64
I KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S POMOČJO REKUPERACIJE diplomsko delo Študent: Daniel Bračun Študijski program: Visokošolski študijski program 1. Stopnje Energetika Mentor: Izr. prof. dr. Jurij Avsec Somentor: doc. dr. Zdravko Praunseis Lektorica: Alenka Žabkar, prof. slov in univ. dipl. lit. komp. Krško, september 2013

KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

  • Upload
    others

  • View
    1

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

I

KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S

POMOČJO REKUPERACIJE

diplomsko delo

Študent: Daniel Bračun Študijski program: Visokošolski študijski program 1. Stopnje Energetika Mentor: Izr. prof. dr. Jurij Avsec Somentor: doc. dr. Zdravko Praunseis Lektorica: Alenka Žabkar, prof. slov in univ. dipl. lit. komp.

Krško, september 2013

Page 2: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

II

Page 3: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

III

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju izr. prof. dr. Juriju Avscu za nasvete in pomoč pri opravljanju

dela. Posebna zahvala gre Petru Novaku za strokovno svetovanje. Prav tako pa se

zahvaljujem družini za omogočanje študija in punci Tjaši za moralno podporo.

Page 4: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

IV

KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S POMOČJO REKUPERACIJE

Ključne besede: prezračevanje, prezračevalna naprava, vračanje toplote, toplotne izgube

UDK: 697.9:620.97:728.3(043.2)

Povzetek

Namen diplomskega dela je prikazati, kako pomembno je bivalno okolje, v katerem živimo.

V nalogi je podan opis elementov, na katere moramo biti pozorni pri zagotavljanju

bivalnega ugodja. Podrobneje so opisani deli klimatizacijskih in prezračevalnih naprav.

Na primeru enostanovanjske hiše je prikazano delovanje prezračevalne naprave. Izkazalo

se je, da je delovanje naprave energetsko učinkovito. Priporočena je uporaba

prezračevalne naprave v vseh novogradnjah, z dobro izoliranim zunanjim ovojem, da se

zagotovi ustrezna izmenjava zraka, s čimer se izboljša kvaliteta bivanja v objektu.

Page 5: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

V

AIR CONDITIONING OF RESIDENTAL HOUSE WITH RECUPERATION

Key words: ventilation, ventilation device, heat recovery, heat losses

UDK: 697.9:620.97:728.3(043.2)

Abstract

The aim of this diploma work is to show how important is the environment in which we

live. The diploma consists of description of elements relevant to accommodation comfort.

Air conditioning and ventilation devices are described in details. The operation of the

ventilation device is shown on example of a detached house. Energy efficiency of the

presented setup is demonstrated. A use of ventilation device is advised in all new

constructions with well isolated outer wall, to ensure adequate air exchange, which

improves the quality of accommodation in the building.

Page 6: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

VI

KAZALO VSEBINE

1 UVOD ............................................................................................................................................. 1

2 SPLOŠNO O PREZRAČEVANJU IN KLIMATIZACIJI ............................................................ 2

2.1 BIVALNO UGODJE .............................................................................................................................. 3

2.1.1 PMV in PPD ................................................................................................................................... 3

2.2 OBČUTENA TEMPERATURA............................................................................................................. 4

2.3 HITROST ZRAKA V PROSTORU ........................................................................................................ 6

2.4 FIZIČNA AKTIVNOST IN OBLAČILA ............................................................................................... 6

2.5 VLAŽNOST ZRAKA ............................................................................................................................. 7

2.5.1 Postopki vlaženja zraka .................................................................................................................. 8

2.5.2 Postopka za zmanjšanje vlage v zraku ( sušenje zraka ) ................................................................. 9

2.6 NAČINI PREZRAČEVANJA ................................................................................................................ 9

2.6.1 Naravno prezračevanje ................................................................................................................... 9

2.6.2 Kanalsko prezračevanje ................................................................................................................ 10

2.6.3 Prisilno prezračevanje .................................................................................................................. 10

2.7 VPIHOVANJE ZRAKA V PROSTOR ................................................................................................. 11

2.7.1 Zračni curek .................................................................................................................................. 11

3 DELI PREZRAČEVALNIH IN KLIMATIZACIJSKIH NAPRAV ........................................... 13

3.1 KLIMATIZACIJSKE NAPRAVE ........................................................................................................ 13

3.2 ZAJEM IN ODVOD ZRAKA ............................................................................................................... 14

3.3 ČIŠČENJE ZRAKA .............................................................................................................................. 15

3.4 ŽALUZIJE ............................................................................................................................................ 16

3.5 GRELNIKI, HLADILNIKI ................................................................................................................... 17

3.6 VENTILATORJI .................................................................................................................................. 17

3.7 LOKALNI GRELNIKI ZRAKA ........................................................................................................... 19

3.8 HLAJENJE Z LOKALNIMI NAPRAVAMI ........................................................................................ 19

4 PREZRAČEVALNI SISTEM Z REKUPERACIJO.................................................................... 20

4.1 DELI REKUPERATORJA ................................................................................................................... 22

4.2 RAZVOD CEVI ZRAKA ..................................................................................................................... 23

4.2.1 Drevesast razvod ........................................................................................................................... 23

4.2.2 Hobotnični razvod ......................................................................................................................... 24

4.3 ZRAČNI ZEMELJSKI KOLEKTOR ................................................................................................... 25

5 PREDSTAVITEV OBJEKTA IN IZRAČUN TOPLOTNIH IZGUB ......................................... 27

Page 7: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

VII

5.1 PREDSTAVITEV OBJEKTA .............................................................................................................. 27

5.1.1 Toplotni ovoj stavbe ...................................................................................................................... 29

5.1.2 Opis oken in vrat ........................................................................................................................... 29

5.1.3 Medetažna plošča klet – pritličje .................................................................................................. 29

5.1.4 Zunanji zidovi ............................................................................................................................... 30

5.1.5 Strop mansarda−streha ................................................................................................................. 31

5.1.6 Volumen in ploščina ..................................................................................................................... 31

5.1.7 Ogrevalni sistem hiše ................................................................................................................... 31

5.2 IZRAČUN TOPLOTNIH IZGUB S PROGRAMOM GRADBENA FIZIKA ..................................... 32

URSA 4.0 .................................................................................................................................................... 32

5.2.1 Osnovni podatki o projektu in stavbi ............................................................................................ 32

5.2.2 Analiza gradbenih konstrukcij ...................................................................................................... 32

5.2.3 Ovoj stavbe ................................................................................................................................... 34

5.2.4 Linijski toplotni mostovi ................................................................................................................ 34

5.2.5 Notranji dobitki ............................................................................................................................. 35

5.2.6 Prezračevalne izgube .................................................................................................................... 35

5.2.7 Dobitki sončnega sevanja ............................................................................................................. 35

5.2.8 Rezultat ......................................................................................................................................... 36

5.3 IZRAČUN TOPLOTNIH IZGUB ZA HLAJENJE ............................................................................... 36

5.3.1 Transmisijske toplotne izgube skozi zunanji ovoj stavbe .............................................................. 37

5.3.2 Transmisijske toplotne izgube skozi tla ......................................................................................... 38

5.3.3 Transmisijske toplotne izgube skozi streho ................................................................................... 38

5.3.4 Transmisijske toplotne izgube zaradi prezračevanja .................................................................... 38

5.3.5 Skupne transmisijske toplotne izgube za hlajenje hiše .................................................................. 39

6 VGRADNJA REKUPERACIJSKEGA SISTEMA V HIŠO ........................................................ 40

6.1 OPIS VGRAJENE NAPRAVE ............................................................................................................. 40

6.1.1 Način delovanja entalpijskega izmenjevalca toplote .................................................................... 41

6.2 VGRADNJA V OBJEKT ...................................................................................................................... 42

7 SKLEP .......................................................................................................................................... 48

VIRI IN LITERATURA.......................................................................................................................... 49

PRILOGE ................................................................................................................................................ 50

PRILOGA A: PREDRAČUN ZA OPISAN OBJEKT ................................................................................ 50

PRILOGA B: IZJAVA O ISTOVETNOSTI TISKANE IN ELEKTRONSKE VERZIJE ZAKLJUČNEGA

DELA IN OBJAVI OSEBNIH PODATKOV DIPLOMANTOV ............................................................... 51

PRILOGA C: IZJAVA O AVTORSTVU ZAKLJUČNEGA DELA .......................................................... 52

Page 8: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

VIII

KAZALO SLIK

Slika 2.1: Optimalne občutne temperature [4]....................................................................... 5

Slika 2.2: Diagram tlaka zraka na steno [1] .......................................................................... 9

Slika 2.3: Tlak pri kanalskem zračenju [1] .......................................................................... 10

Slika 2.4: Zračni curek iz okrogle odprtine [1] ................................................................... 12

Slika 2.5: Oblika curka pri različno usmerjenih usmerjevalnih lopaticah [1] ..................... 12

Slika 3.1: Klimatska naprava [1] ......................................................................................... 14

Slika 3.2: Zajem in odvod zraka nad terenom in na strehi [1]............................................. 14

Slika 3.3: Filtrski vložki v okvirju [1] ................................................................................. 15

Slika 3.4: Prehod zraka skozi žaluzije [6] ........................................................................... 16

Slika 3.5: Lamelni zračni grelnik ali hladilnik [1]............................................................... 17

Slika 3.6: Diagram za izbor ventilatorja [1] ........................................................................ 18

Slika 3.7: Aksialni ventilator z usmerjevalnimi lopaticami [1] ........................................... 18

Slika 3.8: Shema delovanja lokalne klimatizirane naprave [1] ........................................... 19

Slika 4.1: Grafični prikaz delov rekuperatorja [7] ............................................................... 23

Slika 4.2: Primer položenih cevi po betonski plošči in pod izolacijo [7] ............................ 24

Slika 4.3: Izvedba zemeljskega kolektorja [7]..................................................................... 25

Slika 4.4: Shematski prikaz rekuperacije in spremembe stanja v h,x diagramu ................. 26

Slika 5.1: Slikovna predstavitev objekta (z V proti S) ........................................................ 27

Slika 5.2: Načrt pritličja....................................................................................................... 28

Slika 5.3: Načrt mansardnega dela ...................................................................................... 28

Slika 5.4: Primer sestave tal ................................................................................................ 33

Slika 5.5: Prikaz toplotnega ovoja stavbe in izgub posameznega dela ............................... 34

Slika 5.6: Toplotna mostova na objektu .............................................................................. 35

Slika 5.7: Dobitki sončnega sevanja .................................................................................... 36

Slika 5.8: Dobljeni rezultati v programu Ursa 4.0 ............................................................... 36

Slika 6.1: Zmogljivost ventilatorjev glede na stopnjo prezračevanja [7] ............................ 41

Slika 6.2: grafični prikaz prenosa vlage v entalpijskih izmenjevalcih toplote [7] .............. 42

Slika 6.3: Prikaz dovodov in odvodov v mansardnem delu ................................................ 43

Slika 6.4: Prikaz dovodov in odvodov v pritličju ................................................................ 44

Page 9: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

IX

KAZALO TABEL

Tabela 2.1: PMW in PDD [5] ................................................................................................ 4

Tabela 2.2: Vrednost v odvisnosti od srednje hitrosti zraka (u) [3] ...................................... 5

Tabela 2.3: Dovoljena hitrost zraka v odvisnosti od temperature [2] ................................... 6

Tabela 2.4: Odvistnost različnih aktivnosti in metrov po standardu ISO 8996 [4] ............... 7

Tabela 2.5: Število clo v odvisnosti od oblečenosti osebe [4]............................................... 7

Tabela 4.1: Pregled načinov rekuperacije toplote glede na tip izmenjevalca ...................... 20

Tabela 4.2: Vrste izmenjevalcev toplote ............................................................................. 22

Tabela 5.1: Površine zunanjih zidov.................................................................................... 29

Tabela 5.2: Materiali medetažne plošče .............................................................................. 30

Tabela 5.3: Materiali zunanjih zidov ................................................................................... 30

Tabela 5.4: Materiali na zgornjem delu toplotnega ovoja ................................................... 31

Tabela 5.5: Izbrane temperature za izračun ......................................................................... 37

Tabela 5.6: Skupne toplotne izgube za hlajenje hiše ........................................................... 39

Tabela 6.1: Vrednost napetostnega in tokovnega signala [7] .............................................. 40

Page 10: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

X

UPORABLJENI SIMBOLI

ε – učinkovitost prezračevanja

Codz – koncentracija onesnaženosti v odtočnem zraku

Cvtz – koncentracija onesnaženosti v vtočnem zraku

Ci – koncentracija onesnaženosti zraka v coni dihanja

θ(0) – občutena temperatura v izbrani lokaciji prostora

θ(1) – temperatura zraka v prostoru

θ(s) − srednja sevalna temperatura obdajajočih površin glede na izbrano lokacijo v

prostoru

u − vrednost, podana v tabeli v odvisnosti od srednje hitrosti zraka

Tobčutena – občutena temperatura

Tzraka – temperatura zraka

Tsevalna – sevalna temperatura

v − srednja hitrost zraka

N − skupno število merjenj

iv − trenutna hitrost zraka

Gd − dejanska količina vlage v zraku

Gt − dejanska količina vlage v zraku v pri nasičenosti

Pd − dejanski parcialni tlak vodne pare v zraku

Pt − tlak nasičenosti vodne pare pri ustrezni temperaturi zraka

φ − relativna vlažnost

v – srednja hitrost zraka v izstopni odprtini

Lv – hitrost v osi curka na dometni dolžini

K – konstanta, ki je odvisna od oblike odprtine

A – prerez odprtine

L – dometna dolžina

µ − kontrakcijsko število

r – razmerje proste in celotne površin

Φ − pretočna količina zraka

žp∆ − upor žaluzije

Page 11: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

XI

tp∆ − celotni upor prezračevalnega sistema

V − volumenski tok zraka

η − izkoristek

φ − stopnja rekuperacije

11t − vstop odvodnega zraka

12t − izstop dovodnega zraka

21t − vstop dovodnega zraka,

22t − izstop dovodnega zraka

m − masni pretok

nα − koeficient notranje upornosti

zα − koeficient zunanje upornosti

jd − debelina materiala

jλ − toplotna prevodnost

Q − toplotne izgube

∆T − razlika notranje in zunanje temperature

A − površina

k – koeficient prehoda toplote

Q t1 − transmisijske toplotne izgube skozi zunanji ovoj

TLQ − transmisijske toplotne izgube skozi tla

2tQ − transmisijske toplotne izgube streho

PRQ − transmisijske toplotne izgube zaradi prezračevanja

SKQ − transmisijske skupne toplotne izgube

ρ − gostota

Φ − debelina cevi

Page 12: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

XII

UPORABLJENE KRATICE

PMV − napovedana srednja ocena toplotnega okolja

PPD − predviden delež nezadovoljnih

IP − iso pipe

PVC − polivinilklorid

DC − enosmerna električna napetost

URE − učinkovita raba energije

ISO − International standard organisation (Standardna mednarodna organizacija)

URSA − Gradbena fizika URSA 4.0, programsko orodje

Page 13: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

1

1 UVOD

Živimo v času, ko je varčevanje z energijo in s tem povezano zmanjšanje izpustov

škodljivih snovi v ozračje nujno. Ker je umetno prezračevanje relativno novo, objektov

potrebnih energetske obnove in s tem prihranka energije pa zelo veliko, sem se odločil, da

raziščem to področje. Danes je bivalno ugodje v stanovanjski stavbi bistvenega pomena,

močno pa ga izboljšamo z uporabo naprave za dovajanje svežega zraka. S primerno

izmenjavo zraka v prostoru, skušamo zagotoviti karseda ugodne bivalne razmere.

Namen naloge, je na primeru enostanovanjske hiše prikazati delovanje prezračevalne

naprave in njeno vgradnjo v objekt.

V poglavju Splošno o prezračevanju in klimatizaciji je na splošno opisano, kaj vpliva na

naše bivanje v bivalnih prostorih. V naslednjem poglavju so opisani deli naprav za

dovajanje svežega zraka. V četrtem poglavju je podrobneje opisan sistem prezračevanja z

vračanjem toplote. Predstavljena je naprava, ki bo uporabljena v objektu in njeno

delovanje. V nadaljevanju je predstavljen obstoječi objekt v katerega se bo vgradil sistem

prezračevanja. Prikazan je izračun izgub v programu URSA. V zadnjem delu naloge je

prikazana vgradnja izbranega sistema v objekt in razlaga, zakaj je bil izbran določen tip

prezračevalne naprave. Prikazani so vsi uporabljeni deli.

Page 14: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

2

2 SPLOŠNO O PREZRAČEVANJU IN KLIMATIZACIJI

S klimatizacijo in prezračevanjem v prostoru zagotovimo potrebno temperaturo, vlago in

primerno čist zrak. S prezračevanjem odvedemo škodljive snovi v prostorskem zraku, ki ga

onesnažujejo stroji, aparati, kemijski procesi in ljudje, zagotovimo pa oskrbo prostora s

svežim zrakom. Klimatizacija je proces, s katerim dovedeni zrak iz okolja, ki ni vedno

ugoden, spravimo v področje ugodja. Pozimi zrak v prostorih segrevamo, zato tudi

vpihovani zrak segrejemo na želeno temperaturo. Poleti vpihovani zrak hladimo, saj

temperatura zraka poleti v prostoru ne bo enaka temperaturi zraka pozimi. Poleti naj bi bila

temperatura v prostoru največ 6 °C nižja od zunanje temperature [1].

Čist zrak v prostoru zagotovimo tako, da imamo na uro dovolj veliko število izmenjav.

Svež zrak mora biti čist. Sveži ali obtočni zrak tudi filtriramo, da ga prečistimo. Zagotoviti

moramo, da je gibanje zraka v prostoru dovolj počasno, odvisno od temperature [1].

»Učinkovitost prezračevanja je razmerje med koncentracijo onesnaževalcev v odtočnem

zraku in koncentracijo onesnaževalcev zraka v coni dihanja (bivalna cona). Učinkovitost

prezračevanja lahko zapišemo z enačbo 2.1 [2]:«

ε = 𝐶𝑜𝑑𝑧 −𝐶𝑣𝑡𝑧 𝐶𝑖−𝐶𝑣𝑡𝑧

(2.1)

kjer je:

ε – učinkovitost prezračevanja,

Codz – koncentracija onesnaženosti v odtočnem zraku,

Cvtz – koncentracija onesnaženosti v vtočnem zraku,

Ci – koncentracija onesnaženosti zraka v coni dihanja.

Page 15: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

3

2.1 BIVALNO UGODJE

V stanovanjskih prostorih v katerih živimo je najpomembnejše naše bivalno ugodje. Da bi

zagotovili popolno bivalno ugodje, v prostore dovajamo svež zrak s pomočjo

klimatizacijskih in prezračevalnih naprav. Bivalno ugodje opredelimo kot dobro počutje

človeka v nekem prostoru. Sklopi, ki najbolj vplivajo na bivalno ugodje v prostoru, so:

toplotno okolje v prostoru, kakovost zraka v prostoru in šumnost v prostoru. Vsi trije

sklopi medsebojno vplivajo na bivalno ugodje in so približno enako pomembni [3].

»Z vidika rabe energije v stavbah je najpomembnejše toplotno ugodje, ki ga določajo

naslednji fizikalni pogoji, imenovani tudi splošni klimatski parametri ali objektivni

parametri:

– temperatura zraka v prostoru,

– temperatura obodnih površin,

– toplotna prevodnost površin in toplotna vpojnost talnih površin,

– vlažnost in gibanje zraka [3].«

Vidimo torej, da so za bivalno ugodje pomembni dobra izolacija prostorov, posledično

visoka temperatura obodnih površin in dobro kroženje svežega in ustrezno vlažnega zraka

[3].

2.1.1 PMV in PPD

PMV (Predicted mean vote) je napovedana srednja ocena toplotnega okolja. PMV

predstavlja relativno oceno kot skupek vplivov parametrov toplotnega okolja na človeka.

Vrednost PMV 0 predstavlja nevtralno okolje, negativne vrednosti hladnejše, pozitivne

vrednosti pa toplejše okolje. PMV vrednosti so med +3 in −3 [4].

Z znano vrednostjo PMV pa se lahko določi PPD (Predicted percentage of dissatissfied),

predviden delež nezadovoljnih, ki se izraža v odstotkih in je viden v tabeli 2.1 [4].

Page 16: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

4

Tabela 2.1: PMW in PDD [5]

PMW +3 +2 +1 +0,5 0 −0,5 −1 −2 −3

Počutje Vroče Toplo Zmerno

toplo

Nevtral

no

Zmerno

sveže

Sveže Mrzlo

PPD 90% 75% 25% 10% 5% 10% 25% 75% 90%

2.2 OBČUTENA TEMPERATURA

»Občutena temperatura je temperatura, ki jo človek v prostoru zazna s svojimi čutili [4].«

Temperatura zraka v prostoru je povezana s temperaturami obodnih površin in je najbolj

nazoren pokazatelj ustreznosti toplotnega stanja v prostoru. Povprečno vrednost

temperature v prostoru imenujemo občutena temperatura. Občutena temperatura zraka 20

ºC je lahko dosežena na več različnih načinov [3].

Če stavba ni toplotno izolirana, so temperature obodnih površin nizke, na primer 16 °C. Če

hočemo v takem prostoru občutiti temperaturo zraka 20 °C, moramo zrak ogreti na 24 °C.

Če imamo stavbo dobro toplotno izolirano, je temperatura obodnih površin 19 °C. Če

hočemo v takem prostoru občutiti temperaturo zraka 20 °C, moramo zrak ogreti le še na 21

°C. Če imamo stavbo ogrevano s stenskim ogrevanjem, se obodne površine ogrejejo na 22

°C. Zrak v taki stavbi pa je potrebno ogreti le na 18 °C [3].

Kadar so temperature obodnih površin prenizke, v splošnem velja, da imamo, občutek

prepiha, ker naše telo seva proti hladnejšim površinam. Priporočena temperatura obodnih

površin ni nižja od 18 °C. Temperatura zraka v prostoru pa se ugotavlja v tako imenovani

coni bivanja. Cona bivanja je del prostora med višino 1.8 m in tlemi ter v oddaljenosti 0.6

m od obodnih površin, ki omejujejo prostor [3],[2].

Občuteno temperaturo lahko zapišemo z enačbo 2.2 [3]:

( ) ( ) ( ) ( )0 1 1 – u u sθ θ θ= ⋅ + ⋅ (2.2)

Page 17: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

5

kjer je:

θ(0) – občutena temperatura v izbrani lokaciji prostora,

θ(1) – temperatura zraka v prostoru,

θ(s) − srednja sevalna temperatura obdajajočih površin glede na izbrano

lokacijo v prostoru,

u − vrednost, podana v tabeli 2.2 v odvisnosti od srednje hitrosti zraka (m/s).

Tabela 2.2: Vrednost v odvisnosti od srednje hitrosti zraka (u) [3]

v ( m/s ) do 0,2 od 0,2 do 0,6 od 0,6 do 1,0

u 0,5 0,6 0,7

Pri hitrosti zraka manjši od 0.2 m/s, lahko občuteno temperaturo aproksimiramo z izrazom

2.3 [4]:

Tobčutena = 0.5 Tzraka + 0.5 Tsevalna (°C) (2.3)

kjer je:

Tobčutena – občutena temperatura,

Tzraka – temperatura zraka,

Tsevalna – sevalna temperatura.

Slika 2.1: Optimalne občutne temperature [4]

Page 18: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

6

2.3 HITROST ZRAKA V PROSTORU

Hitrost pretoka zraka v prostoru je lahko pri klimatiziranih in prezračevanih stavbah

moteča. Prehitro gibanje zraka v prostoru zaznamo kot prepih. Ta je za ljudi neprijeten,

kadar nastane gibanje zraka, ki ima nižjo temperaturo, kot je temperatura v prostoru.

»Srednja hitrost zraka je izmerjena lokalna hitrost zraka v bivalni coni v najmanj 180-

sekundnem intervalu, merjena vsesmerno, določena z enačbo 2.4 [2] :«

1

1 N

ii

v vN =

= ∑ (2.4)

kjer je:

v − srednja hitrost zraka (m/s),

N − skupno število merjenj (-),

iv − trenutna hitrost zraka (m/s).

Predpisane vrednosti hitrosti zraka v odvisnosti od temperature so prikazane v tabeli 2.3.

Tabela 2.3: Dovoljena hitrost zraka v odvisnosti od temperature [2]

Lokalna temperatura zraka Načrtovana hitrost zraka

20 °C 0,18 m/s

22 °C 0,22 m/s

24 °C 0,26 m/s

26 °C 0,30 m/s

2.4 FIZIČNA AKTIVNOST IN OBLAČILA

Hrano, ki jo zaužijemo, naše telo pretvori v toploto in mehansko delo. Intenzivnost

presnavljanja je odvisna od telesne aktivnosti, z enoto met (1 met = 58 w/m2). Glede na

različne aktivnosti je različno tudi število metov, kar lahko vidimo v tabeli 2.4 [4].

Page 19: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

7

Tabela 2.4: Odvistnost različnih aktivnosti in metrov po standardu ISO 8996 [4]

Sedenje 1.0–1.2 met 58–72 W/m2

Hišna dela 2.0–3.4 met 116–198 W/m2

Hoja 2.0–4.6 met 116–267 W/m2

Ples 2.4–4.4 met 140–256 W/m2

Obleka nam nudi toplotno zaščito. Tako kot za gradbeni material tudi za obleko podamo

njeno toplotno upornost R z oznako clo. Nekaj primerov je prikazanih v tabeli 2.5 [4].

Tabela 2.5: Število clo v odvisnosti od oblečenosti osebe [4]

2.5 VLAŽNOST ZRAKA

Vlažnost zraka je v bivalnem prostoru eden izmed pomembnejših dejavnikov.

Zagotovljena mora biti taka vlažnost, da s svojim učinkom ne vpliva na naše ugodje. Pri

normalni temperaturi zraka v bivalni coni, ki je med 20 °C in 26 °C, je območje dopustne

relativne vlažnosti med 30 % in 70 %. Priporočljiva relativna vlažnost zraka v bivalnih

prostorih je pod 60 %, kar zmanjšuje rast patogenih in alergenih organizmov. Pri

klimatizaciji prostorov mora biti zagotovljena relativna vlažnost zraka pod 60 %.

Poznamo absolutno in relativno vlažnost zraka [4].

»Absolutno vlažnost zraka določa maksimalna količina vlage (voda v obliki pare), ki jo

vsebuje en kubični meter zraka pri določeni temperaturi, kar predstavlja 100 % nasičenost

[6]«.

»Relativna vlažnost zraka, izražena v % absolutne vlažnosti zraka, predstavlja dejansko

(izmerjeno) količino vlage (vode v obliki pare) v zraku pri določeni temperaturi [6]«.

Nago telo 0 clo

Lahka oblačila 0.3 clo

Poslovna oblačila 1 clo

Zimska oblačila 1.5 clo

Page 20: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

8

Definicijo relativne vlažnosti φ lahko zapišemo z enačbo 2.5 [6]:

φ = Gd / Gt H100 ali φ = Pd / Pt H100 (2.5)

kjer je:

Gd − dejanska količina vlage v zraku v g/m3,

Gt − dejanska količina vlage v zraku v g/m3 pri nasičenosti,

Pd − dejanski parcialni tlak vodne pare v zraku v Pa,

Pt − tlak nasičenosti vodne pare pri ustrezni temperaturi zraka v Pa.

»Človek ne občuti relativne vlažnosti med 35 in 65 %. Občuti jo šele pod omenjeno mejo

in nad njo. Če je relativna vlažnost nizka, lahko sprejme zrak še veliko vlage, človeško telo

se suši. Koža postane suha in luskava, sluznice se osušijo. Če je relativna vlažnost velika,

blizu 1, pot na človeku slabo izhlapeva. Človek tako ne oddaja toplote z znojenjem. Za

človekovo počutje je neugodnejši topel zrak z veliko vlažnostjo kot vroč, suh zrak [1].«

2.5.1 Postopki vlaženja zraka

Veliko je tehnoloških procesov, pri katerih je vlaga zelo pomembna. Potekajo lahko le pri

določeni stopnji vlažnosti v zraku. Poznamo centralizirane in decentralizirane naprave za

vlaženje zraka v prostoru. Z vlaženjem zraka zvišamo absolutno vlažnost zraka v prostoru

[6].

Postopki vlaženja so [6]:

− segrevanje vode in izparevanje ali vlaženje z zrakom iz izparilnih posod,

− direktno uvajanje pare v prostor oz. dovodne zrakovode,

− uvajanje vlage z vodno prho,

− kontaktno vlaženje,

− vlaženje preko pralnih stolpov (za velike prostore).

Page 21: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

9

2.5.2 Postopka za zmanjšanje vlage v zraku ( sušenje zraka )

Poznamo dva postopka za zmanjšanje vlage v zraku, pri katerih zmanjšamo absolutno

vlažnost v zraku. Postopek, pri katerem z ustreznim hladilnim sredstvom zrak ohladimo

pod temperaturo rosišča, imenujemo kondenzacijski postopek. Postopek, pri katerem

higroskopične snovi vežejo vodne hlape iz zraka, pa imenujemo absorbcijski postopek. Te

snovi so največkrat higroskopične vodne raztopine in silikageli. Oba postopka se

uporabljata predvsem v farmacevtski in kemični industriji, kjer se zahteva suh zrak [6].

2.6 NAČINI PREZRAČEVANJA

Poznamo naravno, kanalsko in prisilno prezračevanje. Za prostore, kjer imamo več izvorov

kvarjenja zraka, veljajo standardne vrednosti [1].

2.6.1 Naravno prezračevanje

Zrak prihaja v prostor pri vratih, oknih in tudi skozi steno. To prehajanje se sorazmerno

veča z večanjem temperaturne razlike znotraj in zunaj. Količine tako pridobljenega zraka

se ne da natančno izračunati. S sodobnimi okni, vrati in dobro toplotno izolacijo pa se

izgube zaradi naravnega prezračevanja lahko minimalizira [1].

Slika 2.2: Diagram tlaka zraka na steno [1]

Page 22: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

10

2.6.2 Kanalsko prezračevanje

V vsakem prostoru se ustvari podtlak, v katerega pa prodira zrak kjerkoli lahko. Kanalsko

prezračevanje je lahko zelo intenzivno. Pomembna je razlika tlakov, ker če le-te ni, tudi

prezračevanje ni mogoče. Razlika tlakov je večja pri večjih temperaturnih razlikah [1].

Slika 2.3: Tlak pri kanalskem zračenju [1]

2.6.3 Prisilno prezračevanje

Pri prisilnem prezračevanju je potrebno uporabiti ventilatorje, da zagotovimo prisilni

pretok zraka. Za prisilno prezračevanje lahko uporabimo svež zrak, obtočni zrak ali

kombinirano oba [1].

Page 23: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

11

2.7 VPIHOVANJE ZRAKA V PROSTOR

2.7.1 Zračni curek

Zračni curek, ki izstopa iz prezračevalnega kanala, se v prostor širi v vseh smereh pod

kotom od 20° do 25°. V jedru je hitrost enaka izstopni hitrosti iz odprtine prezračevalnega

kanala. V področju mešanja nastane vrtinčenje – mešanje z zrakom iz prostora zaradi česar

tudi hitrost pojema. Na določeni oddaljenosti L pade toliko, da se občutek prepiha ne

občuti več. Pri višjih temperaturah je lahko hitrost večja, je navadno od 0,2 do 0,3 m/s [1].

Razmerje hitrosti lahko zapišemo z enačbo 2.6 [1]:

Lv AKv L= (2.6)

kjer je:

v – srednja hitrost zraka v izstopni odprtini [m/s],

Lv – hitrost v osi curka na dometni dolžini [m/s],

K – konstanta, ki je odvisna od oblike odprtine,

A – prerez odprtine [m2],

L – dometna dolžina [m].

Če imamo na izstopni odprtini žaluzijo se enačba razširi, lahko jo zapišemo z enačbo 2.7

[1]:

1

L

L rvv K A

µ= (2.7)

kjer je:

µ − kontrakcijsko število

r – razmerje proste in celotne površine

Page 24: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

12

Slika 2.4: Zračni curek iz okrogle odprtine [1]

Dometno dolžino moramo prav izbrati. Če je kanal pod stropom, bo morala biti dometna

dolžina večja, saj mora zrak prodreti čim dlje v prostor, da je mešanje dobro. Če pa je

vstopna odprtina zraka pri tleh, mora biti dometna dolžina manjša, da ljudje v bližini

odprtine ne čutijo prepiha. Dometno dolžino lahko zvečamo ali zmanjšamo z

usmerjevalnimi lopaticami. Upoštevati pa moramo tudi temperaturo vpihovanega zraka: če

je toplejši od zraka v prostoru, se bo dvigal, če je hladnejši bo padal [1].

Slika 2.5: Oblika curka pri različno usmerjenih usmerjevalnih lopaticah [1]

Page 25: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

13

3 DELI PREZRAČEVALNIH IN KLIMATIZACIJSKIH NAPRAV

3.1 KLIMATIZACIJSKE NAPRAVE

Poznamo lokalne ali centralne in komfortne ali industrijske klimatske naprave. Lokalne

naprave klimatizirajo le en prostor, postavljene pa so običajno ob zunanji steni. Centralne

naprave zagotavljajo hladen zrak za več prostorov, v večini primerov kar za cel objekt.

Komfortne naprave pa zrak hladijo in ogrevajo. Zrak tudi čistijo in mešajo obtočnega s

svežim zrakom ter regulirajo vlažnost. Industrijske so podobne komfortnim, zagotavljajo

pa le zahtevane pogoje. Lahko na primer regulirajo vlažnost, a ne hladijo ali pa regulirajo

temperaturo, vlažnosti pa ne [1].

Klimatska naprava je sestavljena iz več delov, ki so pritrjeni drug na drugega. Mešalna

komora služi za mešanje svežega in obtočnega zraka. Delež le−teh reguliramo z

žaluzijami. Kanala za obtočni in sveži zrak morata biti pravilno dimenzionirana, da se

tresljaji ne prenašajo na sistem kanalov. Tudi za odvodni kanal velja enako. Žaluzije

služijo regulaciji količine zraka, vpihovanega v prostor. Filter služi čiščenju zraka. Grelnik

in hladilnik sta lamelna, površina lamel pa mora biti dovolj velika. Ogrevalni medij je voda

ali para, hladilni medij je voda ali drugo hladilno sredstvo. V vlažilni komori imamo cevi z

vodo ali s paro. Skozi šobe brizga voda, ki se razprši, kasneje izhlapi in s tem poveča

vlažnost zraka. Temperatura se pri tem zniža, ker je za izhlapevanje potrebna toplota. Pri

pari padca temperature ni ali pa je minimalen. Izločevalnik vodnih kapljic izloči vlago, ki

ni izhlapela. V grelniku segrejemo zrak na želeno temperaturo. Klimatizirane komore so

pokončne ali ležeče [1].

Page 26: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

14

Slika 3.1: Klimatska naprava [1]

3.2 ZAJEM IN ODVOD ZRAKA

Sveži zrak zajemamo tam, kjer je karseda čist. Na kanalih nad terenom imamo žaluzije, da

zavarujemo kanal pred padavinami, pticami in ostalimi delci iz zraka. Tudi na kanalih, ki

vodijo preko strehe imamo zaščitne rešetke. [1].

Slika 3.2: Zajem in odvod zraka nad terenom in na strehi [1]

Page 27: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

15

3.3 ČIŠČENJE ZRAKA

Svež zrak je potrebno pred vstopom v prostore prečistiti, zato prehaja skozi filtre, ki so iz

papirja, platna, plastičnih snovi, kovine itd. Filter je sestavljen iz okvirja, v katerega so

vstavljeni filtrski vložki. Če je zrak, ki ga vpihujemo v prostore, zelo onesnažen, je pred

filtrom potrebno uporabiti še grobi filter, na primer vodni filter. V dobrem filtru je tlačna

izguba majhna, da ni treba povečevati moči ventilatorja. To pa je v nasprotju z zahtevo po

dobri filtraciji, ki je boljša, če so zračne poti skozi ventilator čim drobnejše. Poiskati je

potrebno kompromis. Filtri v celotni verigi predstavljajo največjo tlačno izgubo. Tlačna

izguba pa je odvisna od hitrosti pretoka in ne le od izvedbe filtra. Hitrost pretoka naj bi bila

od 1 do 1,4 m/s. Najboljši so premični filtri, ki se premikajo navzdol, kjer se namočijo v

oljno kopel, se očistijo ter gredo spet navzgor. Tak pogon mora biti voden avtomatsko.

Najbolje je, če je filter voden s tipali, ki zaznajo pretok zraka. Za še boljše čiščenje zraka

se uporabljajo ciklonski, elektrostatični in ogljeni filtri. Našteti filtri so dražji, zato se

uporabljajo tam, kjer je to tehnološko ali zdravstveno utemeljeno oziroma kjer je njihova

uporaba predpisana [1].

Slika 3.3: Filtrski vložki v okvirju [1]

Page 28: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

16

3.4 ŽALUZIJE

V prezračevalnih sistemih uporabljamo različne vrste žaluzij. Glede na pretok zraka se

ločijo istosmerne in protitočne žaluzije [6].

Pretok zraka skozi žaluzije v odvisnosti od nastavitvenega kota in uporov lahko zapišemo z

enačbo 3.1 [6]:

ž

t

pp

∆Φ =

∆ (3.1)

kjer je:

Φ − pretočna količina zraka,

žp∆ − upor žaluzije,

tp∆ − celotni upor.

Slika 3.4: Prehod zraka skozi žaluzije [6]

Page 29: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

17

3.5 GRELNIKI, HLADILNIKI

Obtočni in sveži zrak je potrebno pred vstopom v prostore z grelniki segreti nad

temperaturo prostora. V večini primerov uporabljamo lamelne grelnike, pri katerih je

grelni medij vroča voda. S pravim materialom lamel in z dobrim stikom lamel s cevmi je

lahko tak grelnik majhen in oddaja dovolj toplote. Lamele so v veliki večini aluminijaste,

cevi pa bakrene. Hladilniki so enaki, le da je hladilni medij hladna voda [1].

3.6 VENTILATORJI

Ventilatorji so pretočni stroji za transport, pretok zraka ali drugih plinov pri določenem

tlaku. Glede na zahtevano količino zraka in tlaka izberemo tip ventilatorja, katerega

krivulja je nad presečiščem zahtevanih veličin. Visokotlačni ventilatorji imajo v povprečju

precej manjše pretoke kot nizkotlačni. Glede na zahtevan pretok in tlak, ki ga moramo

premagati, izbiramo velikost ventilatorjev [1].

Slika 3.5: Lamelni zračni grelnik ali hladilnik [1]

Page 30: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

18

Slika 3.6: Diagram za izbor ventilatorja [1]

Aksialni ventilatorji dosegajo večje pretoke in nižje tlake kot centrifugalni ventilatorji,

imamo pa tudi tangencialne ventilatorje. Poznamo nizkotlačne (do 300 Pa), srednjetlačne

(do 1000 Pa) in visokotlačne (preko 1000 Pa) ventilatorje [6].

Slika 3.7: Aksialni ventilator z usmerjevalnimi lopaticami [1]

Moč ventilatorja lahko zapišemo z enačbo 3.2 [6]:

tV pPη⋅∆

=

(3.2)

kjer je:

V − volumenski tok zraka [m3/s],

tp∆ − celotni upor [Pa],

η − izkoristek [%].

Page 31: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

19

»Celotni izkoristek η se giblje od 0,3 do 0,9 oziroma od 30% do 90% [6]«.

3.7 LOKALNI GRELNIKI ZRAKA

Lokalni grelniki zraka dogrevajo zrak v prostoru, ki ga ogrevamo. Lahko tudi ogrevajo

zrak brez predhodnega ogrevanja. Lokalni zračni grelniki oziroma kaloriferji so običajno

obešeni na steno ali pa pod strop. Vgrajena sta ventilator z motorjem in grelnik, prigrajena

pa je mešalna komora, v kateri nastavljamo delež svežega in obtočnega zraka, s primerno

loputo [1].

3.8 HLAJENJE Z LOKALNIMI NAPRAVAMI

Lokalne naprave vpihujejo v prostor zrak in mu odvzamejo del vlage, ker se pri nižji

temperaturi relativna vlažnost poveča. Natančno bi lahko določili število in moč takih

naprav v prostoru, če bi poznali poletne dobitke toplotne energije. Lokalne hladilne

naprave vgradimo v steno. Z isto napravo lahko prostor tudi ogrevamo, a le do zunanje

temperature +5 °C, ker bi ob nižji temperaturi prišlo do zamrznjenja. Izločeno vodo

odvajamo največkrat na prosto ali na površino kondenzatorja, kjer izhlapi. Z loputo

reguliramo dotok svežega in obtočnega zraka [1].

Slika 3.8: Shema delovanja lokalne klimatizirane naprave [1]

Page 32: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

20

4 PREZRAČEVALNI SISTEM Z REKUPERACIJO

Glede na to, da cene energije iz dneva v dan naraščajo in je težnja po zmanjšanju izpusta

CO2 v okolje vedno večja, smo primorani v sodobne gradnje objektov. Uporabljajo se

vedno boljši toplotno−izolacijski materiali ter vedno boljša in manj prepustna okna in

vrata. Posledica tega je manjša izmenjava zraka v bivalnih prostorih, zato je pri takšnih

gradnjah potrebno poskrbeti za dovod svežega in odvod izrabljenega zraka. Napravo, s

katero zagotovimo izmenjavo zraka s čim manjšo izgubo toplote, imenujemo

prezračevalna naprava s toplotnim izmenjevalcem oziroma rekuperator. Nekaj najbolj

uporabljenih toplotnih izmenjevalcev lahko vidimo v tabeli 4.1.

Tabela 4.1: Pregled načinov rekuperacije toplote glede na tip izmenjevalca

Opis Konstrukcija Sprememba vlažnosti

Ploščni križni toplotni

prenosnik

Ne

Ploščni protitočni toplotni

prenosnik

Ne

Entalpijski ploščni protitočni

toplotni prenosnik

Da

Toplotni prenosnik s krožnim

pretokom

Ne

»se nadaljuje«

Page 33: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

21

»nadaljevanje«

Cevni izmenjevalec toplote

Ne

Rotacijski izmenjevalec

toplote (sorbcijski ali

kondenzacijski)

Da oz. majhna

Toplotna črpalka

Ne

Rekuperator je prezračevalna naprava s toplotnim izmenjevalcem, kjer izstopni zrak preda

svojo toploto vstopnemu zraku. Proces prenosa toplote poteka preko vmesne trde površine

pri regeneratorskih prenosnikih toplote. Skozi isti del matrice izmenično potujeta toplejši

in hladnejši tok. Toploto, ki jo toplejši tok odda matrici, le−ta začasno shrani. Hladnejši tok

nato med prehodom skozi matrico prevzame v njej akumulirano toplotno energijo.

Ventilatorja v rekuperatorju uravnavata pretok dovodnega in odvodnega zraka, filtri pa

zrak prefiltrirajo in uravnavajo potrebno čistost zraka. V rekuperator sta vgrajena električni

predgrelec in termostat, ki uravnavata temperaturo vstopnega zraka za primer, ko izstopni

zrak ne more dovolj segreti vstopnega zraka. Predgrevanje običajno poteka pri zunanjih

temperaturah pod −3 °C, ko obstaja nevarnost zmrzovanja kondenzata, ki sicer nastaja

zaradi temperaturne razlike. To velja za zimsko obdobje, ko imamo zunaj mrzlo, znotraj

pa toplo.

Glavne prednosti prezračevanja z rekuperatorjem [5]:

− povečano ugodje na račun konstantnega dovoda svežega zraka,

− zmanjšana količina CO2 v prostoru in zmanjšanje emisij v ozračje,

− optimalna vlažnost v prostoru (velja predvsem za entalpijske prenosnike toplote),

− manjša poraba toplotne energije.

V tabeli 4.2 imamo podane izkoristke različnih izmenjevalcev toplote.

Page 34: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

22

Tabela 4.2: Vrste izmenjevalcev toplote

Izmenjevalec toplote Izkoristek vračanja toplote [ % ]

Ploščni − križni 50−65

Rotacijski Do 85

Ploščni − protitočni Nad 90

4.1 DELI REKUPERATORJA

Sestavni deli rekuperatorja so:

− izpuh odpadnega zraka

− dovod zraka v prostore

− odvod zraka iz prostorov

− zajem svežega zraka

− G4 filter ( na spodnji sliki sta 2: eden za filtracijo zunanjega zraka in drugi za

filtracijo odpadnega zraka; nameščena sta pred prenosnikom toplote z namenom

zaščite le-tega)

− F7 filter

− ploščni protitočni toplotni ( in entalpijski ) izmenjevalec

− električni predgrelec

− motorni by-pass

− EC ventilator

Page 35: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

23

Slika 4.1: Grafični prikaz delov rekuperatorja [7]

4.2 RAZVOD CEVI ZRAKA

Razvod cevi pri hišnem prezračevanju je ena izmed pomembnejših komponent, kar zadeva

»udobnost« prezračevanja. Potrebno je poskrbeti, da zrak gladko potuje po ceveh in ima

pri tem čim manjši upor. Posledica tega je, da je vpihovanje zraka v prostor tiho, brez

kakršnih koli šumov. Bolj primerni so okrogli preseki cevi, ker so gladki in imamo pri njih

manj upora. Primernejši pa so tudi z vidika čiščenja in vzdrževanja. Poznamo dva načina

razvoda cevi: drevesast in hobotnični.

4.2.1 Drevesast razvod

Drevesast razvod je bolj značilen za industrijo in poslovne ter trgovske prostore. Dimenzije

kanalov so bližje prezračevalni napravi večje, nato pa se manjšajo sorazmerno s številom

odcepov od glavne linije. Tu poznamo različne oblikovne kose kanalskega razvoda: T-

kose, Y-kose, križne kose (X-kose), različna kolena in redukcije. Če želimo preprečiti

Page 36: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

24

prehajanje zvokov med dvema končnima prostoroma, kamor npr. dovajamo zrak preko T-

kosa, moramo pred vsak upih v prostor namestiti cevni dušilec zvoka. Pri hišnem

prezračevanju so v uporabi kanali premera med 100 in 200 mm, v industriji pa tudi precej

več. Drevesast razvod se zaradi svoje glomaznosti in zahtevnosti za vgradnjo vse manj

uporablja, saj ga je v večini primerov že nadomestil hobotnični razvod.

4.2.2 Hobotnični razvod

Pri hobotničnem razvodu imamo skupek dovodnih in odvodnih cevi, ki se zberejo v

razdelilcu zraka, kjer imamo tudi dušilec zvoka. Prezračevalne cevi so najpogosteje

dimenzije ɸ 75 mm. So antibakterijske in antistatične, izdelane iz nereciklirane plastike

namenjene za živila. Hitrost zraka v ceveh je do 2,1 m/s, pretok zraka pa do 30m3/h. Cevi

lahko vgradimo v betonsko ploščo, ali pa v estrihe pod talno gretje. Pomembno je, da so

cevi napeljane znotraj toplotnega ovoja stavbe, da minimaliziramo izgubo energije, še

preden pride zrak do rekuperatorja oziroma do vpiha v prostor.

Slika 4.2: Primer položenih cevi po betonski plošči in pod izolacijo [7]

Page 37: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

25

4.3 ZRAČNI ZEMELJSKI KOLEKTOR

Nadgradnja hišnega prezračevalnega sistema z rekuperatorjem je zračni zemeljski kolektor.

Funkcija zračnega zemeljskega kolektorja je predgretje vstopnega zraka v zimskem času in

ohladitev vstopnega zraka v poletnih vročih dneh, ko se zrak na hladnih površinah

zemeljskega kolektorja tudi nekoliko razvlaži.

Slika 4.3: Izvedba zemeljskega kolektorja [7]

Prikazana je izvedba zračnega zemeljskega kolektorja. Priporočljiva dolžina zunanjega

cevovoda, ki je antistatičen in antibakterijski, je med 40 in 50 metrov. Cev kolektorja mora

biti zakopana v zemljo med 1,2 in 1,5 metra. Na najnižji točki se izvede drenaža

kondenzata, kamor cev visi z minimalnim naklonom 2 %.

Izveden je tudi direkten zajem zraka iz okolice. Glede na zunanjo temperaturo regulacijska

loputa uravnava zajemanje zraka preko kolektorja oziroma direktno iz okolice. Zemeljski

kolektor je lahko tudi tekočinski. Torej se po njem pretaka tekočina propelen-glikol, višji

alkohol mešan z vodo. Pri tekočinskem zemeljskem kolektorju imamo v zemlji na enaki

globini, kot pri zračnem zemeljskem kolektorju, razpeljane alkatenske cevi, dolžine od 100

do 150 metrov, pred prezračevalno napravo pa tekočinski izmenjevalec, ki preda toplotno

energijo vstopnemu zraku.

Page 38: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

26

4.2 STOPNJA REKUPERACIJE

Stopnjo rekuperacije lahko zapišemo z enačbama 4.1 in 4.2, glede na odvodni zrak (indeks

1) ali glede na dovodni zunanji zrak (indeks 2) [5].

11 121

11 21

t tt t

φ −=

− oz. 22 21

211 21

t tt t

φ −=

− (4.1)

Pri čemer je:

.

12 1.

1 2 2

m c

m c

φφ

⋅=

⋅ (4.2)

kjer je:

φ − stopnja rekuperacije,

11t − vstop odvodnega zraka,

12t − izstop dovodnega zraka,

21t − vstop dovodnega zraka,

22t − izstop dovodnega zraka,

m − masni pretok.

Slika 4.4: Shematski prikaz rekuperacije in spremembe stanja v h,x diagramu

Page 39: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

27

5 PREDSTAVITEV OBJEKTA IN IZRAČUN TOPLOTNIH IZGUB

5.1 PREDSTAVITEV OBJEKTA

Primer uporabe rekuperatorja bomo prikazali na domači hiši. Pri izračunu bomo zanemarili

kletne prostore, kjer rekuperatorja ne bomo uporabljali. V izračun bomo torej vzeli le

bivalna prostora (srednji in zgornji mansardni del). Objekt je bil zgrajen leta 1995, nahaja

se na Raztezu nad Brestanico.

Slika 5.1: Slikovna predstavitev objekta (z V proti S)

Page 40: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

28

Slika 5.2: Načrt pritličja

Slika 5.3: Načrt mansardnega dela

Page 41: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

29

5.1.1 Toplotni ovoj stavbe

Kadar računamo površino toplotnega ovoja, upoštevamo zunanje mere objekta, prikazane v

tabeli 5.1.

Tabela 5.1: Površine zunanjih zidov

Smer Površina zidu,

strehe [m2]

Odprtine

(okna,vrata) [m2]

Površina brez

odprtin [m2]

Zid V 45,73 4,92 40,81

Zid Z 45,73 6,77 38,96

Zid S 34,28 4,01 30,25

Zid J 43,09 5,62 37,47

Streha V 24,88 0 24,88

Streha Z 9,02 1,2 7,82

Streha ravni del 45,17 0 45,17

5.1.2 Opis oken in vrat

Okna in vrata so bila v celoti zamenjana leta 2010. V hišo so vgrajena PVC okna, izdelana

iz šest prekatnega okenskega sistema Trocal 88+. Profil okna in profil krila sta široka 88

mm. Profila dosežeta toplotno izolativnost Uprofil = 1,0 W/m2K. Vgrajena so termopan

stekla sestave 4-16-4 mm, toplotne prevodnosti Usteklo = 1,0 W/m2K, tako da je Uokna= 1,19

W/m2K.

Imamo tudi PVC vhodna vrata. Uvrat = 1,0.

5.1.3 Medetažna plošča klet – pritličje

Medetažna plošča je sestavljena iz 2-centimetrske apnene malte na spodnji strani, betonske

plošče, debeline 12 cm, kamene volne, debeline 5 cm, polietilenske folije, debeline 2 mm,

Page 42: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

30

ter poravnalnih tal iz betona, debeline 5cm. Na zgornji strani je položen parket, debeline 2

cm. Materiali medetažne plošče in njihove lastnosti so vidne v tabeli 5.2.

Tabela 5.2: Materiali medetažne plošče

Material Toplotna prevodnost

[W/mk]

Debelina [cm]

Parket 0,210 2

Beton 2200 1,510 5

Polietilenska folija 0,190 0,02

Kamena volna 0,037 5

Beton 2200 1,510 12

Apnena malta 0,810 2

5.1.4 Zunanji zidovi

Zunanji zidovi so sestavljeni iz podaljšane apnene malte na notranji strani, debeline 2 cm.

Sledi mrežasta in volta opeka, debeline 19 cm, ki je obložena z Ytong ploščami, debeline 7

cm. Na zunanji strani imamo še pigmentno fasadno malto, debeline 2 cm. Materiali

zunanjih zidov in njihove lastnosti so vidne v tabeli 5.3.

Tabela 5.3: Materiali zunanjih zidov

Material Toplotna prevodnost

[W/mk]

Debelina [cm]

Podaljšana apnena

malta 1800

0,870 2

Mrežasta in votla

opeka 1400

0,610 19

Ytong plošča 0,13 7

Pigmentna fasadna

malta

0,700 2

Page 43: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

31

5.1.5 Strop mansarda−streha

Strop mansarde je na notranji strani obložen z mavčno kartonskimi ploščami, debeline 1,5

cm, sledi mineralna steklena volna, debeline 20 cm. Nato so deske na razmik, debeline 2

cm in na koncu še paroprepustna folija. Materiali zgornjega dela toplotnega ovoja in

njihove lastnosti so vidne v tabeli 5.4.

Tabela 5.4: Materiali na zgornjem delu toplotnega ovoja

Material Toplotna prevodnost

[W/mk]

Debelina [cm]

Mavčno kartonska plošča 0,210 1,5

Parna ovira 0,190 0,053

Mineralna steklena volna 0,041 20

Deske na razmik 0,160 2

Paroprepustna folija 0,190 0,047

5.1.6 Volumen in ploščina

Uporabna površina stavbe (ogrevanih prostorov): 150,99 m2

Površina neogrevanega prostora (podstrešje): 8,93 m2

Volumen ogrevanih prostorov: 312,06 m3

Volumen neogrevanega prostora (podstrešje): 16,2 m3

5.1.7 Ogrevalni sistem hiše

Hiša je ogrevana s toplovodnim kotlom za centralno ogrevanje, proizvajalca Wvterm.

Kotel je v osnovi zasnovan za kurjenje s poleni. Moč kotla je 32 kW. Količina vode v kotlu

je 85 litrov. Na kotel je možno namestiti tudi gorilnik za kurjenje z oljem in gorilnik za

kurjenje s peleti. Nameščen je 35 kW peletni gorilnik. Objekt je zadnja tri leta ogrevan s

peleti.

Page 44: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

32

5.2 IZRAČUN TOPLOTNIH IZGUB S PROGRAMOM GRADBENA FIZIKA

URSA 4.0

Računalniški program Gradbena fizika Ursa 4.0, ki smo ga uporabili pri izračunu

ustreznosti toplotne zaščite stavbe, je program slovenskega podjetja Ursa Slovenija, d.o.o.

Program deluje v skladu z novim PURES-om iz leta 2010. Deluje na osnovi ursa

materialov, v program pa lahko vnesemo tudi druge materiale in jim določimo

karakteristike. Program je zasnovan tako, da v prvem delu vstavimo osnovne podatke o

objektu, gradbenih konstrukcijah in toplotnih conah. V drugem delu določimo toplotne

izgube za vsako cono, tako da izpolnimo vse dane parametre, ki se navezujejo na objekt.

V tretjem delu programa nam le−ta poda prikaz rezultatov izračuna. Ponuja nam tudi izpis

energetske izkaznice, elaborata URE in izkaza energetskih lastnosti stavbe.

5.2.1 Osnovni podatki o projektu in stavbi

V program vpišemo lokacijo stavbe in katastrsko občino. Z izborom ustrezne katastrske

občine, v našem primeru Raztez, nam program poda koordinate in natančne klimatske

podatke za izbrano območje, ki so nam v pomoč pri natančnem izračunu.

Izbrani objekt je v programu URSA možno razdeliti na več toplotnih con. V našem

primeru smo izbrali eno toplotno cono, v kateri bo deloval tudi rekuperator. V skupno

toplotno cono, tako imenovano privzeto cono, smo vključili prvo nadstropje in mansardo.

Meje toplotne cone so: medetažna plošča nad neogrevano kletjo spodaj, zunanje stene

pritličja in mansarde ter strop v mansardnem delu.

5.2.2 Analiza gradbenih konstrukcij

Pri analizi gradbenih konstrukcij podamo vsako gradbeno konstrukcijo posebej, znotraj

toplotne cone, ki jo bomo pri izračunu upoštevali. Ker stavba ni novogradnja in imamo v

toplotnem ovoju materiale, ki jih v ursinem katalogu ni, smo jih dodali sami. Pomembno

Page 45: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

33

je, da vnesemo natančne podatke za vsako gradbeno konstrukcijo posebej. Ker imamo v

našem primeru eno cono, je bilo potrebno dobro analizirati meje te cone. To so meje med

ogrevanimi prostori ter zunanjostjo in kletjo, ki je zaradi neuporabe rekuperatorja nismo

zajeli.

Slika 5.4: Primer sestave tal

Vidimo, da v našem primeru skupna toplotna prehodnost Uc presega najvišjo dovoljeno

Umax. Da skupna toplotna prehodnost ne bi presegala dovoljene, bi v našem primeru, kjer

imamo za talno izolacijo kameno volno, debeline 5 cm, morali dodati še dodatne 4 cm

kamene volne.

Page 46: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

34

5.2.3 Ovoj stavbe

Po opravljeni analizi strukture toplotnega ovoja (medetažna plošča, zunanji zidovi, okna,

vrata, strop) smo se orientirali po zemljepisnih smereh neba in vsakemu delu toplotnega

ovoja določili orientacijo. Dodali smo še ploščino posameznega dela. Okna smo označili

kot prozorne površine, dodali pa smo jim še faktor senčenja zunanjih ovir, ki smo ga

izračunali.

Slika 5.5: Prikaz toplotnega ovoja stavbe in izgub posameznega dela

5.2.4 Linijski toplotni mostovi

Linijske toplotne mostove smo upoštevali pri obeh balkonih na objektu. Določili smo, da

sta balkona tipa B3 z linijsko toplotno prehodnostjo 0,90 W/mK. Balkon 1 je dolžine 5,5m,

toplotne izgube pa znašajo 4,950 W/K. Balkon 2 je dolžine 5,1 m, toplotne izgube pa

znašajo 4,590 W/K. V primeru oken, vrat in zunanjih sten smo toplotne mostove

zanemarili.

Page 47: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

35

Slika 5.6: Toplotna mostova na objektu

5.2.5 Notranji dobitki

Notranje toplotne dobitke smo izračunali po poenostavljeni metodi. Prispevek notranjih

toplotnih virov po poenostavljeni metodi znaša na enoto uporabne površine 4 W/m2.

Vrednost notranjih toplotnih dobitkov znaša 616 W.

5.2.6 Prezračevalne izgube

Zaradi prezračevalne naprave imamo vnos zračnega toka po lokacijah. Prezračevalna

naprava nam deluje vse dni v letu 24 ur na dan. Imamo pa 85 % izkoristek sistema za

pridobitev odpadne toplote. Povprečne prezračevalne izgube v ogrevalni sezoni so 15,91

W/K.

5.2.7 Dobitki sončnega sevanja

Dobitke sončnega sevanja dobimo ob vnosu karakteristik prozornih delov stavbe, torej

oken in vrat. Za izračun dobitkov sončnega sevanja je pomembna efektivna površina okna,

ki nam jo program poda sam glede na vneseno površino okna. S spodnje slike vidimo, da je

skupni dobitek sončnega sevanja za ogrevanje 875 kWh, za hlajenje pa 639 kWh.

Page 48: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

36

Slika 5.7: Dobitki sončnega sevanja

5.2.8 Rezultat

Slika 5.8: Dobljeni rezultati v programu Ursa 4.0

Dobljeni rezultati so pričakovani, saj, je ustrezna debelina izolacije in s tem ustrezna

toplotna prehodnost le na zgornjem delu toplotnega ovoja stavbe, torej na stropu mansarde.

5.3 IZRAČUN TOPLOTNIH IZGUB ZA HLAJENJE

Toplotne izgube za hlajenje delimo na več delov:

– transmisijske toplotne izgube skozi zunanji ovoj stavbe,

– transmisijske toplotne izgube skozi tla,

– transmisijske toplotne izgube skozi streho,

– transmisijske toplotne izgube zaradi prezračevanja.

Page 49: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

37

V tabeli 5.5 imamo prikazano izbrano notranjo in zunanjo temperaturo.

Tabela 5.5: Izbrane temperature za izračun

Temperatura [°C]

Izbrana notranja temperatura objekta 26°

Izbrana zunanja temperatura 36°

5.3.1 Transmisijske toplotne izgube skozi zunanji ovoj stavbe

Transmisijske toplotne izgube skozi zunanji ovoj stavbe lahko zapišemo z enačbo 5.1:

[ ]( )n zQ k A T k A T T W= ⋅ ⋅∆ = ⋅ ⋅ − (5.1)

kjer je:

Q − toplotne izgube,

∆T − razlika notranje in zunanje temperature [°],

A − površina [m2],

k – koeficient prehoda toplote [W/m2K].

Koeficient prehoda toplote lahko zapišemo z enačbo 5.2:

2

11 1j

n j z

Wk d m Kα λ α

= + ∑ + (5.2)

kjer je:

nα − koeficient notranje upornosti [W/m2K],

zα − koeficient zunanje upornosti [W/m2K],

jd − debelina materiala [m],

jλ − toplotna prevodnost [W/mK].

Transmisijske toplotne izgube skozi zunanji ovoj stavbe smo torej izračunali po enačbi 5.1.

Page 50: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

38

Q t1 = 0,934H150,44H(26-36) = -1405,11 W

5.3.2 Transmisijske toplotne izgube skozi tla

Transmisijske toplotne izgube skozi tla lahko zapišemo z enačbo 5.3:

0,5TL TLQ k A T= ⋅ ⋅ ⋅∆ (5.3)

TLQ = 0,5H0,567H71,59H(26-36) = −202,958 W

5.3.3 Transmisijske toplotne izgube skozi streho

Transmisijske toplotne izgube skozi streho smo izračunali po enačbi 5.1

2tQ = 0,1852H80,35H(26-36) = −148,808 W

5.3.4 Transmisijske toplotne izgube zaradi prezračevanja

Sprememba temperature je zaradi uporabe rekuperatorja manjša kot v prejšnjih primerih.

Transmisijske toplotne izgube lahko zapišemo z enačbo 5.4:

[ ]3600PR

V TQ Wρ⋅ ⋅∆=

(5.4)

kjer je :

V − pretok zraka [m3/h],

ρ − gostota [kg/m3].

Pri spremembi temperature T∆ , upoštevamo povprečni letni izkoristek rekuperatorja, ki je

85%. Tako je pri razliki 10 °C vrednost T∆ 1,5 °C.

Page 51: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

39

312 1200 1,53600 3600PR

V TQ ρ⋅ ⋅∆ ⋅ ⋅= =

= 156 W

5.3.5 Skupne transmisijske toplotne izgube za hlajenje hiše

Skupne transmisijske toplotne izgube za hlajenje hiše lahko zapišemo z enačbo 5.5:

1 2SK t TL t PRQ Q Q Q Q= + + + (5.5)

Skupne transmisijske toplotne izgube za hlajenje hiše izračunane po enačbi 5.5 so:

1 2SK t TL t PRQ Q Q Q Q= + + + = −1600,88 W

Skupne toplotne izgube za hlajenje hiše so prikazane v tabeli 5.6.

Tabela 5.6: Skupne toplotne izgube za hlajenje hiše

Vrsta toplotnih izgub Oznaka Toplotne izgube [ W ]

Transmisijske toplotne izgube skozi

zunanji ovoj Q t1 −1405,11

Transmisijske toplotne izgube skozi tla TLQ −202,958

Transmisijske toplotne izgube skozi streho 2tQ −148,808

Transmisijske toplotne izgube zaradi

prezračevanja PRQ 156

Skupne transmisijske izgube SKQ −1600,88

Page 52: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

40

6 VGRADNJA REKUPERACIJSKEGA SISTEMA V HIŠO

6.1 OPIS VGRAJENE NAPRAVE

V hišo bo vgrajena centralna prezračevalna naprava s ploščnim protitočnim entalpijskim

izmenjevalcem toplote odpadnega zraka brez zemeljskega kolektorja. Nameščena je lahko

v prostorih, ki niso izpostavljeni zmrzovanju oziroma se temperatura ne spusti pod 5 °C.

Entalpijski toplotni izmenjevalec vrača do 65 % vlage odpadnega zraka. Tako se suhost

zraka v zimskem obdobju občutno ublaži. Naprava ima vgrajeno tudi by−pass funkcijo, ki

v poletnem času preprečuje nepotrebno ogrevanje dovodnega zraka in ima 8 stopenj

prezračevanja.

Tabela 6.1: Vrednost napetostnega in tokovnega signala [7]

Stopnja prezračevanja Napetostni signal (V DC) na

stopnjo

Tokovni signal (mA) na

stopnjo

0 0,20 − 1,25 0,5 − 2,5

1 1,75 − 2,25 3,5 − 4,5

2 2,75 − 3,25 5,5 − 6,5

3 3,75 − 4,25 7,5 − 8,5

4 4,75 − 5,25 9,5 − 10,5

5 5,75 − 6,25 11,5 − 12,5

6 6,75 − 7,25 13,5 − 14,5

7 7,75 − 8,25 15,5 − 16,5

8 8,75 − 10,00 17,5 − 20,00

Page 53: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

41

Slika 6.1: Zmogljivost ventilatorjev glede na stopnjo prezračevanja [7]

6.1.1 Način delovanja entalpijskega izmenjevalca toplote

Vodne molekule v odvodnem zraku dospejo na prenosne površine toplotnega

izmenjevalca. Od tukaj potujejo podobno, kot gre transport vode v rastlinah skozi

membrane. Na membrane dovodnega zraka z druge strani lamele se vežejo vodne

molekule na suhi zunanji zrak. Plast solnega kristala znotraj lamel toplotnega izmenjevalca

poskrbi za higieno in učinkovitost pri prenosu vlažnosti. Deluje tako, da vodne molekule

ne pridejo kot kapljice v dovodni zrak. Dovodni in odvodni zrak sta med seboj hermetično

ločena, tako da je prenos organskih delcev in neprijetnih vonjav nemogoč. Prezračevalne

naprave z entalpijskim toplotnim izmenjevalcem pridobijo poleg toplote tudi do 65 %

vlage od odpadnega zraka. Tako se zunanji zrak ogreje in navlaži, preden se dovede v

bivalne prostore [7].

Page 54: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

42

Slika 6.2: grafični prikaz prenosa vlage v entalpijskih izmenjevalcih toplote [7]

6.2 VGRADNJA V OBJEKT

Prezračevalna naprava se bo nahajala v pritličju, in sicer v kabinetu. Po posvetu z

izvajalcem smo se odločili, da je ta prostor najprimernejši zaradi razvoda cevi v mansardni

del in zaradi blagega hrupa, ki ga povzroča delovanje naprave. Dovodi in odvodi ne smejo

biti nameščeni pri vhodu v prostor. Izrabljeni zrak zajemamo tam, kjer imamo veliko

izvorov kvarjenja zraka. To je v obeh kopalnicah, kjer je potreba po odvodu izrabljenega

zraka konstantna. V kuhinji imamo pečico in štedilnik, ki ob delovanju segrevata in kvarita

zrak. V kabinetu pa je vzrok kvarjenja zraka likalna miza in hišni računalnik, ki prav tako

segrevata zrak v prostoru. Odvoda imamo še na hodniku in na podstrešju. V mansardnem

delu je pomembno, da so odvodi nameščeni v najvišji točki v prostoru. Kjer imamo

vzrokov kvarjenja zraka več, imamo tudi večji odvod, v kopalnicah dvojnega, v kuhinji pa

trojnega. V vsaki odvodni cevi je nameščen tudi maščobni filter.

Page 55: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

43

Sveži zrak dovajamo v prostore, v katerih preživimo večino časa. To so spalni prostori in

oba dnevna prostora. V spalnih prostorih se navadno načrtuje en dovod zraka na osebo. V

obeh dnevnih prostorih, kjer preživimo večino časa, pa imamo dvojna dovoda.

Slika 6.3: Prikaz dovodov in odvodov v mansardnem delu

Page 56: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

44

Slika 6.4: Prikaz dovodov in odvodov v pritličju

Prezračevalne sheme prikazujejo približne lokacije dovodnih in odvodnih prezračevalnih

elementov, do katerih vodi takšno število prezračevalnih cevi Φ 75 mm, kot je število

simbolov (+ ali -). Ker je za ta namen v uporabi prezračevalni sistem s hobotničnim

razvodom, je vedno v uporabi le ena dimenzija cevi, prenos zvoka med prostori pa je

onemogočen zaradi zbirnih razdelilcev dovodnih in odvodnih cevi, ki vsebujejo tudi

dušilec zvoka. Med prezračevalno napravo in razdelilca bo vstavljen dodatni cevni dušilec

zvoka, ki zaduši šum elektromotorjev tudi v najvišjih obratovalnih stopnjah. Prezračevalne

cevi se bodo za potrebe prezračevanja mansarde vgradile nad konstrukcijo montažnega

stropa, vendar vedno pod toplotno izolacijo. To je znotraj temperaturnega ovoja objekta.

Za prezračevanje 1. nadstropja se bo uporabil spuščeni strop (delno ali v celoti) ali drugi

prehodi in koridorji za potek cevi. V tabeli 6.1 imamo prikazane uporabljene dele vgrajene

prezračevalne naprave.

Page 57: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

45

Tabela 6.2: Seznam uporabljenih delov pri vgrajeni napravi

Zap.

številka

Opis dela oz. dobave enota količina

1 Dobava in montaža gibljive prezračevalne cevi 75

mm −50 m, z vsem tesnilnim, pritrdilnim in

povezovalnim materialom.

kos 4

1.1 Dobava in montaža tesnil za vse spoje pri

fleksibilnih ceveh.

kos 5

1.2 Dobava in montaža spojnega kosa za fleksibilne

cevi.

kos 2

2 Dobava in montaža razdelilne komore za 10

priključkov Φ 75 mm z vsem tesnilnim,

pritrdilnim in povezovalnim materialom.

kos 2

3 Dobava in montaža cevnega dušilca Φ 150 mm L

= 1 m z vsem tesnilnim, pritrdilnim in

povezovalnim materialom.

kos 2

4 Dobava in montaža stropne prezračevalne komore

z dvema priključkoma Φ 75 mm z vsem

tesnilnim, pritrdilnim in povezovalnim

materialom.

kos 4

5 Dobava in montaža stropne prezračevalne komore

s tremi priključki Φ 75 mm z vsem tesnilnim,

pritrdilnim in povezovalnim materialom.

kos 1

»se nadaljuje«

Page 58: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

46

»nadaljevanje«

6 Dobava in montaža stropne prezračevalne komore

z enim priključkom Φ 75 mm z vsem tesnilnim,

pritrdilnim in povezovalnim materialom.

kos 9

7 Dobava in montaža zajemne komore s filtrom za

kuhinje z

vsem tesnilnim, pritrdilnim in povezovalnim

materialom.

kos 1

8 Dobava in montaža regulatorja pretoka za stropno

prezračevalno komoro.

kos

5

9 Dobava in montaža odvodno/dovodnega ventila z

vsem tesnilnim, pritrdilnim in povezovalnim

materialom.

kos 13

10 Dobava in montaža IP izolirane cevi L = 1 m, Φ

150 mm z vsem tesnilnim, pritrdilnim in

povezovalnim materialom.

kos 8

11 Dobava in montaža IP izolirane cevi − 90° lok, Φ

150 mm z vsem tesnilnim, pritrdilnim in

povezovalnim materialom.

kos 8

12 Dobava in montaža IP izolirane cevi - spojni kos,

Φ 150 mm z vsem tesnilnim, pritrdilnim in

povezovalnim materialom.

kos 2

»se nadaljuje«

Page 59: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

47

»nadaljevanje«

13 Dobava in montaža IP reducirke za razdelilno

komoro in dušila zvoka z vsem tesnilnim,

pritrdilnim in povezovalnim materialom.

kos 2

14 Dobava in montaža komore za fasadno rešetko.

kos 2

15 Dobava in montaža aluminijaste zaščitne rešetke

za dovod / odvod zraka za fasadno komoro.

kos 2

16 Dobava in montaža IP reducirnega kosa za priklop

rekuperatorja.

kos 1

17 Dobava in montaža centralne prezračevalne

naprave s ploščnim protitočnim entalpijskim

izmenjevalcem toplote odpadnega zraka,

pokončna izvedba, EC motorji, 2 G4 predfiltra,

dodatni F7 filter, avtomatski motorni by-pass, 1

kW pulzni električni predgrelec, komplet za odtok

kondenza in kompletna regulacija s tedensko

programsko uro, vključno s tesnilnim, pritrdilnim

ter vsem pripadajočim materialom in montažo.

kos

1

18 Navodila za nastavitev in vzdrževanje

prezračevalne naprave KWL EC/ET 300 Pro, v

slovenskem jeziku.

kos 1

V objekt bo torej vgrajena naprava proizvajalca Helios, tip KWL EC/ET 300 PRO R.

Page 60: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

48

7 SKLEP

V diplomski nalogi smo prikazali vgradnjo prezračevalnega sistema v objekt. Podali smo

opise delov prezračevalnih in klimatizacijskih naprav ter prikazali delovanje take naprave.

Ker je objekt slabo toplotno izoliran, smo ugotovili, da so toplotne izgube skozi stene

prevelike in da je z dodatno izolacijo mogoče te izgube znatno zmanjšati. Kot smo

prikazali, je s prezračevalno napravo možno izboljšati naše počutje in kvaliteto bivanja. S

sistemom vračanja toplote izrabljenega zraka smo prikazali način kako prihraniti del

toplotne energije.

Page 61: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

49

VIRI IN LITERATURA

[1] T. Japelj, Ogrevanje, hlajenje in prezračevanje, Tehniška založba, Ljubljana 1985.

[2] Uradni list RS. http://www.uradni-list.si (1. 8. 3013)

[3] URSA Slovenija. http://www.saving-energy.info (5. 8. 2013)

[4] S. Medved, Toplotna tehnika v zgradbah, 2. razširjena izdaja, Fakulteta za

strojništvo, 1997.

[5] H. Reknagel, E. Šprenger, Šramek, S. Čeperković, Grejanje i klimatizacija sa

pripremom tople vode i roshladnom tehnikom, Interklima, Vrnjačka Banja, 1995.

[6] N. Zakonjšek, P. Knez, Prispevka k razumevanju področja prezračevanja in toplote,

ZSTI Slovenije, Celje, 2000.

[7] Agregat d. o. o. http://www.agregat.si/sl/agregat/ (3. 8. 2013)

Page 62: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

50

PRILOGE

PRILOGA A: PREDRAČUN ZA OPISAN OBJEKT

Page 63: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

51

PRILOGA B: IZJAVA O ISTOVETNOSTI TISKANE IN ELEKTRONSKE

VERZIJE ZAKLJUČNEGA DELA IN OBJAVI OSEBNIH PODATKOV

DIPLOMANTOV

Page 64: KLIMATIZACIJA ENOSTANOVANJSKE HIŠE S4.2.2 Hobotnični razvod ... DC − enosmerna električna napetost. URE − učinkovita raba energije. ISO − International standard organisation

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

52

PRILOGA C: IZJAVA O AVTORSTVU ZAKLJUČNEGA DELA