Grijanje i Klimatizacija_nastavni Materijali

Dobrodošli na nastavu iz GRIJANJEI KLIMATIZACIJA

UVOD U GRIJANJE I KLIMATIZACIJA

Grijanje u kući

Energetski menadžment – Korak po korak

1

Spoznajaoomogućim mogućimenergetskim energetskim uštedama Spoznaja uštedama

2

Suglasnosttop top menadžmenta Saglasnost menadžmenta

3

Preliminarnienergetski energetskipregled pregled Preliminarni

4

Detaljni energetski energetskipregled pregled Detaljni

5

Uspostavljanje vođenjapostrojenja postrojenja i održavanja Uspostavljanje mjera mera vođenja i održavanja

6

Izrada izvodljivosti Izradaprethodnih prethodnihstudija studija izvodljivostiprojekata projektakoji kojizahtevaju značajnije investicije zahtijevaju značajne investicije

7

Sigurnost financija Obezbeđivanje finansija

8

Nabavkaopreme opreme i uređaja Nabavka i uređaja

9

Realizacijaprojekata projekta Realizacija

Monitoring ii nastavak nastavakciklusa rada 10 Monitoring

Djeca

Roditelji

Dnevna soba

Tehnika

Hobi

Razmještaj i upravljanje grijaćim tijelima

Prijenos topline - gubici energije

Koja područja kuće gube energiju? Što se može učiniti kako bi spriječili ovaj gubitak energije?

Zašto mi trebamo grijanje?

30 F

70 'F

Tipični gubitci topline kuće 5% through ceilings

17% through frame walls

1% through basement floor

16% through windows 3% through door 38% through cracks in walls, windows, 20% through and doors basement walls

U staroj Grčkoj najveća je uvreda bila nekomu reći da je nepismen. Danas svi znamo čitati i pisati. Informacije su svugdje oko nas. Javljaju se novi mediji kojima prenosimo informacije. U suvremenome svijetu trebamo znati pronaći informaciju, prepoznati informaciju koja može riješiti problem, vrednovati i organizirati informacije te ih učinkovito rabiti. Danas se spominje i digitalna pismenost. Ona se odnosi na sposobnost čitanja i razumijevanja hiperteksta ili multimedijskih tekstova, a uključuje razumijevanje slika, zvukova i teksta. Za razliku od digitalne pismenosti, informacijska pismenost podrazumijeva cjelokupan svijet informacija, obuhvaćajući i one u tiskanome obliku. Stoga je ona širi pojam od digitalne pismenosti jer sve informacije još nisu u elektroničkome obliku, a opseg dostupnoga digitalnog sadržaja skroman je u odnosu na količinu tiskanih.

Toplinska ugodnost •

•

•

Osjećaj ugodnosti nužno je individualan tj. ne postoji neki određeni skup veličina stanja okoliša u kojem bi baš svaka osoba iskazala zadovoljstvo (u skupu osoba koje borave ili obavljaju iste aktivnosti u određenom prostoru uvijek se javlja izvjestan broj nezadovoljnih). Ugodnost je skup veličina stanja okoliša u kojem postotak nezadovoljnih ne prelazi određenu vrijednost. Osnovni faktori koji utječu na toplinsku ugodnost osoba u prostoru su: temperatura zraka u prostoriji, temperatura ploha prostorije, vlažnost zraka, strujanje zraka (brzina, smjer), razina odjevenosti, razina fizičke aktivnosti, te ostali faktori (dob, buka, namjena prostora, kvaliteta zraka,...). Toplinska ugodnost rezultat je zajedničkog međudjelovanja navedenih faktora. Pri promjeni samo jedne veličine stanja, istu ili sličnu razinu ugodnosti moguće je ostvariti samo uz promjenu i neke druge veličine stanja. Izmjena osjetne topline vrši se određenim mehanizmima (provođenje, konvekcija i zračenje), odnosno kao osjetna i latentna toplina (isparavanje) s površine kože.

CENTRALNI SUSTAV NUDI SLJEDEĆE MOGUĆNOSTI: • Regulacija sustava grijanja prema korištenju i individualnim željamaregulirati se može temperatura svake prostorije posebno • Ozračivanje prostorije (CO2 senzor) - ovisno o kvaliteti zraka, otvaraju i/ili zatvaraju se prozori te prema potrebi uključuje ventilator • Rolete i žaluzine se mogu podižu/spuštaju prema svjetlosti ili po potrebi • Rasvjeta - postoje senzori detekcije prisutnosti, ali i mogućnost regulacije prema željama, potrebama i dnevnoj svjetlosti u prostoriji • Upravljanje kućanskim uređajima na daljinu (preko mobitela i sl.) • Upozoravanje ukoliko ste prije izlaska ili spavanja ostavili otvoren prozor, vrata ili garažna vrata • Nadzorna funkcija i alarm • Upravljanje za vrijeme godišnjeg odmora - spuštanjem i dizanjem roleta, te paljenjem i gašenjem svjetla stvara dojam da je netko u kući, • Vremensko upravljanje - rasvjeta, grijanje, žaluzine i kućanski uređaji mogu se uključivati/isključivati preko vremenskog upravljanja, a kućanski uređaji koji su veliki potrošaći energije se automatski uključuju u vrijeme jeftinijie tarife • Upravljanje ključem - okretanjem ključa u bravi i napuštanjem kuće, aktivira se alarm i definirane utičnice se isključuju i/ili uključuju

HVAC HVAC je skraćenica od engleskih riječi Heating, Ventilation, i AirConditioning, koje na hrvatskom znače grijanje, ventilaciju i hlađenje, koji su usko povezani i potrebni u svakom kućanstvu. Osnovna zadaća HVAC sustava je održavanje ugodne temperature prostora, reguliranje vlažnosti i dovođenje svježeg zraka. Ti parametri su bitni, kako bi boravak ljudi u prostorijama bio što ugodniji, te kako bi se smanjio rizik od bolesti.

Grijanje • Grijanje služi za podizanje temperature prostorije tijekom hladnih dana. Postoji više načina grijanja. Centralno grijanje se sastoji od peći, bojlera, cijevi, radijatora i pumpe. • Peć služi za zagrijavanje sredstva kojim se prenosi toplina. To je najčešće voda, premda se mogu koristiti i para i zrak.

Zagrijana voda se cijevima odvodi do radijatora preko kojih se grije zrak u prostoriji. • Pumpa tjera vodu da bi se toplina jednako raspodijelila prema svim radijatorima. Regulirati se može temperatura svake prostorije posebno ovisno o korištenju i vlastitim željama.

Hlađenje • Služi za smanjenje temperature prostorije tijekom toplih dana. Za to se najčešće koriste klima uređaji, koji uz hlađenje kontroliraju vlagu zraka i pročišćuju zrak. Zrak se hladi tako da se komprimirani plin, najčešće freon, širi u unutarnjoj jedinici prilikom čega oduzima toplinu okolnom zraku. Nakon toga se u plinovitom stanju freon prenosi do vanjske jedinice gdje se ponovo komprimira i tako predaje toplinu vanjskom zraku. • Imamo senzor otvorenosti prozora ili vrata koji se može povezati s upravljanjem sustava grijanja i hlađenja, kao i na alarmni sustav kojem dojavljuje je li prozor ostao otvoren ili ne. Senzor otvorenosti prozora ili vrata povezuje se direktno s kontrolom sustava grijanja/hlađenja i isključuje sustav kada netko otvori prozor ili vrata ili ih ostavi otvorene dulje od zadanog perioda. Na taj način isključuje se sustav grijanja kad otvorenim prozorom u zimskom periodu dopuštamo ulaz svježeg hladnog zraka te se sprječava rasipanje topline u okoliš. • Kad zaključimo da je prostorija prozračena, zatvorit ćemo prozor, a sustav grijanja će se automatski pokrenuti. Isti takav slučaj je u ljetnom periodu. Ako, s druge strane, napuštate stan, alarmni sustav vas može obavijestiti o tome da je neki od prozora ostao otvoren ili čak tu informaciju dojaviti na mobitel.

Ventilacija • Služi za dovođenje svježeg zraka u prostoriju. Vrlo je korisno jer se preko ventilacije odvodi ugljični dioksid, a dovodi kisik koji je potreban za disanje.

• Također je vrlo bitno odvođenje vlage iz prostorije, jer postoji mogućnost razvoja raznih bakterija i gljivica. • Ventilacija se uključuje ovisno o kvaliteti zraka, otvaraju i/ili zatvaraju se prozori te tako prema potrebi uključuje ventilator.

Dom. Životni vijek 80-100 godina

Ggijanje VAGA

Životni vijek cca. 15 godina

Upravljačka mreža

OSNOVNE JEDNADŽBE PRORAČUNA

Povezivanje ogrjevnih tijela kod kojeg je svako od njih spojeno cijevima približno jednake duljine, mjereno od kotla. Podjednake padove tlaka moguće je ostvariti jedino ukoliko su sva ogrjevna tijela istog tipa i iste snage, a samim time i protoci radnog medija kroz njih su isti.

TEMPERATURA fizička veličina koja opisuje toplotno stanje tijela

TERMODINAMIČKA TEMPERATURA – osnovna SI veličina osnovna SI jedinica - KELVIN

TEMPERATURNE LJESTVICE 1. Kelvinova ili apsolutna temperaturna ljestvica T   K T=0K T = 273,15 K T = 373,15 K

najniža temperatura u prirodi ledište vode vrelište vode

2. Celzijeva temperaturna ljestvica t = 0o C t = 100o C

ledište vode vrelište vode

Veza temperaturnih ljestvica

T   273,15  t T   t

t   C

1. JEDNADŽBA STANJA Za idealni plin jednadžba stanja ima oblik

Gdje je: p – tlak [Pa] v – specifični volumen [m3/ kg] T – temperatura [K] R – plinska konstanta [J / kgK]

Zakon održanja energije U izoliranom sustavu (koji nije u vezi s okolinom) zbroj svih količina energije se ne mijenja s vremenom ΣE = konst Prema toj definiciji energija može prelaziti iz jednog oblika u drugi, no pri tome ukupna količina energije ostaje konstantna. Zato je ispravno kazati: pretvornik toplinske energije umjesto proizvođač toplinske energije, odnosno uporaba energije umjesto potrošnja energije. Toplinska energija Toplina je jedan od oblika energije. Prema međunarodnom sustavu jedinica SI jedinica za energiju je “džul“ (Joule) (J=Nm). U praksi se često koristi jedinica kilovat – sat 1 kWh= 3600kJ.

Prvi glavni zakon termodinamike (za zatvorene sustave) Q = U2 - U1 + W = ΔU + W Dovedena toplinska energija Q u zatvorenom sustavu služi dijelom za povećanje unutrašnje energije U, a dijelom za vršenje mehaničkog rada W. Specifični toplinski kapacitet c

Količina topline koju treba dovesti tijelu mase m i spec. topl. kapaciteta c da mu se temperatura povisi za T

Q  c m T Q c mT Gdje su: kJ toplina m kg masa c kJ/kgK specifični toplinski kapacitet T K temperatura

Specifični toplinski kapacitet c kJ/kgK Predstavlja onu količinu topline koja masu od 1kg zagrije za 1 K. Specifični toplinski kapacitet ovisi o tlaku i temperaturi. Za većinu tehničkih problema se može uzeti kao konstanta tj. kao prosječni specifični toplinski kapacitet između temperatura T1 i T2.

Potrebna količina topline Količina topline potrebna za zagrijavanje mase m s temperature T1 na temperaturu T2 uz poznatu prosječnu vrijednost specifičnog toplinskog kapaciteta računa se prema:

Q m c T

kJ kg kJ/kgK K

količina topline masa specifični toplinski kapacitet temperatura

Toplinski tok Toplinski tok je ekvivalentan snazi i predstavlja prenesenu količinu toplinske energije u jedinici vremena

Φ kJ/s, (kW) toplinski tok qm kg/s maseni protok C kJ/kgK specifični toplinski kapacitet ΔT K temperaturna razlika

Određivanje masenog protoka Za termotehničke sustave, na primjer sustav grijanja od značaja je poznavanje masenog protoka kroz cijevnu mrežu, ogrjevna tijela i sustav u cjelini. Na osnovi poznatog toplinskog toka određuje se i maseni protok kroz crpku (kapacitet) za zadanu temperaturnu razliku.

Φ kJ/s, (kW) toplinski tok qm kg/s maseni protok ΔT K razlika temperatura polaznog i povratnog voda. c KJ/kgK specifični toplinski kapacitet

Primjer: Određivanje masenog protoka kroz cjevovod. Kroz cijevnu granu A sustava toplovodnog grijanja mora se ostvariti toplinski tok (snaga) od Φ = 30 kW za zadanu temperaturnu razliku na ogrjevnim tijelima od ΔT = 20 K. Odredi maseni i volumenski protok kroz granu A, uzevši gustoću vode pri 80 °C od ρ = 971,6 kg/m3 i specifični toplinski kapacitet c = 4,2 kJ/kgK

m

Stupanj djelovanja, korisnost Stupanj djelovanja nekog procesa, stroja ili uređaja jest omjer korisno dobivenog rada (energije) ili snage i utrošenog rada (energije) ili snage.

Iskoristivost, učinkovitost U toplinskim procesima često upotrebljavamo pojam iskoristivost ili učinkovitost koji predstavlja odnos dobivene količine topline ili dobivenog toplinskog toka i utrošene količine topline ili unesenog toplinskog toka.

Kod dizalica topline i rashladnih uređaja koristi se pojam faktor grijanja odnosno faktor hlađenja, (COP - coefficient of perfomance) faktor pretvorbe koji predstavlja: kod dizalice topline odnos dobivenog toplinskog toka i unesene snage za pogon kompresora

a kod rashladnog uređaja odnos dobivenog rashladnog toka i unesene snage za pogon kompresora

Faktor pretvorbe kompresijskih ljevokretnih procesa je veći od jedan, (ε > 1)

JEDNADŽBA KONTINUITETA Razmotrit će se kanal kod promjenjivog presjeka. Na slici je prikazan jedan takav kanal.

V

Kanal promjenjivog presjeka

v1

Iz ovog kanala izdvojit će se elementarna strujnica u točki koja je omeđena plaštem strujnica i ulaznom površinom dA0 i izlaznom površinom dA1. Protok kroz površinu dA0 kroz presjek 0 – 0 iznosi:

Q = A0 v0 = A1 v1

Odredite promjer cijevi D2 ako je promjer D1=240mm, protok Q=50 l/s, a prirast brzine od presjeka 1 do presjeka 2 Δv = 0,35m/s. Pretpostavite strujanje idealnog fluida.

D1=240 mm; A1=0,0452 m2 Q= 50 l/s =0,05 m3/s Δv=0,35m/s D2=?

Jednadžba kontinuiteta: Q = A1 v1 = A2 v2

Zakon o održavanju energije (strujanje bez trenja) Za stacionarno strujanje idealnog nestlačivog fluida, suma svih energija (položaja, tlaka, brzine) u svakom je presjeku konstantna i dana je Bernoullijevom jednadžbom koja izražena preko tlaka ima oblik:

Gdje su: z geodetska visina p statički tlak fluida (tlak na stijenci) ρw2/2 dinamički tlak fluda (zaustavni tlak) Jedinica mjere za tlak je Pascal 1 bar = 103 mbar = 105 Pa = 105 N/m2 1 bar = 10 mVS (stupca vode) (stare jedinice: Tehnička atmosfera 1 at =9,80665 • 104 Pa Fizikalna atmosfera 1 atm =1,033 at = 101,300 Pa = 760 mmHg = 760 Torr)

Dinamički tlak

Dinamički tlak je rezultat brzine strujanja fluida i računa se pomoću izraza:

gdje je: w (m/s) brzina strujanja fluida Ukupni tlak Suma statičkog i dinamičkog tlaka ne mijenja se u sustavu kod strujanja bez gubitaka. Energija brzine (kinetička) može se pretvoriti u energiju tlaka (potencijalnu) i obratno. Ukupan tlak može se također izraziti kao pretlak ili apsolutni tlak. Ukupni tlak izražen kao pretlak:

Primjer: Izračunavanje apsolutnog statičkog tlaka. Izračunati tlak stupca vode na stijenku cijevi u presjeku A-A ako je visina stupca vode h = 10 m mjereno od razine u otvorenom spremniku. Traži se vrijednost pretlaka i apsolutnog tlaka.

Za izračun apsolutnog tlaka potrebno je znati iznos atmosferskog tlaka na položaju spremnika. Za tehničku primjenu možemo računati sa p0 = 1,013 • 105 Pa, pa je apsolutni tlak u presjeku A-A:

Odredite protok i brzinu istjecanja idealnog fluida iz cijevi promjera D=200mm u zadanom sustavu prema slici. Nacrtajte energetsku i pijezometarsku liniju.

H1=25m.n.m H2=20m.n.m D=200 mm; A=0,0314 m2 Q,v=? Referentnu ravninu nije potrebno definirati jer su visine zadane apsolutnim kotama. Bernollijeva jednadţba postavlja se za karakteristiĉne presjeke – na razini vode u rezervoaru (presjek 1) i na izlazu cijevi (presjek 2)

Bernollijeva jednadžba:





Dinamički tlak


d

gdje je: w (m/s) brzina strujanja fluida Ukupni tlak Suma statičkog i dinamičkog tlaka ne mijenja se u sustavu kod strujanja bez gubitaka. Energija brzine (kinetička) može se pretvoriti u energiju tlaka (potencijalnu) i obratno. Ukupan tlak može se također izraziti kao pretlak ili apsolutni tlak. Ukupni tlak izražen kao pretlak: u

st

d

ua

st

d

0

sta




H1=25m.n.m H2=20m.n.m D=200 mm; A=0,0314 m 2 Q,v=? Referentnu ravninu nije potrebno definirati jer su visine zadane apsolutnim kotama. Bernollijeva jednadţba postavlja se za karakteristične presjeke – na razini vode u rezervoaru (presjek 1) i na izlazu cijevi (presjek 2)


Kroz sustav cijevi prema slici struji voda. Prve dvije dionice cjevovoda a i b spojene su u seriju, dok su druge dvije dionice c i d spojene paralelno. Za svaku dionicu zadani su podaci prema slici. Potrebno je izračunati sve ostale podatke koji nedostaju. Pri rješavanju se polazi od pretpostavke očuvanja mase. Ovdje se radi o stacionarnom strujanju nestlačivog fluida. U prve dvije dionice protok fluida je jednak i on se kasnije dijeli na dvije paralelne dionice. Protok fluida ćemo odrediti iz podataka za dionicu b:

Na slici je uočen kontrolni volumen koji obuhvaća unutarnjost račvaste cijevi. Kroz dva presjeka nestlačivi fluid ulazi u kontrolni volumen protocima Qu , a kroz dva izlazi protocima Qi. Prema jednadžbi kontinuiteta vrijedi:

Q1 + Q 2 = Q 3 + Q4

Hidraulički i ekvivalentni promjer Hidraulički promjer dh Radi jednostavnijeg proračuna gubitaka kod strujanja fluida kroz cijevi i kanale koji nemaju kružni presjek izveden je pojam hidrauličkog promjera koji se računa pomoću izraza:

Gdje su: A m2 površina poprečnog presjeka O m opseg poprečnog presjeka strujanja (oplakivani opseg) dh m hidraulički promjer

a za kvadratni:

Reynoldsova značajka Re

Reynoldsova značajka je bezdimenzijska veličina koja opisuje karakteristiku strujanja. Strujanja u cijevi su slična ako imaju jednak Reynoldsov broj.

Gdje su: w m/s brzina strujanja fluida d m unutrašnji promjer cijevi v m2/s kinematički viskozitet fluida dh m hidraulički promjer (npr. za EL loživo ulje kod 20°C:

v = 6•10

m2/s za vodu kod 10 °C: -6

v = 1,31•10


v = 0,37•10

-6

m2/s)

Strujanje fluida kroz cijev kod kojeg je Re < 2320 je laminarno, a za Re > 2320 je turbulentno strujanje fluida.

Otpor strujanju u cijevima Gubitak tlaka zbog otpora pri strujanju fluida gustoće ρ s brzinom w računa se pomoću Darcyjeve formule:

 koeficijent gubitaka, koji za ravne cijevi kružnog presjeka iznosi:

Gdje su:

λ koeficijent trenja l m duljina cijevi d m promjer cijevi (ili hidraulički promjer) Za proračun pada tlaka u ravnim cijevima možemo pisati:

Gdje je:

R Pa/m pad tlaka po dužnom metru cijevi.

Koeficijent trenja za cijevi je funkcija hrapavosti stijenke cijevi i oblika strujanja. Uobičajne su vrijednosti λ = 0,02 ÷ 0,05.

Za laminarno strujanje (Re < 2320) vrijedi: i neovisan je o hrapavosti cijevi Za turbulentno strujanje (Re tri područja strujanja: - Strujanje u glatkoj cijevi

> 2320) razlikujemo

Strujanje u hrapavoj cijevi: Strujanje u prijelaznom području (Colebrookova formula)

Gdje su: λ koeficijent trenja za cijevi ε hrapavost cijevi d promjer cijevi, unutrašnji ili dh

(λ ovisi samo o Re značajki).

(λ ovisi samo o relativnoj hrapavosti λ ovisi o Re značajki i

Pad tlaka u cjevovodu

Općenito se pad tlaka računa pomoću formule: Dodatni gubici, padovi tlaka, javljaju se pri strujanju fluida kroz armature, spojnice, aparate i slično. Koeficijent gubitaka ζ mora biti određen za svaki element posebno. Brzine s kojom se određuje pad tlaka (lokalni otpori) mora se odrediti od slučaja do slučaja. a) Promjena poprečnog presjeka (proširenje, suženje). Pad tlaka je posljedica promjene brzine strujanja fluida i komešanja čestica.

Koeficijent gubitaka se određuje kao

a pad tlaka se odnosi na brzinu w1

Lokalni otpor kod proširenja

Određivanje koeficijenta trenja u cijevi

b) Protjecanje kroz račvu, odvojke ili spojnicu Kod račvanja, odvajanja ili spajanja struja fluida, dolazi do pada tlaka. Koeficijent gubitaka ζ ovisi o više faktora: - Oblik poprečnog presjeka cijevi (kružni ili pravokutni) - Karakteristike poprečnog presjeka Kod računanja pada tlaka treba voditi računa s ( A/AA ili A/AD ) kojom se brzinom on računa (ona ispred račve - Karakteristike brzine ( w/wA ili w/wD ) - Kut račvanja ili u račvi). - Oblik račve (npr.konus) Koeficijent gubitaka može poprimiti i negativnu

vrijednost. Gubitci se mogu smanjiti konusnim prolazom, zakrivljenjem spoja ili koljenom.

Koeficijent gubitaka za ravni T komad.

c) Protjecanje kroz mjerilo protoka, kalorimetre i slične uređaje Pad tlaka kod ovakvih uređaja naznačen je u tehničkoj dokumentaciji proizvođača. d) Ogrjevno tijelo (radijatori, konvektori) Za pad tlaka u različitim konstrukcijama ogrjevnih tijela, (konvektori i sl. u kojima su brzine strujanja vrlo male) usvaja se vrijednost koeficijenta gubitaka ζ = 2,5. Pad tlaka se računa pomoću izraza:

Gdje je: wH m/s brzina vode na ulaznom presjeku priključka. e) Cijevi Pad tlaka ravnih dijelova cijevne mreže dužine l može se izračunati na osnovi vrijednosti specifičnog otpora R, danog u dokumentaciji proizvoda.

Izmjenjivači topline, kaloriferi, solarni kolektori Pad tlaka se određuje na osnovi tehničke dokumentacije i nominalnog volumnog protoka. Općenito vrijedi sljedeći odnos između pada tlaka i volumnog protoka.

Primjer: Pad tlaka izmjenjivača topline Izmjenjivač topline ima pad tlaka od 0,12 bar kod nominalnog protoka od 3,2 m3/h. Koliki je pad tlaka pri protoku od 5 m3/h.

Prolaz topline Toplinski tok koji prelazi s neke tekućine na ravnu stjenku, prolazi kroz tu stjenku te sa te stjenke na drugu tekućinu računa se uz poznavanje: • Koeficijenta prolaza topline k W / m2K • Površine stjenke (okomito na smjer izmjene topline) A m2 • Temperature tekućina (fluida) T1 i T2 K (tekućine ili fluidi su sve kapljevite I plinovite tvari) pomoću izraza :

Temperaturna raspodjela kod izoliranog zida s: a) vanjskom izolacijom b) unutrašnjom izolacijom

Koeficijent prolaza topline k računa se pomoću izraza:

Gdje su : W / m2 K koeficijent prijelaza topline s tekućine na stjenku m debljina stjenke W / m K koeficijenti toplinske vodljivosti W / m2 K koeficijent prijelaza topline sa stjenke tekućinu 2. Recipročna vrijednost koeficijenta prolaza topline predstavlja ukupni toplinski otpor prolazu topline pa možemo analogno tomu pisati:

Gdje su : R m2K / W ukupni otpor prolazu topline R1 m 2 K / W otpor prijelazu topline s tekućine 1 na stjenku Rλ m 2 K / W otpor provođenju topline R2 m 2 K / W otpor prijelazu topline sa stjenke na tekućinu 2

Prema novoj konvenciji koeficijent prolaza topline označava se sa U, pa toplinski tok kroz ravni višeslojni zid (slika1-1), u stacionarnom stanju, ovisi o samoj konstrukciji zida, površini zida i temperaturnoj razlici između unutarnje i vanjske temperature zraka.

Gdje su: Φ W toplinski tok U W / m 2 K koeficijent prolaza topline T1 K temperatura tekućine 1, izvan temperaturnog graničnog sloja T2 K temperatura tekućine 2, izvan temperaturnog graničnog sloja A m 2 površina L W/K provodljivost

Postrojenje za kondicioniranje jedne kuće napaja se mehaničkom snagom od P = 3 kW i u stanju je da spremniku više temperature preda toplinski tok od dQ/dt = 12 kW. Potrebno je odrediti: a) Toplinski množilac ε kada se tijekom zime kuća grije, b) Toplinski množilac ε kada se tijekom ljeta kuća hladi. Rješenje a) Toplinski množilac je omjer između korisne energije i utrošene energije. Prilikom grijanja kuće mi svu toplinu dovodimo kući kao spremniku više temperature:

Toplinski množilac je omjer između korisne energije i utrošene energije. Prilikom hlađenja kuće mi iz nje odvodimo toplinu, te toplinu odbacujemo na okoliš kao spremnik više temperature:





Dinamički tlak


gdje je: w (m/s) brzina strujanja fluida Ukupni tlak Suma statičkog i dinamičkog tlaka ne mijenja se u sustavu kod strujanja bez gubitaka. Energija brzine (kinetička) može se pretvoriti u energiju tlaka (potencijalnu) i obratno. Ukupan tlak može se također izraziti kao pretlak ili apsolutni tlak. Ukupni tlak izražen kao pretlak:




H1=25m.n.m H2=20m.n.m D=200 mm; A=0,0314 m2 Q,v=? Referentnu ravninu nije potrebno definirati jer su visine zadane apsolutnim kotama. Bernollijeva jednadţba postavlja se za karakteristiĉne presjeke – na razini vode u rezervoaru (presjek 1) i na izlazu cijevi (presjek 2)


Kroz sustav cijevi prema slici struji voda. Prve dvije dionice cjevovoda a i b spojene su u seriju, dok su druge dvije dionice c i d spojene paralelno. Za svaku dionicu zadani su podaci prema slici. Potrebno je izračunati sve ostale podatke koji nedostaju. Pri rješavanju se polazi od pretpostavke očuvanja mase. Ovdje se radi o stacionarnom strujanju nestlačivog fluida. U prve dvije dionice protok fluida je jednak i on se kasnije dijeli na dvije paralelne dionice. Protok fluida ćemo odrediti iz podataka za dionicu b:

Na slici je uočen kontrolni volumen koji obuhvaća unutarnjost račvaste cijevi. Kroz dva presjeka nestlačivi fluid ulazi u kontrolni volumen protocima i , a kroz dva izlazi protocima i . Kroz plašt račve nema protoka fluida. 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q Prema jednadžbi kontinuiteta vrijedi

Prolaz topline Toplinski tok koji prelazi s neke tekućine na ravnu stjenku, prolazi kroz tu stjenku te sa te stjenke na drugu tekućinu računa se uz poznavanje: • Koeficijenta prolaza topline k W / m2 K • Površine stjenke (okomito na smjer izmjene topline) A m2 • Temperature tekućina (fluida) T1 i T2 K (tekućine ili fluidi su sve kapljevite I plinovite tvari) pomoću izraza :

Temperaturna raspodjela kod izoliranog zida s: a) vanjskom izolacijom b) unutrašnjom izolacijom

Koeficijent prolaza topline k računa se pomoću izraza:

Gdje su : W / m2 K koeficijent prijelaza topline s tekućine na stjenku m debljina stjenke W / m K koeficijenti toplinske vodljivosti W / m2 K koeficijent prijelaza topline sa stjenke tekućinu 2. Recipročna vrijednost koeficijenta prolaza topline predstavlja ukupni toplinski otpor prolazu topline pa možemo analogno tomu pisati:

Gdje su : R m2K / W ukupni otpor prolazu topline R1 m2K / W otpor prijelazu topline s tekućine 1 na stjenku Rλ m2K / W otpor provođenju topline R2 m2K / W otpor prijelazu topline sa stjenke na tekućinu 2

Prema novoj konvenciji koeficijent prolaza topline označava se sa U, pa toplinski tok kroz ravni višeslojni zid (slika1-1), u stacionarnom stanju, ovisi o samoj konstrukciji zida, površini zida i temperaturnoj razlici između unutarnje i vanjske temperature zraka.

Gdje su: Φ W toplinski tok U W / m2 K koeficijent prolaza topline T1 K temperatura tekućine 1, izvan temperaturnog graničnog sloja T2 K temperatura tekućine 2, izvan temperaturnog graničnog sloja A m2 površina L W/K provodljivost

Postrojenje za kondicioniranje jedne kuće napaja se mehaničkom snagom od P = 3 kW i u stanju je da spremniku više temperature preda toplinski tok od dQ/dt = 12 kW. Potrebno je odrediti: a) Toplinski množilac ε kada se tijekom zime kuća grije, b) Toplinski množilac ε kada se tijekom ljeta kuća hladi. Rješenje a) Toplinski množilac je omjer između korisne energije i utrošene energije. Prilikom grijanja kuće mi svu toplinu dovodimo kući kao spremniku više temperature:

Toplinski množilac je omjer između korisne energije i utrošene energije. Prilikom hlađenja kuće mi iz nje odvodimo toplinu, te toplinu odbacujemo na okoliš kao spremnik više temperature:

Hidraulički i ekvivalentni promjer Hidraulički promjer dh Radi jednostavnijeg proračuna gubitaka kod strujanja fluida kroz cijevi i kanale koji nemaju kružni presjek izveden je pojam hidrauličkog promjera koji se računa pomoću izraza:

Gdje su: A m2 površina poprečnog presjeka O m opseg poprečnog presjeka strujanja (oplakivani opseg) dh m hidraulički promjer

a za kvadratni:

Reynoldsova značajka Re

Reynoldsova značajka je bezdimenzijska veličina koja opisuje karakteristiku strujanja. Strujanja u cijevi su slična ako imaju jednak Reynoldsov broj.

Gdje su: w m/s brzina strujanja fluida d m unutrašnji promjer cijevi v m2/s kinematički viskozitet fluida dh m hidraulički promjer (npr. za EL loživo ulje kod 20 °C:

v = 6•10


v = 1,31•10


v = 0,37•10

-6

m2/s)

Strujanje fluida kroz cijev kod kojeg je Re < 2320 je laminarno, a za Re > 2320 je turbulentno strujanje fluida.

Otpor strujanju u cijevima Gubitak tlaka zbog otpora pri strujanju fluida gustoće ρ s brzinom w računa se pomoću Darcyjeve formule:

 koeficijent gubitaka, koji za ravne cijevi kružnog presjeka iznosi:

Gdje su:

λ koeficijent trenja l m duljina cijevi d m promjer cijevi (ili hidraulički promjer) Za proračun pada tlaka u ravnim cijevima možemo pisati:

Gdje je: R Pa/m pad tlaka po dužnom metru cijevi.

Koeficijent trenja za cijevi je funkcija hrapavosti stijenke cijevi i oblika strujanja. Uobičajne su vrijednosti λ = 0,02 ÷ 0,05.

Za laminarno strujanje (Re < 2320) vrijedi: i neovisan je o hrapavosti cijevi Za turbulentno strujanje (Re tri područja strujanja: - Strujanje u glatkoj cijevi

> 2320) razlikujemo

Strujanje u hrapavoj cijevi: Strujanje u prijelaznom području (Colebrookova formula)

Gdje su: λ koeficijent trenja za cijevi ε hrapavost cijevi d promjer cijevi, unutrašnji ili dh

(λ ovisi samo o Re značajki).

(λ ovisi samo o relativnoj hrapavosti λ ovisi o Re značajki i

Pad tlaka u cjevovodu

Općenito se pad tlaka računa pomoću formule: Dodatni gubici, padovi tlaka, javljaju se pri strujanju fluida kroz armature, spojnice, aparate i slično. Koeficijent gubitaka ζ mora biti određen za svaki element posebno. Brzine s kojom se određuje pad tlaka (lokalni otpori) mora se odrediti od slučaja do slučaja. a) Promjena poprečnog presjeka (proširenje, suženje). Pad tlaka je posljedica promjene brzine strujanja fluida i komešanja čestica.

Koeficijent gubitaka se određuje kao

a pad tlaka se odnosi na brzinu w1

Lokalni otpor kod proširenja

Određivanje koeficijenta trenja u cijevi

Protjecanje kroz račvu, odvojke ili spojnicu Kod račvanja, odvajanja ili spajanja struja fluida, dolazi do pada tlaka. Koeficijent gubitaka ζ ovisi o više faktora: - Oblik poprečnog presjeka cijevi (kružni ili pravokutni) - Karakteristike poprečnog presjeka ( A/AA ili A/AD ) - Karakteristike brzine ( w/wA ili w/wD ) - Kut račvanja - Oblik račve (npr.konus)

Kod računanja pada tlaka treba voditi računa s kojom se brzinom on računa (ona ispred račve ili u račvi). Koeficijent gubitaka može poprimiti i negativnu vrijednost. Gubitci se mogu smanjiti konusnim prolazom, zakrivljenjem spoja ili koljenom.

koeficijent gubitaka za ravni T komad.

c) Protjecanje kroz mjerilo protoka, kalorimetre i slične uređaje Pad tlaka kod ovakvih uređaja naznačen je u tehničkoj dokumentaciji proizvođača. d) Ogrjevno tijelo (radijatori, konvektori) Za pad tlaka u različitim konstrukcijama ogrjevnih tijela, (konvektori i sl. u kojima su brzine strujanja vrlo male) usvaja se vrijednost koeficijenta gubitaka ζ = 2,5. Pad tlaka se računa pomoću izraza:

Gdje je: wH m/s brzina vode na ulaznom presjeku priključka. e) Cijevi Pad tlaka ravnih dijelova cijevne mreže dužine l može se izračunati na osnovi vrijednosti specifičnog otpora R, danog u dokumentaciji proizvoda.

Izmjenjivači topline, kaloriferi, solarni kolektori Pad tlaka se određuje na osnovi tehničke dokumentacije i nominalnog volumnog protoka. Općenito vrijedi sljedeći odnos između pada tlaka i volumnog protoka.

Primjer: Pad tlaka izmjenjivača topline Izmjenjivač topline ima pad tlaka od 0,12 bar kod nominalnog protoka od 3,2 m3/h. Koliki je pad tlaka pri protoku od 5 m3/h.

Na slici je uočen kontrolni volumen koji obuhvaća unutarnjost račvaste cijevi. Kroz dva presjeka nestlačivi fluid ulazi u kontrolni volumen protocima i , a kroz dva izlazi protocima i . Kroz plašt račve nema protoka fluida. 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q Prema jednadžbi kontinuiteta vrijedi

Mjerenje brzine strujanja fluida u cijevima Lijeva cjevčica mjeri statički tlak u točki 1, a Pitotova cijev zaustavni tlak u točki 2. Razlika ta dva tlaka je visina brzine, pa vrijedi

Očito je da se brzina računa iz mjerene razlike tlakova, koja se obično mjeri diferencijalnim manometrom.

2Δv gh

Prandtl-Pitotova cijev

Sastoji se od dvije koaksijalne cijevi, pri čemu je unutarnja cjevčica svojim otvorom suprotstavljena strujanju i mjeri zaustavni tlak (točka 2 na slici). Vanjska cijev ima po obodu rupice s otvorima preko kojih čestice fluida prolaze tangencijalno kojima se mjeri statički tlak (točka 3 na slici). Donja slika kvalitativno prikazuje promjenu tlaka duž strujnice 1-2-3. U točki zastoja je brzina jednaka nuli, a tlak je maksimalan. Od točke zastoja fluid se ponovo ubrzava, a tlak opada. U području između točaka 2 i 3 brzina na nekim mjestima premašuje brzinu 1 v , te tlak opada ispod tlaka 1 p , ali se na određenoj udaljenosti od točke 2 tlak ponovo vraća na vrijednost tlaka 1 p . Ako se zanemari učinak viskoznih sila u neograničenom strujanju fluida tlak 3 p će biti jednak tlaku 1 p , pa će se iz mjerene visine Δh moći izračunati brzina 1 v , pri čemu vrijedi iz

PUMPE Općenito o pumpama

• Pumpa je stroj u kojemu se mehanička energija pogona pretvara u hidrauličku energiju pumpanog fluida • Namjena pumpe je pumpanje najrazličitijih fluida, poput destilata, viskoznih tekućina, agresivnih tekućina, morske vode do 80 C, slatke vode do 100 C i više, itd.

o Zahtjevi za pumpe postavljaju se kao i za druge strojeve: • sigurnost rada kod bočnog i uzdužnog nagiba, • ekonomičnost • mala masa i dimenzije, • sposobnost trajnog pogona bez nadzora, • prilagodljivost automatici, itd.

Pogoni pumpi • izravno od glavnog pogonskog stroja, • elektromotorom, • parnom turbinom,

• parnim stapnim strojem, • izravno od parnog cilindra parnog stroja, • ručni

Zupčasta pumpa

Općenito o pumpama

pumpa

Općenito o pumpama

Općenito o pumpama

Općenito o pumpama

Općenito o pumpama

Općenito o pumpama

Općenito o pumpama

Općenito o pumpama

Osnove i pojmovi Cirkulacijska crpka u krugu grijanja ima ulogu transporta tople vode, nosioca topline, koja se iz kotla dovodi do ogrjevnih tijela i ohlađena vraća u kotao. Kapacitet crpke Kapacitet crpke je količina fluida koju crpka transportira u jedinici vremena. Potrebni kapacitet crpke sa izražava preko potrebne količine topline koju treba predati korisniku i toplinskih gubitaka pri distribuciji.

gdje su: ΦH W - potrebna količina topline ΦV W - toplinski gubici Δ K - temperaturna razlika polaznog i povratnog voda c kJ/kgK - specifični toplinski kapacitet ρ kg/m3 - gustoća vode pri srednjoj temperaturi medija (u inženjerskim proračunima može se uzeti ρ = 1000 kg/m3)

Korisna snaga crpke Korisna snaga crpke je snaga potrebna za ostvarenje željenog kapaciteta crpke.

gdje su: qV m3/s - volumni protok fluida P W - korisna snaga g m/s2 - gravitacija ρ kg/m3 - gustoća fluida (vode) H m - visina vodenog stupca

Električna snaga crpke Pel i stupanj djelovanja huk

Ukupan stupanj djelovanja

Karakteristika crpke i radna točka Karakteristika crpke pokazuje vezu između protoka i tlaka kod konstantnog broja okretaja crpke. Određuje se ispitivanjem tako da se prigušivanjem ventila smanjuje protok kroz crpku. Kad je ventil zatvoren (protok nula) crpka postiže maksimalni tlak. Ova je vrijednost (visina dizanja) često naznačena na crpki

Karakteristika crpke

Primjer: Određivanje crpke za stambeni blok. Potrebna toplina za stambeni blok je Φ = 614 [Kw]. Temperatura vode na ulazu je 90 °C a na izlazu 70°C (ΔJ = 20°C), a ρ = 971 [kg/m3] kod 80°C. Crpka mora savladati gubitke u grani s najvećim padom tlaka gdje su: qv m3/s - volumenski protok qm kg/s - maseni protok Φ W - toplinski tok (snaga) ρ kg/m3 - gustoća fluida c W/kgK - specifični toplinski kapacitet Δu K - temperaturna razlika

Pad tlaka u cijevnoj mreži posljedica je sljedećih gubitaka: - gubitci ravnih dijelova cjevovoda Δp R = R · l - lokalni gubitci

Koeficijent cijevne mreže:

- ventili i razdjelnici - ukupni gubici: pretpostavka: gubitak u ravnim dijelovima uzima se R = 100 [Pa/m] lokalni otpori su 60% ukupnih gubitaka cjevovoda. Dužina ravnih dijelova cjevovoda (polaz, povrat) L = 223 m

Karakteristika cijevne mreže (parabola): U dvostrukom log dijagramu parabola postaje pravac. Crpka radi samo po svojoj karakteristici. Točka u kojoj se sijeku karakteristika crpke i karakteristika mreže je radna točka.

Konstrukcija 1.U principu crpke se izrađuju u linijskoj izvedbi pri čemu su usisni i tlačni vod u liniji. 2.Male crpke (do NO 100) sastoje se od spiralnog kućišta izrađenog iz sivog lijeva ili visokokvalitetnog čeličnog lima. 3.S el. motorom su povezane preko prirubnice. 4.Izrađuju se u različitim veličinama i za različite visine dobave. 5.Rotor crpke izrađen je iz kvalitetnog umjetnog materijala, nehrđajućeg čelika ili sivog lijeva. 6.Isporučuju se u raznim veličinama i s mogućnosti promjenljive dobave. Za manje visine dobave izrađuju se kao aksijalne, a za veće kao radijalne. 7.Crpke namijenjene za centralna grijanja konstruirane su kao mokre i suhe. Obje konstrukcije mogu biti u jednostrukoj i dvostrukoj izvedbi. Kod mokrih, potopljenih, crpki svi su pokretni dijelovi u vodi, a brtvljenje mora biti kvalitetno.

1. 2. 3. 4.

Voda koja cirkulira u sustavu služi kao sredstvo za podmazivanje. Ovakve crpke su tihe ne traže skoro nikakvo održavanje. Snage im se kreću od 10 W do 2,5 kW, visina dizanja do 12 m, a dobava do 100 m3/h. Kod suhe izvedbe brtvljenje se ostvaruje prstenastom brtvom (od keramičkih materijala visoke kvalitete kad se traži duži radni vijek). Buka koja se javlja kod ovog tipa crpki znatno je veća nego kod potopljenih. Snaga im je obično od 0,75 kW na više.

Suha konstrukcija, presjek

Tlak u sustavu

Raspored tlaka u sustavu Čvornim točkama sustava nazivamo spojna mjesta u kojima se od glavnih vodova granaju odgovarajući razvodi, polaznog ili povratnog voda. Analogno prema ili od ogrjevnog tijela. Na osnovi gubitka tlaka u odvojku može se u čvornim točkama odrediti razlika tlaka i nacrtati karakterističan dijagram pada tlaka u sustavu. Na slici je prikazana raspodjela tlaka za klasičan paralelan spoj i za paralelan spoj prema Tichelmann-u koji osigurava strujanje medija pri istim padovima tlaka.

Raspodjela tlakova u dvocijevnom sustavu spojenom prema Tichelmann-u

Spajanje ogrjevnih tijela prema Tichelmann-u

Jednolika raspodjela tlakova prema Tichelmann-u

A. Tichelmann je predložio takvo povezivanje ogrjevnih tijela kod kojeg je svako od njih spojeno cijevima približno jednake duljine, mjereno od kotla. Podjednake padove tlaka moguće je ostvariti jedino ukoliko su sva ogrjevna tijela istog tipa i iste snage, a samim time i protoci radnog medija kroz njih su isti. U ovom je slučaju proračun cijevne mreže pojednostavljen, a regulacija sustava je jednostavna i traži samo manja podešavanja.

Mogući načini cirkulacije u Tichelmann-ovom sustavu

H

ΔhC

ΔhV

ΔhE

h1

h

Opis slike: U točkama B, C, D i E dižu se vertikale 1 do 4 pri čemu se točke C1 do C6 odnose na vertikalu 2. Pri tome su: H - visina dizanja crpke ΔhC - razlika tlaka za vertikalu 2 ΔhV - pad tlaka na ventili ogrjevnog tijela 2 ΔhE - razlika tlaka za vertikalu 4 h1 - pogonski tlak za ogrjevno tijelo 1

Za dvocijevni sustav s donjim razvodom, slika, dan je dijagram raspodjele tlakova. Prikazani su: Visina dizanja crpke je Δp. Prvo je opisana desna strana gledano od točke A. Padovi tlaka na pojedinim granama AC, CF, FG, GJ smanjuju radni tlak. Statički tlak sustava nije uzet u obzir. Pad tlaka na ogrjevnom tijelu 3 (HK3) mora biti isti kao na HK2. Za ogrjevno tijelo HK1 moramo preko ugrađenog ventila ostvariti pad tlaka od G do H. Padovi tlaka povratnog voda su HE, ED i DB. Lijeva strana sustava ponaša se identično s tom razlikom što je ukupni pad tlaka na kraju povratnog voda AB'. Da bi se ostvarila ravnoteža u sustavu u povratni se vod lijeve grane mora ugraditi regulacijski ventil STR na dionici MB. Pomoću ovog ventila ostvaruje se isti pad tlaka kao što je i u desnoj grani sustava.

Raspored tlaka za sustav toplovodnog grijanja s donjim razvodom (zatvoreni sustav, desno s centralnim odzračivanjem, lijevo s pojedinačnim odzračivanjem).

Raspored tlaka za sustav toplovodnog grijanja s donjim razvodom (zatvoreni sustav, desno s centralnim odzračivanjem, lijevo s pojedinačnim odzračivanjem).

SUSTAVI ZA ZAGRIJAVANJE PROSTORA Potrebni podatci Kod proračuna sustava za zagrijavanje prostora konvekcijom u obzir se moraju uzeti slijedeći faktori: •

Namjena prostora (stambeni, radni itd., te tražena temperatura prostora),

•

Vrsta ogrjevnih tijela (radijatori, konvektori itd.),

•

Uređaj za zagrijavanje vode (kotao, bojler, izmjenjivač topline, dizalica topline, solarni

•

kolektori),

•

Tip sustava (niskotemperaturni, standardni, s iskorištavanjem otpadne topline),

•

Određivanje temperature medija nosioca topline.

Dimenzioniranje sustava za zagrijavanje prostora Za pojedini sustav vrijede slijedeće definicije: Vrste ogrjevnih tijela (1) Pločasti i člankasti radijatori

Osnova za odabir je nazivni toplinski učinak ogrjevnog tijela. Faktori koji smanjuju nazivni toplinski učinak su; Način spajanja, način ugradnje i metalik boje moraju se uzeti u obzir. Različita srednja temperatura vode u odnosu na normiranu, druge temperature ambijenta od normirane. Ovi se faktori moraju uzeti u obzir prema normi M7513. (2) Konvektori

Kod odabira mora se poštivati podatci proizvođača. Moraju uzeti u obzir promjene nazivnog učinka uslijed nestandardnih radnih temperatura medija, ugradnje u otvore i slično.

(3) Integrirani sustavi – podno grijanje Kod dimenzioniranja podnog grijanja kao integriranog sustava koriste se standardne proračunske metode i podatci iz tehničke dokumentacije. (4) Druge vrste integriranih sustava Kod dimenzioniranja drugih vrsta integriranih sustava treba koristiti relevantnu stručnu literaturu i tehničku dokumentaciju proizvođača. U slučaju stropnih zračećih panela kod dimenzioniranja treba uzeti u obzir temperature na mjestu boravka i geometrijske parametre. (5) Druge vrste ogrjevnih tijela Za nestandardne vrste ogrjevnih tijela dimenzioniranje sustava se radi na osnovi tehničke dokumentacije proizvođača a u nedostatku tih informacija koristi se odgovarajuća stručna literatura. Kod postavljanja ventilokonvektora treba voditi računa o nivou buke, načinu strujanja zraka, a u nekim slučajevima i o regeneraciji topline. Veliki broj firmi nudi računalne programe za dimenzioniranje sustava grijanja i njegovih elemenata što znatno ubrzava postupak projektiranja. Za kvalitetno korištenje takvih programa neophodno je dobro poznavanje teorijskih osnova proračuna kako bi se dobiveni rezultati mogli ispravno vrednovati.

Proračunske temperature Definiranje temperatura medija, nosioca topline u sustavima grijanja traži odgovarajući izvor toplinske energije i odavanja topline. Kako su danas kondenzacijski kotlovi odraz stanja tehnike i kod kojih su temperature povratnog voda niske treba dobro razmotriti mogu li se temperature u sustavu održavati nižim. Kod dizalica topline treba voditi računa o tome da temperature polaznog voda ne mogu biti iznad određenih vrijednosti. Preporučuju se prema H5150-1 slijedeće temperature u sustavu ovisno o vrsti izvora topline: • Dizalica topline u sustavu grijanja, temperature polaznog voda ≤ 50°C, • Kondenzacijski kotao u sustavu grijanja, temperatura povratnog voda 35°C, • Ostali izvori topline u sustavu grijanja, temperatura polaznog voda 75°C.

Napomene za projektiranje

Za svaki element za odavanje topline (člankasti, pločasti radijator ili konvektor) u krugu grijanja potrebno je prema DIN 18380 predvidjeti: • mogućnost regulacije, • odvajanje od mreže na polazu i povratu, • mogućnost pražnjenja, • mogućnost odzračivanja. 1. Kod integriranih sustava grijanja kao što je podno grijanje treba predvidjeti mogućnost pražnjenja instalacije i odzračivanje za više krugova ( preko zajedničkog razdjelnika). 2. Kod različitih sustava (s radijatorima, integrirani sustavi drugi tipovi ogrjevnih tijela) preporuča se ugradnja elemenata za regulaciju. 3. Ukoliko sustav ima više podsustava treba predvidjeti elemente za regulaciju za svaki od njih. 4. Ukoliko se traži mjerenje potrošnje toplinske energije treba predvidjeti ugradnju kalorimetara prema zahtjevima M5920, M5921, M5922 i EN 835. 5. Kod sustava daljinskog grijanja ili razvedenih sustava treba proučiti smjernice za projektiranje ovakvih sustava.

Osnove proračuna Norma M7500 daje proračun potrebne topline bez dodataka i odbitaka. Dodaci se daju na utjecaj vjetra (npr. za prostoriju orijentiranu na SZ). Kad se predviđaju duži prekidi rada sustava treba predvidjeti dodatak na prekid loženja. Promjenom radnih parametara ogrjevnog tijela u odnosu na standardne promijenit će se i njegov učinak a što mora biti uzeto u obzir prilikom proračuna i odabira ogrjevnog tijela. Zahtjev: Toplinski učinak ogrjevnog tijela Φ mora biti, za nazivne parametre prostora, jednak ili veći od nominalnog Φn potrebnog za taj prostor.

Prema DIN 4701, dio 3:1989 može se dodati 15% toplinske snage u odnosu na proračunatu radi odstupanja u gradnji odnosno unutarnje od referentne temperature.

Preko potrebnog toplinskog učinka Φn za pojedinu prostoriju i poznatog učinka jednog članka ili dužnog metra pločastog radijatora možemo odrediti potreban broj članaka odnosno veličinu pločastog radijatora.

gdje su: Φ1n - snaga (učinak) jednog članka (W/čl.) ili dužnog metra pločastog radijatora (W/m) određen prema EN 422-2, fg - ukupni faktor korekcije u odnosu na standardne vrijednosti dobivene ispitivanjem.

CJEVOVODI KOD GRIJANJA I KLIMATIZACIJE

Za protok raznih plinova, para i tekućina, a u nekim slučajevima i transport krutih tvari služe cijevni vodovi. Oni su izgrađeni od elemenata kao što su: cijevi, ventili, zasuni, pipci (slavine), zaklopke (priklopci) i dr. Cijevi i njihovi dijelovi se zbog pojednostavljenja prikazuju pomoću simbola u crtežima,

slika 20.1. Takvo prikazivanje omogućuje standardizacija pojedinih dijelova. Standardni simboli pojednostavljuju shemu cijevnog voda tako da dolazi do izražaja tok strujanja fluida i princip djelovanja cijevnog voda.

R - rezervoar, V - ventil, C – cijevni vod Shema cijevnog

Za industrijske objekte predlaže se sustav zaštitnog bojenja cijevnog voda: • crveni prstenovi za upozorenje na lakozapaljive požarne i eksplozivne tvari, • žuti prstenovi za obilježavanje opasnih i štetnih tvari za zdravlje ljudi (otrovnih, zagušljivih, i dr.), • zeleni prstenovi za bezopasne i neutralne tvari.

Transportiranje plinova, pare, tekućina, a ponekad i krutih tvari sa jednog mjesta na drugo mjesto obavlja se pomoću cjevovoda. Pri tome, udaljenost između tih mjesta može biti veoma velika (naftovod, plinovod, itd.) ili vrlo mala (pretakanje vina iz rezervoara u manje posude). Osnovni sastavni dijelovi cjevovoda su cijevi. Cijevni vod s većom dužinom sastavljen je od više pojedinačnih cijevi, koje moraju biti međusobno prikladno spojene. Spajanje cijevi obavlja se najčešće pomoću prirubnica. U eksploataciji je korištenje cijevnog voda praktično neograničeno obzirom ne osnovne parametar fluida, kao što su tlak, temperatura i vrsta fluida. Radni tlakovi cijevnog voda su u rasponu od vrlo niskih podtlaka (cca 5 kPa), pa do veoma visokih tlakova (oko 50 MPa). Raspon radnih temperatura iznosi od oko –200°C (kod ukapljenih plinova) do +900°C (kod energetskih postrojenja). Visoki radni tlakovi zahtijevaju dovoljno čvrste i izdržljive izvedbe sastavnih dijelova cijevnog voda. Ovdje su u uskoj vezi i visoke radne temperature, obzirom da promjena temperature izravno utječe na veličinu mehaničkih

Kod projektiranja cijevnog voda treba uzeti u obzir i agresivnost fluida koja

se očituje u ubrzanom trošenju materijala cijevi uslijed kemijskog, korozivnog i erozivnog djelovanja. Za transportiranje raznih vrsti fluida najčešće se koristi kruta izvedba cijevnog voda, ali ne u svim slučajevima. Ne postoji materijal koji bi mogao udovoljiti svim navedenom parametrima kod transportiranja plinova, pare, tekućina i krutih tvari. Zato je u svakom pojedinom slučaju neophodno odabrati optimalan materijal u odnosu na osnovne parametre: radni tlak i temperaturu, uvjete eksploatacije i otpornost na korozivna oštećenja. Također, postoji niz primjera izvedbi sa kombiniranom upotrebom dva različita materijala, kada se istovremeno koriste njihova pozitivna svojstva.

Za izradu cijevi upotrebljavaju se sivi lijev, čelik, bakar i njihove legure, aluminijske legure, olovo, staklo, plastične mase, guma i tekstil. Za izradu krutih cjevovoda najviše se koriste metalne cijevi. Za fleksibilne cjevovode upotrebljavaju se plastične, gumene i tekstilne cijevi. Osnovne dimenzije metalnih cijevi (promjer i debljina stjenke) su standardizirane. Cijevi od sivog lijeva imaju dobru otpornost na korozivna oštećenja. One se koriste za transportiranje tekućina (voda, nafta i njezini derivati, otpadne vode) kod predtlaka do 1 MPa. Ako trasa cijevnog voda nije pravocrtna ili cijevni vod treba granati, koristi se posebno lijevane standardizirane umetke. Razlog tome je činjenica da se odlivena cijev naknadno ne može savijati, a to im je i najveći nedostatak. Čelične cijevi se proizvode u vrlo širokom asortimanu. Podijeljene su u dvije skupine prema postupku izrade: bešavne i šavne. Bešavne cijevi izrađuju se postupkom valjanja ili vučenja, a šavne zavarivanjem. Zavareni šav može biti ravan ili spiralan po dužini cijevi. Upotrebljavaju se za sve vrste fluida, te kod svih radnih tlakova i temperatura.

Sve moguće i poznate varijante cijevnih spojeva treba svrstati u dvije glavne skupine: nerastavljivi i rastavljivi spojevi. Nerastavljivi spojevi se izvode zakivanjem, lemljenjem i zavarivanjem uglavnom kod metalnih cijevi. Najviše se koristi zavarivanje, posebno kod čeličnih cijevi. Oblik šava može biti sučeoni ili kutni, a pomoću njega se spajaju ogranci, slika 20.3. Postupak spajanja daje nepropustan

spoj, pa ovdje nije potrebno poduzimati posebne mjere za hermetičnost spoja.

a

b

Vrste spojeva cijevi: a) sučeoni i b) kutni spoj cijevi

Uslijed protoka toplih fluida kroz cijevni vod dolazi do produženja (dilatacije) cijevnog voda, što ovisi o njegovoj ukupnoj dužini. Kompenzacijske cijevi se rabe kod sustava koji zbog istezanja i skupljanja uslijed temperaturnog opterećenja omogućavaju dilataciju sustava

Kompenzacijska cijev u obliku valovite lire

Približan proračun cijevnog voda provodi se u tri stupnja: 1. određivanje unutarnjeg promjera cijevi ili normalnog otvora, 2. određivanje potrebne debljine stjenke cijevi i 3. provjera naprezanja u prirubnici i u vijcima prirubničkog spoja.

Nominalni otvor se određuje na osnovi zadane količine fluida Q [m3/s] koja treba proći kroz cijevni vod u određenom vremenu i poštivanja zakona kontinuiteta, prema:

Di . vQ 4 2



Di  2

Q m v

ovdje je v [m/s] srednja brzina protjecanja fluida, koja približno iznosi: 0.5 do 5 [m/s] 20 do 30 [m/s] 30 do 50 [m/s] 15 do 80 [m/s]

za transportiranje vode, za transportiranje zasićene pare, za transportiranje pregrijane pare i za transportiranje zraka.

Debljina stijenke određuje se pomoću jednadžbe:

t

D pn

f 2 F

 c1  c2  m 

gdje je: D [m] unutarnji promjer cijevi, pn [Pa] nominalni tlak, φ faktor slabljenja stjenke cijevi (φ = 1 za bešavne cijevi; φ = 0,7 do 0,9 za šavne cijevi), σf [N/m2] granica tečenja kod radne temperature 1°C, vF [m/s] 1,6 do 2 – stupanj sigurnosti u odnosu na granicu tečenja, c1 [m] dodatak zbog netočnosti izrade cijevi i c2 [m] dodatak za koroziju.

Prirubnički spoj cjevovoda

Izračunata debljina stijenke i unutarnji promjer moraju biti usaglašeni sa standardiziranim dimenzijama cijevi. Broj i promjer vijaka i dimenzije prirubnice propisani su u standardu prema nominalnom otvoru i tlaku. No, ipak je potrebno kontrolirati veličinu naprezanja u priteznim vijcima i prirubnici uslijed opterećenja sa

silom pritezanja. Ukupna sila u prirubničkom spoju prema slici 20.5. određena je izrazom (122), a prethodna ukupna sila pritezanja izrazom (123).

Dm  Fr   p n N  4

Fo  2.5  3.5  Fr N 

gdje je: Dm [m]

srednji promjer brtve.

Ukupnu silu F0 treba podijeliti sa brojem vijaka kako bi se dobilo opterećenje jednog vijka F01.

Cijevna armatura Osnovni zadaci cijevne armature su:

1.potpuno prekidanje proticanja fluida (zaporna armatura), 2.usmjeravanje i reguliranje proticanja fluida (regulaciona armatura), 3.osiguravanje cijevnog voda i priključnih uređaja i strojeva od mogućih iznenadnih preopterećenja ili drugih nepoželjinih pojava (sigurnosna armatura), 4.mjerenje i nadzor pojava u cijevnim vodovima (kontrolirana armatura).

Prema osnovnim zadacima podešene su i izvedbe pojedinih vrsta armature, a to znači da je povelik asortiman izvedbi razne armature Smjernice za izbor armatura Nije moguće

Moguće

Moguće

Nije moguće

Obilježje

Ventil

Zasun

Pipac

Zaklopac

Ugradna duljina

Velika

Mala

Srednja

Mala

Visina izvedbe

Srednja

Velika

Mala

Mala

Otpor strujanju

Srednji

Mali

Mali

Umjeren

Uvjetna

Dobra

Dobra

Dobra

Srednje

Dugo

Kratko

Srednje

Sila namještanja

Srednja

Mala

Mala

Varira

Trošenja sjedala

Malo

umjereno

veliko

malo

Srednji DN

Najveći DN

Srednji DN

Njaveći DN

Najveći PN

SrednjI PN

Srednji PN

Mali PN

Vrlo dobra

Loša

Umjerena

Dobra

Prikladnost za promjenu smjera strujanja Vrijeme otvaranja odn. zatvaranja

Upotreba Prikladnost za procese namještanja

Gubitak tlaka na armaturama i savijenim dijelovima odnosno grananju cijevi, izraženo u ekvivalentnim dužinama vodova Armatura odn. dio voda

Slika

Ekvivalentna dužina voda u mm Unutrašnji promjer cijevi (nazivni promjer) u mm 25 50 80 100 125 150 200 250

300

Zaporni ventil

a

6

15

25

35

50

60

85

110

140

Zaporni zasun

b

03

0,7

1,0

1,5

2

2,5

3,5

5

6

Koljeno cijevi

c

1,5

3,5

5

7

10

15

20

35

50

Koljeno cijevi (r = d)

d

0,3

0,6

1,0

1,5

2,0

2,5

5

8

10

Koljeno cijevi (r = 2d) Cijevni nastavak Redukciona fazona

e

0,15

0,3

0,5

0,8

1,0

1,5

2

3

4

f

2

4

7

10

15

20

25

32

40

g

0,5

1,0

2

2,5

3,5

4,0

6

8

10

a

b

c

d

e

f

g

Prema konstruktivnoj izvedbi i funkcionalnosti, zaporna armatura se može razvrstati u 4 grupe, i to: ventili, zasuni, pipci (slavine) i zaklopke (priklopci).

a

b

Zaporna armatura

c

d

Zaporni ventil

Zasun

Pipac

Primjer 20.1. Odrediti unutarnji promjer i debljinu stijenke bešavne čelične cijevi Č.0206 za protok pare pod radnim tlakom p = 800 N/cm2 i temperature t = 250°C. Količina protoka iznosi Q = 2 l/s a brzina v = 25 m/s. Rješenje

Q 0,002 Du  200   200  vm 25 Du  1 cm   10  mm  Du  p 1  800 s c  0,1 2     sd 2  1  8000 s  0,15 cm   0,15  mm 

Gdje su: Du unutarnji promjer cijavi i s debljina stjenke cijevi

PAMETNA KUĆA

Što je pametna kuća

U staroj Grčkoj najveća je uvreda bila nekomu reći da je nepismen. Danas svi znamo čitati i pisati. Informacije su svugdje oko nas. Javljaju se novi mediji kojima prenosimo informacije. U suvremenome svijetu trebamo znati pronaći informaciju, prepoznati informaciju koja može riješiti problem, vrednovati i organizirati informacije te ih učinkovito rabiti. Danas se spominje i digitalna pismenost. Ona se odnosi na sposobnost čitanja i razumijevanja hiperteksta ili multimedijskih tekstova, a uključuje razumijevanje slika, zvukova i teksta. Za razliku od digitalne pismenosti, informacijska pismenost podrazumijeva cjelokupan svijet informacija, obuhvaćajući i one u tiskanome obliku. Stoga je ona širi pojam od digitalne pismenosti jer sve informacije još nisu u elektroničkome obliku, a opseg dostupnoga digitalnog sadržaja skroman je u odnosu na količinu tiskanih.

Toplinska ugodnost •

•

•

Osjećaj ugodnosti nužno je individualan tj. ne postoji neki određeni skup veličina stanja okoliša u kojem bi baš svaka osoba iskazala zadovoljstvo (u skupu osoba koje borave ili obavljaju iste aktivnosti u određenom prostoru uvijek se javlja izvjestan broj nezadovoljnih). Ugodnost je skup veličina stanja okoliša u kojem postotak nezadovoljnih ne prelazi određenu vrijednost. Osnovni faktori koji utječu na toplinsku ugodnost osoba u prostoru su: temperatura zraka u prostoriji, temperatura ploha prostorije, vlažnost zraka, strujanje zraka (brzina, smjer), razina odjevenosti, razina fizičke aktivnosti, te ostali faktori (dob, buka, namjena prostora, kvaliteta zraka,...). Toplinska ugodnost rezultat je zajedničkog međudjelovanja navedenih faktora. Pri promjeni samo jedne veličine stanja, istu ili sličnu razinu ugodnosti moguće je ostvariti samo uz promjenu i neke druge veličine stanja. Izmjena osjetne topline vrši se određenim mehanizmima (provođenje, konvekcija i zračenje), odnosno kao osjetna i latentna toplina (isparavanje) s površine kože.

CENTRALNI SUSTAV NUDI SLJEDEĆE MOGUĆNOSTI: • Regulacija sustava grijanja prema korištenju i individualnim željamaregulirati se može temperatura svake prostorije posebno • Ozračivanje prostorije (CO2 senzor) - ovisno o kvaliteti zraka, otvaraju i/ili zatvaraju se prozori te prema potrebi uključuje ventilator • Rolete i žaluzine se mogu podižu/spuštaju prema svjetlosti ili po potrebi • Rasvjeta - postoje senzori detekcije prisutnosti, ali i mogućnost regulacije prema željama, potrebama i dnevnoj svjetlosti u prostoriji • Upravljanje kućanskim uređajima na daljinu (preko mobitela i sl.) • Upozoravanje ukoliko ste prije izlaska ili spavanja ostavili otvoren prozor, vrata ili garažna vrata • Nadzorna funkcija i alarm • Upravljanje za vrijeme godišnjeg odmora - spuštanjem i dizanjem roleta, te paljenjem i gašenjem svjetla stvara dojam da je netko u kući, • Vremensko upravljanje - rasvjeta, grijanje, žaluzine i kućanski uređaji mogu se uključivati/isključivati preko vremenskog upravljanja, a kućanski uređaji koji su veliki potrošaći energije se automatski uključuju u vrijeme jeftinijie tarife • Upravljanje ključem - okretanjem ključa u bravi i napuštanjem kuće, aktivira se alarm i definirane utičnice se isključuju i/ili uključuju

FUNKCIONALNOSTI INTELIGENTNE KUĆE Multimedijski centar Multimedijalna rješenja za pametnu kuću podrazumijevaju upravljanje s audio i video uređajima iz bilo koje prostorije u kući. Pri tome su najčešće uređaji pohranjeni u jednoj prostoriji dok su zvučnici i monitori distribuirani po prostorijama na način koji najbolje odgovara korisniku. Višesobni sustavi omogućavaju korisnicima da jednim ili više izvora zvuka i/ili slike upravljaju iz svih za to predviđenih prostorija i da pri tome u raznim zonama mogu autonomno odabirati audio i video izvor, ugađati glasnoću itd. Pri tome centar ovakvog sustava s pripadajućim komponentama može biti smješten na neko "nevidljivo" mjesto, zvučnike i LCD/plazma televizore je moguće "sakriti" u zid ili strop, pa jedine vidljive komponente ostaju daljinski upravljači i upravljačke tipkovnice. Povezivanjem višesobnih sustava sa sustavom inteligentne kuće omogućava se korisniku da programiranjem različitih "scena" (postavke sustava s obzirom na željenu atmosferu i aktivnost) pritiskom na jednu tipku potpuno prilagodi sve funkcije oba sustava na željenu razinu. Upravljanje takvim audio/video sustavom se lako može riješiti univerzalnim daljinskim upravljačem (koji osim za kontrolu AV uređaja također upravlja ostalim funkcijama u sustavu; osvjetljenje, grijanje/hlađenje i mnogim drugim), ekranom osjetljivim na dodir montiranim na zid, mobitelom putem SMS poruka, preko kućnog osobnog računala ili preko Interneta kada korisnik nije u kući.

Osvjetljenje Sustav automatskog osvjetljenja je širok pojam, koji obuhvaća automatsko paljenje i gašenje, te pojačavanje i smanjivanje jačine svijetla. Automatsko osvjetljenje može obuhvatiti samo jednu prostoriju ili čitavu kuću, vani i unutra. Sustav se ugrađuje radi poboljšanja kvalitete života, ali i radi uštede električne energije. U običnim kućanstvima bez sustava automatskog osvjetljenja, najveća ušteda električne energije se može postići tako, da se u svim prostorijama u kojima nije potrebno osvjetljenje, svijetla gase, što nije praktično, jer se to često zaboravi učiniti. Zato se ugrađuju sustavi automatskog osvjetljenja, koji sami pale i gase svjetla ovisno o potrebi čovjeka i još pri tome, neki sustavi ovisno o sunčevom svjetlu i dobu dana reguliraju jačinu osvjetljenja, što dodatno štedi električnu energiju. Postoje tri osnova načina kontrole osvjetljenja: kontrola vremenskim ograničenjem, kontrola u ovisnosti o jačini dnevnog svijetla i kontrola prisutnosti osobe u prostoru. Senzori pokreta najčešće se koriste za vanjsku rasvjetu noću. Kad registriraju pokret, aktiviraju vremensku kontrolu osvjetljenja koja određeni vremenski period drži rasvjetu upaljenom. U kombinaciji s detektorima dnevnog svjetla, moguće je postići energetski učinkovito upravljanje vanjskom rasvjetom tako da se ona automatski pali samo noću i samo kad je registrirana prisutnost osobe. Osim za vanjsku rasvjetu, detektori pokreta mogu se koristiti i u rijetko korištenim prostorijama kao što su podrumi, stubišta ili spremišta. Senzori prisutnosti postoje u infracrvenoj i ultrazvučnoj izvedbi i njihova svrha je detektirati prisutnost osoba u prostoriji i tome prilagoditi razinu osvjetljenja. Infracrveni senzori pogodni su za otvorenije prostorije, dok su ultrazvučni senzori prisutnosti pogodni u prostorijama s pregradama i sličnim objektima koji se mogu pokazati kao smetnja infracrvenom senzoru. Pametne rolete su rolete koje omogućavaju automatsko podešavanje razine svijetla u prostoriji tijekom dana. Obično se izrađuju sa dva moguća načina upravljanja: ručnim i automatskim načinom rada. Kod ručnog načina rada obično je omogućeno automatsko upravljanje iz naslonjača uz pomoć daljinskog upravljača. Kod automatskog načina rada upravljanje se svodi na tumačenje vanjskih signala kao što je razina sunčeva zračenja, temperatura fasade, te detekciju brzine vjetra ili kiše. Također, rolete se mogu spuštati i dizati u vrijeme koje korisnik odredi. Tako bi se, ovisno o vrsti signala u automatskom načinu rada rolete trebale po zimi spustiti po noći, dok bi se danju na temelju razine dnevnog svijetla podizale ovisno o razini svijetla, dok bi ljeti upravljanje trebalo biti izvedeno tako da se danju spuste, a noću podignu kako bi se omogućilo prozračivanje prostorije.

Sigurnost Aspekt sigurnosti u pametnim kućama obuhvaća sigurnost osoba za vrijeme boravka u kući, no i u njihovoj odsutnosti. Naime, kroz integrirani sustav osiguranja sve prostorije kuće pokrivene su senzorima koji detektiraju razne opasnosti za stanovnike kuće. Sigurnosni podsustav omogućuje razne programirane radnje. Tako primjerice može u slučaju bolesti člana kućanstva automatski pozvati medicinsku pomoć. U slučaju pokušaja provale, automatski paliti sva svijetla u kućanstvu te obavijestiti osobe koje borave u kući o trenutnoj opasnosti. Naime, kroz središnji sustav integriran u cijeloj kući mogućnosti osiguranja postaju iznimno snažne i različito programabilne. Mogućnosti sigurnosnog podsustava zbog integracije su iznimno velike, lako prilagodljive korisniku te pružaju visoku razinu sigurnosti za sve osobe koje borave u takvoj kući. Sigurnosni podsustav tako objedinjuje većinu ostalih izvedenih podsustava i putem ugradbenog računala koje radijskim putem razmjenjuje informacije s ostalim računalima i kontrolnim pločama u kućanstvu stvara integriranu mrežu.

HVAC HVAC je skraćenica od engleskih riječi Heating, Ventilation, i AirConditioning, koje na hrvatskom znače grijanje, ventilaciju i hlađenje, koji su usko povezani i potrebni u svakom kućanstvu. Osnovna zadaća HVAC sustava je održavanje ugodne temperature prostora, reguliranje vlažnosti i dovođenje svježeg zraka. Ti parametri su bitni, kako bi boravak ljudi u prostorijama bio što ugodniji, te kako bi se smanjio rizik od bolesti.

Grijanje Grijanje služi za podizanje temperature prostorije tijekom hladnih dana. Postoji više načina grijanja. Centralno grijanje se sastoji od peći, bojlera, cijevi, radijatora i pumpe. Peć služi za zagrijavanje sredstva kojim se prenosi toplina. To je najčešće voda, premda se mogu koristiti i para i zrak. Zagrijana voda se cijevima odvodi do radijatora preko kojih se grije zrak u prostoriji. Pumpa tjera vodu da bi se toplina jednako raspodijelila prema svim radijatorima. Regulirati se može temperatura svake prostorije posebno ovisno o korištenju i vlastitim željama.

Hlađenje Služi za smanjenje temperature prostorije tijekom toplih dana. Za to se najčešće koriste klima uređaji, koji uz hlađenje kontroliraju vlagu zraka i pročišćuju zrak. Zrak se hladi tako da se kompresirani plin, najčešće freon, širi u unutarnjoj jedinici prilikom čega oduzima toplinu okolnom zraku. Nakon toga se u plinovitom stanju freon prenosi do vanjske jedinice gdje se ponovo kompresira i tako predaje toplinu vanjskom zraku. Imamo senzor otvorenosti prozora ili vrata koji se može povezati sa upravljanjem sustava grijanja i hlađenja, kao i na alarmni sustav kojem dojavljuje je li prozor ostao otvoren ili ne. Senzor otvorenosti prozora ili vrata povezuje se direktno s kontrolom sustava grijanja/hlađenja i isključuje sustav kada netko otvori prozor ili vrata ili ih ostavi otvorene dulje od zadanog perioda. Na taj način isključuje se sustav grijanja kad otvorenim prozorom u zimskom periodu dopuštamo ulaz svježeg hladnog zraka te se sprječava rasipanje topline u okoliš. Kad zaključimo da je prostorija provjetrena, zatvorit ćemo prozor, a sustav grijanja će se automatski pokrenuti. Isti takav slučaj je u ljetnom periodu. Ako, s druge strane, napuštate stan, alarmni sustav vas može obavijestiti o tome da je neki od prozora ostao otvoren ili čak tu informaciju dojaviti na mobitel.

Ventilacija Služi za dovođenje svježeg zraka u prostoriju. Vrlo je korisno jer se preko ventilacije odvodi ugljični dioksid, a dovodi kisik koji je potreban za disanje. Također je vrlo bitno odvođenje vlage iz prostorije, jer postoji mogućnost razvoja raznih bakterija i gljivica. Ventilacija se uključuje ovisno o kvaliteti zraka, otvaraju i/ili zatvaraju se prozori te tako prema potrebi uključuje ventilator.

Kontrola okućnice U današnje vrijeme kada nije samo bitno biti u mogućnosti kontrolirati samo unutrašnjost doma već i područje izvan njega, lako je zapravo bežičnim putem slati naredbe raznim uređajima koji su locirani u okućnici. Tako je moguće pritiskom gumba uključiti prskalice za navodnjavanje travnjaka ili vrta. Također zgodne opcije pružaju se u vidu jednostavnog punjenja ili pražnjenja bazena, kontrole vanjskog osvjetljenja ili upravljanje senzorima osjetljivim na pokret i raznim uređajima sigurnosti koji djeluju ne unutar samog doma već u njegovoj okućnici.

Iz svega se može naslutiti da su komponente inteligentne kuće: senzori – koji prikupljaju podatke o stanju i događanjima u unutrašnjosti kuće, njenoj okolini, i građevini i svim (pod)sustavima koji čine kuću sučelja prema podsustavima – koja omogućavaju upravljanje sučelja prema ljudima – ukućanima i okolini koja omogućavaju ljudima da budu informirani i da upravljaju kućom sučelja prema okolini – koja pribavljaju podatke iz globalnog svjetskog okruženja relevantne za predviđanje događanja i ostvarenja funkcija za koje su potrebne interakcije s drugim sustavima koji nisu nužno u neposrednoj okolini (meteorologija, policija, liječnici, dućani,…) sustavi automatskog upravljanja i regulacije – koji će provoditi pravila koja zadaju ljudi ili „inteligentni algoritmi“ „inteligentni algoritmi“ – tj. algoritmi koji predviđaju događanja, prepoznaju obrasce događaja i ponašanja ljudi, predviđaju ili pogađaju potrebe i želje ljudi te donose odluke

Kako to ustvari izgleda: Istraživanja su pokazala da buđenje alarmom, tj. nagli prekid sna dovodi do stresa koji se akumulira tijekom vremena. Koliko se bolje naspavate kada se budite prirodno sa izlaskom sunca? Namjestite buđenje u željeno vrijeme. inteligentna kuća će dovoljno rano uključiti grijanje da se ustanete u toplu kuću. U vrijeme buđenja, podići će rolete kako bi se probudili postepeno sa prirodnom svjetlošću. Ukoliko Vas to ipak ne probudi, uključit će se Vaša najdraža radio stanica. Volite posebno toplu kupaonicu za jutarnje tuširanje? I kupaonica će biti ugrijana po vašoj mjeri. Ukoliko je zimsko razdoblje, uključit će se grijači radi otapanja leda na stazi kojom izlazite iz kuće. Ali samo ukoliko zaista ima leda. Vaša kuća može upaliti i Vaš automobil kako bi vas dočekao ugrijan. Konačno kad izađete iz kuća, sve će se vratiti u optimalno stanje štednje energije. Pogasit će se svjetla, reducirati grijanje, spustiti rolete, aktivirati sigurnosni sustav. Bez brige, Vaša kuća zna kada se vraćate kako bi se pripremila za doček. Ako dolazite ranije, pošaljite SMS poruku

uključuje ventilator.

Blueroof Mission Mentoring

Youth Training

Employment Live and work in McKeesport

Blueroof Senior Smart house Smart products Entrepreneurship

Senior Citizens Housing

Computer Training Remain in community

Blueroof Technologies Inc, is a non-profit corporation that will use innovation, invention and entrepreneurship to help senior citizens remain at home in their communities and to provide youth the opportunity to train and become responsible and productive citizens. The main components of Blueroof Technologies are: · Economic Development · Smart House Technology · Housing for Seniors · Technical Education for youth · Entrepreneurship

House built by McKeesport High School Construction Technology students

•Shown are the initial designs for the “Beta” SCS

•Two-bedroom, 1000 square foot ranch •Bedrooms are oversized and all the doors and hallways are extra-wide •Bathroom is designed to handle wheelchairs, with extra space around the fixtures and appliances

Wiring

TALK / DATA TALK

DSL Modem

RS CS TR RD TD CD

Router/Firewall Switching Hub w/ VPN

CISCO SYSTEMS

Internet Residence Server

7x

8x

9x

1x

2x

3x

10x

11x

12x

7x

8x

9x

4x

5x

6x

1x

2x

3x

10x

11x

12x

4x

5x

6x

C 7 8 9 101112 A

12 34 56

A

B

Switching Hub 24 Port

House W iring Contros

SIDE A

Ethernet

Ethernet

UPS

7x

8x

9x

1x

2x

3x

10x

11x

12x

7x

8x

9x

4x

5x

6x

1x

2x

3x

10x

11x

12x

4x

5x

6x

C 7 8 9 101112 A

1 2 34 56

A

B

House W Iring Controls

SIDE B

Switching Hub 24 Port

Wiring

Veza elemenata kod koće

Technology Components McKeesport Senior Smart Cottage “SMART” functions

Energy Management

Remote adjustment of thermostat Improve efficiency Automatic cutback

Appliance and lighting control

Video monitoring

Turn on lights remotely Stoves on/off Water left running? Who is at the front door?

Video conferencing

Family, Medical, Shopping

Security

Fire and smoke alarms Intrusion-all windows and doors

Health

Blood pressure, temperature, EKG, weight, medication management and recording, pacemaker monitoring, cholesterol testing – IP connected

Safety

Activity monitors, alert buttons and fall detectors

Wellness

Diet, exercise and preventive medicine

Cyber Nurse

Visits a number of patients each day via the Internet. Video conferencing to see and talk to patients. Database of patient records and activity Guaranteed power for two outlets in the house for emergency operation of critical medical equipment. Propane UPS for every two houses

AC power emergency outlets

Research Center

Heizlastberechnung nach DIN EN 12831

184

Berechnungsverfahren für einen beheizten Raum a)

Bestimmung der Werte für die Norm-Außentemperatur und des Jahresmittels der Außenlufttemperatur Ermittlung der benötigten Angaben: - Norm-Außentemperatur - Jahresmittel der Außentemperatur Meteorologische Daten

e Nationaler Anhang Tabelle 1 im Beiblatt zur DIN EN 12831

IKE

Lehrstuhl für Heiz- und Raumlufttechnik

Prof. Dr.-Ing. Michael Schmidt


185

Berechnungsverfahren für einen beheizten Raum b)

Festlegung der Räume (beheizt oder unbeheizt) und Festlegung der Werte für die Norm-Innentemperatur jedes beheizten Raumes; Definition der Räume des Gebäudes

beheizter Raum; ja/nein Ja

int

int

bu

e

Nein

NormInnentemperatur

unbeheizter Raum TemperaturReduktionsfaktor

Nationaler Anhang Tabelle 2 im Beiblatt zur DIN EN 12831

Nationaler Anhang Tabelle 4 im Beiblatt zur DIN EN 12831

IKE




186

Berechnungsverfahren für einen beheizten Raum c)

Festlegung der Abmessungen und der wärmetechnischen Eigenschaften aller Bauteile für jeden beheizten oder unbeheizten Raum

Festlegen der Bemessungsart Festlegen der wärmetechnischen Eigenschaften aller Bauteile jedes be- und unbeheizten Raums

int

int

bu

e DIN EN ISO 6946 DIN EN ISO 13370

……

IKE




187

Berechnungsverfahren für einen beheizten Raum d)

Berechnung des Koeffizienten für die Norm-Transmissionswärmeverluste und Multiplizieren mit der Norm-Temperaturdifferenz, um die NormTransmissionswärmeverluste zu erhalten; Berechnung der TransmissionsWärmeverluste: (Norm-TransmissionswärmeverlustKoeffizient x NormTemperaturdifferenz)

int

int

bu

e HT T

Kapitel 7

IKE




188

Berechnungsverfahren für einen beheizten Raum e)

Berechnung des Koeffizienten für die Norm-Lüftungswärmeverluste und multiplizieren mit der Norm-Temperaturdifferenz, um die NormLüftungswärmeverluste zu erhalten; Berechnung der LüftungsWärmeverluste: (NormLüftungswärmeverlustkoeffizient x Norm-Temperaturdifferenz)

int

int

bu

e HV V

ebenfalls Kapitel 7

IKE




189

Berechnungsverfahren für einen beheizten Raum f)

Addieren der Norm-Transmissionswärmeverluste und der NormLüftungswärmeverluste;

Berechnung der gesamten Wärmeverluste: (Norm-Transmissionswärmeverluste + Norm-Lüftungswärmeverluste)

int

int

bu

e T V

Immer noch Kapitel 7

IKE




190

Berechnungsverfahren für einen beheizten Raum h)

Die Auslegungs-Heizleistung der beheizten Räume ergibt sich aus der Summe der Norm-Wärmeverluste und der Aufheizleistung;

Berechnung der gesamten Heizlast: (gesamte Wärmeverluste + Aufheizleistung)

int bu

int  RH

e T V

 HL

IKE



VENTILACIJA I KLIMATUZACIJA

Toplinska ugodnost Toplinska ugodnost prostora se definira kao “stanje svijesti koje izražava zadovoljstvo toplinskim obilježjima prostora”.

Zašto je tako važno voditi računa o razini ugodnosti prostora u kojemu se boravi? Prvo i osnovno, radi se o potrebi čovjeka da se osjećaja ugodno. Ugodan ambijent izaziva dobro raspoloženje, zadovoljstvo, a takvo

psihološko stanje čovjeka rezultira općim dobrim zdravstvenim stanjem, te predstavlja poticaj izvršavanju radnih obveza.

Toplinska ugodnost Osjećaj ugodnosti - nužno individualan! uvijek

se

javlja

izvjestan

broj

osoba

koje

iskazuju

određeni

stupanj

nezadovoljstva.

Ugodnost u praksi - skup stanja okoliša u kojem postotak nezadovoljnih ne prelazi određenu (propisanu) vrijednost! Rezultat zajedničkog djelovanja niza faktora.

KORIGIRANA EFEKTIVNA TEMPERATURA 0C

KORIGIRANA EFEKTIVNA TEMPERATURA 0C

Tehnički sustavi u zgradi KGH sustavi: • GRIJANJE • HLAĐENJE • VENTILACIJA / KLIMATIZACIJA

Tehnički sustavi u zgradi

KGH sustavi: • učinkovitost sustava ima velik utjecaj na isporučenu energiju zgradi, • učinkovitost automatizacije i upravljanja ima velik utjecaj na, učinkovitost sustava, • način regulacije elemenata u sustavu (npr. uklj-isklj, stupnjevito, kontinuirano) ima velik utjecaj na učinkovitost upravljanja.

Teorija širenja topline daje odgovor na sljedeće probleme: • održavanje temperature tijela u propisanom temperaturnom intervalu; • određivanje temperaturnog polja u nekom tijelu; • određivanje brzine zagrijavanja ili ohladivanja tijela ili promatrane točke tijela. Toplina se prenosi na tri osnovna načina: •

provođenjem (kondukcijom) kroz krutine, kapljevine i plinove;

• konvekcijom (komešanjem) kapljevitih i plinovitih čestica; • zračenjem (radijacijom), koje se odvija bez materijalnog posrednika, jer se, kod ove izmjene topline, radi o valnim pojavama elektromagnetske

prirode.

Izmjena topline organizma s okolišem

Shematski prikaz izmjene topline kondukcijom, konvekcijom i radijacijom

Cirkulacija topline pri zagrijavanju prostorije

Topli strop i hladan zid

najveći osjećaj neugode

Izmjena topline organizma pri visokim temperaturama

Izlijevanje taline u lijevačke lonce (ljevaonica

Slikovni prikaz zračnih strujanja u sustavu prirodne ventilacije, tzv. aeracije

Mehanička ventilacija

Intenzitet metabolizma za različite razine aktivnosti

ZAŠTITA OD PREVELIKE TOPLINE • AUTOMATIZACIJA TEHNOLOŠKOG PROCESA • PROMJENA TEHNOLOŠKOG PROCESA • IZDVAJANJE VRUĆEG PROCESA ILI IZVORA TOPLINE • TOPLINSKA IZOLACIJA • ZASLONI PROTIV TOPLINSKOG ZRAČENJA • OPĆA VENTILACIJA

• LOKALNA ODSISNA VENTILACIJA • LOKALNO ODTEREĆENJE • SMANJENJE ENERGETSKE POTROŠNJE • SMANJENJE VREMENA IZLOŽENOSTI • OSOBNA ZAŠTITA

Klimatizacija kao pojam označuje složeni proces koji uključuje pripremu, razvod i ubacivanje zraka u kondicionirani prostor. Klimatizacijom se reguliraju i održavaju, unutar zadanih granica, sljedeći parametri: temperatura zraka, relativna vlažnost, brzina strujanja zraka, čistoća zraka, razina buke

i razlika tlaka u prostoru, sve radi postizanja ugodnog i zdravog okoliša za osobe koje borave u prostoru, odnosno radi postizanja uvjeta za potrebe industrijske proizvodnje.

Zona boravka

GViK sustav ima četiri osnovne funkcije: 1. Osiguranje potrebne energije za hlađenje i grijanje prostora, 2. Priprema zraka: grijanje, hlađenje, ovlaživanje, odvlaživanje, pročišćavanje te prigušenje buke, 3. Razdioba kondicioniranog zraka u klimatiziranom prostoru (s dovoljnim udjelom vanjskog zraka), 4. Regulacija i održavanje parametara u unutarnjem prostoru unutar zadanih granica.

Osnovni čimbenici koji utječu na toplinsku ugodnost pri boravku osoba u nekom prostoru su: 1. Temperatura zraka u prostoru 2. Temperatura ploha prostora 3. Vlažnost zraka 4. Strujanje zraka (brzina, smjer) 5. Stupanj odjevenosti 6. Stupanj fizičke aktivnosti 7. Ostali čimbenici (kvaliteta zraka, namjena prostora, buka i dr.).

Temperatura ploha prostora Površinska temperatura unutarnjih ploha koje okružuju prostoriju redovito je niža ili viša od površinske temperature ljudskog tijela. Uslijed toga dolazi do izmjene topline zračenjem između tijela i okolnih ploha i do pojave toplinskih gubitaka tijela, što utječe na ugodnost. Pritom temperatura zraka može biti u granicama koje odgovaraju kriterijima ugodnosti npr. 22°C. Međutim, ako su temperature ploha značajno niže od te vrijednosti (npr. zimi), javit će se osjećaj kako je temperatura od 22°C u prostoru preniska.

Analogija između stvarnog i zamišljenog prostora

Klimatizacija Postoji podjela sustava za pripremu zraka u normi DIN 1946, prema mogućnosti sustava da izvrši četiri osnovna termodinamička procesa pripreme vlažnog zraka:

• grijanje • hlađenje • ovlaživanje

• odvlaživanje (sušenje). Temeljem čega se sustavi dijele na: 1. Sustavi ventilacije (izvršavaju jedan od gore navedenih procesa) 2. Sustavi djelomične klimatizacije (izvršavaju dva ili tri od navedenih procesa) 3. Sustavi klimatizacije (izvršavaju sva četiri procesa cjelogodišnje).

Centralni zračni sustav klimatizacije

Centralne tlačne i odsisne klimatizacijske jedinice prikazane na slikama predstavljaju dvije od niza mogućih konfiguracija.

Centralna tlačna i odsisna klimatizacijska jedinica

Centralna klimatizacijska jedinica u presjeku – shema

Usporedba između centralnog i decentraliziranog sustava klimatizacije

Vrste sustava Podjela sustava klimatizacije prema nositelju toplinskog učinka: • Zračni sustavi • Zračno – vodeni sustavi • Vodeni sustavi • Neposredni rashladni sustavi. Zračni sustavi Kod zračnih sustava nositelj toplinskog učinka je zrak, što znači da se toplinski gubici prostora tijekom sezone grijanja pokrivaju zrakom koji se dovodi u prostor s temperaturom višom od temperature prostorije. Ljeti je proces obrnut, odnosno toplinsko opterećenje nastalo od okoliša i unutarnjih izvora odvodi se zrakom niže temperature od temperature prostorije. Ovisno o ugrađenim komponentama i njihovom smještaju, zračni sustav ima mnogo različitih izvedbi.

Zračni sustavi mogu biti izvedeni kao: • niskobrzinski ili niskotlačni • visokobrzinski ili visokotlačni.

Osnovne značajke niskobrzinskog i visokobrzinskog sustava klimatizacije

Prednosti zračnih sustava: • Smještaj većine opreme u klima strojarnici omogućuje pogon i održavanje izvan prostora u kojima se boravi. Dodatno, to pruža slobodu pri izboru opreme za filtriranje, prigušenje vibracija i buke, te mogućnost izbora visokokvalitetne i trajne opreme • Cijevi, kanali, električna oprema, ožičenje, filtri i oprema koja stvara vibracije i buku, smješteni su većinom izvan klimatiziranog prostora, što smanjuje potrebu održavanja u prostoru i smanjuje mogućnost povreda korisnika, oštećenja namještaja i ometanja poslovnih procesa • Najveće mogućnosti korištenja vanjskog zraka za “besplatno“ hlađenje s mješalištem umjesto hlađenja rashladnim uređajem • Automatska regulacija brzo i jednostavno vrši promjenu pogonskog režima ovisno o uvjetima vanjskog okoliša • Velik izbor sustava regulacije po zonama, fleksibilnost i regulacija relativne vlažnosti pri svim pogonskim uvjetima, s mogućnošću istovremenog grijanja i hlađenja, čak i izvan sezone • Jednostavno se ugrađuju sustavi povrata topline zrak-zrak i drugi • Omogućuje se fleksibilnost pri projektiranju optimalne razdiobe zraka i regulacija puhanja te prilagodljivost različitim lokalnim uvjetima • Mogu se primijeniti i kada su potrebne nestandardne količine dobavnog ili vanjskog zraka (prostori u potlaku ili pretlaku i sl.) • Dobro se prilagođavaju ovlaživanju zimi • Povećanjem broja izmjena zraka i korištenjem kvalitetne regulacije, moguće je održavati najpreciznije uvjete: do ±0,15 K na suhom termometru i ±0,5% relativne vlažnosti. Danas pojedini sustavi mogu održavati praktički konstantne uvjete u prostoru. Nedostaci zračnih sustava: • Prema preporukama u literaturi, upotreba zračnih sustava isplativa je do toplinskog opterećenja 50 W/m2. Potreban je velik prostor za kanalski razvod, što smanjuje korisnu površinu zgrade i povećava visinu zgrade. • Ovisno o razmještaju, na većim površinama treba osigurati dovoljno prostora za okomite kanale potrebne za distribuciju zraka po visini zgrade • Osiguravanje pristupa krajnjim elementima sustava (ventilokonvektorima, distributerima) u kondicioniranom prostoru zahtijeva blisku suradnju između arhitekta, strojara i građevinara • Uravnoteženje (balansiranje) protoka zraka, pogotovo kod velikih sustava, može biti složeno i dugotrajno • Grijanje rubnih zona nije uvijek dostupno u izvedbi privremenog grijanja tijekom izgradnje zgrade.

Sustav s paketnom jedinicom

Krovna paketna klimatizacijska jedinica

Jednozonski sustav s konstantnim volumenom – pojednostavljena shema

Funkcionalna shema spajanja i regulacije jednozonskog sustava djelomične klimatizacije s konstantnim volumenom

Višezonski sustav sa zonskim dogrijačima – pojednostavljena shema

Funkcionalna shema spajanja i regulacije višezonskog sustava klimatizacije sa zonskim dogrijačima

Sustav s promjenjivim volumenom – pojednostavljena shema

Ventil promjenjivog volumena zraka – princip djelovanja a) djelovanje regulatora protoka b) djelovanje regulatora temperature

Dvokanalni sustav s konstantnim volumenom – pojednostavljena shema

Miješajuća kutija konstantnog volumena – princip djelovanja

Dvokanalna miješajuća kutija promjenjivog volumena – princip djelovanja

Ventilokonvektor u presjeku – zidna izvedba

Ventilokonvektor u presjeku – shema stropne izvedbe

Centralna priprema primarnog zraka s priključenim ventilokonvektorima – pojednostavljena shema

Centralna priprema primarnog zraka s odvojenim ventilokonvektorima – pojednostavljena shema

PRIMJERI RJEŠENJA REGULACIJE- Kondicioniranje bazena Bazen u mirovanju, nema potrebe za odvlaživanjem

Grijanje i Klimatizacija_nastavni Materijali

Recommend Documents