Učinkovite zmogljivosti za shranjevanje toplote

18 Maj, 2010 / Ogrevanje

Vsak del zgradbe ima svojo lastno toplotno zmogljivost

Če želite izvesti izračun korekcijskega faktorja f_NA in f_WE, je potrebno najprej ugotoviti dejanske zmogljivosti za shranjenje toplote. Ta se izračuna iz vsote gradbenih plasti, njene gostote in specifične toplote. Praviloma pa zadostuje že poenostavljen postopek. Pri takšnem izračunu sledi določitev lege zgradbe ali je lahka oziroma montažna gradnja, srednje težka ali masivna gradnja. Izbira se določi na osnovi gostote gradbenih komponent.

Vsak del zgradbe ima svojo lastno toplotno zmogljivost in nastopi kot velik toplotni hranilnik. To je prikazano v preglednici št. 1.

Preglednica št. 1: povprečne vrednosti toplotne zmogljivosti gradbenih delov

Lahka gradnja

Srednje težka gradnja

(masivni gradbeni deli

znotraj in zunaj).

Gostota > 600 kg/m3

Težka gradnja

(masivni gradbeni deli

znotraj in zunaj).

Gostota > 1000 kg/m3

C_wirk. 50 Wh/m²K

C_wirk. 90 Wh/m²K

C_wirk. 130 Wh/m²K

Istočasno moramo k vsoti koeficienta transmisijskega prenosa H_T še priložiti lego zgradbe za nadaljnjo izračunavanje. Če je toplotna zmogljivost in vsota koeficienta transmisijskega prenosa pripravljena kot parameter, lahko zagotovimo potrebno časovno konstanto τ za izvedbo izračuna korekturnega faktorja.

Časovna konstanta τ

Izračun časovne konstante lahko izvedemo s pomočjo formule št. 1:

Formula št. 1:

C_wirkC_wirk

τ = -------- = --------------------------------- [h]

H ∑H_T.J+ ∑H_V.k+ HV._mech.ϑ

Pomen simbolov v formuli:
Simbol	Obrazložitev	Enota
τ	Časovna konstanta	[h]
C_wirk	Učinkovita zmogljivost za shranjevanje toplote	[Wh/m²K]
H	Prenos koeficienta toplotnega pretoka zgradbe (transmisija + prezračevanje)	[W/K]
∑H_T.i	Vsota prenosa koeficienta toplotnega pretoka na gradbene dele	[W/K]
∑ H_V.k	Vsota za prenos toplotno zračnega koeficienta	[W/K]
H_V.meh,ϑ	Toplotni koeficient mehanskega prezračevanja s korekcijo temperature	[W/K]

Popravljeno temperaturo koeficienta toplotnega pretoka zraka dosežemo s formulo št. 2

Formula št. 2:

(ϑ_{i,h,soll -}ϑ_V,meh)

H_V,meh._ϑ₌H_V,meh ---------------------------- [W/K]

6 K

Pomen simbolov v formuli:
Simbol	Obrazložitev	Enota
H_V,meh._ϑ	Toplotni prenos koeficienta mehanskega prezračevanja s korekcijo toplote	[W/K]
H_V,meh	Koeficient pretoka zraka	[W/K]
(ϑ_i,h,soll	Srednja notranja temperatura (po DIN 18599-10 = 21^oC	[^oC]
ϑ_V,meh	Specifične naprave za dovajanje ogretega zraka (formula št. 3)	[^oC]

Za prezračevalne naprave, brez priprave zraka je prikazan način izračuna v formuli št. 3.

Formula št. 3

ϑ_{V,meh =}ϑ_e[^oC]

Temperaturni korekcijski faktor f _NA

Gostota tekočine je odvisna od temperature. Višja kot je temperatura, bolj redka je tekočina, manjša je specifična masa te tekočine in obratno - pri nižji temperaturi je gostota tekočine večja, večja je tudi specifična masa te tekočine.

Ker imajo tekočine različne kinematične viskoznosti, so tudi izgube različne. Zato je potrebno izgube, ki so izračunane za vodo korigirati, za razmerje med viskoznostima med vodo ter podano tekočino.

Temperaturni-korekcijski faktor za znižano delovanje ogrevalnega sistema in za izklop, se izračuna po formuli št. 4 in 5.

Formula 4 : < znižano delovanje >

t_NA τ

f_NA = 0,13 ∙ ( -------- exp ( - ----------) [-]

24 h 250 h

Formula 5 : < Izključeno ogrevanje >

t_NA τ

f_NA = 0,26 ∙ ( -------- exp ( - ----------) [-]

24 h 250 h

Pomen simbolov v formulah:
Simbol	Obrazložitev	Enota
t_NA	Dnevno trajanje znižanja ogrevanja (tNA - t kot delovanje ogrevanja)
τ	Časovna konstanta v zgradbi (formula št. 1)	[^h]
Exp.	Exponent = - τ / 250

Temperaturni korekcijski faktor f _we

Temperatura-korekcijski faktorji za znižanje ogrevanja ob koncu tedna, med prazniki ali v času počitnic se lahko izračunajo s pomočjo formule 6, z znižanjem pogona.

Formula 6 - delovanje z znižanjem temperature

f_WE = 0,2 ∙ ( 1 - 0,4 ∙ ----------) [-]

250 h

in s formulo 7, izključitev ogrevanja

f_WE = 0,3 ∙ ( 1 - 0,2 ∙ ----------) [-]

250 h

Pomen simbolov v formulah:
Simbol	Obrazložitev
τ	Časovna konstanta v predelu zgradbe [h]

Pri delovanju z znižano temperaturo

Znižano temperaturo ogrevanja izvajamo vedno v času, v katerem je nedosežena temperatura nižja, od dopustne notranje temperature:

- Znižanje temperature v prostoru skozi noč in na predtoku ogrevalnega sistema

- Izklop ogrevalnega sistema skozi noč. Izklop ogrevanja v nočnih urah. (Obdobje vključuje znižanje in pogon za ogrevanje).

Dovoljeno znižanje temperature v prostoru je določeno za maksimalno temperaturo 4 ^oC čez noč. Če je to ogrevanje časovno omejeno, se programirajo notranje temperature, v odvisnosti od zunanje temperature (preglednica št. 2).

Preglednica št. 2: Povprečne zunanje temperature po mesecih (izvleček po DIN (18599-10)

Zunanja temp.

zraka

jan

febr

marec

april

maj

jun

julij

avg

sept

okt

nov

dec

ϑ_e [^oC]

-1,3

0,6

4,1

9,5

12,9

15,7

18,0

18,3

11,4

9,1

4,7

1,3

S pomočjo korekcijskega faktorja f_NA za nočno znižanje ogrevanja, dobimo bilanco notranjih temperatur po formuli št. 8:

Formula št. 8:

ϑ_{i, h} = max. [ϑ_i,h,soll- f_NA ∙ (∆ϑ_i,h,soll- ϑ_e) ∙ t_NA/24h [^oC]

Pomen simbolov v formuli št. 8:
Simbol	Obrazložitev	Enota
ϑ_{i, h}	Bilanca notranje temperature pri znižanem ogrevanju	[°C]
f_NA	Korekcijski faktor pri znižanem ogrevanju	[-]
ϑ_i,h,soll	Srednja notranja temperatura (po. DIN V 18599-10 = 21 °C)	[°C]
ϑ_e	Povprečna mesečna zunanja temperatura	[°C]
∆ϑ_i,h,soll	Dovoljena znižana temperatura (ϑi,h,soil - ϑi,NA) < ϑ_i,NA = 4K>	[°C]
t_NA	Dnevno delovanje z znižanim ogrevanjem (24 h - t_h,op.d)	[h]
t_h,op.d	Dnevno delovanje ogrevanja po DIN V 18599-10	[h]

Znižanje ogrevanja ob vikendih in praznikih

Postopek za izračun bilance notranjih temperatur pri zmanjšanem ogrevanju, najbolj ob koncu tedna, je takšen, da je potrebno napraviti bilančno stanje za znižano ogrevanje. V ta namen razlikujemo znižano delovanje, z nižjo temperaturo vode na predtoku ogrevalnega sistema ali, z izklopom ogrevanja, z nadzorom nad previsokim znižanjem in potrebnim segrevanjem.

Pristop k znižanju temperature, pri omejeni uporabi med koncem tedna ali skozi praznike, povzamemo iz preglednice št. 3. Bilanca stanja notranjih temperatur se izračuna s pomočjo formule št. 9.

Formula št. 9:

ϑ_i,h= maks. [ϑ_{i,h,soll -}f_we ∙ (∆ϑ_i,h,soll- ϑ_e)] [°C]

Pomen simbolov v formuli št. 9:
Simbol	Obrazložitev	Enota
ϑ_{i, h}	Bilanca notranje temperature pri znižanemu ogrevanja	[°C]
F_we	Korekcijski faktor pri znižanem ogrevanju za več dni	[-]
ϑ_i,h,soll	Srednje notranje temperature (po. DIN V 18599-10 = 21 °C)	[°C]
ϑ_e	Povprečna mesečna zunanja temperatura	[°C]
∆ϑ_i,h,soll	Dovoljeno znižanje temperature (ϑi,h,soil - ϑi,NA) < ϑ_i,NA = 4K>	[°C]

Preglednica št. 3: Uporabni mejni pogoji za vse vrste uporabe po DIN V 18599-10 :2007-02)

Prostor s primerno temperaturo ogrevanja ϑ_i,h,soll	21 °C^a
Padec temperature znižan zaradi znižanega delovanja ogrevalnega sistema ∆ϑ_i,NA
Primerna temperatura prostora s hlajenjem ϑ_i,h,soll
Minimalna temperatura nastavitve ogrevanja ϑ_i,h,min
Minimalna temperatura nastavitve za hlajenje ϑ_i,h,min
Znižani faktor zaradi onesnaženja F_v
Faktor onesnaženja k₂
^a) Znaša pri uporabi (na primer za delavnice ali skladišča) za primerno notranjo temperaturo prostora, če slučajno pride pri ogrevanju do padca temperature na manj kot 19 °C se uporabi za izračun nižjo notranjo temperaturo, na primer: ϑ_i,h,soll= ϑ_i,h,maks = 17 °C

Temperature ϑ_uv sosednjih neogrevanih prostorih

Povprečno temperaturo neogrevanih prostorov lahko enostavno izračunamo s temperaturnim korekcijskim faktorjem Fx (preglednica št. 4). Pri temu moramo, kot predpogoj, izpostaviti, da je površina objekta samo ogrevana (brez hlajenja in klima naprave v poletju). Pri tem poenostavljenem pristopu se moramo, pri izračunu zavedati, da se pretok toplote, ki se dotika površine zemlje ponovno obrne nazaj. Z formulo št. 10 se izračuna povprečna temperatura, kot sledi:

Formula št. 10:

ϑ_u= ϑ_i- F_x ∙ ϑ_i- (ϑ_i-ϑ_e) [°C]

Pomen simbolov v formuli št. 10:
Simbol	Obrazložitev	Enota
ϑ_i	Bilanca notranje temperature na površini zemlje pod objektom	[°C]
ϑ_e	Mesečna povprečna vrednost zunanje temperature	[°C]
F_x	Temperaturni korekcijski faktor po preglednici št. 3	[-]

Preglednica št. 4: Temperatuni korekcijski faktorji gradbenih komponent (izvleček po DIN V 18599-2)

Toplotni tok navzven preko:	F_X	Temperaturni korekcijski faktor
Stene, stropi k stranicam	F_U	0,8
Stene in stropi k neogrevanim prostorom, razen Kletnih prostorov	F_U	0,8
Stene in stropi k neogrevanim steklenim prizidkom z - Enostavna zasteklitev - dvoslojna zasteklitev - s toplotno zaščitenim steklom	F_U F_U F_U	0,8 0,7 0,5

Bilanca notranjih temperatur ϑ_{i ,c}za potrebe hlajenja

Za hlajenje po DIN V 18599-10 je določena povprečna mesečna temperatura zraka, ki znaša 24 °C (glej preglednico št. 3). Stopnja izkoristka toplotnih virov je za ogrevanje upoštevana z 2 K. Stopnja izkoriščanja toplotnih virov, je v času delovanja ogrevanja upoštevana z 2 K. Za hlajenje je zatorej z 2 K znižana notranja temperatura, v poletnem obdobju.

Formula št. 11:

ϑ_i,c= ϑ_i,c,soll- 2 K [°C]

Pomen simbolov v formuli št. 11:
Simbol	Obrazložitev
ϑ_i,c,soll	Povprečna temperatura zraka v prostoru 24 °C

Po računski vrednosti za ravnovesje notranje temperature pri znižanju hlajenja, je potem temperatura z 22 °C sprejemljiva. Ob koncu tedna in med prazniki po navadi naprave za hlajenje ne delujejo, zato je v tem času potreba po hlajenju = 0. Za ta padec temperature ni potrebno nobeno dodatno uravnovešanje.

Učinkovite zmogljivosti za shranjevanje toplote

Preberite še: