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] 18 20 22 23 24 25 26 Q osjetna [W] 100 95 90 85 75 75 70 Ljudi koji ne vrše Q latentna [W] 25 25 30 35 40 40 45 fizički rad Q ukupna [W] 125 120 120 120 115 115 115 od.v.p* [g/h] 35 35 40 50 60 60 65 Srednje težak rad Q ukupna [W] 270 270 270 270 270 270 270 Q osjetna [W] 155 140 120 115 110 105 95 * odavanje vodene pare, [g/h] 1
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) 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 2
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 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 3
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) = 1.163 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
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 = = 1.2 17 = Vz 1.2 4.72 = 5.667 V z 3.6 3.6 3.6 Rekuperator: ( ) ( ) Φ R = Vz cz ρz θe θint λ = Vz 0.28055 1.2 32 26 0.5 = 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
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] 17 1. 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 1150 6
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) 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 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 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 Q T Q T = (U A Δθ), [W] 11400 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 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 Q S Q S = (I A b), [W] 119740.8 Suma vanjskih izvora topline Q A Q A = Q W + Q T + Q S, [W] 133624.8 Ukupni dobitak topline Q I + Q A, [W] 134775 3. Ventilacija Q h Ukupni potrebni volumen zraka V z [m 3 /h] 54000 Specifični toplinski kapacitet zraka c z [W/kgK] 0.28055 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 ) / 3.6 306000 Toplina dobivena procesom povrata topline Q R = V z c z ρ z (θ e θ int ) λ, [W] 54539 Rashladni učin hladnjaka Q h = Q h1 Q R, [W] 251461 251461 Ukupni rashladni uč in hladnjaka Q = Q I + Q A + Q h, [W] 386236 7
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 8
GEA RASHLADNI AGREGAT ZRAKOM HLAĐEN za vanjsku ugradnju 9
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
Tablica 5: Visina sunca h i azimut Sunca a 0 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 a 0 h a 0 h a 0 h a 0 h a 0 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 11