ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑΣ Λ. Αθηνών - Πεδίο Αρεως, 383 34 Βόλος ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ: ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ & ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ Διευθυντής: Καθηγητής Α.Μ. Σταματέλλος ΜM910: ΘΕΡΜΑΝΣΗ - ΨΥΞΗ - ΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΣ Βοήθημα για τον Υπολογισμό Ψυκτικών φορτίων με τη μεθοδολογία ΑSHRAE Επιμέλεια : Ολυμπία Ζώγου Διπλ. Μηχανολόγος Μηχανικός Βόλος, Δεκέμβριος 2009
1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Παρακάτω παρουσιάζεται ο υπολογισμός ψυκτικών φορτίων με την μεθοδολογία Ashrae. Σύμφωνα με την Ashrae, το ψυκτικό φορτίο (ή θερμικό κέρδος) ενός χώρου προκύπτει από το άθροισμα των φορτίων που οφείλονται στις ακόλουθες αιτίες: 1. Οροφές 2. Ανοίγματα 3,Eξωτερικοί τοίχοι 4. Εσωτερικοί τοίχοι-δάπεδα 5. Φορτία φωτισμού 6. Φορτία ατόμων 7. Φορτία συσκευών 8. Infiltration - Ventilation 1. Οροφές Ο υπολογισμός των φορτίων από οροφές προκύπτει για κάθε ώρα από την σχέση: Q ορ = U ορ * Α ορ * CLTD ορ_διορθ ορ U ορ : Συντελεστής θερμοπερατότητας οροφής (σελ. 245 Πιν. 7.23) A ορ : Επιφάνεια οροφής CLTD ορ_διορθ) : Διορθωμένη Θερμοκρασιακή διαφορά ψυκτικού φορτίου οροφής, η οποία προκύπτει με την βοήθεια της σχέσης: CLTD ορ_διορθ = CLTD + (25.5-T in ) + (T m -29.4) CLTD ορ : Ισοδύναμη θερμοκρασιακή διαφορά της οροφής που παίρνεται από (σελ. 240 Πιν. 7.20) και εξαρτάται από τον τύπο της(σελ. 241 Πιν. 7.21) Τ in : Εσωτερική θερμοκρασία Τ m : Μέση εξωτερική θερμοκρασία 2. Ανοίγματα Τα φορτία από τα ανοίγματα προκύπτουν από το άθροισμα των φορτίων από θερμική αγωγιμότητα και των φορτίων από ακτινοβολία. Q i = Qk i + Qa i Q i : Το συνολικό φορτίο από τα ανοίγματα κατά την ώρα i Qk i : Το φορτίο λόγω θερμικής αγωγιμότητας κατά την ώρα i Qa i : Το φορτίο λόγω ηλιακής ακτινοβολίας κατά την ώρα i Το φορτίο λόγω θερμικής αγωγιμότητας (Qk i) δίνεται από τον παρακάτω τύπο: Qk i = K * A * CLTD ανοιγ_διορθ
i : Οι ώρες της ημέρας 8πμ-6μμ K : Συντελεστής θερμοπερατότητας του ανοίγματος(σελ. 253 Πιν. 7.36) Α : Το εμβαδόν της επιφάνειας του ανοίγματος CLTD ανοιγi : Η ισοδύναμη θερμοκρασιακή διαφορά για αγωγιμότητα ανοιγμάτων κατά την ώρα i(σελ. 249 Πιν. 7.25). Το φορτίο λόγω ακτινοβολίας προκύπτει από τον πολλαπλασιασμό της επιφάνειας του ανοίγματος κέρδος, με τον συντελεστή σκίασης και τον παράγοντα ψυκτικού φορτίου (CLF): Qa i = A * SC i * (SCL) i i: Οι ώρες της ημέρας 8πμ-6μμ Α: Το εμβαδόν της επιφάνειας του ανοίγματος SC i : Ο συντελεστής εσωτερικής σκίασης(σελ. 168 Πιν. 7.4-7.11) SCL i : Συντελεστής ψυκτικού φορτίου(σελ. 250 Πιν. 7.27) και(σελ. 208 Πιν. 7.26) 3. Eξωτερικοί τοίχοι Ο υπολογισμός των φορτίων από εξωτερικούς τοίχους προκύπτει για κάθε ώρα από την σχέση: Q τοιχ = U τοιχ * Α τοιχ * CLTD τοι-διορχ U τοιχ : Συντελεστής θερμοπερατότητας τοίχου A τοιχ : Επιφάνεια τοίχου CLTD τοιχ-διορ : Διορθωμένη Θερμοκρασιακή διαφορά ψυκτικού φορτίου τοίχου η οποία προκύπτει με την βοήθεια της σχέσης: CLTD ορ_διορθ = CLTD + (25.5-T in ) + (T m -29.4) CLTD τοιχ : Ισοδύναμη θερμοκρασιακή διαφορά του τοίχου που παίρνεται από πίνακες και εξαρτάται από τον τύπο του τοίχου και τον προσανατολισμό του (σελ. 248 Πιν. 7.24 και σελ. 242 Πιν. 7.22). Τ in : Εσωτερική θερμοκρασία Τ m : Μέση εξωτερική θερμοκρασία 4. Εσωτερικοί τοίχοι,δάπεδα Ο υπολογισμός των φορτίων από εσωτερικούς τοίχους προκύπτει από τον πολλαπλασιασμό της θερμικής αγωγιμότητας του τοίχου με το εμβαδόν της επιφάνειας του τοίχου και με την ισοδύναμη διαφορά θερμοκρασίας γιά κάθε ώρα. Q i = K * Α * (to-trc): Q i : Το φορτίο κατά την ώρα i i: Οι ώρες της ημέρας 8πμ-6μμ U τοι : Συντελεστής θερμοπερατότητας τοίχου Α: Το εμβαδόν της επιφάνειας του τοίχου to : (tmax-tδιακ*p 2.8 )(θερμοκρασία εσωτερικού χώρου) το Ρ (σελ. 164 Πιν. 7.2) trc: θερμοκρασία κλιματιζόμενου χώρου
5. Φορτία φωτισμού Τα φορτία λόγω φωτισμού υπολογίζονται από τον παρακάτω τύπο: Q ΦΩΤ = (F ΦΘΡΟΡ * F UL * F SA )*(CLF)+ (F ΠΥΡΑΚ * F SA ) Q fi : Το φορτίο φωτισμού κατά την ώρα i F ΦΘΟΡ : Η ισχύς των λαμπτήρων φθορισμού κατά την ώρα i F ΠΥΡΑ : Η ισχύς των λαμπτήρων πυράκτωσης κατά την ώρα i F UL : Lighting use Factor F SA : special allowance factor CLF : Cooling load factor (σελ. 249 Πιν. 7.26 και σελ. 216 Πιν. 7.29) 6. Υπολογισμός φορτίων ατόμων Το θερμικό φορτίο από τα άτομα διακρίνεται σε αισθητό και λανθάνον. Οι σχέσεις υπολογισμού είναι οι παρακάτω: Q αισθ = Ν*(Fa j )*CLF Q λανθαν = N*(Fl j ) i Q αισθ : Το αισθητό φορτίο από τα άτομα την ώρα i Q λανθαν :Το λανθάνον φορτίο από τα άτομα την ώρα i j: Ο τύπος βαθμού ενεργητικότητας των ατόμων σύμφωνα με τον πίνακα της Αshrae (σελ. 236 Πιν. 7.14) Fa j : Το αισθητό φορτίο ενός ατόμου βαθμού ενεργητικότητας j που εξαρτάται από την θερμοκρασία ξηρού βολβού του χώρου Fl j : Το λανθάνον φορτίο ενός ατόμου βαθμού ενεργητικότητας j. Εξαρτάται από την θερμοκρασία ξηρού βολβού του χώρου Ν: Ο αριθμός των ατόμων που βρίσκονται στο χώρο κατά την ώρα i CLF : Cooling load factor (σελ. 215 Πιν. 7.28)και (σελ. 208 Πιν. 7.26)
7. Φορτία συσκευών Όπως το φορτίο από τα άτομα έτσι και το φορτίο από τις συσκευές διακρίνεται σε αισθητό και λανθάνον. Οι σχέσεις υπολογισμού είναι οι παρακάτω: Qa =( (Fa j * N j ) + Q 1 )*CLF Ql = (Fl j * N j ) + Q 2 Qa: Το συνολικό αισθητό φορτίο από συσκευές(σελ. 237 Πιν. 7.17) Ql: Το συνολικό λανθάνον φορτίο από συσκευές j: Ο τύπος της συσκευής Fa j : Το αισθητό φορτίο μιας συσκευής τύπου j F lj : Το λανθάνον φορτίο μιας συσκευής τύπου j Ν j : Ο αριθμός των συσκευών τύπου j που λειτουργούν στο χώρο Q 1 : Συνολικό αισθητό φορτίο από συσκευές που δεν περιέχονται στους πίνακες Q 2 : Συνολικό λανθάνον φορτίο από συσκευές που δεν περιέχονται στους πίνακες CLF : Cooling load factor (σελ. 217 Πιν. 7.30) 8. Infiltration - Ventilation Ο υπολογισμός αυτός αφορά την εισαγωγή εξωτερικού αέρα γιά αερισμό των κλιματιζόμενων χώρων. Το φορτίο του αερισμού διακρίνεται σε αισθητό και σε λανθάνον, και υπολογίζεται από τους παρακάτω τύπους: Qsensible = 1.23 * V*(to-ti) Qlatent = 3010* V * (Wo-Wi) Qtotal = 1.20* V* (ho-h1) Το αισθητό φορτίο αερισμού την ώρα i Το λανθάνον φορτίο αερισμού την ώρα i V: L/s (σελ. 115 Πιν. 5.9), (σελ. 253 Πιν. 7.38) (to-ti): Η διαφορά της εξωτερικής από την εσωτερική θερμοκρασία ξηρού βολβού κατά την ώρα i (Wo-Wi): Η διαφορά της εξωτερικής από την εσωτερική απόλυτη υγρασία. Qsensible : Qlatent: (ho-hi): Η διαφορά της εξωτερικής από την εσωτερική ενθαλπία.