CALCUL SARCINI TERMICE DE CLIMATIZARE PE TIMP DE VARA

CALCUL SARCINI TERMICE DE CLIMATIZARE PE TIMP DE VARA

6.1.1.Parametrii climatici exteriori de calcul

In conditile variatiei anuale, lunare si diurne importante a temperaturii exterioare , pentru dimensionarea instalatilor de climatizare se considera o situatie defavorabila , acoperitoare pentru majoritatea situatilor meterologice

Astfel, situatia de dimensionare corespunde lunii iulie, cea mai calda luna a anului pe teritoriul Romaniei.

Pe baza curbelor clasate de temperatura se aleg valorile cu frecvente mici de aparitie

g=100- f [%]

Pentru calculul sarcinii termice de vara, pentru incaperi climatizate sau ventilate mecanic sau natural , se recomanda alegerea valorilor de temperatura cu un grad de asigurare g= 95 sau

g=98 [%]

Pentru cladirea existenta se va face calculul cu g= 98 [%] aducand o mai mare siguranta sporita mai ales ca avem procese tehnologice ce necesita parametri in anumite limite.

Astfel, temperatura exterioara de calcul pentru vara t_ev=t_em+A_z

t_em-temperatura exterioara medie a lunii iulie , corespunzatoare localitatii im care este amplasata cladirea si gradului de asigurare [C]

A_z-amplitudinea oscilatiei zilnice a tempearturii exterioare [C]

Valorile t_em si A_z sunt date in tabelul 3.1(STAS 6648/1) (pag 5) din 'GHID PENTRU STABLIREA SARCINII TERMICE DE CALCUL A INCAPERILOR VENTILATE/CLIMATIZATE'

(G.P.S.T.C.I. C.)

Pentru localitatea Bucuresti cu g= 98 % ,

-continutul de umiditate din aerul exterior

-temperatura exterioara de calcul pentru vara

si definesc starea de calcul al aerului exterior

Pentru a obtine valoarea temperaturi exterioare la fiecare ora

c-coieficient de reducere a amplitudinii de temperatura

Valorile coieficientului la diferite ore si temperatura exterioara aferenta

Calculat pt Az=7

Radiatia solara

Radiatia solara are o variatie anuala , lunara si zilnica determinate de pozitia soarelui pe bolta cerului .Radiatia este receptionata la sol sub forma de radiatie directa si radiatie difuza.

Pentru determinarea sarcinii termice de vara a incaperilor se vor considera valori de calcul corespunzatoare lunii iulie, pentru latitudinea de 45 N

Intensitatea radiatiei solare directa I_D [W/m²] va fi luata in considerare in functie de ora si de orientarea elementului de anvelopa

Intensitatea radiatiei solare difuze Id[W/m²] se stabileste in functie de ora, fiind considerata aceeasi pentru toate orientarile.

Intensitatea radiatiei radiatiei solare globale I[W/m²] se calculeaza :

a₁-coieficient de corectie in functie de gradul de poluare a locului considerat in cazul nostru

a₁=0.85 pentru localitati urbane mari(tabelul 2.4.6 M.I .V.)

a₂-coieficient de corectie pentru localitati situate la altitudini mai mari de 500 m

a₂=1 pentru Bucuresti(tabelul 2.4.7 M.I.V.)

6.1.2.Parametrii climatici de calcul ai aerului interior

t_i ­-temperatura aerului interior vara, functie de procesul tehnologic sau destintatie

-Depozite si incaperi tehnologice ti=12 [C]-impusa de procesele tehnologice si de depozitare

-Celelalte incaperi ti=t_ev-4..10[C]= 34.5-9.5=25 [C] (conform rel 4.1pag 11 G.P.S.T.C.I. C)

OBS-aceasta formula corespunde temperaturii interioare de confort.

-umiditatea relativa a aerului interior se alege ca si temepratura aerului pe considerente de confort sau tehnologice .Pentru instalatiile de confort se adopta valori de ordinul 50...60% .Umiditatea relativa este limitata superior in functie de temperatura , conditie care evita senzatia de zapusala

In cazul incaperilor de productie umiditatea aerului interior este prescrisa la anumite valori, justificate pe considerente tehnologice.

Pentru incaperile de depozitare si incaperile tehnologice vom avea :

• =50%- stabilite de tehnolog

Pentru birouri si celelalte incaperi climatizate vom stabili umiditatea din conditia de evitare a zapuseli

• ≤60%, pentru o temperatura interioara de 25 [C]

APORTURI

Sarcina termica de vara a unei incaperi , denumita si sarcina de racire , determina in majoritatea instalatilor ventilare si climatizare marimea debitului de aer .Acesta se obtine prin efectuarea unui bilant termic care in forma cea mai generala se poate scrie

unde :

Qap-sunt aporturile de caldura din exterior prin elementele inertiale (pereti, terase) neinertiale (ferestre, luminatoare ) si de la incaperile vecine [W]

Q_deg-degajarile de caldura de la surse interioare (oameni, iluminat, calculatoare, masini sau utilaje actionate electric sau alte surse calde ) [W]

6.1.3.Aporturi de caldura din exterior

In general se pot exprima prin

unde :

Q_PE-sunt aporturile de caldura din exterior prin elemente inertiale [W]

Q_FE-aporturile da caldura patrunse prin elementele neinertiale (ferestre, luminatoare) [W]

Q_IV­-fluxurile termice patrunse prin elemente de delimitare de la incaperile vecine [W]

• Aporturi prin elemente inertiale.

Conform STAS 6648/1 -fluxul termic prin elementele inertiale se calculeaza cu relatia

S-suprfata elementului de constructii [m²]

q-fluxul termic unitar, defazat si amortizat [W/m²]

unde :

a)k coieficientul global de transfer de caldura [W/m²K]

k=

Pentru peretii exteriori :

[W/m²K]

Pentru terasa :

[W/m²K]

OBS- la sarcina de vara valorile coieficeintilor de transfer termic superficialiau valori diferite fata de iarna

[W/m²K] pentru peretii sau la trecrea calduri de jos in sus

[W/m²K]

b)t_i ­-temperatura aerului interior vara, functie de procesul tehnologic sau destintatie

-Depozite si incaperi tehnologice ti=12 [C]-impusa de procesele tehnologice si de depozitare

-Celelalte incaperi ti=t_ev-4..10[C]= 34.5-9.5=25 [C] (conform rel 4.1pag 11 G.P.S.T.C.I. C)

OBS-aceasta formula corespunde temperaturii interioare de confort.

c)-coieficient de amortizare a fluxului termic patruns in incapere =0.05

pentru R s=0.61(coieficient de asimilare termica) (grafic 9.1.9 pg198 MIV)

Valoarea este valabila pentru peretii exterior si pentru terasa.

d)t_s-temperatura echivalenta de calcul a aerului exterior , calculata cu relatia :

unde :

t_e-temperatura aerului exterior la ora de calcul

pentru ora 15 avem t_e=t_ev=34.5[C]

A-coieficientul de absorbtie a radiatiei solare (conform tabelului 9.11 pag 192 MIV)

Peretii exteriori sunt de tip sandwich cu suprafata exterioara din tabla zincata noua

A=0.23

I-intensitatea radiatiei luminoase la ora de calcul

e)t_sm -temperatura echivalenta medie

[C]

unde :

t_em­-temperatura medie a aerului exterior, conform datelor de calcul

I_m-intensitatea medie a radiatiei solare pentru orientarea de calcul

OBS

Fluxurile termice care vor rezulta sunt cauzate de temperatura aerului exterior si radiatia solara la orele de calcul . Cum ele se resimt in interior dupa un interval de timp de ore

Apare necesitatea calcularii acestui defazaj . In vederea stabilirii sarcini termice maxime in orele de functionare a instalatiei de climatizare, valorile calculate ale fluxurilor se permuta cu ore.

In cazul fabricii pentru o rezintenta R=2.76≥2 si un coieficient de asimilare a caldurii s=0.61 (fig 9.1.10 pg 198 M.I.V)

Prin urmare toate fluxurile prin elementele inertiale exteriaoare for fi defazate cu 2 ore inainte.

• Aporturi prin elemente neinertiale

Q_FE=Q_i+Q_T

unde:

Q_I-fluxul de caldura patruns prin fereastra datorat intensitatii radiatiei solare

- [W]

unde :

c_t-coieficient functie de tipul tamplariei

pentru ferestre cu rama PVC avem c_t =1

c_p-coieficient pentru puritatea atmosferei, pentru orase medii impure cu altitudini sub 500 de metri avem urmatoarele valori pentru diferite orientari c_p=0.9 pentru est si vest

c_p=0.94 pentru sud

Coieficientul de puritate a atmosferei se alege pentru ora la care radiatia solara directa este maxima.(tabel 6.1 pg 87 din G.P.S.T.C.I. C.)

f- factorul solar, depinzand de calitatea geamului si a ecranarii ferestrei

pentru fereastra dubla cu doua geamuri de 3mm avem f=0.88

(tabel 6.2pg 87 din G.P.S.T.C.I. C)

m-coieficientul de acumulare termica care depinde de tipul elementului de constructie de modul de ecranare al ferestrei , de orientare , de ora de calcul si masivitatea elementelor de

constructie .Masivitatetea elementelor de constructie este carcterizata prin coieficientul mediu de asimilare termica a cladirii

S_j-suprafata interioara a elementului de constructie

s_j-coieficient de asimilare termica a materialelor din care sunt construite suprafetele interioare ale elementelor de constructie masive ale incaperii.

Coieficientii m sunt dati in tabelelul 6.8 pentru diferite ore ale zilei si diferite orientari in functie de s_med

Se considera valorile m pentru s_med=4.5...10

S_I-suprafata insorita a ferestrei

S_I=(H-h_u)(B-b_u)

unde :

b_u-latimea benzii umbrite

h_u-inaltimea benzii umbrite

;

c_u1 si c_u2 sunt coieficienti determinati functie de unghil de azimut solar si unghiul de inaltime solara i ei sunt dati pe ore si orientari (tabel 6.9 pg92 din G.P.S.T.C.I. C)

si =0.05[m]

Q_T-fluxul de caldura patruns prin fereastra datorat diferentei de temperatura

[W]

unde :

S-suprafata totala a geamului S=BH

k_f-coieficient global de transfer de caldura k_f=1.11 [W/m²K]

t_i-temperatura aerului interior, functie de incapere

t_e -temperatura aerului exterior la ora de calcul

• Aporturi de la incaperile vecine Q_IV

Q_IV=Sk(t_vm-t­_i)

unde :

S-suprafata peretelui dintre cele 2 incaperi

k-coieficientul de transfer termic global de caldura al peretelui p care trece fluxul termic

t_vm­-temperatura din incaperea vecina

OBS-se va calcula aportul prin toti pereti care despart incaperea climatizata de alta incapere climatizata dar la o alta temperatura sau de o incapere neclimatizata.

In mod generalizat avem

Aporturi de caldura de la incaperile vecine

P0 929h72j 1

=60*0.97*(25-12)+60*0.97*(25-12)+27*0.85*(25-12)=1923[W]

P0 929h72j 2

=5*3*0.97*(25-12)+5*9*0.6*(25-12)=540.15[W]

P0 929h72j 3

=5.2*3*0.97*13+5.2*9*0.6*13=567.8[W]

P0 929h72j 4

=18*0.97*13+54*0.6*13=648.1[W]

P0 929h72j 5

=36*0.97*13=454[W]

P0 929h72j 6

=(36*3*0.97*13)*2=1362[W]

P13

=21.5*3*0.97*13+11.6*3*1.17*13+11.6*21.5*0.6*13=3288[W]

P14

=14.5*3*0.97*13+222*0.6*13=2280.1[W]

P15

=19.5*3*0.97*13*2+11.5*3*0.97*13+9.3*3*0.97*13=876[W]

P16

=20*3*0.97*13*2=1513.2[W]

E05

=12.3*0.97*13+27*1.17*13=864.46[W]

Aporturi de frig de la incaperile vecine

P10

=5.2*3*1.17*13=237.2[W]

P11

=9*1.17*13=136.9[W]

P12

=9*1.17*13=136.9[W]

E02

=27*1.17*13+9*10.2*0.6*13=1126.7[W]

E03

=12*1.17*13+24*0.6*13=369.7[W]

E09

=5.8*11.5*0.6*13=520.2[W]

E10,E11 idem cu E09

Pe hol avem aporturi importante de frig astfel

E12

=(11.6*3+9.2*3)*1.17*13+222*0.6*13=2680.7[W]

Hol parter==3*78.8*0.97*13*2=5962[W]

Hol etaj==77*3*0.97*13+40*3*0.97*13=4414 [W]

OBS-La calculul sarcini termice de vara   se va tine cont de aporturile si pierderile de frig

de la incaperile vecine.

6.1.3.Degajari de caldura

Degajarile de caldura sunt foarte importante in stablirea sarcini de frig sau de cald atat pe timp de vara cat si pe timp de iarna in cadrul instalatiei de climatizare.

• Degajarea de caldura de la oameni

Caldura cedata de organismul uman se evalueaza cu relatia

[W]

unde :

N-nr de persoane

q_OM-degajarea de caldura a unei persoane [W/pers] in functie de efortul fizic depus si temperatura aerului interior, conform diagramei 9.1.17(M.I.V. pg200).

Pentru ti=25 si munca usoara avem =150 [W/pers] , qo=130 [g/h persoana]

Pentru ti=12 si munca medie avem =245[W/pers] qo=70 [g/h persoana]

qo-degajarea de vapori de apa.

• Degajari de caldura de la iluminatul artificial

Caldura degajata de sursele de iluminat electric se determina cu relatia

Q_il=B*N [W]

unde :

Nil- puterea instalata a surselor de iluminat in functie de nivelul de iluminare [W]

B-coeficient care tine seama de partea de energie electrica transformata in caldura.

B=0.9 pentru iluminatul incadescent

B=0.8 pentru iluminatul flourescent

• Degajari de caldura de la masini si aparate actionate electric

[W]

unde :

N_M-puterea instalata [W]

=0.7..0.9 coeficient de utilizare a puterii instalate reprezentand raportul dintre puterea maxima necesara si puterea instalata

=0.5...0.8 coeficient de incarcare reprezentand raportul dintre puterea medie necesara si cea maxima

=0.5...1 coeficientul de simultaneitate in cazul functionarii mai multor masini.

=0.1..1 coeficient de preluare a caldurii de catre aerul interior, avand ca motoarele electrice pot fi racite cu are, cu un fluid intermediar, sau pot fi montate in exteriorul incaperii considerate .

Orientativ se poate considera produsul sau chiar 0.25.

Deasemeni echipamentele de birou au degajari importante si trebuie luate in considerare puterile electrice indicate de producator .

La stabilirea degajari de caldura a acestor echipamente se vor folosi valorile curente

(tabel 8.2 pg96 din G.P.S.T.C.I. C), in functie de dotarea fiecarei incapere.

Aporturi de caldura de la degajarile interioare

• P0 929h72j 1 -Depozit materie prima

-degajari de la oameni

=2[persoane]*245[W/pers]=490[W]

-degajari de la iluminatul electric

Q_il=B*N =0.8*360=288[W]

N=5 CIL cu cate 2 lampi fiecare de 36 [W]

-degajari de la echipamentul de birou

Q_EB=0 [W]

-degajari de la echipamentul de lucru

Q_EL=  [W]

• P0 929h72j 2 -Spatiu de productie

-degajari de la oameni

=5*245=1225[W]

-degajari de la iluminatul electric

Q_il=B*N =0.8*90=288[W]

N=5 CIL cu cate 1 lampa de 18 [W]

-degajari de la echipamentul de birou

Q_EB=0 [W]

-degajari de la echipamentul de lucru

Q_EL=  [W]

• P0 929h72j 3 -Spatiu de productie

-degajari de la oameni

=5*245=1225[W]

-degajari de la iluminatul electric

Q_il=B*N =0.8*90=288[W]

N=5 CIL cu cate 1 lampa de 18 [W]

-degajari de la echipamentul de birou

Q_EB=0 [W]

-degajari de la echipamentul de lucru

Q_EL=  [W]

• P0 929h72j 4 -Spatiu de productie

-degajari de la oameni

=5*245=1225[W]

-degajari de la iluminatul electric

Q_il=B*N =0.8*90=288[W]

N=5 CIL cu cate 1 lampa de 18 [W]

-degajari de la echipamentul de birou

Q_EB=0 [W]

-degajari de la echipamentul de lucru

Q_EL=  [W]

• P0 929h72j 5 -Depozit de ambalaje

-degajari de la oameni

=10*245=2450[W]

-degajari de la iluminatul electric

Q_il=B*N =0.8*648=518.4[W]

N=3 CIL cu cate 2 lampi fiecare de 36 [W]

-degajari de la echipamentul de birou

Q_EB=0 [W]

-degajari de la echipamentul de lucru

Q_EL=  [W]

• P0 929h72j 6 -Depozit produse finite

-degajari de la oameni

=2*245=490[W]

-degajari de la iluminatul electric

Q_il=B*N =0.8*648=518.4[W]

N=6 CIL cu cate 3 lampi fiecare de 36 [W]

-degajari de la echipamentul de birou

Q_EB=0 [W]

-degajari de la echipamentul de lucru

Q_EL=  [W]

• P0 929h72j 7 -Birou

-degajari de la oameni

=1*150=150 [W]

-degajari de la iluminatul electric

Q_il=B*N =0.8*72=57.6[W]

N=2 CIL cu cate 2 lampi fiecare de 18 [W]

-degajari de la echipamentul de birou

Q_EB=300[W]

1 calculator250 [W] ;1 imprimanta cu jet de cerneala 50[W]

• P0 929h72j 8 -Birou

-degajari de la oameni

=1*150=150 [W]

-degajari de la iluminatul electric

Q_il=B*N =0.8*72=57.6[W]

N=2 CIL cu cate 2 lampi fiecare de 18 [W]

-degajari de la echipamentul de birou

Q_EB=300[W]

1 calculator250 [W] ;1 imprimanta cu jet de cerneala 50[W]

• P0 929h72j 9 -Birou

-degajari de la oameni

=2*150=300 [W]

-degajari de la iluminatul electric

Q_il=B*N =0.8*72=57.6[W]

N=2 CIL cu cate 2 lampi fiecare de 18 [W]

-degajari de la echipamentul de birou

Q_EB=700[W]

1 calculator250 [W] ;1 imprimanta cu jet de cerneala 50[W] ; 1 copiator400[W]

• P 10 -Birou

-degajari de la oameni

=1*150=150 [W]

-degajari de la iluminatul electric

Q_il=B*N =0.8*36=28.8[W]

N=1 CIL cu 2 lampi de 18 [W]

-degajari de la echipamentul de birou

Q_EB=300[W]

1 calculator250 [W] ;1 imprimanta cu jet de cerneala 50[W]

• P 12 -Birou

-degajari de la oameni

=1*150=150 [W]

-degajari de la iluminatul electric

Q_il=B*N =0.8*36=28.8[W]

N=1 CIL cu 2 lampi de 18 [W]

-degajari de la echipamentul de birou

Q_EB=300[W]

1 calculator250 [W] ;1 imprimanta cu jet de cerneala 50[W]

• P 13 -Sala de ambalaj

-degajari de la oameni

=20*245=4900 [W]

-degajari de la iluminatul electric

Q_il=B*N =0.8*504=403.2[W]

N=7 CIL cu 2 lampi fiecare de 36 [W]

-degajari de la echipamentul de birou

Q_EB=300[W]

1 calculator250 [W] ;1 imprimanta cu jet de cerneala 50[W]

• P14 -Spatiu de productie

-degajari de la oameni

5*245=1225[W]

-degajari de la iluminatul electric

Q_il=B*N =0.8*432=345.6[W]

N=4 CIL cu cate 3 lampi fiecare de 36 [W]

-degajari de la echipamentul de lucru

Q_EL=  [W]

• P15 -Spatiu de productie

-degajari de la oameni

5*245=1225[W]

-degajari de la iluminatul electric

Q_il=B*N =0.8*360=288[W]

N=5 CIL cu cate 2 lampi fiecare de 36 [W]

-degajari de la echipamentul de lucru

Q_EL=  [W]

• P16 -Spatiu de productie cu malaxoare si valturi

-degajari de la oameni

5*245=1225[W]

-degajari de la iluminatul electric

Q_il=B*N =0.8*504=403.2[W]

N=7 CIL cu cate 2 lampi fiecare de 36 [W]

-degajari de la echipamentul de lucru

Q_EL=  [W]

• E 02-Sala de mese

-degajari de la oameni

20*120=2400[W]

-degajari de la iluminatul electric

Q_il=B*N =0.8*180=144[W]

N=5 CIL cu cate 2 lampi fiecare de 18 [W]

• E 03-Spalatorie

-degajari de la oameni

3*245=735[W]

-degajari de la iluminatul electric

Q_il=B*N =0.8*72=57.6[W]

N=2 CIL cu cate 2 lampi fiecare de 18 [W]

-degajari de la echipamentul de lucru

Q_EL=  [W]

• E 05-Depozit materiale

-degajari de la oameni

2.*245=490[W]

-degajari de la iluminatul electric

Q_il=B*N =0.8*180=144[W]

N=3 CIL cu cate 2 lampi fiecare de 36 [W]

• E 07 -Birou

-degajari de la oameni

=5*150=750 [W]

-degajari de la iluminatul electric

Q_il=B*N =0.8*144=115.2[W]

N=4 CIL cu 1 lampa de 36 [W]

-degajari de la echipamentul de birou

Q_EB=1900[W]

5 calculatoare250*5=1250 [W] ;5 imprimante cu jet de cerneala 50*5=250[W] ;

1 copiator de mare viteza 400[W]

• E 08 -Birou

-degajari de la oameni

=5*150=750 [W]

-degajari de la iluminatul electric

Q_il=B*N =0.8*144=115.2[W]

N=4 CIL cu 1 lampa de 36 [W]

-degajari de la echipamentul de birou

Q_EB=1900[W]

5 calculatoare250*5=1250 [W] ;5 imprimante cu jet de cerneala 50*5=250[W] ;

1 copiator de mare viteza 400[W]

• E 09 -Birou

-degajari de la oameni

=5*150=750 [W]

-degajari de la iluminatul electric

Q_il=B*N =0.8*144=115.2[W]

N=4 CIL cu 1 lampa de 36 [W]

-degajari de la echipamentul de birou

Q_EB=1900[W]

5 calculatoare250*5=1250 [W] ;5 imprimante cu jet de cerneala 50*5=250[W] ;

1 copiator de mare viteza 400[W]

• E 10 -Birou

-degajari de la oameni

=5*150=750 [W]

-degajari de la iluminatul electric

Q_il=B*N =0.8*144=115.2[W]

N=4 CIL cu 1 lampa de 36 [W]

-degajari de la echipamentul de birou

Q_EB=1900[W]

5 calculatoare250*5=1250 [W] ;5 imprimante cu jet de cerneala 50*5=250[W] ;

1 copiator de mare viteza 400[W]

• E 11 -Birou

-degajari de la oameni

=5*150=750 [W]

-degajari de la iluminatul electric

Q_il=B*N =0.8*144=115.2[W]

N=4 CIL cu 1 lampa de 36 [W]

-degajari de la echipamentul de birou

Q_EB=1900[W]

5 calculatoare250*5=1250 [W] ;5 imprimante cu jet de cerneala 50*5=250[W] ;

1 copiator de mare viteza 400[W]

• E 12-Sala de conferinta

-degajari de la oameni

=20*150=3000[W]

-degajari de la iluminatul electric

Q_il=B*N =0.8*432=345.6[W]

N=4 CIL cu 3 lampi fiecare de 36 [W]

-degajari de la echipamentul de birou

Q_EB=790[W]

1 calculator250 [W] ;1 imprimanta cu laser 250[W] ;

1 laptop90[W] ; 1videoproiector 200[W] 

In vederea calcului Q_VARA termenii se vor centraliza in tabelele.6.1....6.25