Učinkovite zmogljivosti za shranjevanje toplote

Če želite izvesti izračun korekcijskega faktorja f_NA  in  f_WE , je potrebno najprej ugotoviti dejanske zmogljivosti za shranjenje toplote. Ta se izračuna iz vsote gradbenih plasti, njene gostote in specifične toplote. Praviloma pa zadostuje že  poenostavljen postopek. Pri takšnem izračunu sledi določitev lege zgradbe ali je lahka oziroma montažna gradnja, srednje težka ali masivna gradnja.  Izbira se določi 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: povprečne 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	Cwirk. 130 Wh/m2K

Istočasno moramo k vsoti koeficienta transmisijskega prenosa H_T še priložiti lego zgradbe za nadaljnjo izračunavanje. Če je toplotna zmogljivost in vsota koeficienta transmisijskega prenosa pripravljena kot parameter, lahko zagotovimo potrebno časovno konstanto τ za izvedbo izračuna korekturnega faktorja.

Časovna konstanta  τ 

Izračun časovne konstante lahko izvedemo s pomočjo formule št. 1:

Formula št. 1:

 

C wirk                                                         C wirk   τ  =  --------  =  ---------------------------------  [h]                 H               ∑HT.J  +  ∑HV.k  +  HV.mech.ϑ

Pomen simbolov v formuli:
Simbol	Obrazložitev	Enota
τ	Časovna konstanta	[h]
Cwirk	Učinkovita zmogljivost za shranjevanje toplote	[Wh/m2K]
H	Prenos koeficienta toplotnega pretoka zgradbe (transmisija + prezračevanje)	[W/K]
∑HT.i	Vsota prenosa koeficienta toplotnega pretoka na gradbene dele	[W/K]
∑ HV.k	Vsota za prenos toplotno zračnega koeficienta	[W/K]
HV.meh, ϑ	Toplotni koeficient mehanskega prezračevanja s korekcijo temperature	[W/K]

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

Formula št. 2:

(ϑi,h,soll  -  ϑV,meh) HV,meh. ϑ  =  HV,meh   ----------------------------   [W/K]                                                 6 K

 

Pomen simbolov v formuli:
Simbol	Obrazložitev	Enota
HV,meh. ϑ	Toplotni prenos koeficienta mehanskega prezračevanja s korekcijo toplote	[W/K]
HV,meh	Koeficient pretoka zraka	[W/K]
(ϑi,h,soll	Srednja notranja temperatura (po DIN 18599-10 = 21 oC	[oC]
ϑV,meh	Specifične naprave za dovajanje ogretega zraka (formula št. 3)	[oC]

 

Za prezračevalne naprave,  brez priprave zraka  je prikazan način izračuna v formuli št. 3.

Formula št. 3

ϑV,meh  =  ϑe [oC]

Temperaturni korekcijski faktor f _NA

Gostota tekočine je odvisna od temperature. Višja kot je temperatura, bolj redka je tekočina, manjša je specifična masa te tekočine in obratno - pri nižji temperaturi je gostota tekočine večja, večja je tudi specifična masa te tekočine.

Ker imajo tekočine različne kinematične viskoznosti, so tudi izgube različne. Zato je potrebno izgube, ki so izračunane za vodo korigirati, za razmerje med viskoznostima med vodo ter podano tekočino.

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

Formula 4 : < znižano delovanje >

tNA                           τ fNA =  0,13 €ˆ™  ( --------   exp  ( -  ----------)  [-]                            24 h                     250 h

 Formula 5 : < Izključeno ogrevanje >

tNA                           τ fNA =  0,26 €ˆ™  ( --------   exp  ( -  ----------)  [-]                            24 h                     250 h

Pomen simbolov v formulah:
Simbol	Obrazložitev	Enota
tNA	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 času počitnic se lahko izračunajo s pomočjo formule 6, z znižanjem pogona.

Formula 6 - delovanje z znižanjem temperature

τ fWE  =  0,2 €ˆ™  ( 1 - 0,4  €ˆ™  ----------)  [-]                                           250 h

in s formulo 7, izključitev ogrevanja

τ fWE  =  0,3  €ˆ™  ( 1 - 0,2  €ˆ™  ----------)  [-]                                            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 času, 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 nočnih urah. (Obdobje vključuje znižanje in pogon za ogrevanje).

Dovoljeno znižanje temperature v prostoru je določeno za maksimalno temperaturo 4 ^oC čez noč. Če je to ogrevanje časovno omejeno, se programirajo notranje temperature, v odvisnosti od zunanje temperature (preglednica št. 2).

Preglednica št. 2: Povprečne zunanje temperature po mesecih (izvleček po DIN (18599-10)

Zunanja temp. zraka	jan	febr	marec	april	maj	jun	julij	avg	sept	okt	nov	dec
ϑe  [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 pomočjo korekcijskega faktorja f_NA za nočno znižanje ogrevanja, dobimo bilanco notranjih temperatur po formuli št. 8:

Formula št. 8:

ϑi, h  =  max. [ϑi,h,soll  -  fNA  €ˆ™  (€ˆ†ϑi,h,soll  -  ϑe)  €ˆ™ tNA/24h   [oC]

 

Pomen simbolov v formuli št. 8:
Simbol	Obrazložitev	Enota
ϑi, h	Bilanca notranje temperature pri znižanem ogrevanju	[°C]
fNA	Korekcijski faktor pri znižanem ogrevanju	[-]
ϑi,h,soll	Srednja notranja temperatura (po. DIN V 18599-10 = 21 °C)	[°C]
ϑe	Povprečna mesečna zunanja temperatura	[°C]
€ˆ†ϑi,h,soll	Dovoljena znižana temperatura (ϑi,h,soil - ϑi,NA) < ϑi,NA = 4K>	[°C]
tNA	Dnevno delovanje z znižanim ogrevanjem (24 h - th,op.d)	[h]
th,op.d	Dnevno delovanje ogrevanja po DIN V 18599-10	[h]

 

Znižanje ogrevanja ob vikendih in praznikih

Postopek za izračun bilance notranjih temperatur pri zmanjšanem ogrevanju, najbolj ob koncu tedna, je takšen, da je potrebno napraviti bilančno 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 izračuna s pomočjo formule št. 9.

Formula št. 9:

ϑi,h  =  maks. [ϑi,h,soll    -  fwe  €ˆ™  (€ˆ†ϑi,h,soll  -  ϑe)]     [°C]

 

Pomen simbolov v formuli št. 9:
Simbol	Obrazložitev	Enota
ϑi, h	Bilanca notranje temperature pri znižanemu ogrevanja	[°C]
Fwe	Korekcijski faktor pri znižanem ogrevanju za več dni	[-]
ϑi,h,soll	Srednje notranje temperature (po. DIN V 18599-10 = 21 °C)	[°C]
ϑe	Povprečna mesečna zunanja temperatura	[°C]
€ˆ†ϑi,h,soll	Dovoljeno znižanje temperature (ϑi,h,soil - ϑi,NA) < ϑi,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 ϑi,h,soll	21°Ca
Padec temperature znižan zaradi znižanega delovanja  ogrevalnega sistema €ˆ†ϑi,NA
Primerna temperatura prostora s hlajenjem ϑi,h,soll
Minimalna temperatura nastavitve ogrevanja ϑi,h,min
Minimalna temperatura nastavitve za hlajenje ϑi,h,min
Znižani faktor zaradi onesnaženja Fv
Faktor onesnaženja k2
a) Znaša pri uporabi (na primer za delavnice ali skladišča) za primerno notranjo temperaturo prostora, če slučajno pride pri ogrevanju do padca temperature na manj kot 19 °C se uporabi za izračun nižjo notranjo temperaturo, na primer:  ϑi,h,soll     =  ϑi,h,maks  =  17 °C

Temperature ϑ_u  v sosednjih neogrevanih prostorih

Povprečno temperaturo neogrevanih prostorov lahko enostavno izračunamo 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 izračunu zavedati, da se pretok toplote, ki se dotika površine zemlje ponovno obrne nazaj. Z formulo št. 10 se izračuna povprečna temperatura, kot sledi:

Formula št. 10:

ϑu  =  ϑi -  Fx  €ˆ™  ϑi  -  (ϑi  -  ϑe )    [°C]

 

Pomen simbolov v formuli št. 10:
Simbol	Obrazložitev	Enota
ϑi	Bilanca notranje temperature na površini zemlje pod objektom	[°C]
ϑe	Mesečna povprečna vrednost zunanje temperature	[°C]
Fx	Temperaturni korekcijski faktor po preglednici št.  3	[-]

 

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

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

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

Za hlajenje po DIN V 18599-10 je določena povprečna mesečna temperatura zraka, ki znaša 24 °C (glej preglednico št. 3). Stopnja izkoristka toplotnih virov je za ogrevanje upoštevana z 2 K. Stopnja izkoriščanja toplotnih virov, je v času delovanja ogrevanja upoštevana z 2 K. Za hlajenje je zatorej z 2 K znižana notranja temperatura, v poletnem obdobju.

Formula št. 11:

ϑi,c  = ϑi,c,soll  -  2 K    [°C]

 

Pomen simbolov v formuli št. 11:
Simbol	Obrazložitev
ϑi,c,soll	Povprečna temperatura zraka v prostoru 24 °C

Po računski 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 času potreba po hlajenju = 0. Za ta padec temperature ni potrebno nobeno dodatno uravnovešanje.