Fűtéstechnika
Fűtési energiaigényt befolyásoló időjárási tényezők: külső levegő hőmérséklet, napsugárzás, széljárás Léghőmérséklet mérése, napi átlaghőmérséklet A hőmérséklet mérésnél törekedni kell, hogy valóban a levegő hőmérsékletét mérjük, ezért: •Hőmérőt védeni kell a sugárzástól •Szellős helyen kell mérni •Kerülni kell, hogy valamilyen más anyaggal érintkezzen a hőmérő A meteorológiai gyakorlatban ezért erre a feladata a Stevenson-féle házikót használják. A hőmérséklet fontos jellemzői a középértéke, maximuma és minimuma. A középérték számítása a Meteorológiai Világszervezet előírása alapján az alábbi módon történik:
t7 + t14 + 2 ⋅ t 21 tm = 4
Mo. téli átlaghőmérsékletének eloszlása
Mo. téli átlaghőmérsékletei
Hőfokgyakorisági görbe, hőfokhíd
A hőfokgyakorisági görbe a következő összefüggéssel írható le: te = -15+3,55*x0,3835 te-átlagos külső hőmérséklet, x -napok száma, az adott hőfoknál kisebb átlag hőmérsékletűeké Hőfokgyakoriság: az évenként előforduló azonos átlaghőmérsékletű napok száma. (pl Bp-en 0 oC-nál alacsonyabb átlaghőmérséklet 50 nap fordult elő.) Napi hőfokhíd (napfok): GN = tb-tkköz Évi hőfokhíd: z
τ
i =1
0
Gévi = ∑ t b − t ki = ∫ ( t b − t k ) ⋅ dτ z
τ
a fűtési napok száma a fűtés időtartama
A hőfokhíd a külső hőmérséklet időbeli változását mutató ábrából is leolvasható. A fűtési napok száma, a fűtési hőfokhíd függ a fűtési határhőmérsékletttől. A fűtési határhőmérséklet: Az a külső hőmérséklet, amelynél a helyiség hőnyeresége és hővesztesége megegyezik egymással.
th = ti −
Qsug + Qbhő K
Épület veszteségtényezője:
K = ∑ Aütr U ütr + ∑ Attr U ttr + ∑ lk l + nVhely ρ l cl
W/oC
Forrás:Büki
Hőfokhíd tipikus értékei
Napsugárzás A legfontosabb időjárási tényező, amely az összes többit jelentős mértékben befolyásolja. A sugárzás energiahozamát a sugárzás intenzitásával fejezzük ki. W/m2 Hogy mennyi energia jut a földünkre az függ: -beesési szögtől (naptári évtől, napi időtől, tájolástól, dőlési szögtől) -tengerszint feletti magasságtól -légkör szennyezettségétől Sugárzás lehet: -direkt -diffúz N naptényező(0…1) ⋅
Q = Atr ⋅ N ⋅ I SRG
(W )
ISRG etalon szerkezeten átjutó hőáramsűrűség
Széljárás -A szél vízszintes irányú légmozgás. Keletkezésének oka a hőmérséklet különbség hatására fellépő légnyomás különbség. -A szél sebessége vektor mennyiség, nagyságával és irányával jellemzett. -A külső térben a levegő sebessége változik a magasság függvényében . Szél hatása a fűtési hőigényre. -növeli a külső oldali hőátadási tényezőt αk = 5,8+4,1*vsz -növeli a filtrációt, ezáltal a filtrációs energiaáramot
Mo. téli szélviszonyai
HŐSZÜKSÉGLET SZÁMITÁS
Helyiség energiamérlege stacioner állapotban QR + Qbhő + Qsug = PTQtranszmkül + Qtranszmbel + Qfiltr ⋅
n
p
i =1
j =1
Q transzmkül = ∑ AiU i (t im − t k ) + ∑ l jU lj (t im − t k )
⋅
⋅
Q filt = Vl ρ l cl (t im − t k ) n
Qtranszmbel = ∑ A jbU jb ( t im − t jsz ) j =1
300 kg/m2 300-600 kg/m2 600 kg/m2
A hőtárolóképesség a tömeg és a fajhő szorzata. Egy összetett határoló szerkezetnél a tárolt hőmennyiség a rétegrendnek is függvénye.
Mindennek akkor van jelentősége, ha valamilyen időbeli változás történik.
tim helyiség méretezési hőmérséklete
Légáteresztés A határoló szerkezeteken keresztül légnyomás különbség hatására létrejövő levegő áramlás. A levegő bejuthat illesztési, csatlakozási hézagokon, és a porózus szerkezeten. Légnyomás különbség létre jöhet: - szél hatására -sűrűség különbség hatására -szellőző rendszerek működése következtében A réseken átáramló levegő térfogatárama: ⋅
V = l ⋅ a ⋅ ∆p n
m3 / ó
l réshossz m a légáteresztési tényező m3/ómPa2/3 a l légáteresztő képesség Légcsereszám: n= Vszellőző lev/ Vhelyiség térfogat
⋅
Q filt
⋅ n = Vhely ρ l cl (t im − t k ) 3600
n= 1/ó légcsereszám n=Vl/Vhely
⋅
Q filt
⋅ nf = ρ l cl (t im − t k ) 3600
n =fő f =m3/hfő fejadag
⋅
⋅
Q filt = Vl ρ l cl (t im − t k ) Vl= m3/h szellőző levegő
Szél és felhajtóerő által okozott filtrációs energiaáram
[
]
Q filtr = r E t (∑ al )tj + E n (∑ al )nj (t im − t k ) ⋅
E Et En al r
WsPa2/3/m3K épület jellemző szél által támadott szélárnyékos oldalon m3/sPa2/3 légáteresztő képesség épület alaprajzi jellemző
Az egész épület eredő filtrációs hőszükséglete: -szellőző berendezés működése következtében létrejövő légcsere alapján számított összes hőáram és -szél és felhajtóerő által okozott összegzett filtrációs energiáram 0,7-szerese.
Hőszükséglet számítás menete: 1. ti 2. tim 3. U, Uerdő számítása, kiválasztása 4. tk 5. Lehűlő felületek meghatározása 6. Hőáramok meghatározása 7. Hőáramok szummázása 8. Ellenőrző számítás
Hőszükséglet számítás
Helyiség megnevezés levonandó felület, /szerkezetek méretek méretek felület hossz tkülső delta t
m
m
m2
m2, m
oC
oC
U W/ m2,oC
Q külső Q belső U transzm transzm vonalm. . . V W/ m,oC
W
W
n
V szellő Q ző Q filtr. fűtés
m3 1/h m3/h
W
W
01 jelű szoba tbelső=21 oC külső fal
5,2
2,65
külső ablak
0,9
külső ajtó
3,51
10,27
-15
36
0,86
318,0
1,5
1,35
-15
36
3
145,8
0,9
2,4
2,16
-15
36
3,5
272,2
padlás födém
3,1
2,1
6,51
-8
29
0,6
113,3
pince födém
3,1
2,1
6,51
3
18
0,8
93,7 942,9
Qfiltr=n*V*ró*c*delta t=(0,5/3600)*17,25*1,36*1000*36=117,3 W
0,002 17,3 0,5 4 117,3
117,3 1060
Hőszükséglet számítás Helyiség megnevezé levonandó felület, se/szerkezet hossz tkülső delta t ek méretek méretek felület
m
m
U
Q belső U Q külső transzm vonalm transzm. . V
W/ W/ m2,oC m,oC
m2
m2, m
oC
oC
W
3,51
10,27
-15
36
0,45
166,4
W
m3
n
1/h
V Q szellőző Q filtr. fűtés
m3/h
W
W
01 jelű szoba tbelső=21 oC külső fal
5,2
2,65
külső ablak
0,9
1,5
1,35
-15
36
1,6
77,8
külső ajtó
0,9
2,4
2,16
-15
36
1,8
140,0
padlás födém
3,1
2,1
6,51
-8
29
0,3
56,6
pince födém
3,1
2,1
6,51
3
18
0,5
58,6 499,3
17,3 0,5 0,0024 117,3
117,3
617
Hőszükséglet számítás
Helyiség megnevezé levonandó felület, se/szerkezet ek méretek méretek felület hossz tkülső delta t
m
m
U
Q belső U Q külső transzm vonalm transzm. . V
W/m2,o W/ C m,oC
m2
m2, m
oC
oC
W
3,51
10,27
-15
36
0,2
73,9
W
m3
n
1/h
V Q szellőző Q filtr. fűtés
m3/h
W
W
01 jelű szoba tbelső=21 oC külső fal
5,2
2,65
külső ablak
0,9
1,5
1,35
-15
36
1,6
77,8
külső ajtó
0,9
2,4
2,16
-15
36
1,8
140,0
padlás födém
3,1
2,1
6,51
-8
29
0,3
56,6
pince födém
3,1
2,1
6,51
3
18
0,5
58,6 406,9
17,3 0,5 0,0024 117,3
117,3
524
Hőszükséglet számítás
Helyiség megnevezé levonandó felület, se/szerkezet hossz tkülső delta t ek méretek méretek felület
m
m
U
U Q külső Q belső vonalm transzm. transzm. V
W/m2,o W/ C m,oC
m2
m2, m
oC
oC
W
3,51
10,27
-15
35
0,2
71,9
W
m3
n
1/h
V Q szellőző Q filtr. fűtés
m3/h
W
W
01 jelű szoba tbelső=20 oC külső fal
5,2
2,65
külső ablak
0,9
1,5
1,35
-15
35
1,6
75,6
külső ajtó
0,9
2,4
2,16
-15
35
1,8
136,1
padlás födém
3,1
2,1
6,51
-8
28
0,3
54,7
pince födém
3,1
2,1
6,51
3
17
0,5
55,3 393,6
17,3 0,5 0,0024
114
114
508
Folyamatábra Simon Tamás PhD. Hallgató Magyar Épületgépészet 2008.
A fajlagos hőveszteségtényező számítása EGYSZERŰSÍTETT SZÁMÍTÁS TNM RENDELET SZERINT
q = A UR Ψ l Qsd V
1 Qsd (ΣΑUR + Σ Ψ l ) V 72
W/m3K, ahol:
- felület (m2) - U (1 + χ) a csatlakozási élek hőhid-hatásával korrigált rétegtervi hőátbocsátási tényező (W/m2K) - lábazatok, talajjal érintkező padlók, pincefalak vonalmenti hőátbocsátási tényezője (W/mK) - lábazatok, talajjal érintkező padlók, pincefalak hossza (m) - direkt sugárzási hőnyereség (W) - fűtött épülettérfogat (m3)
A fűtés fajlagos primer energiaigénye: • •
éves nettó fűtési energiaigény teljesítmény és a hőigény illesztésének pontatlansága miatti veszteségek
• •
hőelosztás fajlagos vesztesége fütési hőtárolás veszteségei
E F = (q f + q f ,h + q f ,v + q f ,t ) ⋅ ∑ (C k ⋅ α k ⋅ e f ) + ( E FSz + E FT + q k ,v )ev teljesítménytényező lefedési tényező hőelosztás segéd villamos energia igénye fütési hőtárolás segédenergia igénye hőtermelés villamos seg.energia igénye fütés primer energia átalakítási tényezője a villamos segédenergia átalakítási tényezője
