PRIMERJAVA SISTEMOV PREZRAČEVANJApojavi gibanje zraka z višjo hitrostjo, to zaznamo kot prepih, ki neugodno vpliva na naše počutje. Najmanj prijetno je gibanje zraka z nižjo temperaturo

PRIMERJAVA SISTEMOV PREZRAČEVANJA Diplomsko delo

Študent Ivo PEPERKO

Študijski program: Visokošolski strokovni študijski program Strojništvo

Smer: Energetika in procesno strojništvo

Mentor: izr. prof. dr. Jure MARN

Somentor: red. prof. dr. Leopold ŠKERGET

Maribor, april 2009

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- IV -


- V -

PRIMERJAVA SISTEMOV PREZRAČEVANJA

Ključne besede: prezračevanje, klimatizacija, hlajenje, ogrevanje, mešalno prezračevanje,

izpodrivno prezračevanje, potisno prezračevanje.

UDK: 621.565.6:697(043.2)

POVZETEK

V diplomskem delu so obravnavani trije različni sistemi za prezračevanje in klimatizacijo

večnamenske dvorane. Na osnovi izračunanih toplotnih dobitkov, grelne obremenitve in

predvidene učinkovitosti prezračevanja posameznih sistemov so izračunani parametri v

procesu termodinamične obdelave zraka. V nadaljevanju je opisana problematika doseganja

ustreznih mikroklimatskih razmer pri spremenljivih obratovalnih pogojih ter opravljena

analiza porabe energentov.


- VI -


- VII -

COMPARISON OF VENTILATION SYSTEMS

Key words: ventilation, air conditioning, heating, cooling, HVAC, mixing ventilation,

displacement ventilation, piston ventilation.

UDK: 621.565.6:697(043.2)

ABSTRACT

The thesis considers three different heating, ventilation and air conditioning systems intended

for a multi-purpose hall. The parameters of the process of a thermodynamic air treatment are

calculated on the basis of the cooling load calculation, the heating load calculation and the

envisaged ventilation effectiveness of individual systems. Furthermore, the problems of

achieving the adequate microclimatic conditions under variable operating conditions are

described, and an analysis of consumption of energy products is carried out.


- VIII -


- IX -

KAZALO

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

1.1 Splošno o prezračevanju in klimatizaciji ........................................................................ 1

1.2 Predstavitev področja in strukture diplomskega dela ..................................................... 1

2. OPIS SISTEMOV ZA PREZRAČEVANJE IN KLIMATIZACIJO ............................. 3

2.1 Toplotno ugodje .............................................................................................................. 3

2.2 Občutena temperatura ..................................................................................................... 3

2.3 Gibanje zraka .................................................................................................................. 4

2.4 Vlažnost zraka ................................................................................................................. 4

2.5 Oblačila in fizična aktivnost ........................................................................................... 6

2.6 Lokalno toplotno neugodje ............................................................................................ 7

2.7 Kakovost prostorskega zraka .......................................................................................... 7

2.8 Vrste naprav za prezračevanje in klimatizacijo .............................................................. 8

2.8.1 Naprave za doseganje kakovosti zraka .................................................................. 8

2.8.2 Naprave za doseganje toplotnega ugodja .............................................................. 12

2.9 Distribucija zraka .......................................................................................................... 13

2.9.1 Mešalno prezračevanje .......................................................................................... 13

2.9.2 Izpodrivno prezračevanje ...................................................................................... 14

2.9.3 Potisno prezračevanje ........................................................................................... 16

2.9.4 Odvod zraka .......................................................................................................... 16

2.10 Učinkovitost prezračevanja ......................................................................................... 17

2.10.1 Učinkovitost odstranjevanja škodljivih primesi ................................................. 17

2.10.2 Učinkovitost izmenjave zraka ............................................................................. 18


- X -

3. IZRAČUN HLADILNE IN GRELNE OBREMENITVE .............................................. 21

3.1 Izračun koeficientov prehoda toplote in povprečne gostote gradbenih elementov ....... 21

3.2 Izračun hladilne obremenitve ........................................................................................ 23

3.3 Izračun grelne obremenitve ........................................................................................... 30

4. NAČRTOVANJE SISTEMOV PREZRAČEVANJA IN KLIMATIZACIJE ............. 33

4.1 Mešalno prezračevanje .................................................................................................. 33

4.1.1 Poletno obratovanje ............................................................................................... 35

4.1.2 Zimsko obratovanje ............................................................................................... 42

4.2 Izpodrivno prezračevanje .............................................................................................. 46



4.3 Potisno prezračevanje .................................................................................................... 53



5. AVTOMATIZACIJA IN REGULACIJA ....................................................................... 57

5.1 Regulacija prostorske temperature ................................................................................ 57

5.2 Regulacija vlage ............................................................................................................ 60

5.3 Regulacija kakovosti zraka ............................................................................................ 61

5.4 Regulacijska oprema sistema ........................................................................................ 61

6. ANALIZA SISTEMOV ..................................................................................................... 63

6.1 Poraba energentov v obdobju enega leta ....................................................................... 63

6.2 Stroški obratovanja v obdobju 20 let ............................................................................. 69


- XI -

7. RAZPRAVA ....................................................................................................................... 71

8. SKLEP ................................................................................................................................ 73

9. SEZNAM UPORABLJENIH VIROV ............................................................................. 75

10. PRILOGE ......................................................................................................................... 77

10.1 Priloga 1: Tloris večnamenske dvorane ...................................................................... 77

10.2 Priloga 2: Prerez večnamenske dvorane ..................................................................... 78

10.3 Priloga 3: Izračun prehodnostnih koeficientov in povprečnih gostot

gradbenih elementov .................................................................................................... 79

10.4 Priloga 4: Izračun hladilne obremenitve – dvorana 1 ................................................. 83

10.5 Priloga 5: Izračun hladilne obremenitve – dvorana 2 ................................................. 84

10.6 Priloga 6: Izračun normne grelne obremenitve – dvorana 1 ....................................... 85

10.7 Priloga 7: Izračun normne grelne obremenitve – dvorana 2 ....................................... 86

10.8 Priloga 8: Shema prezračevalne naprave .................................................................... 87

10.9 Priloga 9: Življenjepis ................................................................................................. 88


- XII -


- XIII -

UPORABLJENI SIMBOLI

- Površina

- Faktor propustnosti sončnega sevanja

- Dolžina

- Koncentracija

- Cena

, , - Karakteristična dolžina

- Specifična toplota

- Koeficient zaščite zgradbe

- Količina CO2

- Specifična entalpija

- Višina

- Kurilna vrednost goriva

- Toplotna moč sončnega sevanja

- Koeficient prehoda toplote

- Faktor istočasnosti

- Masa

- Izmenjava zraka

- Število ljudi

- Tlak

- Moč

- Toplotni tok

- Toplota

- Uparjalna entalpija

- Temperaturni gradient


- XIV -

- Faktor akumulacije

- Temperatura

- Vrednost, ki je odvisna od hitrosti zraka

- Prostornina

- Višina

- Absolutna vlažnost

- Delo

- Koeficient prestopa toplote

- Kot

- Debelina sloja

- Učinkovitost izmenjave zraka

- Učinkovitost odstranjevanja škodljivih primesi

- Relativna vlažnost

- Toplotna moč

- Izkoristek

- Koeficient prevoda toplote

- Faktor obremenitve

- Višinski korekcijski faktor

- Gostota

- Število obratovalnih dni

- Starost zraka

- Število obratovalnih ur


- XV -

UPORABLJENE KRATICE

PPD - Predicted Percentage of Dissatisfied

PMV - Predicted Mean Vote

CRE - Contaminant Removal Effectiveness

VAV - Variable Air Volume

VDI - Verein Deutscher Ingenieure

DIN - Deutsches Institut für Normung

ISO - International Standard Organisation


- XVI -


- 1 -

1. UVOD

1.1 Splošno o prezračevanju in klimatizaciji

Sistemi prezračevanja in klimatizacije so namenjeni uravnavanju predpisane ravni notranjega

okolja v prostoru.

Prezračevanje pomeni oskrbo prostora s svežim zrakom in odvodom škodljivih snovi v

prostorskem zraku, ki ga onesnažujejo ljudje, stroji, razpadanje opreme v prah, razni kemijski

procesi itd.

Ker dovedeni sveži zrak iz okolice ni vedno ugoden, ga je potrebno spraviti v področje

ugodja; takšen proces imenujemo klimatizacija. Vsaka sprememba stanja zraka je povezana s

porabo energije, največkrat toplotne. Poleg te energije je v mehanskih napravah za

prezračevanje in klimatizacijo potrebna še energija za transport zraka in ostalih toplotnih

medijev. Raziskave so pokazale, da stroški energije za doseganje ustreznih mikroklimatskih

razmer v bivalnih zgradbah predstavljajo tretjino vseh stroškov v življenjski dobi zgradbe,

zato je pomembno, da sistemi niso usmerjeni samo v zagotavljanje maksimalnega ugodja,

temveč tudi k majhni porabi energije.

1.2 Predstavitev področja in strukture diplomskega dela

Predmet diplomskega dela je primerjava različnih sistemov prezračevanja dveh večnamenskih

dvoran v sklopu turističnega kompleksa. Primerjava obravnava dva najbolj uveljavljena

sistema, sistem mešalnega in sistem izpodrivnega prezračevanja, z nekoliko manj

uveljavljenim potisnim prezračevanjem.

Diplomsko delo je razdeljeno na naslednje dele:

1. Prvi del obsega splošen opis problematike kakovosti zraka v prostorih in kratek

pregled naprav za prezračevanje in klimatizacijo.

2. V drugem delu sta opravljena izračuna hladilne in grelne obremenitve prostorov. V

nadaljevanju so izračunani bistveni parametri posameznih sistemov prezračevanja.

3. Tretji del obsega analizo porabe energentov in nakazuje na nekatere praktične rešitve

in z njimi povezano problematiko.


- 2 -


- 3 -

2. OPIS SISTEMOV ZA PREZRAČEVANJE IN KLIMATIZACIJO

2.1 Toplotno ugodje

Mikroklima v prostoru je ugodna, kadar človek s celotnim telesom zaznava okoliški zrak kot

termično nevtralen. To pomeni, da pri teh pogojih ni možno določiti, ali je temperatura

previsoka ali prenizka. Na občutek toplote vplivajo fizična aktivnost, toplotna izolacija

obleke, temperatura zraka, sevalna toplota, hitrost zraka in vlažnost zraka.

Natančnih parametrov, ki bi ustrezali vsem ljudem, ni možno določiti. V ta namen je bil

vpeljan standardiziran analitičen postopek (EN ISO 7730), ki kakovost toplotnega ugodja

definira s predvidenim odstotkom nezadovoljnih uporabnikov PPD (Predicted Percentage of

Dissatisfied) in predvideno povprečno oceno ugodnosti PMV (Predicted Mean Vote).

Preglednica 2.1: Zveza med PMV in PPD [1]

PMV +3 (vroče)

+2 (toplo)

+1(zmerno toplo)

0(nevtralno)

-1(zmerno sveže)

-2 (sveže)

-3(hladno)

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

2.2 Občutena temperatura

Občutena temperatura ali operativna temperatura je definirana kot srednja temperatura med

temperaturo zraka v prostoru in srednjo sevalno temperaturo.

· 1 · (2.1)

– občutena temperatura [W]

– vrednost, ki je odvisna od hitrosti zraka [-]

– temperatura zraka v prostoru [°C]

– srednja sevalna temperatura obdajajočih površin glede na izbrano lokacijo v prostoru [°C]

Človeško telo se prilagaja podnebnim razmeram, zato je potrebno obravnavati poletni in

zimski režim ločeno oziroma v odvisnosti od zunanjih vremenskih razmer. V preglednici 2.2


- 4 -

so zbrane zahtevane vrednosti občutene temperature v poletnem in zimskem času za

konferenčne dvorane in pisarne.

Preglednica 2.2: Predpisana občutena temperatura [9]

Poleti Pozimi

24,5±2,5 °C 22,0±3,0 °C

2.3 Gibanje zraka

Kadar se v prostoru nahajajo izvori toplote, se tudi v zaprtih in neprezračevanih prostorih

pojavi gibanje zraka zaradi naravne konvekcije. Če so izvori toplote majhni (kot na primer

luč, računalnik, človeško telo), hitrosti zraka navadno ne zaznamo. V kolikor se v prostoru

pojavi gibanje zraka z višjo hitrostjo, to zaznamo kot prepih, ki neugodno vpliva na naše

počutje.

Najmanj prijetno je gibanje zraka z nižjo temperaturo od prostorske, ki piha na točno

določen del telesa. Načelno velja, da nižja temperatura zraka povzroča več neugodja kot višja.

Predpisane vrednosti hitrosti zraka v odvisnosti od temperature so zbrane v preglednici 2.3.

Preglednica 2.3: Dovoljena hitrost zraka v odvisnosti od temperature [9]

Temperatura zraka [°C] Dovoljena hitrost zraka [m/s]

20 0,18 22 0,22 24 0,26 26 0,30

2.4 Vlažnost zraka

Izhlapevanje vode na površini človeške kože je eden izmed načinov fiziološke regulacije

konstantne temperature človeškega telesa. Intenziteta izhlapevanja je odvisna od tlaka vodne

pare na površini kože in vodne pare okoliškega zraka.

Vlažnost zraka pod 35 odstotki ima lahko tudi neugoden vpliv ne samo na počutje,

temveč tudi na zdravje, saj se zaradi sušenja notranje opreme prostora lažje ustvarijo prašni


- 5 -

delci, ki lahko na grelnih telesih s tlenjem tvorijo amonijak in dražijo dihalne organe. Poleg

tega povzroča prenizka vlaga izsuševanje sluznice.

Pri vlažnosti zraka nad 60 odstotki se poviša rast alergenih in patogenih organizmov. Pri

zelo visoki vlažnosti se lahko na hladnejših površinah tvori plesen, ki povzroča neprijetne

vonjave, poleg tega pa povišana vlažnost neugodno vpliva na počutje in nenazadnje tudi na

nekatere materiale.

a) ZIMSKO OBDOBJE b) POLETNO OBDOBJE

Slika 2.1: Predpisana temperatura in vlažnost v h-x diagramu za vlažen zrak [15]

Ko govorimo o toplotnem ugodju, je temperaturo in vlažnost zraka potrebno obravnavati

skupaj. Raziskave so pokazale, da na občuteno toplotno ugodje vplivata pravzaprav oba

parametra vdihanega zraka.

Univerza v M

2.5 Obla

V hladnejš

lahkimi ob

tudi na izb

Tudi

kot je fizič

zraka.

Pr

Aktivnost

met

1,2 1,4 1,6

Fizikalna e

2.4 so na

Predpostav

Mariboru – Fa

Slika 2.2: V

čila in fiz

ših prostori

blačili. Obla

iro ustrezne

vrsta aktiv

čna aktivno

reglednica 2

t Dovobč

tempera

24,23,23,

enota za ob

avedene vre

vljena intenz

Ods

tote

k ne

zado

voljn

ih [

%]

kulteta za stro

Vpliv tempe

zična aktiv

ih se člove

ačila ne vpl

e hitrosti zra

vnosti ima v

ost, manjša j

2.4: Dovolje

voljena čutena atura poleti °C

,5±2,5 ,5±2,5 ,0±3,0

blačilo je cl

ednosti, ki

ziteta turbu

ojništvo

erature in vl

vnost

ek lahko po

livajo samo

aka v bivaln

velik vpliv

je dovoljen

ena občuten

Dovoobču

temperatu°

22,023,019,0

o, ki ustrez

ustrezajo

lence je 40-

Relativ

- 6 -

ažnosti na o

očuti ugodn

na izbiro u

ni coni.

na izbiro u

na temperatu

na temperatu

oljena utena ura pozimi°C

0±3,0 0±3,5 0±4,0

za toplotni p

letnim obl

-odstotna.

vna vlažnost

občuteno top

no s toplim

ustrezne ob

ustrezne tem

ura zraka in

ura in sredn

Dovolsrednja

zraka pm/

0,20,20,2

prevodnosti

ačilom 0,5

[%]

plotno ugod

mi oblačili,

čutene temp

mperature v

n večja je d

nja hitrost zr

ljena hitrost poleti /s

25 24 23

i 0,115 K/W

5 clo in zi

Kak

ovos

t obč

uten

ega

zrak

a []

deci

pol]

Diplomsk

dje [1]

v toplejših

perature, te

v prostoru. V

dovoljena h

raka [1]

Dovoljensrednja hitzraka poz

m/s

0,21 0,19 0,18

W. V pregle

imskim 1,0

g[]

p]

ko delo

pa z

emveč

Večja

hitrost

na trost imi

ednici

0 clo.

Unive

toplo

vredn

2.6 L

Topl

Neug

temp

Velik

tvori

2.7 K

Poleg

kako

bival

člove

ni šk

jih za

erza v Maribo

Enota za

ote človeške

nosti 1, pri

Lokalno t

lotno ugodj

godje se lah

peraturo oko

ke razlike te

ita topel stro

Kakovost

g doslej ob

ovost zraka

lnih prostor

eškega teles

kodljiv. V zr

aznamo kot

ru – Fakulteta

fizično akt

ega telesa 5

lažji aktivn

Slika

toplotno n

je je dobro

hko pojavlj

oliških povr

emperatur o

op in hladna

t prostors

bravnavanih

v smislu

rih je koncen

sa. Ogljikov

raku so nav

t neprijetne

Akt

ivno

st [

met

]

a za strojništvo

tivnost je m

58 W. Pri m

osti 1,4 , pr

2.3: Vpliv a

neugodje

o, kadar ok

a pri veliki

ršin in temp

okoliških po

a stena.

skega zrak

h toplotnih

vsebnosti š

ntracija oglj

v dioksid je

vadno prisot

vonjave, ne

Izol

o

- 7 -

metabolična

mirovanju čl

ri večji aktiv

aktivnosti in

koli človešk

ih temperat

peraturo pro

ovršin niso

ka

parametrov

škodljivih s

ljikovega di

tudi sestavn

tne tudi nek

ekatere pa im

lacijska vred

a toplota m

loveškega t

vnosti pa tud

n oblačil na

kega telesa

turnih gradi

storskega z

zaželjene, š

v zraka je

snovi. Glav

ioksida, ki n

ni element

katere organ

majo tudi ve

dnost oblačil

met, ki ustr

telesa ustrez

di nad 2,8.

a toplotno ug

a ni večjih

ientih ali pr

zraka, ki pov

še posebej n

za dobro p

vni pokazat

nastaja kot p

zraka in v m

ske spojine

elik vpliv n

[clo]

D

reza povpre

za metaboli

godje [1]

temperatur

ri večjih ra

vzroča seva

neugodno k

počutje pom

telj kakovo

posledica m

manjših kon

in mikroor

na zdravje.

Diplomsko delo

ečni oddaji

ična toplota

rnih razlik.

azlikah med

anje toplote.

kombinacijo

membna še

sti zraka v

metabolizma

ncentracijah

rganizmi, ki

o

i

a

.

d

.

o

e

v

a

h

i


- 8 -

Ljudje niso edini onesnaževalci prostorskega zraka. V prostorskem zraku so navadno

prisotni še nekateri delci, kot je prah, ki prihaja iz materialov, pohištva, sredstev za čiščenje,

oblačil in pisarniškega materiala. Tudi nekatere elektronske naprave oddajajo škodljive snovi,

kot je na primer ozon, ki se sprošča pri fotokopirnih strojih in laserski tiskalnikih. Drugi plini,

ki onesnažujejo zrak v stavbah, so ogljikov monoksid, dušikov dioksid, amonijak itd.

Potencialni onesnaževalci so tudi naprave za prezračevanje in klimatizacijo. V vodi za

vlaženje zraka in na napravah, kjer se pojavlja kondenzacija, se lahko razvijejo zdravju

škodljivi mikroorganizmi, usedline praha in rja, ki se preko kanalskega sistema prenašajo v

prostor. Razvoj mikroorganizmov je možen tudi na filtrih za zrak. Kadar sta lokacija zajema

svežega in izpusta odpadnega zraka preblizu skupaj, lahko pride do povratka onesnaženega

zraka v prezračevalni sistem. Prav tako se lahko škodljive snovi v prostor prenesejo iz

okolice, kadar je blizu zajema svežega zraka vir onesnaženja (kot na primer zelo prometna

cesta).

Vsi doslej obravnavani parametri seveda niso edino merilo za dobro počutje ljudi v

zaprtih prostorih. Na počutje vplivajo še mnogi drugi faktorji, kot so hrup, osvetljenost

prostorov, razporeditev notranje opreme, barve itd. Med naštetimi faktorji lahko izpostavimo

hrup, saj skoraj vedno izhaja iz delovanja mehanskih naprav, med katere sodijo tudi naprave

za prezračevanje in klimatizacijo, vpliv ostalih pa raje prepustimo drugim strokam.

2.8 Vrste naprav za prezračevanje in klimatizacijo

Naprave za prezračevanje in klimatizacijo lahko v grobem razdelimo na naprave za doseganje

ustrezne kakovosti zraka v prostoru in naprave za doseganje ustreznega toplotnega ugodja.

2.8.1 Naprave za doseganje kakovosti zraka

Naprave za doseganje ustrezne kakovosti zraka imajo nalogo ustrezno prezračevanje

prostorskega zraka, torej nadomeščanje onesnaženega prostorskega zraka s svežim zrakom.

To skupino naprav lahko nadalje razdelimo na naprave za naravno prezračevanje in

naprave za mehansko prezračevanje. V prvo skupino spadajo odprtine v gradbeni konstrukciji,

lopute za naraven odvod ali dovod zraka, največkrat pa so uporabljena kar okna ali vrata, ki se

po potrebi odpirajo. Ta vrsta naprav zagotavlja ustrezno kakovost le v redkih primerih,


- 9 -

največkrat v prostorih z majhno potrebo po prezračevanju ali tam, kjer ni posebnih zahtev po

toplotnem ugodju.

Slika 2.4 prikazuje naravno prezračevanje industrijske hale z izkoriščanjem disipacije

toplote tehnoloških naprav za zagotovitev pretoka zraka. V tem primeru sta dovod in odvod

zraka odvisna predvsem od toplotne oddaje tehnoloških naprav ter od trenutnih vremenskih

razmer.

Slika 2.4: Naravno prezračevanje industrijske hale [1]

Naprave za mehansko prezračevanje so kompleksnejše, vendar omogočajo neprimerno bolj

kontrolirane mikroklimatske razmere v prostoru. Osnovni element večine teh naprav je

ventilator, katerega naloga je dovod zraka v prostor, odvod zraka iz prostora ali pa samo

mešanje prostorskega zraka. Ventilatorje srečujemo kot samostojne naprave ali pa kot

sestavni del večjih naprav.

Slika 2.5: Klimat [18]

Univerza v M

Za večino

napavami,

toplote za

elementi. K

vsebujejo š

v celoti do

klimatizaci

Kategorija p

VDI 2071

I

II

III

IV

Izredno po

vračanje to

to slabo la

uporabiti v

možnost p

izvedba je

slabši izko

Mariboru – Fa

zahtevnejš

klimati, ki

a vračanje

Ker klimati

še elemente

osegajo žele

ijo.

po

1 Opis

Rekupernpr. ploš

Prenosni

Cevni pr

Rotacijsk1. Sorbc2. Kond

akumu

Toplotna

omemben d

oplote odpa

stnost, da s

v primerih

prenosa škod

e rekuperati

ristek.

kulteta za stro

ših primerov

jih navadn

toplote odp

i v večini p

e za ogrevan

ene paramet

rator ščati prenosnik

ik toplote s kr

renosnik toplo

ki prenosnik tcijski, s higrosenzacijski, bre

ulacijske mase

a črpalka (dvo

Sl

del klimata

dnega zraka

se odpadni i

z zelo razl

dljivih snov

ivni prenos

ojništvo

v se v prak

no sestavljaj

padnega zr

primerov n

nje, hlajenje

tre zraka al

k toplote

rožno cirkulac

ote

toplote skopsko akumez higroskops

e

ofazni sistem)

lika 2.6: Pre

a v smislu

a. Najbolj u

in sveži zra

lično namem

vi ali vonja

snik, ki pre

- 10 -

ksi srečujem

o dovodni

raka, regula

niso uporabl

e, vlaženje i

i pa služijo

cijo

mulacijsko masske

enosniki top

varčevanja

učinkoviti so

ak med sebo

mbnostjo p

av med pros

eprečuje me

mo z že ses

in odvodni

acijske žalu

ljeni samo

n razvlažev

o le kot pod

so

plote [1]

a z energij

o regenerat

oj nekoliko

rostorov, še

stori preko

ešanje, ven

stavljenimi

ventilator,

uzije in še

za prezrač

vanja zraka,

dpora lokaln

Izvedba

jo je preno

ivni prenos

mešata in j

e posebej t

kanalskega

ndar ima na

Diplomsk

prezračeva

filtri , pren

e nekateri

evanje, nav

s katerimi

nim naprava

Spre

vla

D

osnik toplo

niki, ki pa i

ju zato ni m

tam, kjer ob

a sistema. D

avadno nek

ko delo

alnimi

nosnik

drugi

vadno

lahko

am za

ememba

ažnosti

NE

NE

NE

DA

NE

ote za

imajo

možno

bstaja

Druga

koliko


- 11 -

V uporabi so še nekateri drugi prenosniki, kot na primer cevni prenosnik, ki ga

sestavljata dva kanalska cevna prenosnika s cevno povezavo, ter črpalka ali kompresor za

pretok grelnega medija.

Klimat je s prostori in okolico povezan s kanali za transport zraka, ki vsebujejo še

nekatere dele, kot so dušilniki zvoka, regulacijski elementi, merilniki, filtri, prenosniki toplote

itd. Kanali so navadno izdelani iz jeklene ali aluminijaste pločevine, v uporabi pa so tudi

betonski, tekstilni in kanali iz umetnih mas.

Rešetka Vrtinčni difuzor Šoba Stolpni difuzor

Slika 2.7: Distribucijski elementi [16]

Tretja skupina naprav v prezračevalnem sistemu so naprave in elementi za distribucijo zraka,

ki navadno zahtevajo največ pozornosti, saj je od njihove postavitve in načina distribucije

odvisna kakovost zraka v prostoru, nepravilna izbira le-teh pa velikokrat vodi v slabe razmere

v smislu slabe lokalne kakovosti zraka in neustreznih hitrosti zraka v območju ljudi. Poleg

tega imajo tudi velik vpliv na porabo energije.

Sisteme za mehansko prezračevanje delimo še na sisteme s konstantnim in sisteme z

variabilnim pretokom zraka, nadaljnje pa še na enokanalne in dvokanalne. Variabilni sistemi

se uporabljajo predvsem za prezračevanje velikega števila prostorov z različno zasedenostjo

in toplotno karakteristiko.

Največkrat je uporabljen enokanalni sistem, to je sistem z enim dovodom in enim

odvodom zraka. V posebnih primerih je v uporabi dvokanalni sistem z dvema dovodoma,

navadno z različnima temperaturama, in enim odvodom zraka iz prostora.


- 12 -

2.8.2 Naprave za doseganje toplotnega ugodja

V predhodnem poglavju je bil podrobneje predstavljen klimat, ki lahko poleg ustrezne

kakovosti zraka zagotovi tudi ustrezne toplotne parametre prostorskega zraka.

V mnogih primerih je klimatizacija samo s klimati nesmiselna iz več razlogov; zrak je v

primerjavi z nekaterimi drugimi mediji, kot je voda, izredno neugoden nosilec toplotne

energije in ker so za dobro počutje potrebne relativno majhne temperaturne razlike med

vpihom in prostorskim zrakom, so potrebne količine zraka večje. Nadalje so izgube v klimatih

relativno velike, potrebnega je več prostora, s tem pa se večajo tudi investicijski in

obratovalni stroški. Seveda pa se v nekaterih drugih primerih, kot so prostori z večjo toplotno

obremenitvijo, klimat kot edina naprava obnese najbolje.

Lokalne naprave za klimatizacijo so lahko del sistema prezračevanja ali pa kot

samostojne naprave. Primeri teh naprav so: radiatorji, ventilatorski konvektorji, indukcijske

naprave, sevala, kaloriferji, panelno ogrevanje in hlajenje, aktivna betonska konstrukcija,

prostorske hladilne kompresorske naprave (bolj znane kot sobne klima naprave), prostorski

vlažilniki, prostorski razvlaževalniki itd.

Radiator Ventilatorski konvektor Indukcijska greda

Slika 2.8: Primeri grelnih in hladilnih teles [16], [17], [20]


- 13 -

2.9 Distribucija zraka

Glede na tokovne razmere poznamo mešalno (redčilno) prezračevanje, izpodrivno

prezračevanje in potisno prezračevanje.

Slika 2.9: Vrste prezračevanja [1]

2.9.1 Mešalno prezračevanje

Mešalno prezračevanje je način distribucije zraka v prostor, kjer je ves zrak v prostoru v celoti

premešan. Glede na lokacijo in vrsto vpihovalnih elementov za mešalno prezračevanje

poznamo tangencialno in difuzno redčenje.

Pri vseh vrstah mešalnega prezračevanja je zaželjena visoka stopnja indukcije. Največja

je pri difuzijskem, kjer se hitrost in temperatura na razdalji od izvora zelo hitro zmanjšujeta.

Za tangencialno redčenje je značilen tokovni valj, ki se formira zaradi vpiha vzdolž stene ali

stropa. Ta vrsta prezračevanja se pojavlja predvsem pri indukcijskih napravah in elementih za

vpih s tako imenovanim Coanda efektom, ki nastane pri vpihu vzdolž ploskve, ko se curek

zaradi podtlaka in vrtinca zraka prilepi na ploskev. Takšen curek ima daljši domet, vendar pa

je indukcija manjša.

Univerza v M

2.9.2 Izpod

Za izpodriv

Hladnejši

ustvari sloj

nekoliko p

lege toplot

Sl

Mariboru – Fa

drivno prez

vno prezrač

zrak se vpi

j hladega zr

poviša in se

tnih virov.

lika 2.11: P

kulteta za stro

zračevanje

čevanje je z

ihuje pri tle

raka. Temp

nato proti

otek temper

ojništvo

Slika 2.10:

e

značilno pla

eh z majhn

eratura bliz

stropu zvišu

ratur pri me

- 14 -

Coanda efe

astenje zrak

no hitrostjo

zu poda se p

uje. Tempe

ešalnem in i

ekt [1]

ka, ki je pos

in nizko st

pri podu zar

raturni grad

izpodrivnem

ledica konv

topnjo indu

radi indukci

dient je odv

m prezračev

Diplomsk

vekcijskih to

ukcije in pr

ije in konve

visen od viš

vanju [2]

ko delo

okov.

ri tleh

ekcije

šinske


- 15 -

Naravna konvekcija povzroči gibanje zraka navzgor proti odvodnim odprtinam. Če so toplotni

izvori tudi vir onesnaženja, se koncentracija škodljivih snovi z višino veča.

Prav tako kot pri mešalnem prezračevanju je pri izpodrivnem prezračevanju vpih brez

prepiha ključnega pomena. Hladna plast zraka pada proti tlom, teče v bivalno cono radialno in

pokrije celoten pod v prostoru. V neposredni bližini difuzorja hitrost zraka zaradi padanja

nekoliko naraste, na določeni razdalji pa se nato zmanjšuje v odvisnosti od oddaljenosti od

difuzorja. Področje povišane hitrosti, kjer je hitrost pri podu višja od 0,20 m/s, se imenuje

mejna cona. Odvisna je od podtemperatue, hitrosti zraka na difuzorju, dimenzij difuzorja in

tipa šob.

Slika 2.12: Dovod hladnega zraka pri izpodrivnem prezračevanju [2]

Izpodrivno prezračevanje ima prednosti pred mešalnim samo v višjih prostorih, kjer je

temperatura vpiha nižja od prostorske temperature. Izotermni vpih povzroča neugodje zaradi

povišanih hitrosti v bivalni coni, saj zrak ne pade proti tlom. Pri višjih dovodnih temperaturah

se zrak dviga navzgor brez širjenja v prostor in s tem povzroča kratkostično delovanje.

Izotermni vpih Dovod toplega zraka

Slika 2.13: Izotermni vpih in dovod toplega zraka pri izpodrivnem prezračevanju [2]


- 16 -

2.9.3 Potisno prezračevanje

Za potisno prezračevanje je značilen enakomeren tok zraka skozi celoten presek prostora.

Uporablja se v posebnih primerih, kjer je zaželjen tok samo v eni smeri (na primer v

operacijskih dvoranah).

Porazdelitev koncentracije in temperatur je odvisna od izvorov toplote, izvorov

onsesnaženja in smeri toka zraka.

2.9.4 Odvod zraka

Odvod zraka ima mnogo manjši vpliv na ugodje kot dovod. Medtem ko curek zraka pri

dovodu ohranja hitrost na daljši razdalji od mesta vpiha, se pri odvodu hitrost zelo hitro

zmanjšuje. Odvodne elemente je potrebno postaviti na mesta, ki niso preblizu dovodnim, da

ne prihaja do kratkega stika.

Slika 2.14: Hitrosti zraka pri dovodu in odvodu zraka [1], [4]


- 17 -

2.10 Učinkovitost prezračevanja

2.10.1 Učinkovitost odstranjevanja škodljivih primesi

Učinkovitost odstranjevanja škodljivih CRE (Contaminant Removal Effectiveness) primesi je

eden izmed načinov določanja učinkovitosti prezračevanja. Definirano je kot razmerje med

koncentracijo v odvodu in srednjo koncentracijo v prostoru.

(2.2)

– učinkovitost odtranjevanja škodljivih primesi

– koncentracija škodljivih snovi v odvodu [ppm]

– srednja koncentracija škodljivih snovi v bivalni coni [ppm]

Načelno velja, da je zadosten rezultat dosežen, kadar je koncentracija škodljivih snovi v

odvodu večja kot v odvodu. Slika 2.15 a prikazuje primer, kjer je vir onesnaženja postavljen

blizu odvoda. Koncentracija v prostoru je manjša kot v primeru na sliki 2.15 b, kjer je vir

onesnaženja postavljen v cono mirovanja.

a) Vir škodljive primesi blizu odvoda b) Vir škodljive primesi v coni mirovanja c) Popolnoma mešani tok

Slika 2.15: Povprečna koncentracija v prostoru in odvodu [3]

Pri popolnem redčilnem prezračevanju je koncentracija škodljivih snovi po vsem prostoru

enaka. Za ostale tokovne razmere je razporeditev koncentracije odvisna od načina distribucije

zraka ter lokacije virov onesnaženja.


- 18 -

2.10.2 Učinkovitost izmenjave zraka

Učinkovitost izmenjave zraka je merilo, ki določa razmerje med najkrajšim možnim časom

izmenjave zraka in dejanskim časom, ki je potreben za zamenjavo zraka v prostoru. Za

določitev učinkovitosti izmenjave zraka je v uporabi statistična metoda srednje starosti zraka.

Lokalna srednja starost v odvodu je pri vseh načinih prezračevanja vedno enaka, tudi pri

kratkostičnem toku. Odvisna je od prostornine prostora in količine zraka.

(2.3)

– volumen prostora [m3]

– pretok zraka [m3/h]

Učinkovitost izmenjave zraka lahko definiramo tudi kot razmerje med najmanjšo možno

starostjo zraka in srednjo starostjo zraka v prostoru . Srednja starost vsega zraka v

prostoru je enaka povprečju lokalnih srednjih starosti po prostoru in dejanskemu času

izmenjave , ki je dvakratna vrednost srednje starosti vsega zraka .

· 100 % 2 · · 100 % (2.4)

Učinkovitost izmenjave zraka lahko doseže vrednost 100 % le pri idealnem potisnem

prezračevanju. Za ostale tokovne razmere so vrednosti podane v preglednici 2.5.

Preglednica 2.5: Učinkovitost izmenjave zraka za različne vrste tokovnih razmer [3]

Vzorec toka Učinkovitost izmenjave εa

Idealen batni tok 100 % Izpodrivni tok 50 % ≤ εa ≤ 100 % Popolnoma mešani tok 50 % Kratkostični tok ≤ 50 %


- 19 -

Slika 2.16 prikazuje povprečno srednjo starost zraka v prostoru in lokalno srednjo starost v

odvodu za različne tokovne razmere.

Slika 2.16: Povprečna srednja starost zraka v prostoru in odvodu [3]


- 20 -


- 21 -

3. IZRAČUN HLADILNE IN GRELNE OBREMENITVE

3.1 Izračun koeficientov prehoda toplote in povprečne gostote gradbenih

elementov

Gonilna »sila« za prenos toplote je temperaturna razlika. Kadar medija različnih temperatur

loči trdna stena, govorimo o prehodu toplote. Toplotni tok je definiran kot produkt

temperaturne razlike, površine stene in koeficienta prehoda toplote.

· · ∆ (3.1)

– toplotna moč [W]

– koeficient prehoda toplote [W/(m2K)]

– površina [m2]

∆ – temperaturna razlika [°C]

Poleg temperaturne razlike je jakost prehoda toplote skozi steno odvisna od upornosti prevoda

toplote stene in prestopa toplote iz zraka na steno na toplejši strani in iz stene na zrak na

hladnejši strani. V koeficientu prehoda toplote je upoštevan prenos toplote s prevodom,

konvekcijo in sevanjem.

1

1 ∑ 1 (3.2)

– koeficient prestopa toplote na notranji strani [W/(m2K)]

– koeficient prestopa toplote na zunanji strani [W/(m2K)]

– debelina sloja [m]

– koeficient prevoda toplote [W/(mK)]

V preglednici 3.1 so zbrani koeficienti prestopa toplote, ki upoštevajo konvekcijo in sevanje

na notranji in zunanji strani stene.


- 22 -

Preglednica 3.1: Koeficienti prestopa toplote [1]

Skupen prehod toplote (konvekcija in sevanje) za pasivne površine zgradbe

Koeficient prestopa toplote α [W/(m2K)]

Zunanje stene 25 Notranje stene 7,7 Tla, strop – prenos toplote navzgor 7,7 Tla, strop – prenos toplote navzdol 5,9

Sestava gradbenih elementov je znana. Izračun koeficientov prehoda toplote je razviden iz

priloge 10.3. Preglednica 3.2 prikazuje povzetek rezultatov.

Preglednica 3.2: Povzetek izračuna koeficientov prehoda toplote in povprečnih gostot gradbenih elementov

Koeficient prehoda toplote k [W/m2K]

Povprečna gostota ρ [kg/m3]

Tla, ki mejijo na zunanji zrak, prenos toplote navzdol 0,21 1804 Tla, ki mejijo na zunanji zrak, prenos toplote navzgor 0,22 1804 Streha, prenos toplote navzgor 0,23 1686 Streha, prenos toplote navzdol 0,22 1686 Zunanja stena 0,33 1698 Stene, ki mejijo na neogrevane prostore 0,32 1686 Prozorne površine z okvirji 1,3 - Vrata 2,5 -


- 23 -

3.2 Izračun hladilne obremenitve

Da se v prostorih zagotovi ustrezno toplotno ugodje, je pri višjih zunanjih temperaturah

potrebno hladiti in odvesti toploto, ki jo oddajajo ljudje, osvetlitev in električne naprave ter

toploto, ki prehaja v prostor skozi gradbeno konstrukcijo. Poleg naštetih virov toplote, ki jih

obravnavamo kot suho obremenitev, je potrebno upoštevati še vlažno obremenitev; to je voda,

ki izhlapeva v prostor in s tem povečuje relativno vlažnost zraka v prostoru, kar negativno

vpliva na počutje ljudi.

Izračun hladilne obremenitve je kvazistatičen in upošteva konstantno notranjo

temperaturo pri spremenljivih zunanjih klimatskih razmerah.

Suha hladilna obremenitev

Suha hladilna obremenitev je vsota notranjih in zunanjih toplotnih dobitkov brez upoštevanja

izhlapele vlage.

, (3.3)

, – suha hladilna obremenitev [W]

– notranji toplotni dobitki [W]

– zunanji toplotni dobitki [W]

Vlažna hladilna obremenitev

Vlažna hladilna obremenitev je izražena s toplotno močjo, ki ustreza porastu specifične

entalpije zraka pri konstantni temperaturi zaradi povečanja relativne vlažnosti.

, · , (3.4)

Notranji toplotni dobitki

Notranji toplotni dobitki so vsota toplotne oddaje ljudi, svetil, naprav in toplote, ki prehaja v

prostor skozi neklimatizirane prostore.


- 24 -

(3.5)

– toplotna oddaja ljudi [W]

– toplotna oddaja osvetlitve [W]

– toplotna oddaja strojev in ostalih naprav [W]

– toplotna oddaja površin [W]

Toplotna oddaja ljudi

Pri izračunu toplotne oddaje ljudi je potrebno upoštevati faktor akumulacije prostora, ki zavisi

od materiala konstrukcije in zasedenosti prostora.

· · (3.6)

– število ljudi [-]

– toplotna oddaja človeškega telesa [W]

– faktor akumulacije [-]

Toplotna oddaja osvetlitve

Velik del električne energije svetil se pretvarja v toploto. Toplotna moč je odvisna od tipa

svetil, faktorja akumulacije gradbene konstrukcije, faktorja istočasnosti in faktorja

obremenitve prostora.

· · · (3.7)

– skupna električna moč svetil [W]


– faktor istočasnosti [-]

– faktor obremenitve prostora [-]


- 25 -

Toplotna oddaja naprav

Toploto oddajajo vse električne naprave v prostoru. Hladilno obremenitev le-teh izračunamo

podobno kot pri osvetlitvi.

· · · 1 · (3.8)

– priključna moč naprav [W]


– faktor istočasnosti [-]

– faktor obremenitve prostora [-]

– izkoristek naprav [-]

Toplotna oddaja površin

Toplota, ki prehaja skozi predelne stene sosednjih neklimatiziranih prostorov, je odvisna od

notranje temperature sosednjih prostorov in toplotne prevodnosti stene.

· · ∆ (3.9)


– površina [m2]


Zunanji toplotni dobitki

Med zunanje toplotne dobitke spadata prehod toplote skozi zunanje površine in toplota,

dobljena s sevanjem skozi steklene površine.

, , , (3.10)

, – transmisijska toplota skozi neprozorne površine [W]

, – transmisijska toplota skozi prozorne površine [W]

, – sevalna toplota skozi prozorne površine [W]


- 26 -

Transmisijski toplotni dobitki skozi neprozorne površine

Transmisijska toplota skozi neprozorne površine je enostavno določljiva pri konstantnih

razmerah. V kolikor se zunanja temperatura in jakost sončnega obsevanja s časom

spreminjata, je potrebno upoštevati ekvivalentno temperaturno razliko, ki upošteva

akumulirano toploto v gradbeni konstrukciji.

, · · ∆ (3.11)


– površina [m2]

∆ – ekvivalentna temperaturna razlika [°C]

Vrednosti ekvivalentne temperaturne razlike so podane v literaturi [5] in veljajo za povprečno

zunanjo temperaturo 24,5 °C in notranjo temperaturo 22 °C. V kolikor se temperaturi od

navedenih vrednosti razlikujeta, je potrebno ekvivalentno temperaturno razliko v enačbi

(3.11) nadomestiti s korigirano ekvivalentno temperaturno razliko ∆ , .

∆ , ∆ , 24,5° 22° (3.12)

, – povprečna dnevna temperatura [°C]

– temperatura prostora [°C]

Transmisijski toplotni dobitki skozi prozorne površine

Transmisijski dobitki skozi prozorne površine se izračunajo na enak način, le da je

akumulacija toplote tako majhna, da jo lahko zanemarimo.

, · · ∆ (3.13)


– površina [m2]



- 27 -

Sevanje skozi steklene površine

Skozi steklene površine je poleg transmisijskih dobitkov potrebno upoštevati dobitke zaradi

sončnega sevanja. Del sončnih žarkov, ki obsijejo steklene površine, prodre v prostor, del jih

absorbira steklo in toploto s konvekcijo odda okoliškemu zraku, del pa se odbije nazaj v

okolico. Intenziteta sevanja v prostor skozi okna je odvisna od letnega časa, višine sonca, lege

steklenih površin glede na položaj sonca ter sposobnosti stekla, da prepušča sončno sevanje.

Neobsijane površine so izpostavljene difuznemu sevanju, ki je manjše in ni neposredno

odvisno od vpadnega kota sonca. Podatki o direktnem in difuznem sončnem sevanju ter

akumulaciji so navedeni v literaturi [5].

, · · · · (3.14)

· · … · (3.15)

– osončena površina [m2]

– skupno sevanje [W/ m2]

– skupna površina stekla [m2]

– difuzno sevanje [W]

– skupen faktor prepustnosti sončnega sevanja stekla

– faktor amumulacije

V primeru več zaščit pred sončnim sevanjem se posamezni koeficienti prepustnosti med seboj

množijo, kot prikazuje enačba (3.15).

Slika 3.1: Vpadni kot sonca na steklene površine [5]


- 28 -

Razdalja vpadnega kota sonca na sliki 3.1 je odvisna od azimuta , razdalja pa od

višine sonca . Z upoštevanjem vzhodne nebesne smeri steklenih površin ( =90°), razdalje

stekla od previsa in dolžine previsa se lahko osončena površina stekla izračuna s pomočjo

enačb (3.16), (3.17) in (3.18).

· (3.16)

tan 180 (3.17)

tan 90 z (3.18)

Podatki

V obravnavanem primeru so pri izračunu upoštevane naslednje vrednosti:

‐ zunanja normna temperatura: tZ=32 °C ,

‐ notranja temperatura: tN=24,5 °C ,

‐ temperatura neogrevanih prostorov: tZ=30 °C ,

‐ čas obratovanja dvoran: 08:00 – 20:00 ,

‐ toplotna oddaja svetil v dvorani 1: QO=6000 W ,

‐ toplotna oddaja svetil v dvorani 2: QO=4600 W ,

‐ faktor istočasnosti delovanja svetil: l=1 ,

‐ faktor obremenitve prostora: µO=1 ,

‐ število ljudi v dvorani 1: N=253 ,

‐ število ljudi v dvorani 2: N=211 ,

‐ suha toplotna obremenitev 1 osebe: QL=70 W ,

‐ vlažna toplotna obremenitev 1 osebe: QL,vl=40 W ,

‐ priključna moč električnih naprav v dvorani 1: QS=3800 W ,

‐ priključna moč električnih naprav v dvorani 2: QS=3300 W ,

‐ faktor istočasnosti delovanja naprav: l=0,8 ,

‐ faktor obrementive prostora: µS=0,7 ,


- 29 -

‐ izkoristek naprav (pretvorba v delo): η=0 ,

‐ tip gradnje: S .

Ostale vrednosti kot so faktor akumulacije, ekvivalentna temperatuna razlika, so odvisne od

časa in so navedene v literaturi [5]. Rezultati izračunov hladilne obremenitve so prikazani v

prilogah 10.4 in 10.5, v preglednicah 3.3 in 3.4 pa so zbrani povzetki izračuna.

Preglednica 3.3.: Povzetek izračuna hladilne obremenitve za dvorano 1 (konična obremenitev ob 19. uri v mesecu juliju)

Suha toplotna

obremenitev [W] Vlažna toplotna obremenitev [W]

Toplotna oddaja ljudi 15408 10120 Prehod toplote skozi notranjo steno 234 0 Prehod toplote skozi vrata 59 0 Toplotna oddaja svetil 5220 0 Toplotna oddaja strojev 1851 0 Prehod toplote skozi tla 385 0 SKUPAJ 23158 10120

Preglednica 3.4.: Povzetek izračuna hladilne obremenitve za dvorano 2 (konična obremenitev ob 17. uri v mesecu juliju)

Suha toplotna

obremenitev [W] Vlažna toplotna obremenitev [W]

Toplotna oddaja ljudi 12702 8440 Prehod toplote skozi notranjo steno 191 0 Toplotna oddaja svetil 3956 0 Toplotna oddaja strojev 1589 0 Prehod toplote skozi tla 416 0 Prehod toplote skozi vzhodno zunanjo steno 237 0 Prehod toplote skozi južno zunanjo steno 21 0 Prehod toplote skozi streho 195 0 Prehod toplote skozi steklene površine 449 0 Sevanje skozi steklo 89 0 SKUPAJ 19846 8440


- 30 -

3.3 Izračun grelne obremenitve

Pozimi je potrebno prostore ogrevati zaradi toplotnih izgub skozi ovoj stavbe. Toplotne

izgube so odvisne od zunanjih klimatskih razmer, notranjih mikroklimatskih razmer, vrste

zgradbe in toplotne izolativnosti ter zrakotesnosti zgradbe.

Za razliko od izračuna hladilne obremenitve temelji izračun grelne obremenitve na

konstantnih temperaturnih pogojih. Upoštevane so najmanj ugodne razmere, brez upoštevanja

notranjih toplotnih dobitkov ter sončnega sevanja.

Normna grelna obremenitev

Normne toplotne izgube prostorov so vsota transmisijskih in prezračevalnih izgub.

(3.19)

– normne toplotne izgube [W]

– transmisijske toplotne izgube [W]

– prezračevalne toplotne izgube [W]

Transmisijske izgube

Transmisijske izgube so izgube skozi ovoj prostora. Odvisne so od temperaturne razlike med

prostorom in okolico, tipa zgradbe in toplotne izolativnosti zgradbe. V izračunu je potrebno

upoštevati dodatek za toplotne mostove, ki se prišteje koeficientu prehoda toplote posamezne

površine. Podatki o dodatku za toplotne mostove za vertikalne in horizontalne površine so

navedeni v literaturi [6].

∆ · · ∆ (3.20)


∆ – dodatek za toplotne mostove [W/(m2K)]

– površina [m2]



- 31 -

Prezračevalne izgube

Prezračevalne izgube so izgube zaradi infiltracije zraka v prostor. Odvisne so od tesnosti, lege

in višine zgradbe. Upoštevane so izgube zaradi netesnosti zgradbe, ne pa tudi izgube

mehanskega prezračevanja, ki se upoštevajo pri določitvi prezračevalnega sistema.

2 · · · · · · (3.21)

– gostota zraka [kg/m3]

– specifična toplota zraka [J/kg]

– prostornina prostora [m3]

– izmenjava zraka pri 50 Pa direnčnega tlaka med zunanjo in notranjo stranjo zgradbe [h-1]

– koeficient zaščite zgradbe [-]

– višinski korekcijski faktor, ki upošteva hitrost vetra [-]

Vrednosti koeficientov , in so navedene v literaturi [6] za posamezne tipe in lege

zgradb.

Podatki

V obravnavanem primeru so upoštevane naslednje vrednosti:

‐ zunanja normna temperatura: = -13 °C ,

‐ notranja temperatura: = 20 °C ,

‐ temperatura neogrevanih prostorov: = 0 °C ,

‐ dodatek na toplotne mostove pri izgubah skozi tla: ∆ = 0,2 W/(m2K) ,

‐ dodatek na toplotne mostove pri izgubah skozi vrata: ∆ = 0,4 W/(m2K) ,

‐ dodatek na toplotne mostove pri izgubah skozi stene proti neogrevanim prostorom:

∆ = 0,25 W/(m2K) ,

‐ dodatek na toplotne mostove pri izgubah skozi okna: ∆ = 0,2 W/(m2K) ,

‐ dodatek na toplotne mostove pri izgubah skozi streho: ∆ = 0,15 W/(m2K) ,

‐ izmenjava zraka pri 50 Pa diferenčnega tlaka: = 2 h-1 ,

‐ koeficient zaščite zgradbe: = 0,01 ,

‐ višinski korekcijski faktor: = 1 .


- 32 -

Povzetek izračuna grelne obremenitve

Izračun grelne obremenitve je prikazan v prilogah 10.5 in 10.6. V preglednici 3.5 so prikazani

povzetki izračuna.

Preglednica 3.5: Povzetki izračuna normne grelne obremenitve

DVORANA 1 DVORANA 2

Transmisijske izgube [W] 6240 9426 Prezračevalne izgube [W] 0 2361 Normna grelna obremenitev [W] 6240 11787


- 33 -

4. NAČRTOVANJE SISTEMOV PREZRAČEVANJA IN KLIMATIZACIJE

4.1 Mešalno prezračevanje

Pri popolnem redčenju lahko prezračevalni sistem dosega tokovne razmere z učinkovitostjo

prezračevanja največ 0,5. V realnih primerih skoraj vedno prihaja do kratkostičnih tokov, saj

je dovodne in odvodne elemente na stropu praktično nemogoče razporediti tako, da se kratkim

stikom popolnoma izognemo. Raziskave kažejo [11], da je v praktičnih primerih učinkovitost

mešalnega prezračevanja navadno 0,4 ali manj.

,·

· (4.1)

– potrebna količina zraka [m3/h]

– število ljudi

– količina ogljikovega dioksida v izdihanem zraku za eno osebo [l/s]

– največja dovoljena koncentracija ogljikovega dioksida v bivalni coni [ppm]

– koncentracija ogljikovega dioksida v zunanjem zraku [ppm]

– učinkovitost prezračevanja

Ob predpostavljeni vrednosti učinkovitosti prezračevanja dobimo potrebno količino zraka za

prezračevanja po enačbi (4.1). Koncentracija ogljikovega dioksida v dovodu je enaka

koncentraciji v zunanjem zraku in znaša 350 ppm. Največja dopustna koncentracija v prostoru

je 1520 ppm, količina ogljikovega dioksida v izdihanem zraku pa znaša 0,00556 l/s.

, ,253 · 0,00556 · 10

1520 350 · 3,6 · 0,4 10821 / (4.2)

, ,211 · 0,00556 · 10

1520 350 · 3,6 · 0,4 9024 / (4.3)

Drugi kriterij za izbiro minimalne potrebne količine zraka je temperaturna razlika med

dovodnim in povprečnim prostorskim zrakom. Glede na relativno veliko višino prostorov so


- 34 -

primerni le difuzorji, katerih domet doseže bivalno cono pri različnih temperaturnih razlikah

med dovodnim in prostorskim zrakom. Ustrezajo variabilni difuzorji s spremenljivim kotom

lopatic in konstantnim dometom, ki dosegajo želene parametre pri temperaturnih razlikah do

15K [16].

,max , ,

· · ∆ (4.4)

, ,23158 · 36001,2 · 1005 · 15 4609 / (4.5)

, ,19846 · 36001,2 · 1005 · 15 3949 / (4.6)

– potrebna količina zraka [m3/h]

, – suha hladilna obremenitev [W]

– grelna obremenitev [W]


– specifična toplota zraka [J/kgK]

∆ – temperaturna razlika med dovodnim in prostorskim zrakom [K]

Potrebni masni pretoki zraka znašajo:

· max , , , , , 1,2 ·108213600 3,61 / (4.7)

· max , , , , , 1,2 ·90243600 3,01 / (4.8)

3,61 3,01 6,62 / (4.9)


– masni pretok [kg/s]


- 35 -

Potrebna količina zraka po kriteriju glede na kakovost zraka je bistveno večja od tiste, ki je

potrebna za odvod toplote. Na tem mestu je že smiselno razglabljati, kateri sistem je smiselno

predvideti. V obravnavanem primeru je količina zraka tako velika, da se lahko uporabi tudi

kot grelni in hladilni medij, pri tem pa temperaturna razlika med dovodnim in prostorskim

zrakom niti ni tako velika.

Slika 4.1 prikazuje dvoconsko napravo, ki ustreza zahtevam za doseganje želenih

mikroklimatskih razmer v obeh dvoranah. Osnovni sestavni deli naprave so dovodni

ventilator, odvodni ventilator, rekuperativni prenosnik toplote, vlažilnik zraka, hladilnik

zraka, grelnik zraka ter sekcija za adiabatno hlajenje.

Slika 4.1: Dvoconska naprava za prezračevanje in klimatizacijo

V poglavju 2.8 je opisana razlika med prenosniki toplote za vračanje toplote odpadnega

zraka. Glede na toplotno karakteristiko predmetnih dvoran je rekuperativni prenosnik toplote

najustreznejši, saj omogoča adiabatno hlajenje svežega zraka. Hladilna obremenitev je namreč

mnogo večja od grelne, zato je hlajenje dvoran pri polni obremenitvi potrebno tudi pri nižjih

zunanjih temperaturah. V prid rekuperativnemu prenosniku šteje tudi več dni hlajenja samo s

pomočjo adiabatnega hlajenja (brez mehanskega sistema hlajenja) v prehodnih obdobjih

zaradi nižje izstopne temperature svežega zraka iz rekuperatorja.


- 36 -

4.1.1 Poletno obratovanje

Na sliki 4.2 je prikazan proces obdelave zraka v Mollierovem diagramu za vlažen zrak v

poletnem režimu obratovanja. Točke predstavljajo stanja zraka, daljice pa termodinamične

preobrazbe.

Slika 4.2: Proces termodinamične obdelave zraka v letnem režimu

a) Stanje vtočnega zraka

Točke 1, 7.1 in 7.2 so že določene. Točka 1 ustreza stanju zunanjega zraka, točki 7.1 in 7.2 pa

prostorskemu zraku v prostorih. Stanje 7 ustreza zmesi odtočnega zraka iz obeh prostorov:

· . · . (4.10)

· . · . (4.11)

- masni pretok [kg/s]

- specifična entalpija [J/kg]

– absolutna vlažnost [g/kg]


- 37 -

b) Porast temperature v ventilatorju

Zraku se na izstopu iz ventilatorja zaradi mehanskih izgub poveča temperatura. Preobrazba

poteka pri konstantni absolutni vlažnosti zraka.

, ·1· · 1 (4.12)

(4.13)

, ·1· · 1 (4.14)

(4.15)

– temperatura [°C]

– specifična električna moč ventilatorja [W/(m3/s)]


– specifična toplota [J/(kgK)]



Dejansko bi bilo potrebno upoštevati še porast temperature zaradi izentropne kompresije,

vendar so razlike zanemarljivo majhne.

c) Adiabatno hlajenje zunanjega zraka

Odvodni zrak, ki izstopa iz ventilatorja, vstopa v vlažilno komoro, kjer se navlaži in s tem

ohladi, nato pa v prenosniku toplote ohladi zunanji sveži zrak. Sekcija adiabatnega vlaženja v

tehnično dovršenih napravah je združena z rekuperatorjem, kjer se odpadni zrak vlaži vse do

izstopa iz rekuperatorja. Takšna naprava dosega mnogo boljše izkoristke v režimu

adiabatnega hlajenja, zahteva pa natančno poznavanje delovanja in bolj zapleten računski

postopek. Iz navedenih razlogov obravnavamo napravo kot dve ločeni napravi z

upoštevanjem dejanskega temperaturnega izkoristka prenosnika toplote in parametrov

vstopajočih tokov zraka v prenosnik. Poenostavitev sicer privede do napačnih parametrov


- 38 -

odpadnega zraka na izstopu iz rekuperatorja, vendar nas njegovo realno stanje ne zanima, saj

je to odpadni zrak, ki ga pošiljamo v atmosfero.

Čeprav obravnavamo vlaženje odvodnega zraka od stanja 8 do 9 kot adiabatno

preobrazbo, se zraku v resnici poveča specifična entalpija zaradi dodane mase izparele vode v

tok zraka, a je sprememba specifične entalpije tako majhna, da jo lahko zanemarimo.

Relativna vlažnost odvodnega zraka po vlaženju znaša po podatkih proizvajalca 95 odstotkov

[18], specifična entalpija pa ostane nespremenjena.

95 % (4.16)

(4.17)

– relativna vlažnot zraka [%]


V rekuperator vstopata zunanji zrak s stanjem 1 in navlažen odvodni zrak s stanjem 9.

Preobrazba od stanja 1 do 2 poteka pri konstantni absolutni vlažnosti vse do točke rosišča.

· · (4.18)


– specifična toplota zraka [J/(kgK)]

– izkoristek prenosnika toplote


d) Razvlaževanje dovodnega zraka

Dovodni tok zraka se po izstopu iz dovodnega ventilatorja razdeli in vstopa v conska

hladilnika, kjer se ustrezno ohladi in razvlaži. Stanji 4.1 in 4.2 ustrezata stanjema vstopajočih

tokov zraka v prostora z absolutno vlažnostjo, ki je potrebna za odvod izparele vode v

prostorih. Izparela vlaga je izražena z vlažno toplotno obremenitvijo z upoštevanjem razmerja

med izmenjavo zraka in dejanskim časom izmenjave zraka .


- 39 -

∆ , ,, ,

· · · , ,

· · 2 · (4.19)

, ,, ,

· · 2 · (4.20)


– uparjalna entalpija vode [kJ/kg]

, – vlažna toplotna obremenitev [W]

– učinkovitost izmenjave zraka


Navidezna točka, proti kateri potuje preobrazba od točke 3, leži na rosiščni krivulji s

površinsko temperaturo hladilnika, ki je variabilna glede na potrebe po razvlaževanju in

hlajenju.

, ,, ,

· (4.21)


, – suha toplotna obremenitev [W]



Enačba (4.21) velja samo v primeru, kadar relativna vlažnost izračunanega stanja ne presega

relativne vlažnosti 100 %. V nasprotnem primeru je potrebno hladiti in razvlaževati tako

dolgo, dokler nista dosežena oba parametra.

e) Dogrevanje dovodnega zraka

Stanji 5.1 in 5.2 predstavljata stanje zraka na izstopu iz vlažilnika. Ker vlaženje v hladilnem

režimu ni potrebno, sta stanji enaki stanjema po hlajenju in razvlaževanju 4.1 in 4.2.

Temperatura zraka po hlajenju in razvlaževanju je navadno nižja od želene, zato je

potrebno zrak ogreti na ustrezno temperaturo. Temperatura vtočnega zraka je pogojena s


- 40 -

potrebnim odvodom suhe hladilne obremenitve prostora. Preobrazba poteka pri konstantni

absolutni vlažnosti.

, ,, ,

· (4.22)

, , (4.23)






f) Povzetek izračuna

Ostali parametri posameznih stanj so določeni s pomočjo Mollierovega diagrama za vlažen

zrak in so navedeni v preglednici 4.1.

V izračunu so upoštevani naslednji parametri:

‐ temperatura prostora: =24,5 °C ,

‐ relativna vlažnost v prostoru: =50 % ,

‐ temperatura zunanjega zraka: =32 °C ,

‐ relativna vlažnost zunanjega zraka: =40 % ,

‐ učinkovitost prezračevanja: =0,4 ,

‐ temperaturni izkoristek rekuperatorja z adiabatnim hlajenjem: =0,9 ,

‐ vlažnost zraka po vlaženju: =95 % ,

‐ specifična elektriktrična moč dovodnega ventilatorja: , =2 kW/(m3/s) ,

‐ specifična elektriktrična moč odvodnega ventilatorja: , =1,6 kW/(m3/s) ,

‐ izkoristek ventilatorjev: =0,8 .


- 41 -

Preglednica 4.1.: Parametri stanj dovodnega in odvodnega zraka v poletnem režimu

Stanje Masni pretok

Temperatura Relativna vlažnost

Absolutna vlažnost

Specifična entalpija

kg/s °C % g/kg kJ/kg

1 6,62 32 40 11,9 62,5 2 6,62 19,7 83 11,9 49,9 3 6,62 20,0 81 11,9 50,2

4.1 3,61 11,1 100 8,2 31,7 4.2 3,01 11,1 100 8,2 31,7 6.1 3,61 18,1 64 8,2 38,9 6.2 3,01 17,9 64 8,2 38,7 7.1 3,61 24,5 50 9,6 48,9 7.2 3,01 24,5 50 9,6 48,9 7 6,62 24,5 50 9,6 48,9 8 6,62 24,8 49 9,6 49,2 9 6,62 18,0 95 12,3 49,2 10 6,62 * * * *


- 42 -

4.1.2 Zimsko obratovanje

V zimskem obdobju je potrebno prostore ogrevati na ustrezno temperaturo. V obravnavanem

primeru so toplotni dobitki večji od toplotnih izgub skozi ovoj, zato je potrebno v primeru

polne zasedenosti prostore hladiti. Na sliki 4.3 je prikazan proces obdelave zraka v

Mollierovem diagramu v zimskem režimu obratovanja.

Slika 4.3: Proces obdelave zraka v zimskem režimu

a) Potrebna hladilna energija

Potrebno hladilno moč izračunamo tako, da upoštevamo notranje toplotne dobitke, izračunane

v poglavju 3.2, tem pa odštejemo toplotne izgube, ki so prav tako že izračunane v poglavju

3.3.

Preglednica 4.2: Notranji toplotni dobitki in grelna obremenitev prostorov

DVORANA 1 DVORANA 2

NOTRANJI TOPLOTNI DOBITKI 22772 18650 TOPLOTNE IZGUBE 6240 11787

POTREBNA HLADILNA ENERGIJA 16532 6863


- 43 -

b) Stanje odtočnega zraka

Stanje odtočnega zraka 7 se izračuna po enačbah (4.10) in (4.11). Stanji 7.1 in 7.2 sta enaki

želenim prostorskim parametrom.

c) Stanje vtočnega zraka

Temperatura vtočnega zraka se izračuna po enačbi (4.24).

, ,, ,

· (4.24)


– notranji toplotni dobitki [W]

– toplotne izgube [W]



Razlika med absolutno vlažnostjo odtočnega in vtočnega zraka se določi podobno kot v

režimu hlajenja.

∆ , ,, ,

· · · , ,

· · 2 · (4.25)

, ,, ,

· · 2 · (4.26)







- 44 -

d) Porast temperature v ventilatorju

Stanji zraka za odvodnim in dovodnim ventilatorjem se izračunata po enačbah (4.12), (4.13),

(4.14) in (4.15).

e) Stanje zraka po vlaženju

Absolutna vlažnost zraka po vlaženju 5.1, 5.2 je enaka absolutni vlažnosti vtočnega zraka 6.1

in 6.2, entalpija pa je enaka stanju za dovodnim ventilatorjem 3.

, , (4.27)

, (4.28)

– absolutne vlažnost [g/kg]


f) Vračanje toplote odpadnega zraka

Odpadni zrak 8 odda toploto zunanjemu zraku 1, ki se pri tem ogreje. Pri ogrevanju zunanjega

zraka v rekuperatorju ostane absolutna vlažnost nespremenjena.

· (4.29)

(4.30)

· · (4.31)





– izkoristek rekuperatorja


- 45 -

g) Povzetek izračuna

Ostali parametri posameznih stanj so določeni s pomočjo Mollierovega diagrama za vlažen

zrak in so navedeni v preglednici 4.3.

V izračunu so upoštevani spodaj navedeni parametri. Parametri, ki niso navedeni, so enaki kot

v izračunu v poglavju 4.1.1:

‐ temperatura prostora: =20 °C ,

‐ relativna vlažnost v prostoru: =30 % ,

‐ temperatura zunanjega zraka: = -13 °C ,



‐ temperaturni izkoristek rekuperatorja: =0,8 .

Preglednica 4.3: Parametri stanj dovodnega in odvodnega zraka v zimskem režimu

Stanje Masni pretok


Absolutna vlažnost



1 6,62 -13 90 1,2 -9,9 2 6,62 13,6 13 1,2 16,7 3 6,62 13,9 13 1,2 17,1

5.1 3,61 9,7 39 2,9 17,1 5.2 3,01 9,7 39 2,9 17,1 6.1 3,61 15,4 27 2,9 22,7 6.2 3,01 17,7 23 2,9 25,0 7.1 3,61 20 30 4,3 31,0 7.2 3,01 20 30 4,3 31,0 7 6,62 20 30 4,3 31,0 8 6,62 20,3 29 4,3 31,3 9 6,62 20,3 29 4,3 31,3 10 6,62 -2,9 100 3,0 4,7


- 46 -

4.2 Izpodrivno prezračevanje

Za izpodrivno prezračevanje je značilen temperaturni profil, ki je prikazan na sliki 2.11. Za

praktične predpostavke zadostuje t. i. »pravilo 50 %« [2], ki pravi, da je temperatura blizu

poda enaka srednji vrednosti med temperaturo dovoda in temperaturo odvoda. Takšen

temperaturni profil lahko pričakujemo v primeru, kadar je temperatura dovoda nižja od

povprečne prostorske temperature.

Slika 4.4: Porazdelitev temperatur pri izpodrivnem prezračevanju (»pravilo 50 %«)

Učinkovitost prezračevanja je odvisna od izvedbe. Predpostavljena učinkovitost sistema

prezračevanja znaša 0,75, kar predstavlja povprečno dobro izvedbo. Potrebno količino zraka

izračunamo s pomočjo enačbe (4.1).

, ,253 · 0,00556 · 10

1520 350 · 0,75 5771 / (4.32)

, ,211 · 0,00556 · 10

1520 350 · 0,75 4813 / (4.33)


- 47 -

Največja priporočljiva temperaturna razlika med odvodom in dovodom zraka zaradi

nevarnosti vleka pri tleh znaša 8 K. Z uporabo enačbe (4.4) dobimo najmanjšo potrebno

količino zraka za pokrivanje hladilne obremenitve.

, ,23158 · 36001,2 · 1005 · 8 8641 / (4.34)

, ,19846 · 36001,2 · 1005 · 8 7405 / (4.35)

Potrebni masni pretoki znašajo:

· max , , , , , 1,2 ·86413600 2,88 / (4.36)

· max , , , , , 1,2 ·74053600 2,47 / (4.37)

2,88 2,47 5,35 / (4.38)




- 48 -


Oznake stanj v tem poglavju se nanašajo na sliki 4.1 in 4.2.

a) Določitev temperaturne vtočnega in odtočnega zraka

Srednja želena temperatura v bivalni coni na višini 1,1 m je 24,5 °C. Glede na temperaturni

profil na sliki 4.4 lahko določimo temperaturni gradient ter temperaturo vtočnega in

odtočnega zraka.

, , ·1 , ,

2 ·1

(4.39)

, , 1,1 · (4.40)

, , 8° (4.41)


– temperaturni gradient [K/m]

– višina prostora [m]

b) Določitev vlažnosti vtočnega in odtočnega zraka

Izkušnje kažejo, da je pri izpodrivnem prezračevanju v bivalni coni koncentracija škodljivih

snovi manjša, kot znaša povprečna v celotnem prostoru, kar prikazuje slika 4.5. Enako lahko

trdimo tudi za relativno vlažnost, saj so v tem primeru izvori izhlapele vode in ogljikovega

dioskida samo ljudje.

Predpostavimo naslednje: koncentracija nad bivalno cono je konstantna in znaša 1 enoto

pri izpodrivnem prezračevanju z največjo možno učinkovitostjo prezračevanja. V tem primeru

je koncentracija pri tleh enaka 0 in narašča v bivalni coni do vrednosti 1. Enota za

koncentracijo v tej trditvi je splošna. Vrednost 1 je ekvivalentna največji možni koncentraciji

poljubne škodljive snovi pri idealnem prezračevanju ( =1), vrednost 0 pa koncentraciji v


- 49 -

dovodu. Za realno učinkovitost pričakujemo povečano koncentracijo, ki ustreza dejanski

izmenjavi zraka. V diagramu na sliki 4.6 se krivulja pomakne v desno vzporedno z abscisno

osjo.

Slika 4.5: Porazdelitev koncentracije pri izpodrivnem prezračevanju; izvori škodljivih snovi v bivalni coni

Slika 4.6: Zamik koncentracije v odvisnosti od učinkovitosti prezračevanja


- 50 -

Ob upoštevanju zgornje trditve je vlažnost zraka nad bivalno cono enaka povečani

koncentraciji, ki ustreza dejanskemu času izmenjave zraka. Želeni parametri zraka v bivalni

coni na višini 1,1m nad podom so enaki kot v primeru mešalnega prezračevanja (stanji 7.1 in

7.2). Zamik koncentracije je določljiv z upoštevanjem dejanskega časa izmenjave zraka in

vlažne hladilne obremenitve.

∆ , ,

· · 2 · 2 · , (4.42)






Razlika absolutne vlažnosti med dovodom in odvodom ∆ , , se izračuna po enačbi (4.19).

Porast absolutne vlažnosti v bivalni coni ∆ je razlika med razlikama vlažnosti med

dovodom in odvodom ∆ , . in zamikom koncentracije ∆ .

∆ ∆ , ∆ (4.43)

Ob predpostavki, da absolutna vlažnost v bivalni coni z višino narašča linearno, lahko z

upoštevanjem že določenih parametrov na višini 1,1m od tal izračunamo absolutno vlažnost

vtočnega zraka in vlažnost odtočnega zraka . Višina bivalne cone je 1,8 m.

, , ∆ ·1,8 1,1

1,8 (4.44)

, , ∆ , (4.45)

Parametri ostalih stanj se s pomočjo Mollierovega diagrama za vlažen zrak izračunajo po

enačbah v poglavju 4.1.1 a,b,c in e.


- 51 -

c) Povzetek izračuna

Parametri posameznih stanj so navedeni v preglednici 4.4.

V izračunu so upoštevani spodaj navedeni parametri. Parametri, ki niso navedeni, so enaki kot

v predhodnih izračunih:

‐ temperatura prostora v bivalni coni na višini 1,1m: t=24,5 °C ,

‐ relativna vlažnost v bivalni coni na višini 1,1m: =50 % ,

‐ temperatura zunanjega zraka: t=32 °C ,




‐ vlažnost zraka po vlaženju: =95 % .

Preglednica 4.4.: Parametri stanj dovodnega in odvodnega zraka v poletnem režimu

Stanje Masni pretok


Absolutna vlažnost



1 5,35 32 40 11,9 62,5 2 5,35 20,9 77 11,9 51,1 3 5,35 21,2 76 11,9 51,4

4.1 2,88 12,3 100 8,9 34,8 4.2 2,47 12,5 100 9,0 35,2 6.1 2,88 19,8 62 8,9 42,4 6.2 2,47 19,8 63 9,0 42,6 7.1 2,88 27,8 43 9,9 53,1 7.2 2,47 27,8 43 9,9 53,1 7 5,35 27,8 43 9,9 53,1 8 5,35 28,1 42 9,9 53,4 9 5,35 19,4 95 13,4 53,4 10 5,35 * * * *


- 52 -


V zimskem režimu je porazdelitev temperatur v prostoru enaka kot v poletnem obratovanju, le

da se zaradi manjše toplotne obremenitve pričakuje manjši temperaturni gradient. Absolutna

vlažnost vtočnega zraka , se izračuna po enačbi (4.46).

, , ∆ , (4.46)

Parametri stanj vtočnega in odtočnega zraka se izračunajo po enačbah v poglavju 4.2.1,

parametri ostalih stanj pa po enačbah v poglavju 4.1.2. V izračunu so upoštevani naslednji

parametri:

‐ temperatura prostora v bivalni coni na višini 1,1m: t=20 °C ,

‐ relativna vlažnost v prostoru v bivalni coni na višini 1,1m: =30 % ,

‐ temperatura zunanjega zraka: t=-13 °C ,





Stanje Masni pretok


Absolutna vlažnost



1 5,35 -13,0 90 1,2 -9,9 2 5,35 15,0 12 1,2 18,2 3 5,35 15,3 12 1,2 18,5

5.1 2,88 9,1 52 3,7 18,5 5.2 2,47 9,1 52 3,7 18,5 6.1 2,88 16,7 32 3,7 26,1 6.2 2,47 18,3 29 3,7 27,7 7.1 2,88 22,4 27 4,6 34,1 7.2 2,47 21,1 30 4,6 32,8 7 5,35 21,8 29 4,6 33,5 8 5,35 22,1 28 4,6 33,8 9 5,35 22,1 28 4,6 33,8 10 5,35 -2,3 100 3,2 5,7


- 53 -

4.3 Potisno prezračevanje

Edina smiselna smer toka zraka pri potisnem prezračevanju je od spodaj navzgor v smeri

konvekcijskih tokov. Bočna smer toka zraka bi pomenila slabo lokalno odstranjevanje

škodljivih primesi na najbolj oddaljenih mestih od vpiha, vpih od zgoraj navzdol pa bi v

smislu učinkovitosti lahko primerjali z mešalnim prezračevanjem.

Potrebno količino zraka določimo po enačbi (4.1). Predpostavljena učinkovitost

potisnega sistema prezračevanja je 0,95.

, ,253 · 0,00556 · 10

1520 350 · 0,95 4556 / (4.47)

, ,211 · 0,00556 · 10

1520 350 · 0,95 3800 / (4.48)

Način potisnega prezračevanja se navadno uporablja samo v posebnih primerih, zato za

tovrstne prostore ni praktičnih izkušenj glede porazdelitve temperatur in koncentracije

škodljivih snovi. V nadaljevanju je največja temperaturna razlika med odvodnim in dovodnim

zrakom predpostavljena na 15K. Z uporabo enačbe (4.4) dobimo najmanjšo potrebno količino

za pokrivanje hladilne obremenitve pri največji temperaturni razliki med odvodnim in

dovodnim zrakom.

, ,23158 · 36001,2 · 1005 · 15 4609 / (4.49)

, ,19846 · 36001,2 · 1005 · 15 3949 / (4.50)

Potrebni masni pretoki znašajo:

· max , , , , , 1,2 ·46093600 1,54 / (4.51)

· max , , , , , 1,2 ·39493600 1,32 / (4.52)


- 54 -

1,54 1,32 2,86 / (4.53)




Pričakovan temperaturni profil pri izbrani smeri toka od spodaj navzgor je prikazan na sliki

4.7. Položni del krivulje predstavlja porast temperature v bivalni coni, strmi pa nad bivalno

cono. Toplotna oddaja ljudi je upoštevana v spodnjem delu prostora, ostali toplotni dobitki pa

so enakomerno porazdeljeni po celotnem prostoru.

Slika 4.7: Temperaturni profil pri potisnem prezračevanju

Na osnovi slike 4.7 in že izračunanih toplotnih obremenitev lahko izračunamo temperaturni

gradient in temperaturo vtočnega ter odtočnega zraka.

,, , , , · 1,8

· ·1

1,8 (4.54)

, , 1,1 · , (4.55)

,, ,

· , (4.56)


- 55 -


– temperaturni gradient [K/m]

– višina prostora [m]

– toplotna oddaja ljudi [W]




Ostali parametri posameznih stanj se izračunajo po enačbah, ki so navedene v poglavju 4.2.1

b. Parametri posameznih stanj so navedeni v preglednici 4.6, v izračunu pa so upoštevani

naslednji parametri:

‐ temperatura prostora v bivalni coni na višini 1,1m: t=24,5 °C ,

‐ relativna vlažnost v bivalni coni na višini 1,1m: =50 % ,

‐ temperatura zunanjega zraka: t=32 °C ,




‐ vlažnost zraka po vlaženju: =95 % .

Preglednica 4.6: Parametri stanj dovodnega in odvodnega zraka

Stanje Masni pretok


Absolutna vlažnost



1 2,86 32 40 11,9 62,5 2 2,86 22,4 70 11,9 52,6 3 2,86 22,7 69 11,9 52,9

4.1 1,54 11,9 100 8,7 33,9 4.2 1,32 12,1 100 8,8 34,3 6.1 1,54 17,6 70 8,7 39,6 6.2 1,32 17,7 70 8,8 40,0 7.1 1,54 32,6 33 10,1 58,5 7.2 1,32 32,7 33 10,1 58,6 7 2,86 32,7 33 10,1 58,6 8 2,86 33,0 32 10,1 58,9 9 2,86 21,1 95 14,9 58,9 10 2,86 * * * *


- 56 -


Tudi v zimskem režimu lahko pričakujemo podobne razmere kot v poletnem režimu. Stanje

vtočnega in odtočnega zraka se določi po enačbah v poglavju 4.3.1, vsi ostali parametri pa po

enačbah v poglavju 4.1.2.

Upoštevani parametri:

‐ temperatura prostora v bivalni coni na višini 1,1m: t=20 °C ,

‐ relativna vlažnost v prostoru v bivalni coni na višini 1,1m: =30 % ,

‐ temperatura zunanjega zraka: t=-13 °C ,





Stanje Masni pretok


Absolutna vlažnost



1 2,86 -13,0 90 1,2 -9,9 2 2,86 17,0 10 1,2 20,2 3 2,86 17,3 10 1,2 20,5

5.1 1,54 10,4 51 4,0 20,5 5.2 1,32 10,4 51 4,0 20,5 6.1 1,54 15,8 36 4,0 25,9 6.2 1,32 16,8 34 4,0 26,9 7.1 1,54 26,5 25 5,4 40,3 7.2 1,32 22 33 5,4 35,7 7 2,86 24,3 29 5,4 38,0 8 2,86 24,6 28 5,4 38,4 9 2,86 24,6 28 5,4 38,4 10 2,86 -0,7 100 3,6 8,3


- 57 -

5. AVTOMATIZACIJA IN REGULACIJA

V vseh dosedanjih izračunih so bila obravnavana samo ekstremna stanja zunanjega zraka v

poletnem in zimskem obdobju pri polni zasedenosti prostorov. Te razmere so dosežene le

redko, navadno le nekaj dni v letu, večinoma pa sistemi obratujejo pri manjših obremenitvah

in drugačnih klimatskih razmerah. Naloga regulacijskega sistema je zagovljanje konstantnih

notranjih mikroklimatskih razmer pri vseh vmesnih razmerah.

5.1 Regulacija prostorske temperature

Regulacija temperature prostorov se v osnovi lahko doseže na dva načina:

‐ s spremenljivo temperaturo dovodnega zraka in konstnantnim pretokom zraka ali

‐ s konstantno temperaturo dovodnega zraka in spremenljivim pretokom zraka – VAV

sistem (Variable Air Volume).

Slika 5.1 prikazuje porazdelitev temperatur v primeru sistema s konstantnim pretokom zraka.

Pri izpodrivnem in potisnem prezračevanju je za razliko od mešalnega prezračevanja

bistvenega pomena postavitev temperaturnega tipala zaradi različnih temperaturnih

gradientov pri različnih toplotnih obremenitvah. V teh primerih je potrebno postaviti tipalo

temperature v bivalno cono, približno 1,1m nad podom.

Slika 5.1: Regulacija temperature pri konstantni količini zraka [2]


- 58 -

Pri VAV sistemih je prav tako kot temperatura dovodnega zraka približno konstanten tudi

temperaturni gradient pri vseh sistemih. V primeru mešalnega prezračevanja za predmetna

prostora je primernost teh sistemov vprašljiva, saj se s spremembo količine zraka spreminja

tudi domet vpihovanega zraka, ki pa je ključnega pomena za dobro mešanje.

Na domet vpliva tudi razlika med temperaturo vtočnega zraka in temperaturo

prostorskega zraka, kar pa je mogoče rešiti z vgradnjo variabilnih difuzorjev s spremenljivim

kotom lopatic; lopatice so pri vpihu hladnejšega zraka usmerjene vodoravno, v primeru

toplejšega dovoda pa proti tlom. Regulacija variabilnih difuzorjev je izvedena s pomočjo

termostatske glave ali motornega pogona, ki na osnovi temperature dovodnega zraka in

prostorske temperature spreminjata kot lopatic.

Slika 5.2: Varibilni difuzor s spremenljivim kotom lopatic [16]

Nekoliko manj problematični so VAV sistemi z izpodrivnim prezračevanjem, a se tudi v tem

primeru pri neugodni postavitvi difuzorjev lahko pojavi problem dometne razdalje.

Prav tako je problematična spremenljiva temperaturna razlika med vtočnim in

prostorskim zrakom; pri nizki vpihovalni temperaturi obstaja možnost vleka, izotermni vpih

vpliva neugodno na ljudi v bližini dovodnih mest, dovod z višjo temperaturo pa povzroča

slabo prezračevano bivalno cono. Difuzorji za izpodrivno prezračevanje so uporabni v zelo

ozkem temperaturnem področju.

Slika 5.3 prikazuje tokovne razmere pri izpodrivnem prezračevanju s stolpnimi

difuzorji, ki so postavljeni ob stene prostorov. Z modro označen tok zraka predstavlja hitrosti

zraka nad 0,20 m/s.


- 59 -

a) DVORANA 1 b) DVORANA 2

Slika 5.3: Primer prezračevanja prostorov s stolpnimi difuzorji

Pri sistemih s potisnim prezračevanjem naletimo na dosti manj problemov kot v

prejšnjih primerih, saj ni problemov z dometi. Primerni so tako VAV kot tudi sistemi s

spremenljivim pretokom zraka.

Naprave za ogrevanje zraka v klima napravah so običajno kanalski grelniki in

hladilniki, ki so s cevnimi povezavami povezani z integriranimi ali zunanjimi generatorji

toplotne in hladilne energije. Grelni oziroma hladilni medij je lahko enofazna ali dvofazna

tekočina. Slika 5.4 prikazuje različne načine regulacije temperature v kanalskih grelnikih in

hladilnikih, ki so vezani na zunanji dovod energije. V prilogi 10.14 je prikazan klimat z

integrirano toplotno črpalko za hlajenje in razvlaževanje in vodnim grelnikom zraka, ki je

vezan na zunanji generator toplote.

Temperatura se lahko regulira tudi z obtokom zraka, vendar je ta funkcija navadno

podrejena regulaciji kakovosti zraka.

V režimu hlajenja je izredno učinkovit tudi sistem adiabatnega hlajenja, ki se navadno

uporablja za podporo mehanskemu hlajenju, pri manj obremenjenih prostorih pa lahko dosega

zadosten učinek tudi brez mehanskega hlajenja.

15.3 m

19.4 m

11.7 m

19.4 m


- 60 -

Slika 5.4: Primeri regulacijskih zank [7], [8]

5.2 Regulacija vlage

V zimskem obdobju je potrebno v tok dovodnega zraka zaradi nizke vlažnost dovesti vodno

paro s pomočjo vlažilnika. Za tovrstne prostore se uporabljajo parni in pršilni vlažilniki z

regulacijo toka pare ali vode v tok zraka.

V poletnem režimu je prostorski zrak zaradi visoke absolutne vlažnosti potrebno

razvlažiti. Naprave za razvlaževanje so običajno vodni hladilniki ali hladilniki z direktnim


- 61 -

uparjanjem, ki hkrati služijo tudi za hlajenje dovodnega zraka. V posebnih primerih se

uporabljajo nekatere druge izvedbe, kot so absorbcijski in adsorbcijski razvlaževalniki.

Regulacija vlage v zimskem obdobju se lahko izvaja tudi z obtočnim zrakom, vendar je

ta način praviloma v funkciji regulacije kakovosti zraka pri manj zasedenih prostorih.

Prav tako kot v primeru regulacije temperature, je tudi v tem primeru pomembna

postavitev tipal. V primeru izpodrivnega in potisnega prezračevanja morajo biti tipala vlage

nameščena v bivalni coni.

5.3 Regulacija kakovosti zraka

Kakovost notranjega zraka se regulira z obtočnim zrakom, pri VAV sistemih pa tudi s

spremenljivo količino dovodnega zraka. Oba načina sta tudi v povezavi z regulacijo

temperature in delno tudi vlage.

V predmetnih prostorih je največji pokazatelj kakovosti zraka tipalo koncentracije

ogljikovega dioksida. Lokacija tipala pri mešalnem prezračevanju ni pomembna, je pa zato

toliko bolj pomembna pri izpodrivnem in potisnem prezračevanju, kjer mora biti nameščeno

tipalo v bivalno cono.

5.4 Regulacijska oprema sistema

V prilogi 10.8 je prikazana shema klimata z vsemi bistvenimi elementi za doseganje ustreznih

mikroklimatskih razmer v dvoranah.

Za ogrevanje zraka služi toplovodni grelnik z vbrizgalno regulacijo. Hlajenje in

razvlaževanje je izvedeno s kompresorskim hladilnim sistemom. Kondenzacijska toplota se

odvaja v tok zraka zavrženega zraka in v tokova vtočnega zraka za dogrevanje v režimu

hlajenja. Regulacija temperature se opravlja tudi s pomočjo regulacijskih žaluzij »bypass«

povezav zunanjega in odtočnega zraka mimo rekuperatorja.

Adiabatno hlajenje je del ploščnega rekuperatorja, v katerem se navlaži odtočni zrak. Za

vlaženje zraka v zimskem režimu je predviden vlažilnik s pršenjem vode v tok zraka.


- 62 -

Regulacija kakovosti zraka se doseže s pomočjo žaluzije obtočnega zraka tako, da se

delna količina odtočnega zraka vrača v prostor.

Zaradi različne zasedenosti dvoran je potrebna regulacija pretoka zraka, ki je izvedena z

ventilatorji s frekvenčno regulacijo vrtljajev in regulacijskimi žaluzijami na dovodnih in

odvodnih kanalih. S tem je naprava primerna tako za sisteme s konstantno količino zraka kot

tudi za sisteme s spremenljivo količino zraka.


- 63 -

6. ANALIZA SISTEMOV

Predmet analize sistemov je primerjava obratovalnih stroškov v življenjski dobi sistema ter

porabe energentov v celoletnem obdobju. Analiza upošteva izračune za zimski in letni režim

obratovanja.

6.1 Poraba energentov v obdobju enega leta

Podatki

‐ Specifična električna moč dovodnega ventilatorja: , =2 kW/(m3/s)

‐ Specifična električna moč odvodnega ventilatorja: , =1,6 kW/(m3/s)

‐ Hladilno število kompresorja hladilnega sistema: COP = 3,5

‐ Kurilna vrednost plina za ogrevanje: = 9,5 kWh/m3

‐ Poraba vode za adiabatno hlajenje: , = 2 l(kWh)

‐ Gostota zraka: = 1,2 kg/m3

‐ Gostota vode: = 1000 kg m3

‐ Specifična gostota vode: , = 4200 J/kgK

‐ Izkoristek celotnega ogrevalnega sistema: = 0,7

‐ Temperaturna razlika med predtokom in povratkom

ogrevalne vode: ∆ = 10 K

‐ Izkoristek črpalk ogrevalne vode: č = 0,45

‐ Tlačni padec v cevnem omrežju ogrevalne vode: ∆ = 0,8 bar

‐ Število obratovalnih ur dnevno: = 6 h

‐ Število obratovalnih dni v času hlajenja: = 150

‐ Število obratovalnih dni v času ogrevanja: = 90

‐ Število obratovalnih dni brez ogrevanja in hlajenja: = 100


- 64 -

Poraba električne energije za ventilatorja

, , , · · · · (5.1)

– specifična električna moč ventilatorja [W/(m3/s)]



– število obratovalnih ur [h]

– število obratovalnih dni [-]

Poraba električne energije kompresorja za hlajenje

, , · ·∑ · , · · (5.2)

– električna moč kompresorja [W]



– hladilno število [-]



Poraba električne energije črpalke ogrevne vode:

,č∑ · , ,

, · ∆ · ∆ · č · · (5.3)




– specifična toplota [J/(kgK)]




∆ – padec tlaka v cevni mreži [Pa]

č – izkoristek črpalke [-]


- 65 -

Poraba plina za ogrevanje

∑ · , , · · · (5.4)



– kurilna vrednost goriva [J/m3]

– izkoristek ogrevalnega sistema [-]



Poraba vode za adiabatno hlajenje

, , · · · · (5.5)

, – poraba vode za adiabatno hlajenje [m3/s]


– gostota vode [kg/m3]




Poraba vode za vlaženje

, · · · · , (5.6)



– gostota vode [kg/m3]





- 66 -

Tabelarični prikaz rezultatov

Preglednica 6.1: Poraba električne energije v celoletnem obdobju

Enota

MEŠALNO PREZRAČEVANJE

IZPODRIVNO PREZRAČEVANJE

POTISNO PREZRAČEVANJE

Poraba električne energije za ventilatorje

kWh 58341 47148 25205

Poraba električna energije za kompresor

kWh 31492 22583 13837

Poraba električne energije za črpalke ogrevanja

kWh 204 206 78

Skupna poraba električne energije

kWh 90037 69938 39120

Preglednica 6.2: Poraba zemeljskega plina v celoletnem obdobju

Enota




Poraba plina za ogrevanje m3 1751 1775 667

Preglednica 6.3: Poraba vode v celoletnem obdobju

Enota




Poraba vode za adiabatno hlajenje

m3 150 110 51

Poraba vode za vlaženje m3 26 31 19

Skupna poraba vode m3 176 141 70


- 67 -

Grafični prikaz rezultatov

Slika 6.1: Prikaz letne porabe električne energije

Slika 6.2: Prikaz letne porabe zemeljskega plina

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

100000

MEŠALNOPREZRAČEVANJE

IZPODRIVNOPREZRAČEVANJE

POTISNOPREZRAČEVANJE

ELEK

TRIČNA ENER

GIJA [k

Wh]

LETNA PORABA ELEKTRIČNE ENERGIJE

Ventilatorja Kompresor hladilnega sistema Črpalke ogrevanja

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000




PORA

BA PLINA [m3]

LETNA PORABA PLINA ZA OGREVANJE


- 68 -

Slika 6.3: Prikaz letne porabe vode

Slika 6.4: Potrebna hladilna moč

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200




PORA

BA VODE [m

3]LETNA PORABA VODE

Poraba vode za adiabatno hlajenje Poraba vode za vlaženje

0,0

50,0

100,0

150,0

200,0

250,0




HLA

DILNA M

OČ [k

W]

POTREBNA HLADILNA MOČ

Toplotna moč mehanskega hlajenja Toplotna moč adiabatnega hlajenja


- 69 -

6.2 Stroški obratovanja v obdobju 20 let

Podatki

Cena električne energije: = 0,1477 €/kWh

Cena zemeljskega plina: = 0,4592 €/m3

Cena pitne vode: = 0,44801 €/m3

Stroški porabe električne energije za ventilatorja

, 20 · , · (5.7)

Stroški porabe električne energije kompresorja za hlajenje

, 20 · , · (5.8)

Stroški porabe električne energije črpalke ogrevne vode:

,č 20 · ,č ·

(5.9)

Stroški porabe plina za ogrevanje

20 · · (5.10)

Skupni stroški porabe vode

20 · , , · (5.11)


- 70 -

Tabelarični prikaz rezultatov

Preglednica 6.4: Povzetek obratovalnih stroškov v obdobju 20 let




Stroški porabe električne energije za ventilatorje

€ 172339 139277 74454

Stroški porabe električne energije za kompresor

€ 93028 66710 40876

Stroški porabe električne energije za črpalke ogrevanja

€ 602 610 229

Stroški porabe plina za ogrevanje € 16427 16657 6259 Stroški skupne porabe vode € 1581 1263 624

Skupni stroški obratovanja € 285556 225780 123067

Grafični prikaz rezultatov

Slika 6.5: Prikaz obratovalnih stroškov v obdobju 20 let

0

50.000

100.000

150.000

200.000

250.000

300.000




CENA ]E

UR]

STROŠKI ENERGENTOV V OBDOBJU 20 LET

Stroški porabe el.energije za ventilatorje Stroški porabe el.energije za kompresor

Stroški porabe el.energije za črpalke ogrevanja Stroški porabe plina

Skupni stroški porabe vode


- 71 -

7. RAZPRAVA

Sistema mešalnega in izpodrivnega prezračevanja sta v praksi že dobro uveljavljena in sta v

osnovi zasnovana glede na izkustvene podatke, ki se nanašajo na povprečno dobro izvedbo

tovrstnih prostorov. Nekoliko manj je za tovrstne prostore uporabljen sistem potisnega

prezračevanja, ki se v praksi pojavlja le v posebnih primerih, predvsem pa se v literaturi

pojavlja kot sistem za primerjanje ostalih načinov prezračevanja in ocenjevanje učinkovitosti

prezračevanja. Prav s tem namenom je v tem dokumentu obravnavan kot zelo učinkovit,

skoraj idealen, z minimalnimi potrebnimi količinami zraka za zagotovitev ustrezne kakovosti

zraka.

Dejanske porabe energije v nobenem primeru ni možno določiti, saj vnaprej navadno ne

moremo predvideti obratovalnih razmer. Poleg tega so v izračunih upoštevana samo

ekstremna stanja zunanjega zraka v poletnem in zimskem obdobju. Potrebna bi bila

celovitejša simulacija obratovanja vseh sistemov v celoletnem obdobju. S takšnimi analizami

bi lahko pričakovali določena odstopanja, vendar pa se razmerja med rezultati posameznih

sistemov ne bi kaj dosti spremenila.

Analiza prikazuje samo porabo energentov, niso pa ovrednoteni stroški investicije,

stroški trošarin, stroški vzdrževanja, stroški toplotne postaje in trafo postaje in navsezadnje

tudi dodatni stroški gradnje zaradi velikosti posameznih sistemov. Sistem z večjo količino

zraka za prezračevanje pomeni večje naprave, večji kanalski sistem, več prostora in s tem tudi

večje stroške.

Vsi obravnavani izračuni posameznih sistemov temeljijo na karakteristikah tehnično

dovršenih naprav, ki so enake za vse sisteme. Kot zanimivost so v diplomskem delu

upoštevane naprave, ki vsebujejo v zadnjem času zelo propagiran sistem adiabatnega hlajenja,

ki se je v analizi izkazal kot zelo učinkovit.

Poleg navedene problematike posameznih sistemov je potrebno poudariti, da rezultati

izračuna sistema potisnega prezračevanja nakazujejo na morebitne probleme, povezane

predvsem s toplotnim ugodjem zaradi nizkih temperatur vtočnega zraka in visokih

temperaturnih gradientov v bivalni coni. Poleg tega je izvedba takšnega sistema manj

primerna, saj celotna tla v obravnavanem primeru predstavljajo dovodni difuzor, izvedba

takšnega difuzorja pa je iz higienskih razlogov vprašljiva.


- 72 -


- 73 -

8. SKLEP

Rezultati v poglavju Analiza so pokazali, kako pomembna je izbira sistemov prezračevanja in

klimatizacije pri varčevanju z energijo, vendar pa se moramo glede na ugotovitve v

predhodnih poglavjih spomniti, da sistemi prezračevanja in klimatizacije niso namenjeni sami

sebi in učinkoviti rabi energije, temveč doseganju ustreznih mikroklimatskih razmer.

Ne glede na ugotovljena dejstva pa lahko zaključimo, da bi naloga glede na primerjavo

obratovalnih stroškov morala biti spodbuda strokovnjakom, ne samo k pametni izbiri

konvencionalnih sistemov, temveč tudi k nadaljnjim raziskavam in iskanju novih, energetsko

bolj učinkovitih rešitev.


- 74 -


- 75 -

9. SEZNAM UPORABLJENIH VIROV

[1] Recknagel, Sprenger, Schramek, Čeperković. Grejanje i klimatizacija 05/06: 6. srbsko-

hrvaška izdaja; Vrnjačka Banja: Interklima, 2004.

[2] Skistad, Mundt, Nielsen, Hagström, Railio. Izpodrivno prezračevanje v neidustrijskih

stavbah: priročnik REHVA. Ljubljana: SITHOK, 2002.

[3] Mundt, Mathisen, Nielsen, Moser. Učinkovitost prezračevanja: priročnik REHVA.

Ljubljana: SITHOK, 2002.

[4] Lufttechnik: Be- und Entlüftung, Klimatisierung, Absaugung, Luftheizung, Entnebelung,

Teil 1: Eine Samlung der Folgen 1-46. Stuttgart: A.W.Gentner, 1960-1972.

[5] VDI 2078. Cooling Load Calculation of Air-conditioned Rooms. Düsseldorf: Verein

Deutsche Ingenieure, 1996.

[6] DIN EN 12831. Heizungsanlagen in Gebäuden: Verfahren zur Berechnung der Norm-

Heizlast. Berlin: DIN, 2003.

[7] Krajnc, Andrej. Sistem s spremenljivim ali konstantnim pretokom? [Svetovni splet]. IMI

International, 2003. Dostopno na WWW: http://www.imi-internationalcee.com/sl/

[23.03.2009].

[8] Krajnc, Andrej. Regulacijske zanke [Svetovni splet]. IMI International, 2004. Dostopno

na WWW: http://www.imi-internationalcee.com/sl/ [23.03.2009].

[9] Pravilnik o prezračevanju in klimatizaciji. Uradni list RS, 2002, št.42, stran 4139

[10] Pravilnik o učinkoviti rabi energije v stavbah. Uradni list RS, 2008, št.93, stran 12698

[11] American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, ASHRAE

Press. ASHRAE Greenguide: The Design, Construction, and Operation of Sustainable

Buildings. Butterworth-Heinemann, 2003.

[12] Kraut, Bojan. Krautov strojniški priročnik, 14. slovenska izdaja / izdajo pripravila Jože

Puhar, Jože Stropnik. Ljubljana : Littera picta, 2003.

[13] Marn, Jure, Zgaga, Franc. Termodinamika. Maribor: Založništvo Fakultete za

strojništvo, 2006.


- 76 -

[14] Novak, Peter, Muhič, Simon, Medved, Sašo, Lenassi, Mitja. Učinkovita raba energije v

stavbah, novi pravilnik PURES: Akademija za izobraževanje Inženirske zbornice

Slovenije. Seminar - Ljubljana, 2008.

[15] EN 13779. Ventilation for non-residential buildings. Performance requirements for

ventilation and room-conditioning systems. CEN: 2004

[16] HIDRIA IMP Klima. Tehnični katalog. Godovič, 2008.

[17] Halton HIT Design. Tehnični katalog. [Svetovni splet]. Halton, 2009. Dostopno na

WWW: http://www.halton.com/ [23.03.2009].

[18] Menerga. Tehnični katalog. Maribor, 2008.

[19] HIDRIA IMP Klimat. Tehnični katalog. Ljubljana, 2007.

[20] Varis. Tehnični katalog. Lendava, 2006.


- 77 -

10. PRILOGE

10.1 Priloga 1: Tloris večnamenske dvorane


- 78 -

10.2 Priloga 2: Prerez večnamenske dvorane


- 79 -

10.3 Priloga 3: Izračun prehodnostnih koeficientov in povprečnih gostot

gradbenih elementov

1. Tla, ki mejijo na zunanji zrak - prenos toplote navzdol

Sloj

δ

[m]

λ

[W/m2K]

ρ

[kg/m3]

m

[kg/m2]

Marmor 0,030 3,00 2750 82,5

Cementni estrih 0,050 1,40 2200 110,0

Polietilenska folija 0,001 0,19 1000 1,0

Ekstrudirani polistiren 0,040 0,03 32 1,3

Penjeni polietilen 0,005 0,02 10 0,1

Beton s kamnitimi agregati 0,300 2,33 2500 750,0

Steklena volna 0,100 0,04 70 7,0

Obloga 0,010 2,10 1500 15,0

Koeficient prestopa toplote na notranji strani αN = 5,9

Koeficient prestopa toplote na zunanji strani αZ = 25,0

Prehodnostni koeficient k [W/m2K] = 0,21

Povprečna gostota [kg/m3] = 1804


- 80 -

2. Tla, ki mejijo na zunanji zrak - prenos toplote navzgor

Sloj

δ

[m]

λ

[W/m2K]

ρ

[kg/m3]

m

[kg/m2]

Marmor 0,030 3,00 2750 82,5

Cementni estrih 0,050 1,40 2200 110,0

Polietilenska folija 0,001 0,19 1000 1,0

Ekstrudirani polistiren 0,040 0,03 32 1,3

Penjeni polietilen 0,005 0,02 10 0,1


Steklena volna 0,100 0,04 70 7,0

Obloga 0,010 2,10 1500 15,0





3. Streha - prenos toplote navzgor

Sloj

δ

[m]

λ

[W/m2K]

ρ

[kg/m3]

m

[kg/m2]


Parna zapora 0,000 0,90 2100 0,3

Steklena volna 0,160 0,04 165 26,4

Rhepanol 0,002 0,20 1040 1,6






- 81 -

4. Streha - prenos toplote navzdol

Sloj

δ

[m]

λ

[W/m2K]

ρ

[kg/m3]

m

[kg/m2]


Parna zapora 0,000 0,90 2100 0,3

Steklena volna 0,160 0,04 165 26,4

Rhepanol 0,002 0,20 1040 1,6





5. Zunanja stena

Sloj

δ

[m]

λ

[W/m2K]

ρ

[kg/m3]

m

[kg/m2]

Apnena malta 0,020 0,87 1800 36,0


Steklena volna 0,100 0,04 130 13,0

Osnovni omet 0,025 0,87 1500 37,5

Zaključni sloj 0,003 0,45 1450 4,4



Prekodnostni koeficient k [W/m2K] = 0,33



- 82 -

6. Stene, ki mejijo na neogrevane prostore

Sloj

δ

[m]

λ

[W/m2K]

ρ

[kg/m3]

m

[kg/m2]

Mavčno kartonaste plošče 0,013 0,21 900 11,3


Steklena volna 0,100 0,04 130 13,0

Mavčno kartonaste plošče 0,013 0,21 900 11,3






- 83 -

10.4 Priloga 4: Izračun hladilne obremenitve – dvorana 1

IZRAČUN TOPLOTNIH DOBITKOV PO VDI 2078 DVORANA 1, mesec julij

Ura 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20Toplotna oddaja ljudiŠt.ljudi N ‐ 253 253 253 253 253 253 253 253 253 253 253 253 253Toplotna oddaja ljudi qL W 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70Faktor akumulacije Si ‐ 0,12 0,78 0,79 0,81 0,82 0,83 0,83 0,84 0,85 0,86 0,86 0,87 0,87Toplotna oddaja ljudi QL W 2125 13814 13991 14345 14522 14699 14699 14876 15054 15231 15231 15408 15408Prehod toplote ‐ skladiščni prostorPrehod toplote skozi steno Qp W 234 234 234 234 234 234 234 234 234 234 234 234 234Prehod toplote skozi vrata Qp W 59 59 59 59 59 59 59 59 59 59 59 59 59Toplotna oddaja svetilSkupna instalirana el.moč P W 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000faktor istočasnosti l ‐ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1Faktor akumulacije Si ‐ 0,12 0,78 0,79 0,81 0,82 0,83 0,83 0,84 0,85 0,86 0,86 0,87 0,87Faktor obremenjenosti prostora μ0 ‐ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1Toplotna oddaja svetil Qo W 720 4680 4740 4860 4920 4980 4980 5040 5100 5160 5160 5220 5220Toplotna oddaja strojevInstalirana moč P W 3800 3800 3800 3800 3800 3800 3800 3800 3800 3800 3800 3800 3800faktor istočasnosti l l ‐ 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8Faktor akumulacije Si Si ‐ 0,12 0,78 0,79 0,81 0,82 0,83 0,83 0,84 0,85 0,86 0,86 0,87 0,87Faktor obremenitve strojev μs ‐ 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7Toplotna oddaja strojev Qs W 255 1660 1681 1724 1745 1766 1766 1788 1809 1830 1830 1851 1851Prehod toplote skozi tlaZunanja temperatura ‐ julij tz °C 22 24 25,9 27,4 28,8 30 30,9 31,6 32 31,7 31,1 29,8 27,9Prehod toplote skozi tla QT,Z W ‐182 ‐36 102 211 313 400 466 517 546 524 480 386 247Suha hladilna obremenitev Qhl,s W 3212 20410 20807 21433 21793 22139 22204 22514 22801 23038 22994 23158 23020


- 84 -

10.5 Priloga 5: Izračun hladilne obremenitve – dvorana 2

IZRAČUN TOPLOTNIH DOBITKOV PO VDI 2078 DVORANA 2, mesec julij

Ura 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20Toplotna oddaja ljudiŠt.ljudi N ‐ 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211Toplotna oddaja ljudi qL W 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70Faktor akumulacije Si Si ‐ 0,12 0,78 0,79 0,81 0,82 0,83 0,83 0,84 0,85 0,86 0,86 0,87 0,87Toplotna oddaja ljudi QL W 1772 11521 11668 11964 12111 12259 12259 12407 12555 12702 12702 12850 12850Prehod toplote ‐ skladiščni prostorPrehod toplote skozi steno Qp W 190,78 190,78 190,78 190,78 190,78 190,78 190,78 190,78 190,78 190,78 190,78 190,78 190,78Toplotna oddaja svetilSkupna instalirana el.moč P W 4600 4600 4600 4600 4600 4600 4600 4600 4600 4600 4600 4600 4600faktor istočasnosti l ‐ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1Faktor akumulacije Si ‐ 0,12 0,78 0,79 0,81 0,82 0,83 0,83 0,84 0,85 0,86 0,86 0,87 0,87Faktor obremenjenosti prostora μ0 ‐ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1Toplotna oddaja svetil Qo W 552 3588 3634 3726 3772 3818 3818 3864 3910 3956 3956 4002 4002Toplotna oddaja strojevInstalirana moč P W 3300 3300 3300 3300 3300 3300 3300 3300 3300 3300 3300 3300 3300faktor istočasnosti l ‐ 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8Faktor akumulacije Si ‐ 0,12 0,78 0,79 0,81 0,82 0,83 0,83 0,84 0,85 0,86 0,86 0,87 0,87Faktor obremenitve strojev μs ‐ 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7Toplotna oddaja strojev Qs W 222 1441 1460 1497 1515 1534 1534 1552 1571 1589 1589 1608 1608Prehod toplote skozi tlaZunanja temperatura tz °C 22 24 25,9 27,4 28,8 30 30,9 31,6 32 31,7 31,1 29,8 27,9Prehod toplote skozi tla QT,Z W ‐145 ‐29 81 168 249 318 370 410 434 416 382 306 197Prehod toplote skozi vzhodno zun. stenoEkvivalentna temp.razlika Δt eq °C 3,8 3,9 4,2 4,8 5,4 6 6,5 6,9 7,2 7,3 7,5 7,6 7,6Ekorigirana ekvival.temp.razlika Δt eq1 °C 1,4 1,5 1,8 2,4 3,0 3,6 4,1 4,5 4,8 4,9 5,1 5,2 5,2Prehod toplote skozi zunanjo steno QT,Z W 68 73 87 116 145 174 198 217 232 237 246 251 251Prehod toplote skozi južno zunanjo stenoEkvivalentna temp.razlika Δt eq °C 3,7 3,3 3,1 3,1 3,3 3,7 4,4 5,1 5,9 6,6 7,3 7,7 7,9Ekorigirana ekvival.temp.razlika Δt eq1 °C 1,3 0,9 0,7 0,7 0,9 1,3 2,0 2,7 3,5 4,2 4,9 5,3 5,5Prehod toplote skozi zunanjo steno QT,Z W 7 5 4 4 5 7 10 14 18 21 25 27 28Prehod toplote skozi strehoEkvivalentna temp.razlika Δt eq °C 9 8,6 8,5 8,7 9,3 10,1 11,2 12,4 13,7 14,8 15,7 16,4 16,8Ekorigirana ekvival.temp.razlika Δt eq1 °C 6,6 6,2 6,1 6,3 6,9 7,7 8,8 10,0 11,3 12,4 13,3 14,0 14,4Prehod toplote skozi streho QT,Z W 104 98 96 99 109 121 139 158 178 195 209 220 227Prehod toplote skozi steklene površinePrehod toplote skozi steklene površine QT,O W ‐156 ‐31 87 181 268 343 399 443 468 449 412 331 212Sevanje skozi stekloKot višine sonca ‐ maj, julij z ° 34 44 52 58 60 58 52 44 34 25 15 6 0Azimut ‐ maj, julij α0 ° 100 114 131 153 180 207 229 246 260 272 283 294 0Maksimalno sončno sevanje ‐ vzhod Imax W/m2 528 475 344 180 100 92 84 74 64 51 36 17 0Difuzno sevanje ‐ vhod Idif W/m2 128 127 120 110 100 92 84 74 64 51 36 17 0Okno 2750x4000 (2 kom)Horizontalna dolžina sence e1 m 0,04 0,09 0,17 0,39 ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐Vertikalna dolžina sence e2 m 0,13 0,19 0,26 0,32 ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐Osončena steklena površina Al m2 10,11 9,81 9,33 8,38 0 0 0 0 0 0 0 0 ‐Osenčena steklena površina A‐Al m2 0,22 0,53 1,00 1,96 10,34 10,34 10,34 10,34 10,34 10,34 10,34 10,34 ‐Faktor akumulacije Sa ‐ 0,5 0,49 0,43 0,33 0,28 0,26 0,25 0,24 0,23 0,21 0,19 0,18 ‐Sevanje skozi okno QR,O W 988 852 527 209 106 91 80 68 56 41 26 12 0Okno 3250x4000 (2 kom)Horizontalna dolžina sence e1 m 0,04 0,09 0,17 0,39 ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐Vertikalna dolžina sence e2 m 0,13 0,19 0,26 0,32 ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐Osončena steklena površina Al m2 12,02 11,69 11,18 10,19 0 0 0 0 0 0 0 0 ‐Osenčena steklena površina A‐Al m2 0,27 0,60 1,11 2,09 12,29 12,29 12,29 12,29 12,29 12,29 12,29 12,29 ‐Faktor akumulacije Sa Sa ‐ 0,5 0,49 0,43 0,33 0,28 0,26 0,25 0,24 0,23 0,21 0,19 0,18 ‐Sevanje skozi okno QR,O W 1174 1015 630 251 127 108 95 80 67 48 31 14 0Suha hladilna obremenitev Qhl,s W 4777 18723 18465 18405 18598 18964 19093 19404 19678 19846 19769 19811 19565


- 85 -

10.6 Priloga 6: Izračun normne grelne obremenitve – dvorana 1

NORMNA GRELNA OBREMENITEV PO SIST EN 12831

DVORANA 1

Površina prostora 199 m2 Notranja temperatura 20 °C

Višina 6,5 m Zunanja temperatura -13 °C

Prostornina 1943,5 m3

Neb

esna

smer

Elem

ent

Štev

ilo

Povr

šina

Tem

pera

tura

za

ogre

vano

pov

ršin

o

Preh

odno

stni

koe

ficie

nt

Kor

ekci

jski

fakt

or z

upoš

t. to

plot

nih

mos

tov

Kor

igira

n pr

ehod

nost

ni

koef

icie

nt

Tran

smis

ijske

izgu

be

n A tZ k Δk kc QT

- m2 °C W/m2K W/m2K W/m2K W

hor. TLA 1 330,7 -13 0,21 0,2 0,41 4474,4

S NZID 1 133 0 0,32 0,25 0,57 1516,2

S NVR 1 4,3 0 2,5 0,4 2,9 249,4

TRANSMISIJSKE TOPLOTNE IZGUBE QT 6240

Koeficient izmenjave zraka n50: 2 h-1 Višinski korekc.faktor ξi: 1 -

Koeficient zaščite zgradbe ei: 0,01 - Infiltracija zraka V: 0 m3/h

PREZRAČEVALNE IZGUBE QV 0

NORMNE TOPLOTNE IZGUBE QG 6240


- 86 -

10.7 Priloga 7: Izračun normne grelne obremenitve – dvorana 2

NORMNA GRELNA OBREMENITEV PO SIST EN 12831

DVORANA 2

Površina prostora 229,3 m2 Notranja temperatura 20 °C

Višina 6,5 m Zunanja temperatura -13 °C

Prostornina 1490,5 m3

Neb

esna

smer

Elem

ent

Štev

ilo

Povr

šina

Tem

pera

tura

za

ogre

vano

pov

ršin

o

Preh

odno

stni

koe

ficie

nt

Kor

ekci

jski

fakt

or z

upoš

t. to

plot

nih

mos

tov

Kor

igira

n pr

ehod

nost

ni

koef

icie

nt

Tran

smis

ijske

izgu

be

n A tZ k Δk kc QT

- m2 °C W/m2K W/m2K W/m2K W

hor. TLA 1 262,8 -13,0 0,21 0,20 0,41 3555,7

S NZID 1 108,4 0,0 0,32 0,25 0,57 1235,8

V ZOKN 2 11 -13,0 1,30 0,20 1,50 544,5

V ZOKN 2 13 -13,0 1,30 0,20 1,50 643,5

V ZZID 1 145,8 -13,0 0,33 0,15 0,48 2309,5

J ZZID 1 15,2 -13,0 0,33 0,15 0,48 240,8

hor. STR 1 71,5 -13,0 0,23 0,15 0,38 896,6

TRANSMISIJSKE TOPLOTNE IZGUBE QT 9426

Koeficient izmenjave zraka n50: 2 h-1 Višinski korekc.faktor ξi: 1 -

Koeficient zaščite zgradbe ei: 0,01 - Infiltracija zraka V: 59,62 m3/h

PREZRAČEVALNE IZGUBE QV 2361

NORMNE TOPLOTNE IZGUBE QG 11787


- 87 -

10.8 Priloga 8: Shema prezračevalne naprave


- 88 -

10.9 Priloga 9: Življenjepis

Osebni podatki:

Ime in priimek: Ivo Peperko

Datum rojstva: 13. 05. 1979

Državljanstvo: Slovensko

Izobrazba:

1998 Splošna in strokovna gimnazija Lava v Celju, opravljena

matura

Delovne izkušnje:

2003 Projektant strojnih instalacij in strojne opreme na področju

ogrevanja, prezračevanja, klimatizacije in vodovoda v

podjetju Ekoklima d.o.o.

Ostala znanja:

Angleščina – aktivno

Nemščina – pasivno

Microsoft Excel, Word

Autodesk AutoCAD

Pit-cup CAD

Integra CAD

CFDesign

Vozniški izpit B kategorije

Dovoljenje pilota jadralnega letala

Documents

PRIMERJAVA SISTEMOV PREZRAČEVANJApojavi gibanje zraka z višjo hitrostjo, to zaznamo kot prepih, ki neugodno vpliva na naše počutje. Najmanj prijetno je gibanje zraka z nižjo temperaturo