TOPLOTNO OPTERE†ENJE I KLIMATIZACIJA LETNJI PROJEKTNI

  • View
    247

  • Download
    2

Embed Size (px)

Text of TOPLOTNO OPTERE†ENJE I KLIMATIZACIJA LETNJI PROJEKTNI

  • TOPLOTNO OPTEREENJE I KLIMATIZACIJA

    Dobici toplote predstavljaju koliinu toplote u jedinici vremena koju prostorija prima

    Toplotno optereenje obuhvata svu koliinu toplote koja zagreva iskljuivo sobni vazduh

    Razlika izmeu toplotnog optereenja i dobitaka toplote

    Uvodna razmatranja

    LETNJI PROJEKTNI DAN (1)

    Letnji projektni dan za Beograd

    22

    24

    26

    28

    30

    32

    34

    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

    Vreme (h)

    Tem

    per

    atur

    a(o

    C)

    te, min

    te, max

    te,()

    tsm = 28,5oC

  • Letnji projektni dan, spoljna projektna temperatura i Daily Range

    ( C)o

    DR

    e,max

    e,min

    a) Nain odreivanja DR

    LETNJI PROJEKTNI DAN (2)

    DRP

    ee = 100)(

    )( max,

    Letnji projektni dan, spoljna projektna temperatura i Daily Range

    ( C)o

    DR1

    e,max1

    e,min2

    e,max2

    e,min1 DR2

    b) Letnji projektni dan za dva mesta sa istim DR i razliitim e,max

    ( C)o

    DR1

    e,max1

    e,min2

    e,min1

    DR2

    c) Letnji projektni dan za dva mesta sa razliitin DR i istim e,max

    LETNJI PROJEKTNI DAN (3)

  • TOPLOTNO OPTEREENJE

    Toplotno optereenje, kao i dobici toplote mogu se podeliti prema izvorima toplote i to na:

    spoljne: - kroz spoljne zidove (krov) prostorije,

    - kroz prozore (transmisijom i od Sunevog zraenja),

    - infiltracijom spoljnog vazduha kroz procepe.

    unutranje: - od osvetljenja u prostoriji,

    - od elektrinih ureeja, maina i aparata (disipacije toplote)

    - od ljudi koji borave u prostoriji,

    - od susednih neklimatizovanih prostorija,

    - od tehnolokih procesa koji se odvijaju u prostoriji.

    PRORAUN TOPLOTNOG OPTEREENJA (1)

    Toplotno optereenje tranamisijom kroz zidove

    Transport toplote kroz spoljni zid

    Usled akumulacije toplote u zidu:

    fazno zakanjenje toka koliine toplote,

    smanjenje amplitude oscilacije temperature na unutranjoj povrini zida u odnosu na spoljnu povrinu zida.

  • PRORAUN TOPLOTNOG OPTEREENJA (2)

    Svaka promena uslova razmene toplote na graninim povrinama graevinske konstrukcije izazvae nestacionarnost u temperaturnoj raspodeli i u vrednosti toplotnog fluksa koji se razmenjuje na povrini elementa.

    Dinamike karakteristike graevinske konstrukcije opisuju vremenski odgovor nekog graevinskog elementa na toplotnu promenu iz njegove okoline. Proraun se sprovodi prema standardu SRPS EN ISO 13786.

    Svojstva koja odreuju dinamike karakteristike graevnog elementa su: toplotna provodljivost , W/(mK), specifini toplotni kapacitet c, J/(kg K) i gustina materijala , (kg/m3).

    Za zgradu je povoljno da je priguenje temperaturnih oscilacija to vee i da je to vei fazni pomak.

    PRORAUN TOPLOTNOG OPTEREENJA (3)

    Toplotno optereenje tranamisijom kroz zidove

    Promena temperaturske oscilacije i kanjenje toplotnog fluksa za graevinski

    element sa provetravanom fasadom

  • PRORAUN TOPLOTNOG OPTEREENJA (4)

    Toplotno optereenje tranamisijom kroz zidove

    Promena temperaturske oscilacije i kanjenje toplotnog fluksa za laku graevinsku konstrukciju

    PRORAUN TOPLOTNOG OPTEREENJA (5)

    Sunano-vazduna temperaturapredstavlja fiktivnu temperaturu koju bi trebalo da ima spoljni vazduh da bi se prouzrokovao toplotni fluks na povrinu zida jednak onom toplotnom fluksu koji potie od zbirnog uticaja Sunevog zraenja i spoljne temperature vazduha:

    Sunano-vazduna temperatura

    Tok sunano- vazdunih temperatura za juli mesec i 45o SG

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

    vreme (h)

    Tem

    pera

    tura

    (oC

    )

    ISTOK

    ZAPAD

    JUG

    HORIZONTALNA

    SEVER

    TEMP. SPOLJ. VAZDUHA

    eees

    ReIa

    +

    +=

  • PRORAUN TOPLOTNOG OPTEREENJA (6)

    Ekvivalentna temperaturska razlika obuhvata:

    fizika svojstva zidova

    sve posledice osobina zidova (akumulaciju toplote, vremensko kanjenje transporta toplote, smanjenje amplitude temperaturske oscilacije)

    spoljne izvore toplote (spoljnu temperaturu i Sunevo zraenje, koje zavisi od orijentacije zida),

    unutranje uslove (eljenu temperaturu vazduha u prostoriji).

    Ekvivalentna temperaturska razlika, koja se koristi pri proraunu toplotnog optereenja:

    Toplotno optereenje koje nastaje prilikom nestacionarnog prolaza toplote kroz zid rauna se za svaki sat preko asovnih vrednosti ekvivalentne temperaturske razlike:

    ismsmisekv f += ))(()(

    )()( ekvz UAQ =

    ...,,,, pc

    PRORAUN TOPLOTNOG OPTEREENJA (7)

    Sunevo zraenje

    Spektar Sunevog zraenja

    Slabljenje Sunevog zraenja

    pri prolasku kroz atmosferu

    Najvei intenzitet Sunevog zraenja

    javlja se u delu talasne duine

    zraenja koja odgovara

    vidljivom zraenju u oblasti

    zelene boje - 0,48 m.

  • PRORAUN TOPLOTNOG OPTEREENJA (8)

    Solarna geometrija

    Deklinacija Sunca

    asovni ugao H

    Geografska irina LO

    P Sunevi zraci

    Ekvator

    L

    H

    -23.4-19.8-10.50.012.320.623.420.011.60.0-10.8-20.0 []

    121110987654321mesec

    PRORAUN TOPLOTNOG OPTEREENJA (9)

    Uglovi poloaja Sunca

    Uglovi poloaja Sunca : upadni ugao , azimut Sunca , ugao visine Sunca h

    i azimut povrine

    Z

    S

    I

    J n

    h

    n = -

  • PRORAUN TOPLOTNOG OPTEREENJA (10)

    Uglovi poloaja Sunca - Dijagram putanje Sunca za 45o SG

    PRORAUN TOPLOTNOG OPTEREENJA (11)

    Sunevo zraenje i fizika svojstva atmosfere

    Sunce

    PrainaO , H O,CO2 2 2

    D

    DN

    E

    R

    I

    I=D+Ddif= D+R+N+E

    Oznake:

    D - direktno zraenje

    Ddif - difuzno zraenje

    N - zraenje neba

    R - reflektovano zraenje

    E - emisija Zemljine povrine

    I - energija zraenja koju

    prima neka povrina

    ematski prikaz prolaza Sunevog zraenja kroz atmosferu

  • PRORAUN TOPLOTNOG OPTEREENJA (12)

    Toplotno optereenje usled prodora Sunevih zraka kroz staklo

    Bilans toplote Sunevog zraenja za prozorsko staklo

    Spoljanje zraenjei prelaz toplote

    Unutranje zraenjei prelaz toplote

    Proputenozraenje

    Upadniugao

    Reflektovanozraenje

    Direktnozraenje

    apso

    rpci

    jaap

    sorp

    cija

    PRORAUN TOPLOTNOG OPTEREENJA (13)

    Toplotno optereenje usled prodora Sunevih zraka kroz staklo

    Odnos propustljivosti D, apsorpcije A i refleksije R direktnog Sunevog zraenja

    za obino staklo debljine 3 mm

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    90

    100

    0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

    Upadni ugao ( o)

    R,A

    ,D (

    %)

    D

    R

    A

  • PRORAUN TOPLOTNOG OPTEREENJA (14)

    Akumulacija toplote u zidovima

    Temperatura zida na povrini (x=0) i u unutranjim slojevima

    PRORAUN TOPLOTNOG OPTEREENJA (15)

    Akumulacija toplote u zidovima

    Temperatura povrina zidova razliitih debljina

  • PRORAUN TOPLOTNOG OPTEREENJA (16)

    Akumulacija toplote u zidovima

    Promena temperaturskog polja unutar fasadnog zida u toku dana

    za junu i severnu orijentaciju prostorije (letnji projektni dan)

    Juna orijentacija

    20

    25

    30

    35

    40

    45

    50

    1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25

    vorovi

    t(oC

    )

    0 h

    2 h

    4 h

    6 h

    8 h

    10 h

    12 h

    14 h

    16 h

    18 h

    20 h

    22 h

    Izolacija

    Severna orijentacija

    20

    25

    30

    35

    40

    45

    50

    1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25

    vorovi

    t(oC

    )

    0 h

    2 h

    4 h

    6 h

    8 h

    10 h

    12 h

    14 h

    16 h

    18 h

    20 h

    22 h

    Izolacija

    PRORAUN TOPLOTNOG OPTEREENJA (17)

    Koeficijenti akumulacije toplote

    Kada su u pitanju dobici toplote, njih je relativno lako odrediti (izraunati), ali je mnogo tee odrediti toplotno optereenje prema kome se dimenzionie postrojenje za klimatizaciju.

    Problem se reava uvoenjem koeficijenata akumulacije toplote.

    Po definiciji koeficijent akumulacije toplote je odnos izmeu trenutnog toplotnog optereenja i maksimalne vrednosti dobitaka toplote:

    max,

    )()(

    dob

    opt

    Q

    Qs

    =

  • PRORAUN TOPLOTNOG OPTEREENJA (18)

    Toplotno optereenje od Sunevog zraenja kroz prozor

    Uticaj tipa gradnje na koeficijente akumulacije toplote od Sunevog zraenja

    Juna orijentacija

    0

    0,1

    0,2

    0,3

    0,4

    0,5

    0,6

    0,7

    0,8

    0,9

    0 2 4 6 8

    10

    12

    14

    16

    18

    20

    22

    24

    vreme (h)

    Koef. a

    kum

    ula

    cije

    (-)

    Laki

    Srednji

    Teki

    Severna orijentacija

    0

    0,1

    0,2

    0,3

    0,4

    0,5

    0,6

    0,7

    0,8

    0,9

    0 2 4 6 8

    10

    12

    14

    16

    18

    20

    22

    24

    vreme (h)

    Koef. a

    kum

    ula

    cije

    (-)

    Laki

    Srednji

    Teki

    PRORAUN TOPLOTNOG OPTEREENJA (19)

    Domen promene koeficijenta akumulacije toplote za referentni sluaj najvie zavisi od tipa gradnje; tako se vrednosti koeficijenta akumulacije uzimaju iz tablica za najpribliniji sluaj i rauna se toplotno optereenje:

    Ovaj koncept koriste skoro sve u svetu poznate metode prorauna toplotnog optereenja klimatizovanih prostorija, izuzev TFM (Transfer Function Method), ali