Dodaj ofertę za darmo

Średnie miesięczne temperatury powietrza dla sezonu ogrzewczego wentylacji

2007-01-19

Zasady określania sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynków mieszkalnych i zamieszkania zbiorowego podaje norma PNB-02025 [1]. Jednakże w normie tej podane są tylko średnie miesięczne temperatury powietrza zewnętrznego, odniesione do doby.



1. WSTĘP

Zasady określania sezonowego zapotrzebowania
na ciepło do ogrzewania
budynków mieszkalnych i zamieszkania
zbiorowego podaje norma PNB-02025 [1]. Jednakże w normie tej
podane są tylko średnie miesięczne
temperatury powietrza zewnętrznego,
odniesione do doby.
W przypadku wentylacji, średnie
dobowe (miesięczne) temperatury powietrza
można zastosować tylko do
tych przypadków, w których wentylacja
czynna jest w sposób ciągły w czasie
doby i o stałej wartości strumienia
objętościowego powietrza.
W większości obiektów zamieszkania
zbiorowego i użyteczności publicznej,
wentylacja lub klimatyzacja
stosowana jest w okresie krótszym od
doby. Ustalenie dla tych okresów zapotrzebowania
na ciepło do ogrzania
powietrza wentylacyjnego jest obecnie
niemożliwe, ponieważ w okresach
tych średnie temperatury powietrza
zewnętrznego są inne od wartości dobowych
podanych w normie [1].
Rozpatrzmy, jakie są możliwości
ustalenia średnich miesięcznych temperatur
powietrza zewnętrznego dla
czasookresu, w którym działają urządzenia
wentylacyjne w budynku.
2. CZAS PRACY URZĄDZEŃ
WENTYLACYJNYCH I KLIMATYZACYJNYCH

W obiektach zamieszkania zbiorowego
i większości budynków użyteczności
publicznej, urządzenia wentylacyjne
obsługiwać będą pracę personelu zatrudnionego
na jedną lub dwie zmiany.
Zgodnie z wymaganiami rozporządzenia
[2], urządzenia wentylacyjne
powinny zachować warunek normalnej
pracy przez co najmniej jedną
godzinę przed i po ich użytkowaniu.
W zależności od pracy personelu, czas
pracy urządzeń wentylacyjnych wyniesie
zatem:
- dla jednozmianowej pracy personelu z1 = 8 + 2 = 10 godz.
- dla dwuzmianowej pracy personelu z1 = 16 + 2 = 18 godz.
- praca w zakładzie gastronomicznym z =16 h [3] z1 = 16 + 2 = 18 godz.
3. ZAPOTRZEBOWANIE NA
CIEPŁO DO PODGRZANIA POWIETRZA
WENTYLACYJNEGO

W rozpatrywanych obiektach zapotrzebowanie
na ciepło do podgrzania
powietrza wentylacyjnego należy
przewidywać dla wentylacji:
- działającej w sposób ciągły przez
całą dobę (np. wentylacja grawitacyjna),
- działającej w czasie użytkowania
pomieszczeń (przez czas z1) o obliczeniowym
strumieniu powietrza
wentylacyjnego,
- działającej poza czasem użytkowania
pomieszczeń o zredukowanym
strumieniu powietrza wentylacyjnego
dla (z2 = 24 – z1).
Podany w normie [1] wzór:
Qv(m)=24 cp ρp Vij[Tij-Te(m)] Ld(m) (1)
w postaci
Qa(m)=ΣQv(m) (2)
Dla wyżej podanych okresów czasowych
wzór ten będzie miał postać
trójczłonową (przed nawiasem podano
wartości stale):
Qa(m)= cpρp Ld m[24V1(Ti-Te(m))+z1V2(Ti-C1Te(m))+z2V3(Ti-C2Te(m))]
(3)
Podane we wzorze (3) strumienie
objętości powietrza wentylacyjnego
V1, V2 i V3 określać należy zgodnie
z wymaganiami normy PN-83/B-03430/Az3; 2000 [4] oraz zaleceniami
„Warunków technicznych…”
[2]. Średnie miesięczne temperatury
powietrza zewnętrznego, podane
są w normie PN~B-02025:2001 [1].
Ustalono je zgodnie z obowiązującą
w Polsce zasadą pomiaru temperatur
powietrza zewnętrznego:
Te(m)=0,25(T7+T13+2T21) (4)
Ze względu na podawanie w literaturze
niemieckiej innej postaci wzoru:
Te(m)=0,25(T7+T14+2T21) (5)
zwracam uwagę, że uzyskiwane z powyższych
wzorów temperatury średnie
dobowe, nie są sobie równe.

Rys.1. Rozkład średnich miesięcznych temperatur powietrza zewnętrznego
w miesiącach
zimowych (X – IV) w Berlinie, wg Recknagl’a-Sprenger’a [5].
Punktami oznaczono temperatury
mierzone w godzinach T7,
T13, T14, T21
oraz temperatury minimalne i maksymalne
4. ŚREDNIE MIESIĘCZNE TEMPERATURY
POWIETRZA ZEWNĘTRZNEGO

Średnie miesięczne temperatury powietrza zewnętrznego, odniesione do
doby zostały określone na podstawie
pomiarów punktowych temperatur
odczytywanych w godzinach 700, 1300
i 2l00. Do wyznaczenia średnich temperatur
dla części doby, niezbędna
jest znajomość rozkładów dobowych
temperatur. Rozkład dobowy średnich
miesięcznych temperatur powietrza
zewnętrznego jest zmienny i zbliżony
do nieregularnego rozkładu sinusoidalnego,
co jest widoczne na rysunku 1.
Jeżeli urządzenie wentylacyjne lub
klimatyzacyjne jest czynne w określonym
zakresie godzin, dla zakresu
tego można wyznaczyć tempera turę
średnią (dobową, średnią miesięczną)
i będzie to wartość różna od wartości
podanej w normie [1]. Wyznaczenie
wycinkowych średnich miesięcznych
temperatur powietrza zewnętrznego
dla warunków krajowych jest możliwe
tylko przez zlecenie opracowania
Instytutowi Meteorologii i Gospodarki
Wodnej, gdyż instytut ten pomiarów
godzinowych w publikacjach nie
udostępnia. W obecnych warunkach,
dobowe rozkłady temperatur powietrza
zewnętrznego są podane tylko w
literaturze niemieckiej i mają charakter
orientacyjny. Posłużę się więc tymi
materiałami, aby wykazać, że wycinkowe
i dobowe temperatury średnie
powietrza, różnią się między sobą.
Aby zorientować się w wielkości
tego zróżnicowania, wykorzystałem
do analizy wykresy przebiegu
temperatur powietrza zewnętrznego
w podstawowych miesiącach sezonu
grzewczego (X - IV) podane dla Berlina
przez Recknagelá-Sprengerá [5]
oraz dla Poczdamu k/Berlina, podane
przez Rietschela [6]. Na rysunkach 1
i 2 oznaczyłem temperatury dla godzin,
w których dokonuje się pomiaru
temperatur (patrz wzory (4) i (5)) oraz
wartości temperatur skrajnych, maksymalnych
i minimalnych. W pierwszej
kolejności, w tabeli 1 obliczono średnie
dobowe temperatury powietrza
zewnętrznego określone wzorami (4)
i (5). Z uzyskanych wartości wynika,
że średnie miesięczne temperatury powietrza
określone różnymi wzorami,
nie wykazują dużego zróżnicowania.
Znając rzeczywisty rozkład średnich
miesięcznych temperatur powietrza dla
doby, z rozkładu tego wyznaczyć można
średnie temperatury dla wybranego
odcinka czasowego tej doby. Do dalszej
analizy wybrano więc następujące odcinki
czasowe w czasie doby:
a) dla pracy jednozmianowej personelu
w budynku ( 700 - 1500):
- czas pracy urządzeń wentylacyjnych
o obliczeniowym strumieniu powietrza
z1 = 10 godz. [z = (6 – 16)h],
- czas pracy wentylacji „dyżurnej”
poza godzinami pracy personelu
z2 = 24 - z1 [z = (l6 - 6) h];
b) dla pracy dwuzmianowej personelu
w budynku (600 - 2200):
- czas pracy urządzeń wentylacyjnych
o obliczeniowym strumieniu powietrza
z1 = 18 godz. [z = (5 – 23)h,
- czas pracy wentylacji „dyżurnej”
poza godzinami pracy personelu
z2 = 24 – z1 [z = (23 – 5)h].
Obliczone z rysunków 1 i 2 dla powyższych
odcinków czasowych średnie
miesięczne temperatury powietrza
zewnętrznego zestawiono w tabeli 2.
Uzyskane z rysunków wartości Te (m)
porównano z wartościami średnimi
określonymi wzorem (4). Jest to porównanie
orientacyjne, gdyż nieznany
jest czasokres, dla którego określane
były porównywane średnie. Z porównania
tego wynika, że wartości Te (m)
uzyskane z wykresu są do 5% niższe
od wartości określanych wzorem (4).
Uzyskane w tabeli 2 wyniki opracowane
na podstawie rozkładu temperatur
podanych na rys. 1 i 2 różnią
się między sobą. Wynika to między
innymi stąd, że w Rietschelú [6] podane
zostały przebiegi temperatur jednodobowych,
dnia najzimniejszego i
najcieplejszego dla mroźnej zimy oraz
rozkład średniomiesięczny dla tejże
zimy. Z powyższego względu, do dalszej
analizy przyjęto tylko wartości
obliczone z rysunku 1.
Z obliczeń podanych w tabeli 2
(dla rys.1) wyciągnąć można następujące
ważniejsze wnioski:
- średnie dobowe temperatury powietrza,
określone na podstawie rozkładów
średnich miesięcznych, podanych
na rys.1, są o ok. 5% mniejsze
od wartości średnich dobowych
określonych wzorem (4), którym to
wzorem wyznaczone zostały temperatury
Te (m) podane w normie [1];
- dla czasokresów krótszych od doby,
średnie temperatury Te (m) różnią
się od wartości średnich Te (m)
określonych (dla z = 24h) zarówno
z rysunku 1, jak i ze wzoru (4);
- do czasu wyznaczenia przez
IMiGW danych, umożliwiających
określenie średnich miesięcznych
temperatur powietrza zewnętrznego
dla czasookresu mniejszego
od doby, średnie te proponuję
określać za pomocą współczynników
C, które stanowią stosunek
średnich odcinkowych temperatur
do średnich temperatur dobowych
rozpatrywanego miesiąca.
Współczynniki (mnożniki) te
oznaczono ze wzorów:
C1=Te(m)0z1 : Te(m)
oraz
C2=Te(m)0z2 : Te(m) (6)
Średnie miesięczne temperatury powietrza
zewnętrznego dla rozpatrywanych
odcinków czasowych z1 i z2
zostały we wzorze (3) zapisane w postaci:
C1 Te (m) oraz C2 Te (m).
Proponowane wartości współczynników
C1 i C2, określone w tabeli
2, zestawiono w tabeli 3.

Rys.2. Rozkład średnich temperatur powietrza zewnętrznego
w okresie mroźnej zimy
w Poczdamie, wg Rietschel’a-Raiss’a [6]:
(a) dla bardzo mroźnego dnia zimowego,
b)
średnie miesięczne dla rozpatrywanej zimy,
c) dla łagodnego dnia zimowego
5. WNIOSKI

- Podane w normie [1] wartości
średnich miesięcznych temperatur
powietrza zewnętrznego Te (m)
mogą być stosowane do określania
sezonowego zapotrzebowania na
ciepło do ogrzewania powietrza
wentylacyjnego tylko wówczas,
gdy urządzenia wentylacyjne pracują
całą dobę o obliczeniowym
strumieniu powietrza.
- Jeżeli urządzenia wentylacyjne o
obliczeniowym strumieniu powietrza
wentylacyjnego działają w krótszym
od doby odcinku czasu, średnie
temperatury miesięczne tych
odcinków czasu, można wstępnie
określać wzorami (6), przyjmując
do nich wartości współczynników
C1 i C2 podane w tabeli 3.
LITERATURA:

[1] PN-B-02025; 2001. Obliczanie sezonowego
zapotrzebowania na ciepło do
ogrzewania budynków mieszkalnych i
zamieszkania zbiorowego.
[2] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury
z dnia 12.04.2002 r. w sprawie warunków
technicznych, jakim powinny odpowiadać
budynki i ich usytuowanie.
Dz. U. Nr 75 poz. 690.
[3] Normatyw techniczny projektowania
zakładów gastronomicznych.
Zarządzenie Nr 140 – 148
Ministra Budownictwa i PMB z dnia
27.03.1965. Dz. Bud. Nr 13.
[4] PN/83/B-03430/Az3; 2000. Wentylacja
w budynkach mieszkalnych, zamieszkania
zbiorowego i użyteczności publicznej.
Wymagania.
[5] Recknagel-Sprenger: Ogrzewanie
i klimatyzacja. Poradnik.
Arkady,
Warszawa 1976.
[6] Rietschel-Raiss: Poradnik ogrzewania
i wietrzenia.
Wyd. 14, Arkady,
Warszawa 1963.
Tabela 1 Średnie miesięczne temperatury powietrza zewnętrznego w miesiącach sezonu grzewczego określone wzorami (4) i (5)

Uwagi: Rozkład domowy temperatur powietrza zewnętrznego na rysunku 2:
a) - dla bardzo mroźnego dnia zimowego,
b) – średnia miesięczna mroźnej zimy,
c) – dla łagodnego dnia mroźnej zimy.
Oznaczenia:
Cp - ciepło właściwe w [kJ/kg K],
C1 - współczynnik oznaczający stosunek
średniej miesięcznej temperatury
powietrza zewnętrznego
dla zakresu czasowego
z1 odniesiony do średniej miesięcznej
temperatury powietrza
zewnętrznego dla doby, podanej
w normie PN-B-02025,
C2 - współczynnik oznaczający stosunek
średniej miesięcznej temperatury
powietrza zewnętrznego
dla zakresu czasowego
z2 odniesiony do średniej miesięcznej
temperatury powietrza
zewnętrznego dla doby, podanej
w normie PN-B-02025,
Ld (m)
- liczba dni ogrzewania w miesiącu
m-tym,
Ti - obliczeniowa temperatura powietrza
wewnętrznego w [°C],
Tij - obliczeniowa temperatura powietrza
wewnętrznego w j-tej
strefie budynku w [°C],
Te (m)
- średnia temperatura powietrza
zewnętrznego w miesiącu m-tym
w [°C],
Te (s)
- średnia temperatura powietrza
zewnętrznego w sezonie
ogrzewczym w [°C],
Δ T = Ti – Te (m)
- różnica temperatur powietrza
wewnętrznego i zewnętrznego
w [K],
V - kubatura ogrzewanej części
budynku w [m³],
V1 - strumień powietrza wentylacyjnego
dla części budynku o
stałej, całodobowej wentylacji
pomieszczeń w [m³/h],
V2 - strumień powietrza wentylacyjnego
dla wentylacji mechanicznej
lub klimatyzacji, działającej
w czasie z1 w [m³/h],
V3 - strumień powietrza wentylacyjnego
dla wentylacji „dyżurnej”,
działającej w czasie z2 w [m³/h],
z - czas jednej doby (24 h), dla której
określone są średnie temperatury
powietrza zewnętrznego Te (m),
podane w normie PN-B-02025,
z1 - liczba godzin w czasie doby,
w których działa wentylacja
mechaniczna lub klimatyzacja
o obliczeniowym strumieniu
powietrza wentylacyjnego,
z2 = 24 – z1
- liczba godzin w czasie doby,
w których działa wentylacja
o zmniejszonym strumieniu
powietrza wentylacyjnego,
ρ p - gęstość powietrza w [kg/m³],
Qv (m)
- straty ciepła na podgrzanie powietrza
wentylacyjnego w j-tej
strefie budynku w [kW],
Qa (m) = Σ Qv (m)
- straty ciepła na podgrzanie
powietrza wentylacyjnego w
budynku w miesiącu m-tym w
[kW].
Tabela 2 Średnie miesięczne temperatury Te (m) oraz współczynniki C określone z rysunków 1 i 2

Uwagi: 1) Udziały procentowe odniesiono do Te(m) określonych wzorem [4].
2) Wartości średnie nie uwzględniają wyników skrajnych (min. max.).
3) Punkty a, b i c opisano w tabeli 1.
Tabela 3 Współczynniki zależności średnich miesięcznych temperatur powietrza wnętrznego w miesiącach zimowych (X – IV) dla wybranych odcinków czasowych – od temperatur średnich miesięcznych podanych w normie [1]

Autor: dr inż. Edmund Nowakowski
Źródło: Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna





Technologie

2014-02-20 09:37:02 | Komentarze: 0

Harmann: Requra oraz Sensovent.

Essensse – nowy standard kurtyn powietrznych 2VV

Energia jest kobietą!

Podgrzewacz wody z pompą ciepła – wisząca ekologia w Twoim domu

Gruntowe pompy ciepła – błędy montażowe

Wodno-elektryczny grzejnik łazienkowy

Charakterystyka pomp ciepła o mocy do 1500 kW

Trwałość tkwi w szczegółach - akcesoria niezbędne przy montażu pokrycia dachowego

Sprawdź jak skutecznie zadbać o instalację grzewczą zimą

LMS - zielona technologia