske šrne - doba dana. Međutm, vrednost vazdušne mase zavs od nadmorske vsne mesta, pa tako plannsk predel maju manje vrednost vazdušne mase. 129

14 apsorpcja apsorpcja Energetska efkasnost sstema grejanja klmatzacje Po Lnkeu, faktor zamućenost atmosfere pokazuje kolko puta treba uvečat dužnu puta koj Sunčev zrac treba da pređ kroz sasvm čstu suvu atmosferu, da b oslabl onolko kolko oslabe pr prolasku kroz stvarnu, zamućenu atmosferu. Zamućenost atmosfere se menja tokom godne. Let je najveća, jer je veće sparavanje vode sa Zemljne površne, ma vše prašne u vazduhu zraženja su verzkalna strujanja vazduha, koja prašnu podžu u vše slojeve atmosfere. Faktor zamućenost daje se pomesecma u godn za neko mesto. Za Beograd se vrednost kreću od 4,5 u julu mesecu do 3 u decembru (srednje mesečne vrednost) Toplotno opterećenje usled prodora Sunčevh zraka kroz staklo Sunčev zrak koj dospeva na spoljnu površnu stakla prozora se delmčno reflektuje, apsorbuje propušta: r + a + d = 1 (6.16) Odnos energja zračenja koje se reflektuje, apsobuje propust zavs od: 1. Upadnog ugla Sunčevh zraka 2. Vrste stakla. Drektno zračenje Unutrašnje zračenje prelaz toplote 1 9 Upadn ugao Reflektovano zračenje θ Propušteno zračenje R,A,D (%) D A R Spoljašnje zračenje prelaz toplote Upadn ugao ( o ) Slka 6.14 Blans toplote Sunčevog zračenja za prozorsko staklo Slka 6.15 Odnos propustljvost D, apsorpcje A refleksje R drektnog Sunčevog zračenja za obćno staklo debljne 3 mm Upadn ugao se menja za određenu geografsku šrnu zavs od: - doba godne, - doba dana - orjentacje prozora. Za upadne uglova koj su manj od 4 o, propustljvost D je skoro konstantna znos 87%. apsorbovan deo energje skoro da ne zavs od upadnog ugla znos oko 6%. U unutrašnjost prostorje se konvekcjom zračenjem prenos 1/3 apsorbovane energje. Za dfuzno zračenje propustljvost, apsorpcja refleksja su konstantne velčne koje ne zavse od upadnog ugla (dfuzno zračenje je raspršeno zračenje prostre se u svm pravcma) znose: D =,79, A =,6 R =,15. 13

15 Za specjalna ostakljenja (apsorpcono, refleksono staklo) oblk krvh na slc 12 može bt potpuno drugačj. Poznatj prozvođač stakla maju ovakav tp djagrama za svoja stakla Akumulacja toplote u zdovma Sunčev zrac koj prodru u prostorju kroz staklo prozora dospeju na zdove se delmčno apsorbuju (ai) delmčno reflektuju (ri). Apsorbovan deo energje zagreva površnu zda, tako da dolaz do: - konvektvnog prelaza toplote na sobn vazduh - provođenje toplote u unutrašnjost zda. Deo energje Sunčevog zračenja koj se provod ka unutrašnjost zda nazvamo akumulsanom toplotom, dok deo koj se preda vazduhu prostorje usled konvekcje predstavlja toplotno opterećenje od Sunčevog zračenja koje je potrebno elmnsat z prostorje. Na slc 6.16 je prkazana temperatura zda na površn (x=) u unutrašnjm slojevma, a na slc 19 temperatura površna zdova razlčth debljna. Slka 6.16 Temperatura zda na površn (x=) u unutrašnjm slojevma Slka 6.17 Temperatura površna zdova razlčth debljna Za unutrašnje slojeve zda je karakterstčno: 1. Maksmalna temperatura se javlja kasnje - fazn pomeraj 2. Maksmum temperature u unutrašnjost je manj - smanjenje ampltude. 131

16 Što je unutrašnj zd deblj temperatura na površn zda je nža jer je zraženja akumulacja toplote, odnosno vše se toplote provod ka unutrašnjost zda. S obzrom da toplotno opterećenje obuhvata samo onu kolčnu toplote koja zagreva sobn vazduh, potrebno je rešenja Furjeove jednačne nać na površn zda, pa je onda toplotno opterećenje prostorje od propuštenog Sunčevog zračenja: q τ ) = α ( θ = θ ) (6.17) ( x Rešenje Furjeove jednačne daje tačne vrednost temperatura zda u toku dana, al je potrebno znat: 1. Kolčnu Sunčeve energje koja dospeva na zd, 2. Tačno određen koefcjent apsorpcje zda 3. Termo-fzčke karakterstke zda. Na slc 6.18 prkazana je promena temperaturskog polja unutar fasadnog zda u toku jednog dana, za južnu severnu orjentacju model-prostorje (klmatzovane prostorje) dobjena smulaconm programom. Sstem za klmatzacju, u ovom slučaju, rad bez prekda, a osvetljenje u prostorj nje uključeno. Sa djagrama se može uočt dnevna promena temperature spoljne unutrašnje površne zda: spoljašnja strana fasadnog zda zložena je utcaju spoljašnjeg vazduha, kako u zavsnost od temperature, tako u zavsnost brzne strujanja vazduha (utcaj vetra), zatm utcaju zračenja nebeskog svoda tla zložena je Sunčevom zračenju; kao što se može vdet sa djagrama, domnantan utcaj na promenu temperature spoljšnje površne zda, prostorje orjentsane ka jugu, ma drektno Sunčevo zračenje, tako da temperatura površne fasadnog zda južno orjentsane prostorje dostže čak 5 o C, dok za severnu orjentacju zagrevanje spoljašnje površne zda de do 36 o C, gde je manje zražen utcaj Sunčevog zračenja. Izolacon sloj od mneralne vune, postavljen je zmeđu dva sloja opeke mogu se uočt prelomne tačke na lnjama temperature na grancama zolaconog sloja. Temperatura unutrašnje strane fasadnog zda menja se u opsegu od 27.5 o C do 28.5 o C, za južnu orjentacju, dok je dnevna promena temperature unutrašnje površne fasadnog zda prostorje orjentsane ka severu, još manja. t( o C) Južna orjentacja Izolacja Čvorov h 2 h 4 h 6 h 8 h 1 h 12 h 14 h 16 h 18 h 2 h 22 h t( o C) Severna orjentacja Izolacja Čvorov Slka 6.18 Promena temperaturskog polja unutar fasadnog zda u toku dana za južnu severnu orjentacju prostorje (letnj projektn dan) h 2 h 4 h 6 h 8 h 1 h 12 h 14 h 16 h 18 h 2 h 22 h 132

17 Koefcjent akumulacje toplote Energetska efkasnost sstema grejanja klmatzacje Kada su u ptanju dobc toplote, njh je relatvno lako odredt (zračunat), al je mnogo teže odredt toplotno opterećenje prema kome se dmenzonše postrojenje za klmatzacju. Dobc toplote, koj predstavljaju polazn podatak za računanje toplotnog opterećenja, zavse od mnogo velčna u samoj prostorj (mase zdova poda, materjala zdova, geometrje prostorje, td.) S obzrom da je preračunavanje dobtaka toplote u toplotno opterećenje prlčno matematčk složeno obmno, nje pogodno da se vrš za svak konkretan slučaj proračuna. Zato se problem rešava uvođenjem koefcjenata akumulacje toplote. Po defncj koefcjent akumulacje toplote je odnos zmeđu trenutnog toplotnog opterećenja maksmalne vrednost dobtaka toplote: Qopt ( τ ) s( τ ) = (6.18) Q dob,max Za određene, karakterstčne tpove prostorja određene su složenm detaljnm matematčkm modelom krve toplotnog opterećenja za zadatu krvu dobtaka toplote na osnovu th proračunasu određen koefcjent akumulacje toplote za određene tpčne slučajeve. Strogo uzevš, nazv koefcjent akumulacje toplote je potpuno pogrešan, jer on ne pokazuje akumulsanu toplotu, već sasvm suprotno - deo toplotnog dobtka koj predstavlja trenutno toplotno opterećenje. Nazv potče od strktnog prevoda sa nemačkog engleskog jezka (wärmespecher, heat storage factor), mada se u novjoj amerčkoj lteratur nalaz nazv faktor toplotnog opterećenja (coolng load factor) što jeste njegova fzkalna suštna. Domen promene koefcjenta akumulacje toplote za referentn slučaj najvše zavs od tpa gradnje; tako se vrednost koefcjenta akumulacje uzmaju z tablca za najprblžnj slučaj računa se toplotno opterećenje: Q τ ) = Q s( ). (6.19) opt ( dob, max τ Ovaj koncept korste skoro sve u svetu poznate metode proračuna toplotnog opterećenja klmatzovanh prostorja, zuzev TFM (Transfer Functon Method), al ga korste čak metode koje su zvedene z TFM, kao najnovje metode bazrane na blansu toplote za svaku površnu u prostorj. gde je: Toplotno opterećenje od sunčevog zračenja kroz prozor računa se prema jednačn: [ F I a + ( F F ) I ] b s( ) Q( τ ) = Qdob, max s( τ ) = os max os df, max τ, (6.2) F os F - osunčana površna stakla prozora, - ukupna površna stakla prozora, I max - ukupn ntenztet Sunčevog zračenja za posmatranu orjentacju propušten kroz jednostruko občno staklo debljne 3mm, I df,max - ntenztet dfuznog Sunčevog zračenja propušten kroz jednostruko občno staklo debljne 3mm, a - koefcjent korekcje za zamućenost atmosfere, b - koefcjent propustljvost stakla prozora zastora za Sunčevo zračenje u odnosu na jednostruko občno staklo, s (τ ) - koefcjent akumulacje toplote od Sunčevog zračenja. Koefcjent akumulacje toplote od Sunčevog zračenja bra se u odnosu na: 133

18 - vrste gradnje (akumulacone sposobnost zdova prostorje), - orjentacje prozora, - doba godne - doba dana. Na slc 6.19 prkazan su koefcjent akumulacje toplote od Sunčevog zračenja za razlčte tpove gradnje dve orjentacje prostorje. Južna orjentacja Severna orjentacja,9,9,8 Lak,8 Koef. akumulacje (-),7,6,5,4,3,2 Srednj Tešk Koef. akumulacje (-),7,6,5,4,3,2 Lak Srednj Tešk,1, vreme (h) vreme (h) Slka 6.19 Utcaj tpa gradnje na koefcjente akumulacje toplote od Sunčevog zračenja Toplotno opterećenje sa produženm efektom akumulacje Za analzu produženog efekta akumulacje toplote posmatraćemo nek prosečan dan z dužeg peroda rada klmatzaconog postrojenja. Razlkujemo dva slučaja: a) Masa zdova prostorje je mala, pa se akumulsana toplota brzo oslobađa nema utcaja na toplotno optrećenje narednog dana (slka 6.2). A - akumulsana kolčna toplote B - oslobođena kolčna toplote Slka 6.2 Tok dnevnh tolotnh opterećenja pr malom efektu akumulacje b) Masa zdova prostorje ma već stepen akumulacje, pa akumulsana toplota ostaje duž perod vremena u zdovma prostorje utče na povećanje toplotnog opterećenja narednog dana (slka 6.21). 134

19 A - akumulsana kolčna toplote B - oslobođena kolčna toplote C,D - ostac akumulsane toplote od prethodnog dana Slka 6.21 Tok dnevnh tolotnh opterećenja pr većem efektu akumulacje Još zraženj utcaj akumulacje javlja se u prostorjama gde klmatzacja rad sa dnevnm prekdma (kao što su poslovne prostorje - npr. uključuje se ujutro u 6h a sključuje u 2h) što je prkazano na slc A - akumulsana kolčna toplote B - oslobođena kolčna toplote C - toplota koja ostaje akumulsana u toku prekda rada postrojenja D - prethodno akumulsana toplota koja se oslobađa narednog dana Slka 6.22 Tok dnevnh tolotnh opterećenja pr radu klmatzaconog postrojenja sa prekdom Kada se postrojenje sključ, temperatura vazduha u prostorj brzo poraste, pa vše na postoje uslov za razmenu toplote pr konvekcj, tako da akumulsana toplota u zdovma tu ostaje sve do ponovnog uključenja postrojenja narednog dana, kada se snžava temperatura vazduha u prostorj ponovo uspostavljaju uslov za prelaz toplote sa površne zdova na vazduh u prostorj. Narednog dana, prlkom uključenja postrojenja za klmatzacju, osm zaostale akumulsane toplote javljaju se nov dobc novo toplotno opterećenje. Sve to rezultuje povećanm toplotnm opterećenjem u trenutku uključvanja klmatzaconog postrojenja narednog dana. Na slc prkazan je tok toplotnog opterećenja prostorje orjentsane ka jugu za razlčte režme rada klmatzacje - bez prekda sa razlčtom dužnom prekda uporedo sa dobcma toplote koj potču od spoljnh zvora (transmsje kroz zdove prozor Sunčevog zračenja). 135

20 18 15 Dobc toplote 8-16h 6-22h -24h Toplotno opterećenje (W) Vreme (h) Slka 6.23 Tok dnevnh tolotnh opterećenja pr razlčtm režmma rada klmatzaconog postrojenja Toplotno opterećenje transmsjom toplote kroz prozor S obzrom da su prozor sačnjen pretežno od tankh staklenh površna da maju mal otpor provođenju toplote, smatra se da ne postoj akumulacja toplote u prozorma da je prolaz toplote kroz prozore trenutan. Zbog toga se toplotno opterćenje transmsjom toplote kroz prozor računa za posmatran vremensk trenutak sa trenutnom razlkom temperatura spoljnog unutrašnjeg vazduha: Q τ ) = U w F ( θ ( τ ) θ ), (6.21) ( e gde je: U w - koefcjent prolaza toplote kroz prozor, F - površna prozora (građevnskog otvora), θ (τ) - temperatura spoljnog vazduha, θ e - temperatura vazduha u prostorj. Infltracja spoljnog vazduha Infltracja spoljnog vazduha je u klmatzovanm prostorjama, po pravlu, znatno manja nego u prostorjama koje maju nek od uobčajenh sstema grejanja. Čest je slučaj klmatzovanh zgrada u kojma su prozor fksn ne otvaraju se - tada je propustljvost procepa zanemarljva. U slučaju kada dolaz do nfltracje spoljnog vazduha, posebno se računa latentno suvo toplotno opterećenje usled nfltracje: Q INF, s = V ρ cp e ( θ ( τ ) θ ) (6.22) Q = V ρ r ( x ( τ ) x ). (6.23) INF, lat e 136

21 6.2.5 Toplotno opterećenje od unutrašnjh zvora Energetska efkasnost sstema grejanja klmatzacje Toplotno optrerećenje koje potče od unutrašnjh zvora toplote često može nadmašt toplotno opterećenje od spoljnh zvora. Unutrašnj zvor toplote su: - ljud, - osvetljenje, - mašne aparat, - susedne neklmatzovane prostorje, - tehnološk proces (u ndustrj) Toplota koju odaju ljud Toplotno opterćenje od ljud je uvek prsutno, s obzrom da se komforna klmatzacja uvek uvod zbog prsustva ljud u prostorjama, kako b se obezbedl uslov ugodnost. Toplota koju odaju ljud može bt jako značajna kada se rad o prostorjama u kojma borav velk broj ljud, kao što su: boskop, pozoršta, sportske dvorane, td. n Q lj = q lj 1 Q lj, s n qlj, s = Q lj, lat n qlj, lat, n odnosno, razdvaja se osetna (suva) latentna toplota koju ljud odaju: =, (6.24) gde je: n q lj - broj ljud koj borav u prostorj - kolčna toplote koju odaje jedan čovek pr datm uslovma. Prema većn metoda ne uzma se koefcjent akumulacje toplote od ljud, već se toplota koju odaje čovek smatra toplotnm opterećenjem, odnosno smatra se da se celokupno odata suva toplota predaje vazduhu prostorje. Po novom ASHRAE standardu usvaja se koefcjent toplotnog opterećenja od ljud CLF (Coolng Load Factor), što ma smsla kada u prostorj borav mal broj ljud koj predaju toplotu zračenjem prema okolnm površnama u prostorj. Međutm, kada u prostorj borav već broj ljud, onda b trebalo uzet u obzr međusobno razmenjenu toplotu zračenjem zmeđu ljud Toplotno opterćenje od osvetljenja Svetljke odaju toplotu zračenjem prelazom toplote na vazduh u prostorj. Usled predaje toplote zračenjem javlja se efekat akumulacje toplote u podu zdovma prostorje, slčno kao kod Sunčevog zračenja. Dobc toplote od osvetljenja su konstant sve vreme rada osvetljenja, od trenutka uključenja τ 1 do trenutka sključenja τ 2. Površna A na djagramu predstavlja akumulsanu toplotu u zdovma podu prostorje, a površna B je naknadno odata toplota, koja se odaje od trenutka sključenja osvetljenja τ 2 pa sve do nekog trenutka τ 3. Ukolko prethodno akumulsana toplota (površna A) uspe da se u potpunost oslobod pre ponovnog uključenja osvetljenja, onda je naknadno oslobođena toplota (površna B) koja predstavlja toplotno opterećenje po sključenju osvetljenja jednaka prethodno akumulsanoj toplot (A = B, z blansa toplote). Na slc 6.24 prkazan je tok toplotnog opterećenja od osvetljenja za neprekdan rad klmatzaconog postrojenja. 137

22 Slka 6.24 Tok toplotnog opterećenja od osvetljenja za neprekdan rad klmatzaconog postrojenja Ako je osvetljenje neprekdno uključeno, dobc toplote toplotno opterećenje se zjednačavaju tada je toplotno opterećenje konstantno, tada efekat akumulacje toplote ne dolaz do zražaja. Kada klmatzacono postrojenje rad sa prekdom, onda se sva akumulsana toplota ne prenos na sobn vazduh, već deo akumulsane toplote ostaje u zdovma oslobađa se narednog dana, kada se toplotno opterećenje povećava (slka 6.25). Slka 6.25 Tok toplotnog opterećenja od osvetljenja u slučaju rada klmatzaconog postrojenja sa prekdom Ako se klmatzacja sključ u trenutku τ 4, onda se akumulsan deo toplote A ne može prenet na sobn vazduh, pa dolaz do produženog efekta akumulacje toplote povećanja toplotnog opterećenja sledećeg dana, kada se klmatzacono postrojenje ponovo uključuje. Ako se klmatzacja ranje sključ, npr. u trenutku τ 3, onda veća kolčna toplote (A+B) podleže efektu produžene akumulacje toplote. Praktčno zračunavanje toplotnog opterećenja od osvetljenja vrš se pomoću koefcjenata akumulacje: 138 Q Q τ ) = Q s ( ), odnosno (6.25) B( dob, max B τ B( 1 2 B τ τ ) = P l l s ( ), (6.26) gde je: P - ukupna nstalsana snaga svetljk u prostorj,

23 l 1 - koefcjent jednovremenost uključenja osveteljenja (u saradnj sa projektantom elektrčnh nstalacja) l 2 - koefcjent ostatka toplote kod provetravanh svetljk (kod neprovetravanh je l 2 =1) s (τ ) B - koefcjent akumulacje toplote od osvetljenja. Koefcjent l 2 pokazuje koj deo nstalsane snage svetljke opterećuje vazduh prostorje pr stalnom uključenju osvetljenja. Prema VDI normama, razlkuju se tr osnovna načna provetravanja svetljk: 1. Provetravanje kroz svetljku vazduh opstrujava svetljku po celoj dužn; 2. Provetravanje crkulacjom vazduha oko svetljke vazduh opstrujava zatvoreno telo svetljke. Cev svetljke se ne hlad drektno vazduhom za provetravanje; 3. Delmčno provetravanje kroz svetljku na gornjoj stran svetljke se nalaz otvor za zvlačenje vazduha. Samo deo cev svetljke koj se nalaz u blzn otvora bće prnudno opstrujavan vazduhom za provetravanje. Osm od načna provetravanja svetljk, koefcjent l 2 zavs od: - protoka vazduha za provetravanje (m 3 /h) - načna odvođenja vazduha z prostorje (kroz plenum, nezolovane l zolovane kanale). Koefcjent akumulacje toplote od osvetljenja uzma u obzr da svetljke nsu uključene 24 h tokom dana. Što je vreme uključenost svetla kraće efekat akumulacje toplote je zraženj. Koefcjent akumulacje toplote zavse od: - mase zdova poda prostorje; - položaja svetljk, koj utče na kolčnu toplote koja se preda pr konvekcj svod se na dva slučaja: slobodno obešene svetljke svetljke u plafonu l ugrađene na samom plafonu; - vremenskog peroda uključenost osvetljenja; sa porastom dužne trajanja uključenost, vrednost koefcjenata akumulacje toplote od osvetljenja se prblžavaju jednc. Usvaja se s B = 1 kada je osvetljenje uključeno 2 l vše časova u toku dana. 139

24 Toplotno opterećenje od mašna u prostorj Občno se u praks smatra da je dspacja toplote od rada mašne jednaka nstalsanoj snaz mašne da se predaje vazduhu prostorje, tako da čn toplotno opterećenje: Q M = P el. (6.27) kao: Ako se u prostorj nalaz vše mašna, onda se toplotno opterećenje opterećenje računa Q M N = a2 a, (6.28) η 1 gde je: N - nstalsana snaga -te mašne, η - srednj stepen skoršćenja motora, a 1 - koefcjent opterećenja -te mašne u posmatrano vreme, - koefcjent jednovremenost uključenost mašna. a Toplotno opterećenje od susednh prostorja Toplota koja se transmsjom prenese u prostorju od susednh neklmatzovanh prostorja (kroz pod, zdove, tavancu, vrata...) predstavlja toplotno opterećenje od susednh prostorja: QR = U F Δθ, (6.29) gde je: U - koefcjent prolaza toplote kroz -tu pregradu, F - površna posmatrane pregrade, Δ - razlka temperatura vazduha neklmatzovane prostorje vazduha klmatzovane prostorje. θ Ukupno toplotno opterećenje prostorje je zbr toplotnh opterećenja od svh zvora toplote: Q = Q + Q = Q + Q + Q + Q + Q + Q + Q + Q. (6.3) ukup e Z S T LJ B M R G ZAŠTITA OD SUNČEVOG ZRAČENJA U ukupnom energetskom blansu zgrade važnu ulogu graju toplotn dobc od Sunca. U savremenoj arhtektur puno pažnje se posvećuje koršćenju energje Sunca, al zaštt od preteranog osunčanja, jer se pasvn dobc toplote moraju regulsat optmzrat u zadovoljavajuću celnu. Sstem za zašttu od Sunčevog zračenja usklađen s spoljnm promenama osguravaju dobre uslove rada boravka u zgrad. Ako se kontrolše njhova prmena (moblnost, automatka rada) onda je omogućen prlagodljvo propuštanje Sunčevog zračenja u zgradu. Na taj načn je moguće potrošnju energje za hlađenje let grejanje zm značajno smanjt korstt, l zbegavat dobtke od Sunca. Za efkasnu zašttu od ntenzvnog osvetljenja (blještanja) prmjenjuju se sledeća rešenja: - arhtektonska geometrja: zelenlo, tremov, nadstrešnce, balkon - element spoljne zaštte od Sunca: pokretn nepokretn brsolej, spoljne žaluzne - roletne, tende, savremena ostakljenja dr.

25 - element unutrašnje zaštte od Sunca: roletne, žaluzne, rolo občne zavese dr. - element unutar stakla za zašttu od Sunca usmeravanje svetla - hologramsk element, reflektrajuća stakla folje, staklene przme dr. - všefunkconaln konstruktvn element zgrada. Element mogu bt fksran l pokretn, klzn, rolo uz to automatzovan. Mogu bt postavljen kao pojednačn vertkaln l horzontaln element l kao ploče, u oba slučaja spolja l unutra. Element treba da budu lagan, a postavljaju se na potkonstrukcju koja je odmaknuta od noseće konstrukcje zgrade. Materjal od kojh se zrađuju element zaštte od Sunca su : - alumnjum (ekstrudran, peskaren) - drvo (otporno na spoljne uslove) - tkanne (fberglas, mpregnran l prrodn materjal). Korsn element zaštte od Sunca su nadstrešnce l tremov određene dubne na južnom zdu koje sprečavaju upad Sunčevog zračenja let, a propuštaju ga zm. Po pravlu se na južnoj stran postavljaju horzontaln element jer let, na južnoj stran, Sunčevo zračenje upada pod velkm uglom, pa ga horzontalna ploča može odbt. Zm Sunčevo zračenje upada pod blagm uglom prolaz kroz horzontalne elemente u prostor. Na zapadnoj stočnoj stran se postavljaju vertkaln element koj mogu raspršt zrake, s obzrom da Sunčevo zračenje uvek upada pod blagm uglom. Dodatno, moguće je upotrebom moblnh automatzovanh elemenata optmzrat koršćenje dobtaka od Sunčevog zračenja za pojedne prostore prema trenutnoj potreb. Ipak, zaštt od Sunca najvše doprnos pravlna orjentacja zgrade, odnosno grupsanje prostorja po namen prema uslovma pojedne orjentacje. Načn postavljanja zaštte od Sunca odnos prema konstrukcjama otvora zdova mora bt takav da omoguć kvaltetno zasenčenje, sa što manjm ogrančavanjem pogleda kroz otvore. Potrebno je sprečt stvaranje džepova toplog vazduha spod l za konstrukcja za zašttu od Sunca, jer lokalnm povećanjem temperature za takvh konstrukcja se transmsonm ventlaconm dobcma anulraju smanjen dobc usled zračenja. Povećanje temperature kod određenh oblka konstrukcja za zašttu od nsolacje može se korstt za dodatno povećanje brzne strujanja vazduha povećano provetravanje zgrada. Slka 6.26 Prmer spoljnh elemenata za zašttu od Sunčevog zračenja 141

26 Tabela 6.2 Pregled sstema za zašttu od Sunčevog zračenja Kat. Tp Skca Klma Mesto postavljanja Potencjal za uštedu 1A Usmeravajuće žaluzne Umerena klma Vertkalne zastakljene površne DA 1A Ogledala za zašttu od Sunca Umerena klma Zastakljen krovov NE 1A Hologramsk optčk element Sve klme Vertkalne horzontalne zastakljene površne DA 1B Zasenčenja sa usmeravanjem svetla Tople klme sa vsokom nsolacjom Vertkalne zastakljene površne (gornj deo) Zavs 1B Pokretne žaluzne Sve klme Vertkalne zastakljene površne DA 1B Staklo sa refletujućm elementma Umerena klma Vertkalne zastakljene površne Zavs 2A Svetleće polce Umerena klma mala nsolacja Vertkalne zastakljene površne Zavs 2B Staklo-panel sa povoljnm odnosom r/d Sve klme Vertkalne zastakljene površne DA 1A Prmarno koršćenje dnevnog dfuznog svetla 1B Prmarno koršćenje drektnog Sunčevog zračenja 2A Sstem za usmeravanje dfuznog svetla 2B Sstem za usmeravanje propuštanje drektnog Sunčevog zračenja 142

27 6.4 UTICAJ POJEDINIH FAKTORA NA TOPLOTNO OPTEREĆENJE Utcaj režma rada osvetljenja u prostorj Na slc 6.27 prkazan su tokov toplotnog opterećenja južno orjentsane prostorje sa razlčtm režmma ntenztetom veštačkog osvetljenja u prostorj. Uključenost osvetljenja u prostorj varrana je vremensk po ntenztetu. Razmatrane su tr dužne peroda trajanja veštačkog osvetljenja: 4, 8 12 časova (jedan l dva peroda uključenost tokom dana). Pr tome je varrano vreme tokom dana kada osvetljenje rad. Intenztet svetljke je tokom ovh smulacja bo konstantan znoso je 2W. Na kraju je varran ntenztet osvetljenja u prostorj. 1 1 Toplotno opterećenje (W) Bez osvetljenja Sa osvetljenjem 8-12h Sa osvetljenjem 16-2h Toplotno opterećenje (W) Bez osvetljenja Sa osvetljenjem 8-12h 16-2h Vreme (h) Vreme (h) Toplotno opterećenje (W) Bez osvetljenja Sa osvetljenjem 12-16h Sa osvetljenjem 1-18h Sa osvetljenjem 8-2h Toplotno opterećenje (W) Bez osvetljenja Sa osvetljenjem 2 W Sa osvetljenjem 4 W Sa osvetljenjem 6 W Vreme (h) Vreme (h) Slka 6.27 Utcaj razlčtog režma rada osvetljenja dužne trajanja nstalsane snage svetljk Utcaj zastora velčne prozora Velčna senke na prozoru takođe je jedna od velčna koje mogu varrat. U ovom slučaju smatra se da senka koja postoj, blo da je u ptanju vrsta zastora l nek spoljašnj objekat koj prav senku, u potpunost sprečava prodor Sunčevog zračenja u prostorju, kako drektnog, tako dfuznog. U zavsnost od velčne senke smanjuju su dobc toplote od Sunčevog zračenja, a samm tm ukupno toplotno opterećenje prostorje. Na slc 6.28 levo prkazan je tok toplotnog opterećenja južno orjentsane prostorje tokom letnjeg projektnog dana za razlčte velčne senke na prozoru uporedo sa referentnm slučajem kada senka ne postoj. 143