Energiatehokas sähkölämmitys Lämmityksen mitoitus, tehtävävastaus Pirkko Harsia TAMK

Transkriptio

1 Energiatehokas sähkölämmitys Lämmityksen mitoitus, tehtävävastaus Pirkko Harsia TAMK

2 Tehtävä 1A: Arvioi huonelämmitystehon tarve Pinta-ala 12 m 2 Huonekorkeus 2,6 m Tehtävä 1B: Laske huonekohtainen lämpöhäviö Mitä tietoja tarvitaan?

3 Johtumisteho rakenteiden läpi (versio 8) Ominaislämpöhäviö = Rakenteen pinta-ala * Lämmönläpäisykerroin H rakenne =A*U Johtumisteho ( johtuminen rakenteen läpi) Φ joht = H rakenne *ΔT Φ joht A*U*(T s -T u,mit ) T s = mitoitussisälämpötila 21 C T u,mit = mitoitusulkolämpötila (alue I=> -26 C) Lattia välipohja (alla lämmin tila) => ΔT=0 ΔT= 21 C (-26 C) U [W/m 2 K] Pinta-ala [m 2 ] Lämpötilaero [ C] Φ joht [W] Lattia 0,2 11,9 m 2 0 C 11,9m 2 *0,22 W/m 2 K*0 C=0 W Ulko-seinä 0,25 15,8 m 2 47 C 15,8 m 2 * 0,25 W/m 2 K * 47 C =186 W Katto 0,22 11,9 m 2 47 C 11,9 m 2 * 0,22 W/m 2 K * 47 C =89 W Ikkuna 1,4 2,1 m 2 47 C 2,1 m 2 * 1,4 W/m 2 K * 47 C =138 W Ulko-ovi 1, Pituus * korkeus ikkunapinta-alat

4 Ilmanvaihtohäviöt Ominaislämpöhäviö H iv =ρ i c pi q v,poisto (1-η p,mit ) Lämpöhäviö, ilmanvaihto Φ ilma =H iv (T s -T u,mit ) ρ i = ilman tiheys (1,2 kg/m 3 ) c pi = ilman ominaislämpökapasiteetti (1000 Ws/(KgK) q v,poisto = poistoilmavirta [m 3 /s] η p,mit = lämmöntalteenoton poistoilman lämpötilasuhde mitoituslämpötilassa Asuinrakennuksessa poistoilmavirtana voidaan käyttää puolet tilavuudesta tunnissa q v,poisto =0,5*V/3600 s η p,mit Ts = T T s T jäte,mit u,mit Poistoilman lämpötilasuhde η p,mit Tilavuus [m 3 ] Lämpötilaero [ C] Φ iv [W] T s =21 C, T jäte,mit =+5 C, T u,mit =-26 C η p,mit =(21-5) C / (21-(-26)) C= 0,32 31 m 3 47 C 1,2kg/m 3 *1000Ws/(kg*K)*31 m 3 /2/3600 s *47 C *(1-0,32) = 160 W Tilaan sisäänpuhallettavan ilman lämpötila + 18 C => huonelämmityksen tulee hoitaa tehontarve, jolla ilman lämpötila nousee + 21 C:een Tarvittava lämmitysteho lämmityslaitteissa 1,2kg/m3*1000Ws/(kg*K)*31 m3/2/3600 s *(21-18) C *(1-0,32) = 16 W

5 Vuotoilmanvaihtohäviöt Ominaislämpöhäviö H vuotoiv =ρ i c pi q v,vuoto Lämpöhäviö, ilmanvaihto Φ ivuotoiv =H vuotoiv (T s -T u,mit ) ρ i = ilman tiheys (1,2 kg/m 3 ) c pi = ilman ominaislämpökapasiteetti (1000 Ws/(KgK) q v,vuoto = vuotoilmanvaihto [m3/s] q v,vuoto = n vuoto *V/3600 Ilmanvaihtokerroin n vuoto Tilavuus [m 3 ] Lämpötilaero [ C] Φ ivuotoiv [W] 0,16 31 m 3 47 C 1,2kg/m 3 *1000Ws/(kg*K)*31 m 3 /3600 s *0,16*47 C =78 W

6 Lisälämmitin IV-kone Ilmanvaihto, lämmitystarve huone Vuotoilmanvaihtohäviöt Johtumishäviöt

7 Tehtävä 2: Lattialämmityksen mitoitus ja suunnitelma Tehdään lattialämmityksen mitoitus ( P lask =417 W) HUOM. Tämä teho oli laskettu oletuksella, että katto on myös välipohja. Lähtötietojen mukainen teho on P lask =506 W Lattia valettu, pinnoite parketti Asennusstandardi edellyttämät tiedot: asennusalue kaapelin tyyppi, resistanssi, pituus, teho asennusteho pinta-alaa kohti asennusväli Laske lattian tarvittava pintalämpötila asennusalueella mitoitusulkolämpötilalla ulkolämpötilan ollessa 0 C

8 Pintalämpötila? Lämmitystehon tarve 506 W (T ulko = -26 C) Asennusalue n. 10 m 2 Tarvittava neliöteho P/A = 50,6 W/m 2 Lattian lämpötilaero ilmaan nähden T lattia -T ilma =(50,6 W/m 2 )/ (10 W/m 2 C) 5 C Lattian pintalämpötila (T ulko = -26 C) T lattia =21 C + 5 C 26 C Vastaavasti ulkolämpötila ollessa T ulko = 0 C => Lämmitystehon tarve P 0 = 506*(21 C /47 C ) W =226 W => lattian pintalämpötilatarve T lattia =21 C + 2 C 23 C Lämmitystehon tarve eri ulkolämpötiloilla saadaan lämpötilaerojen suhteella

9 Lämmitystehon tarve ja lattian lämpötila eri ulkolämpötilan arvoilla esimerkkitilassa 120 % 26,0 Ptarve/Pmit [%] 100 % 80 % 60 % 40 % 20 % 25,0 24,0 23,0 22,0 Lattian pintalämpötila [ C] 0 % Ulkolämpötila [ C] 21,0

10 Kaapelin valinta Laskettu lämmitysteho Ф=506 W Lattialämmityksen asennusteho P>1,2*410 W = 607 W TAPA 1: Pintalämpötilan mukaan Lattian pinnoitteena on parketti. Lattian pintalämpötilan ei haluta olevan suurempi kuin 27 C. Lämpötilaero siis lattia pinnan ja ilman välillä ΔT< 27 C - 21 C = 6 C Lattiasta siirtyvä lämpövirran tiheys q=10 W/m 2 K. Lämpövirta lattiasta on siis enintään Q=ΔT*q = 60 W/m 2 Asennusalueen tulee olla A asennus > 506W / (60W/m 2 ) = 8,4 m 2 => tilan mukaan sopiva asennusalue on n. 10 m 2 Lämmityskaapelin asennusväliksi halutaan enintään 25 cm. Lämmityskaapelin pituus l kaapeli > A asennus /d => l kaapeli > 10 m 2 /0,25 m = 40 m Lämmityskaapeli TASSU900/40 m Asennusväli d=10 m 2 /40 m = 25 cm Asennusteho P asennus = 900 W/ 10 m2 = 90 W/m 2 TAPA 1: Käytetään 10W/m- tehoista TASSU S-kaapelia Lattian pinnoitteena on parketti. Lattian pintalämpötilan ei haluta olevan suurempi kuin 27 C. Lämpötilaero siis lattia pinnan ja ilman välillä ΔT< 27 C - 21 C = 6 C Lattiasta siirtyvä lämpövirran tiheys q=10 W/m 2 K. Lämpövirta lattiasta on siis enintään Q=ΔT*q = 60 W/m 2 Asennusalueen tulee olla A asennus > 506W / (60 W/m 2 ) = 8,4 m 2 => tilan mukaan sopiva asennusalue on n. 10 m 2 Lämmityskaapelin asennusväliksi halutaan enintään 25 cm. Lämmityskaapelin pituus l kaapeli > A asennus /d => l kaapeli > 10 m 2 /0,25 m = 40 m Lämmityskaapeli TASSU-S 800/79 m Asennusväli d=10 m 2 /79 m = 12 cm Asennusteho P asennus = 800 W/ 10 m2 = 80 W/m 2

11 Lämmityksen ohjaus Tilassa parkettilattia => valitaan termostaatiksi yhdistelmätermostaatti ECO16 Lattiaa voidaan käyttää osittain varaavana nostokäskyohjauksen avulla varausaikana