PROJEKT STROJNIH INSTALACIJ ZA GALERIJOTema magistrskega dela je izvedba projekta strojnih...

UNIVERZA V MARIBORU

FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO

Leon MARKL

PROJEKT STROJNIH INSTALACIJ ZA

GALERIJO

Magistrsko delo

študijskega programa 2. stopnje

Strojništvo

Maribor, marec 2014

PROJEKT STROJNIH INSTALACIJ ZA

GALERIJO

Magistrsko delo

Študent: Leon MARKL

Študijski program 2. stopnje:

Strojništvo

Smer:

Energetsko, procesno in okoljsko strojništvo

Mentor:

Somentor:

doc. dr. Matjaž RAMŠAK

izr. prof. dr. Jure MARN

Maribor, marec 2014

IV

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju doc. dr. Matjaţu

RAMŠAKU za pomoč in vodenje pri opravljanju

magistrskega dela. Zahvaljujem se tudi Gašperju

KOGELNIKU za njegov objekt, ki sem ga obdelal v

magistrski nalogi.

Posebna zahvala velja staršem, ki so me podpirali pri

študiju.

V

KAZALO

1 UVOD ........................................................................................................................... - 1 -

1.1 Splošno o izdelavi projekta za izvedbo ................................................................. - 1 -

1.2 Namen magistrskega dela ...................................................................................... - 1 -

1.3 Opis strukture magistrskega dela .......................................................................... - 2 -

2 SPLOŠNO O OBRAVNAVANEM OBJEKTU ........................................................ - 3 -

2.1 Konstrukcijska zasnova ......................................................................................... - 4 -

2.2 Osnovna ideja ogrevanja oz. hlajenja .................................................................... - 5 -

3 OGREVALNI SISTEMI............................................................................................. - 7 -

3.1 Talno ogrevanje in hlajenje ................................................................................... - 7 -

3.2 Konvektorsko ogrevanje in hlajenje ...................................................................... - 8 -

3.3 Ogrevanje z zemeljskim plinom ............................................................................ - 9 -

3.4 Ogrevanje s toplotno črpalko ................................................................................ - 9 -

3.5 Dimenzioniranje ogrevalne naprave .................................................................... - 12 -

4 PREZRAČEVANJE IN KLIMATIZACIJA .......................................................... - 14 -

4.1 Splošno: ............................................................................................................... - 14 -

4.2 Načini prezračevanja in klimatizacije ................................................................. - 15 -

4.2.1 Naravno prezračevanje ................................................................................ - 15 -

4.2.2 Mehansko prezračevanje ............................................................................. - 15 -

4.3 Deli za prezračevanje in klimatizacijo ................................................................ - 16 -

4.3.1 Zajem in odvod zraka .................................................................................. - 16 -

4.3.2 Ventilator ..................................................................................................... - 18 -

4.3.3 Dušilnik zvoka ............................................................................................. - 19 -

4.3.4 Filtri za zrak ................................................................................................ - 19 -

4.3.5 Razvodni kanali za zrak .............................................................................. - 20 -

4.3.6 Elementi za dovod zraka v prostor .............................................................. - 24 -

4.4 Proces klimatizacije ............................................................................................. - 26 -

4.5 Hladilna naprava ................................................................................................. - 28 -

4.6 Izračun hladilne obremenitve objekta ................................................................. - 29 -

4.6.1 Tehnični izračun grelne in hladilne obremenitve ........................................ - 32 -

5 PROJEKTNA NALOGA ZA STROJNE INSTALACIJE .................................... - 35 -

5.1 Splošno: ............................................................................................................... - 35 -

VI

5.2 Notranji vodovod in kanalizacija: ....................................................................... - 35 -

5.3 Toplovodno ogrevanje: ....................................................................................... - 36 -

5.4 Prezračevanje: ..................................................................................................... - 36 -

5.5 Hlajenje: .............................................................................................................. - 37 -

6 TEHNIČNO POROČILO IN IZRAČUNI .............................................................. - 38 -

6.1 VODOVOD in KANALIZACIJA ...................................................................... - 38 -

6.1.1 Dimenzioniranje vodovodne instalacije ...................................................... - 39 -

6.1.2 Dimenzioniranje odtočne kanalizacije ........................................................ - 42 -

6.2 OGREVANJE ..................................................................................................... - 42 -

6.2.1 Tehnični izračun .......................................................................................... - 45 -

6.2.2 Določitev ogrevalne naprave ....................................................................... - 49 -

6.3 PREZRAČEVANJE ............................................................................................ - 50 -


6.4 HLAJENJE .......................................................................................................... - 56 -


6.5 POPIS MATERIALA IN DEL ........................................................................... - 59 -

7 SKLEP ........................................................................................................................ - 60 -

8 LITERATURA .......................................................................................................... - 61 -

9 PRILOGE .................................................................................................................. - 63 -

VII

PROJEKT STROJNIH INSTALACIJ ZA GALERIJO

Ključne besede: vodovod, ogrevanje, hlajenje, prezračevanje, talno ogrevanje, konvektorji,

toplotna črpalka.

UDK: 696.1:697(043.2)

POVZETEK

Tema magistrskega dela je izvedba projekta strojnih instalacij za večnamenski prostor -

galerijo. V objekt smo umestili inštalacije ogrevanja, vodovoda, hlajenja in prezračevanja.

Ogrevanje prostorov je izvedeno s talnim ogrevanjem in s prezračevalno napravo, katera bo

zrak pozimi dogrevala in poleti hladila. Izvor toplote je reverzibilna toplotna črpalka

zrak/voda v kombinaciji s plinskim kotlom, ki bo deloval po potrebi. Izvedeni so bili tehnični

izračuni in v načrtih prikazane tehnične rešitve. Upoštevani so bili tehnični predpisi in

smernice za učinkovito rabo energije. Pri izdelavi projekta sem prišel do spoznanja, da je za

uspešno izvedbo, potrebno sodelovanje med arhitektom in projektantom.

VIII

HVAC AND WATER SUPPLY DESIGN FOR GALLERY

Keywords: water supply, heating, cooling, ventilation, floor heating, fan convector, heat

pump.

UDK: 696.1:697(043.2)

SUMMARY

The subject of the master thesis is the execution of the mechanical installations project for a

multi-purpose space - a gallery. The heating, ventilating and air conditioning facilities are

selected. The rooms are heated with underfloor heating and air-conditioning unit which heats

the rooms additionally in the winter and cools them in the summer. The heat source is the

reversible heat pump air/water in combination with the gas heater for colder days. Technical

calculations were made and technical solutions were shown in the plans. Technical

regulations and guidelines for efficient energy consumption were also taken into account.

During the making of the project I came to the conclusion, that cooperation between HVAC

Engineer and the project leader is necessary for a successful execution.

IX

UPORABLJENI SIMBOLI

A - Površina

b - Faktor prepustnosti sevanja

c - Specifična toplota

dh - Hidravlični premer

h - Specifična entalpija

I - Vrednost sončnega obsevanja

l - Koeficient istočasnosti

m - Masa

M - Molska masa

n - Volumska izmenjava zraka

N - Število ljudi

Q - Toplota

p - Tlak

P - Moč

R - Plinska konstanta

S - Koeficient hladilne obremenitve

t - Temperatura

U - Toplotna prehodnost

V - Prostornina

Z - Lokalni odpori, trenje

α - Koeficient prestopa toplote

δ - Debelina sloja

η - Izkoristek

λ - Koeficient prevoda toplote

ρ - Gostota

φ - Relativna vlaţnost zraka

x - Absolutna vlaţnost zraka

ζ - Koeficient oblike

X

UPORABLJENE KRATICE

HVAC – Heating, Ventilating and Air Conditioning

VDI – Verein Deutscher Ingenieure

ISO – International standard organisation

PZI – Projekt za izvedbo

TČ – Toplotna črpalka

RS – Republika Slovenija

Ur.l. – Uradni list

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo

- 1 -

1 UVOD

1.1 Splošno o izdelavi projekta za izvedbo

Projekt za izvedbo "PZI" prikazuje vse detajle in rešitve, ki omogočajo gradnjo in spuščanje

objekta v obratovanje. Sestavljen je iz načrtov podrobnejših tehničnih rešitev in detajlov, ki

nadgrajujejo posamezne načrte projekta za pridobitev gradbenega dovoljenja. Sestavni deli

načrtov so lahko delavniški ali drugi tovarniški načrti, če je to potrebno za izvedbo gradnje.

Na podlagi projekta za izvedbo se izvajajo posamezna dela. V PZI se izdela tudi popis s

količinami materiala in opreme. Po zakonu je PZI obvezen, saj mora izvajalec na njegovi

osnovi izvajati dela.

Vodilna mapa PZI vsebuje tudi:

- zbirno projektno poročilo z osnovnimi risbami,

- sisteme označevanja projekta in komponent,

- instalacij in opreme,

- načrte komunalne infrastrukture.

1.2 Namen magistrskega dela

Namen magistrskega dela je izdelati projektno dokumentacijo za strojne instalacije, ki jo

sestavljajo tehnični izračuni, načrti instalacij in popis materiala.

Projekt strojnih instalacij je sestavljen iz:

- vodovoda in kanalizacije,

- vročevodnega ogrevanja,

- prezračevanja in

- hlajenja.

Za projekt vodovoda in kanalizacije je potrebno dimenzionirati vodovodne priključke in

obremenitev hišne kanalizacije. Na podlagi transmisijskega izračuna bomo dimenzionirali

razvode talnega ogrevanja in določili ogrevalno napravo. Za potrebe prezračevanja in hlajenja

je potrebno izračunati hladilne obremenitve prostorov. Pomemben dejavnik pri izbiri naprave

v današnjem času predstavlja poraba energije, zato bomo izkoriščali odpadno toploto s

pomočjo rekuperacije. Dimenzionirali bomo prezračevalne kanale in določili elemente za

vpihovanje in odvod zraka.


- 2 -

1.3 Opis strukture magistrskega dela

Magistrsko delo je razdeljeno na naslednje dele:

- V drugem poglavju magistrskega dela je na kratko predstavljen obravnavani objekt za

katerega smo izvedli projekt strojnih instalacij.

- V naslednjem poglavju sta predstavljena dva ogrevalna sistema (toplotna črpalka in

plinski kotel) in nizko temperaturni reţim ogrevanja (talno gretje, ter konvektorji).

- V četrtem poglavju so navedene osnove prezračevanja in klimatizacije, ter opisani

njeni sestavni deli.

- Pod projektno nalogo za strojne instalacije v petem poglavju so na kratko opisane in

predstavljane faze projekta.

- V šestem poglavju je podrobneje izdelano tehnično poročilo in podani rezultati

izračunov.

- V zaključku so povzete ugotovitve do katerih smo prišli na podlagi izračunov.


- 3 -

2 SPLOŠNO O OBRAVNAVANEM OBJEKTU

Obravnavani objekt je večnamenski prostor - galerija, ki se nahaja v katastrski občini 657

Maribor - mesto in je lociran s parcelno številko 1357. Grajen bo kot skoraj nizko energetski

objekt z ogrevalno površino 916,20 m2. Dvoetaţna stavba z mansardo (K + P + N + M) ima

skupaj 1.140 m2 neto uporabne površine [10].

Slika 1: Prostorski prikaz območja [10]

Slika 2: Današnja ploščad na Vetrinjski ulici [10]

Parcela se odpira na dve strani: na juţni proti Trgu Leona Štuklja, na zahodni pa meji na

Vetrinjsko ulico, od koder poteka povezava do parcele. S severa jo z neposredne bliţine

omejuje bogato oblikovan vzhodni trakt Vetrinjskega dvora, z vzhodne strani poslovni objekt

Probanke. V neposredni bliţini potekajo komunalni vodi (vodovod in kanalizacija, plinovod,

telekomunikacijsko omreţje in električna napeljava) [10].


- 4 -

Slika 3: Umestitveni objekt Galerija Vetrinjski dvor [10]

V kletnih prostorih objekta se nahajajo naslednji prostori: strojnica, shramba za potrebe

galerije in delovni prostor za pripravo razstav. Za navedene prostore bo potrebno predvideti

prisilno prezračevanje. Zraven strojnice je umeščen inštalacijski jašek za razvode

inštalacijskih vodov, ki se nadaljuje v vseh etaţah. Glavni vhod v pritličju objekta je speljan z

Vetrinjske ulice. V pritličju objekta se nahaja predprostor ter info točka za potrebe galerije in

turistov, ločeni sanitarni postori, trafika in garderoba z recepcijo. Galerijsko nadstropje bo

namenjeno stalni razstavi arhitekturnega razvoja mesta Maribor in okolice. Mansarda z visoko

ostrešno konstrukcijo bo sluţila kot večnamenska dvorana za potrebe organiziranja javnih

dogodkov in raznih predavanj [10].

2.1 Konstrukcijska zasnova

Objekt bo grajen tako, da se bo pribliţal standardom nizkoenergijskega objekta. Zasnovan je

kot kombinacija modularne armiranobetonske nosilne konstrukcije in perforiranih jeklenih

oblog. Zunanji zidovi objekta so prefabricirani modularni armiranobetonski elementi,

obloţeni z izolacijo ustrezne debeline. Z zunanje strani so z jekleno podkonstrukcijo na zid

pritrjene jeklene plošče debeline 4 mm. Streha objekta je dvokapna in pod kotom 35 stopinj.

Rezultati U-faktorjev za posamezne gradbene sklope so podani s strani arhitekta in prikazani

v spodnji tabeli.


- 5 -

Tabela 1: U-faktorji [10]

2.2 Osnovna ideja ogrevanja oz. hlajenja

Spodnji sliki prikazujeta idejno zasnovo ogrevanja, prezračevanja in hlajenja v zimskem oz.

letnem reţimu obratovanja. V zimskem reţimu se bodo prostori ogrevali s talnim ogrevanjem,

dovedeni zunanji zrak pa v prezračevalni napravi. V letnem reţimu se bodo prostori hladili s

konvektorji, dovedeni zrak pa se bo hladil v prezračevalni napravi. V letnem reţimu se

izračunajo toplotni dobitki in v zimskem toplotne izgube.

Slika 4: Idejna zasnova ogrevanja prostorov [10]


- 6 -

Slika 5: Idejna zasnova hlajenja prostorov [10]


- 7 -

3 OGREVALNI SISTEMI

Danes imamo na trgu veliko različnih sistemov ogrevanja, zato bomo glede na namembnost

objekta in njegovo lego, predstavili samo tiste, ki bi jih bilo smiselno vgraditi v

obravnavanem objektu. V nadaljevanju bosta tako predstavljena sistem ogrevanja s toplotno

črpalko in ogrevanje z zemeljskim plinom.

3.1 Talno ogrevanje in hlajenje

Talno ogrevanje spada poleg stenskega in stropnega ogrevanja v skupino ploskovnih

ogrevanj. Pri talnem ogrevanju so cevi poloţene v tleh in toplota ogrete vode se prenaša od

cevi na talno konstrukcijo in naprej v zrak v obliki sevanja in konvekcije. Talno ogrevanje je

nizkotemperaturni reţim ogrevanja, kjer se temperatura grelne vode giblje med 35-45 °C.

Cevi ogrevalnih vej so povezane z razdelilnikom, s katerim je mogoče uravnavati pretoke v

posamezni veji. Pred dimenzioniranjem talnega ogrevanja je potrebno določiti vrsto talne

obloge, saj ta vpliva na toplotno upornost, kar ima za posledico višjo temperaturo ogrevalnega

medija. Za razvode talnega ogrevanja se danes uporabljajo plastične cevi iz polipropilena - P,

polietilena - PE ali polibutena - PB. Te cevi imajo difuzijsko zaporo (aluminijasto plast), ki

preprečuje vdor kisika iz okolice v notranjost cevi. Pri talnem ogrevanju poznamo dva načina

vgradnje: suhi in mokri način vgradnje [16].

Mokri način vgradnje:

Pri mokrem načinu vgradnje so cevi talnega ogrevanja poloţene na toplotno izolacijo in

pritrjene na različne nosilne elemente (armirana mreţa ali tovarniško izdelane plošče z utori),

ki se jih po preizkusu tesnosti zalije z betonom. Med izdelavo cementnega estriha je potrebno

dodati ustrezno količino plastifikatorja, ki povečuje gostoto cementnega estriha in njegovo

toplotno prehodnost. Pri zalivanju tal z estrihom je potrebno upoštevati dilatacijske zahteve.

Zato je ob stenah potrebno poloţiti stisljiv trak debeline 5 milimetrov [16].

Suhi način vgradnje:

Suhi način vgradnje talnega ogrevanja je primeren pri obnovi obstoječih objektov in pri

velikih površinah z majhno obremenitvijo tal. Odlikuje se po majhni teţi in višini potrebni za

vgradnjo. Pri teh sistemih v tovarniško izdelane izolacijske plošče z utori, preprosto polagamo

cevi, katere nato prekrijemo s talno podlogo za talno oblogo [16].


- 8 -

Sistem hlajenja z aktivno betonsko konstrukcijo

Pri površinskem hlajenju se uporablja temperaturni reţim vode 16-18 °C, pri čemer je

potrebno upoštevati, da je najniţja temperatura vode omejena s temperaturo rosišča zraka. Pri

tem sistemu ne povzročamo gibanja zraka, ki bi ga zaznavali kot prepih. Sistem deluje tako,

da čez dan ohlajena betonska konstrukcija akumulira toplotne dobitke iz prostora ali

direktnega sončnega obsevanja. Čez noč pa se betonska konstrukcija ohlaja s pomočjo

hladilne naprave ali drugega vira hladu [15].

Slika 6: Prikaz aktivnega hlajenja z betonsko konstrukcijo [15]

3.2 Konvektorsko ogrevanje in hlajenje

Konvektorji predstavljajo odlično rešitev za ogrevanje in hlajenje prostorov. Oddajanje

toplote lahko doseţemo z naravno ali prisilno konvekcijo. Odlikuje jih manjša masa in manjše

dimenzije kot pri radiatorjih. Omogočajo hitro reagiranje na temperaturna nihanja, ter dobro

regulacijo ogrevalnega sistema. Glavni element konvektorja je prenosnik iz jeklenih in

bakrenih cevi, na katere so navlečene aluminijaste lamele, ki omogočajo dober prenos toplote.

Reguliranje je mogoče s pomočjo ventila oziroma regulacije na vodni strani, ter regulacijske

opreme na strani zraka. Pri konvektorjih s prisilno konvekcijo se na strani zraka regulirajo

vrtljaji ventilatorja. S konvektorji lahko obratujemo v nizkotemperaturnem reţimu

obratovanja in s tem prihranimo pri energiji za ogrevanje. Poznamo sledeče izvedbe

konvektorjev: talni, stenski in stropni [16].


- 9 -

3.3 Ogrevanje z zemeljskim plinom

Ogrevalni kotli na zemeljski plin so v zadnjem času iz ekološkega stališča najprimernejši za

uporabo v ogrevalni tehniki. Kondenzacijska tehnika jim omogoča visoke izkoristke in s tem

manjšo porabo. Prav tako omogoča izkoriščanje toplote, ki se sprošča s kondenzacijo vodne

pare v dimnih plinih, nastalih pri zgorevanju goriva. Pri kondenzacijski tehniki dobimo nazaj

latentno in senzibilno toploto, medtem ko se je pri starejših kotlih latentna toplota izgubila

skozi dimnik. Vodna para se v dimnih plinih kondenzira, pri čemer se sprošča latentna

toplota, ki se dovaja ogrevni vodi. Izkoristki plinskih kotlov znašajo do 105 %. Odvodi

dimnih plinov se vodijo skozi plastične cevi, saj se dimni plini lahko ohladijo na 35 °C [5].

Kondenzacijski kotli imajo vgrajene sevalne gorilnike in modulirano regulacijo moči.

Gorilniki sodijo v vrsto nadtlačnih gorilnikov. Prenos toplote se zaradi posebne izvedbe

zgorevalne površine prenese in razvije na okoliški zrak s sevanjem. Nadzor nad delovanjem

se izvaja z merjenjem količine zgorelega zraka. Sonda za merjenje O2 in krmilna avtomatika

regulirata konstantno vrednost kisika v dimnih plinih. Plin do gorilnika priteka prisilno s

pomočjo ventilatorja. Zgorevanje potega brez intenzivnega plamena, kar omogoča dobro

zgorevanje, ki zagotavlja zelo nizke emisije CO in NOx. Gorilniki so v kondenzacijskih kotlih

nameščeni navpično, da nastali kondenzat prosto odteka. V samem sistemu je vgrajena tudi

obtočna črpalka za ogrevanje sanitarne vode in ogrevanje prostorov, digitalna regulacija, k

opremi pa spadata tudi sistema za odvajanje dimnih plinov in dovajanje zraka. Pri sami

vgradnji ogrevalne naprave je potrebno upoštevati tehnična navodila proizvajalca in tehnične

predpise in direktive za vgradnjo [5].

3.4 Ogrevanje s toplotno črpalko

Toplotna črpalka (TČ) odvzema toploto okoliškemu zraku (ali vodi oz. zemlji), ga s pomočjo

električne energije segreje na višji temperaturni nivo in njegovo toploto odda v ogrevalni

sistem. Učinkovitost toplotnih črpalk podajamo z razmerjem med vloţenim delom (električno

energijo) in pridobljeno toplotno energijo. To razmerje podaja grelno število oz. COP

(Coefficient of performance). Toplotne črpalke so primerne za sisteme ogrevanja v

nizkotemperaturnem reţimu, saj ogrevno vodo segrejejo do temperature 55 °C. Danes so na

trgu prisotne tudi tako imenovane visokotemperaturne TČ, ki so sposobne ogrevno vodo

segreti vse do 70 °C. Toplotne črpalke za svoje delovanje uporabljajo električno energijo, zato

je energetska učinkovitost zelo ugodna. Vprašljiva pa je njihova okoljska primernost, sploh če


- 10 -

za proizvodnjo električne energije kurimo premog v termoelektrarnah. TČ bi bile primerne v

sistemih kjer bi električno energijo pridobivali s pomočjo obnovljivih virov energije ali

jedrskih elektrarn. Njihov finančni učinek pa je ne nazadnje odvisen od razmerja cen

razpoloţljivih energentov (kurilno olje, zemeljski plin, elektrika, drva itd.). Za izrabo

nekaterih toplotnih virov (geotermalna energija, vodne vrtine) je potrebno pridobiti uradna

dovoljenja [3].

Glede na vir toplote, ki ga potrebujejo za svoje delovanje potrebujejo, delimo toplotne črpalke

na:

• TČ voda/voda kot vir toplote izkorišča vodo (podtalnica, reke, potoki, jezera, morje).

Podtalnica je zelo primeren vir toplote, saj skozi celo leto zagotavlja konstantno temperaturo,

ki se giblje med 8 °C in 10 °C in je neodvisna od zunanje temperature. Zaradi konstantne

temperature TČ delujejo v monovalentnem delovanju in ne potrebujejo dodatnega vira toplote

(dodatnega kotla). Za njeno delovanje sta potrebni dve vrtini ali vodnjaka, ki sta pribliţno 25

m narazen. Iz prve vrtine talno vodo črpamo, v drugo pa ohlajeno za 2-3 °C vračamo. Pri tem

sistemu je potrebno pridobiti koncesijo za izkoriščanje vodnega vira. Za samo delovanje je

potrebno preveriti če je na razpolago zadostna količina podtalne vode, njeno kvaliteto in

temperaturno ustreznost. Potreben je minimalni pretok 2 m3/h in temperatura, ki ne sme biti

niţja od 7 °C.

Slika 7: Sistem izkoriščanja energije podtalnice [9]

• TČ zemlja/voda kot vir toplote izkorišča energijo zemljine. Odvzem toplote je odvisen od

toplotne prevodnosti zemlje, gostote in specifične toplotne kapacitete. Je primeren vir toplote


- 11 -

za celoletno energetsko oskrbo v monovalentnem načinu obratovanja. Osnovne izvedbe

zemeljskih kolektorjev za odvzem toplote so naslednje:

• ploskovni zemeljski kolektorji, kjer so cevi poloţene v globini 1-2 m in zasute z

zemljino. Potrebna površina za cevni razvod je pribliţno 1,5 do 3-krat večja od

ogrevne površine objekta. Na območju, kjer so poloţeni zemeljski kolektorji zaradi

ohlajevanja tal kasni vegetacija, zato tam ni priporočeno sajenje dreves. Pri

prevelikem odjemu toplote pa se površina poleti teţko regenerira.

• kanalski kolektorji so cevi, poloţene v stene kanalov, globokih do 3 m. Za ta sistem je

potrebna manjša površina zemljišča, dolţina cevi pa je podobna.

• spiralni kolektorji so vrtine, globoke od 5 m do 10 m, v katere so vloţene spiralno

zavite cevi za odvod toplote zemlje Vrtine je moţno narediti v urejenem vrtu in ne

potrebujejo veliko prostora.

Slika 8: Sistem izkoriščanja energije zemlje [9]

• TČ zrak/voda kot vir toplote koristi zunanji zrak, ki je vedno na voljo. Pri tem sistemu se

toplota zajema preko zunanjega zračnega uparjalnika. Uporabne so predvsem za segrevanje

tople sanitarne vode in podporo ogrevanju. Pri tem sistemu se padec zunanje temperature v

zimskem času močno pozna na sami učinkovitosti. Zato te sisteme načrtujemo v bivalentnem

načinu obratovanja, kar pomeni, da ob nizkih zunanjih temperaturah uporabljamo dodatni ali

preidemo na drugi vir ogrevanja (električni grelec, oljni ali plinski kotel). [7] [3]


- 12 -

Slika 9: Sistem izkoriščanja energije zraka [9]

3.5 Dimenzioniranje ogrevalne naprave

Za ogrevanje objekta smo predvideli toplotno črpalko zrak/voda. Ker je delovanje le te pri

nizkih zunanjih temperaturah neekonomično, je potrebno izbrati dodatni vir ogrevanja za

mrzle zimske dni, ko bodo temperature padle pod 2 °C. Na lokaciji, kjer bo postavljena

toplotna črpalka, znaša letna povprečna temperatura 9,6 °C. Iz slike 10 je moč razbrati, kako

se zmanjšuje moč TČ v odvisnosti od zunanje temperature. S pomočjo tehničnih podatkov oz.

delovne krivulje TČ lahko določimo, do katere zunanje temperature bo naprava delovala.

Tako je potrebno določiti bivalentno točko delovanja TČ, od koder bo delovanje prevzel

dodatni vir ogrevanja.

Na sliki spodaj je grafični prikaz krivulje ogrevalne moči toplotne črpalke zrak/voda za

različne temperature predtoka ogrevalne vode. Iz grafa je tudi razvidno, da na moč TČ vpliva

tudi temperatura predtoka ogrevalne vode.

Dimenzioniranje toplotne črpalke se opravi glede na potrebe po toploti stavbe, ki je odvisna

od zunanje temperature v diagramu toplotne moči in krivulje ogrevalne moči toplotne črpalke.

V diagramu sta prikazani dve točki, kjer točka 1 prikazuje toplotne potrebe objekta in točka 2

temperaturo v prostoru. Ti dve točki sta med seboj povezani s premico, ki nam prikazuje od

zunanje temperature odvisno potrebo po toploti. Kjer se krivulja seka s premico, odčitamo

bivalentno točko delovanja, kar pomeni, da bo od tod dalje ogrevanje prevzel drug vir. [8]


- 13 -

Slika 10: Krivulja ogrevalne moči toplotne črpalke zrak/voda [8]


- 14 -

4 PREZRAČEVANJE IN KLIMATIZACIJA

4.1 Splošno:

S prezračevanjem in klimatizacijo v prostoru zagotavljamo ugodno bivanje. Za ugodno klimo

v prostoru je treba zagotoviti ustrezno temperaturo, vlago in ustrezno čist zrak. S

prezračevanjem zagotovimo prostoru sveţ zrak, odvedemo pa škodljive snovi, ki so ga v

prostorskem zraku povzročili stroji in naprave, kemijski procesi in ljudje. Dovedeni zrak iz

okolice s pomočjo klimatizacijskega procesa pripravimo na področje ugodja. V zimskem

obdobju notranje prostore ogrevamo, zato je potrebno vpihavati segreti zrak z ţeleno

temperaturo. Poleti vpihani zrak hladimo, pri čemer pa temperaturna razlika med notranjim in

zunanjim zrakom ne sme biti višja od 6 °C.

Ustrezno čist zrak v prostoru zagotovimo z dovolj velikim številom izmenjav zraka na uro. Z

naravnim prezračevanjem (odpiranjem oken) lahko zagotovimo 0,3-1,1 izmenjavo na uro,

medtem ko je večje število izmenjav mogoče doseči samo z mehanskim prezračevanjem.

Vpihovanje zraka v prostor s preveliko hitrostjo je lahko moteče za ljudi saj le-to zaznavajo

kot prepih. Zato je treba zagotoviti primerno hitrost gibanja zraka v prostoru, kar je odvisno

od temperature.

V spodnji tabeli so podane dopustne srednje hitrosti zraka v odvisnosti od lokalne temperature

zraka v prostoru in intenzitete turbulence. [2]

Tabela 2: Načrtovana hitrost zraka v prostoru [2]

Lokalna temperatura zraka Načrtovana hitrost zraka

Θi = 20 °C v ≤ 0,18 m/s

Θi = 22 °C v ≤ 0,22 m/s

Θi = 24 °C v ≤ 0,26 m/s

Θi = 26 °C v ≤ 0,30 m/s


- 15 -

4.2 Načini prezračevanja in klimatizacije

4.2.1 Naravno prezračevanje

Pri naravnem prezračevanjem se pojavlja nekontrolirana izmenjava zraka v prostor. Poteka z

odpiranjem oken in s pomočjo infiltracije. Infiltracija nastaja skozi netesna mesta pri oknih in

vratih, manjši del pa tudi skozi zidove. V zimskem času, ko je notranja temperatura višja od

zunanje, se kot posledica razlike gostote toplega in hladnega zraka pojavlja pri tleh podtlak. Iz

spodnje slike je razviden pritisk, ki se pojavlja na zunanji steni v zimskem času.

Slika 11: Gibanje zraka in tlačne razmere v prostoru v zimskem času [2]

a - sprememba tlaka po višini

b - tok zraka skozi odprtine

Pri prezračevanju skozi okna se izmenjava zraka vrši z odpiranjem oken. Če ni vetra in je

zunanji zrak hladnejši od notranjega, vstopa zunanji zrak skozi spodnji del odprtine medtem

ko notranji zrak izstopa skoz zgornji del. Najugodnejše je prezračevanje skozi drsna okna.

Glede na pojav vetra lahko prilagodimo odprtino in s tem omogočimo odprtino na zgornjem

in spodnjem delu. [2]

4.2.2 Mehansko prezračevanje

Mehansko prezračevanje je način prezračevanja pri katerem s pomočjo ventilatorjev

dovajamo in odvajamo ustrezno količino zraka. Za pripravo zunanjega zraka, ki ga dovajamo

v prostor, je potrebna toplotna in hladilna energija. Le to pa lahko zagotovimo s sistemi za

prezračevanje in klimatizacijo. Zato je najprimernejša uporaba sistema z rekuperacijo, ki

izkorišča za segrevanje zunanjega hladnega zraka odpadni notranji zrak. S sistemi z

rekuperacijo lahko zniţamo obratovalne stroške, zniţamo grelne moči grelnega sistema in s

tem zniţamo vrednost investicije. [2]

Stopnja rekuperacije:


- 16 -

Stopnja rekuperacije zavisi na eni strani od dovedenega zunanjega zraka (indeks 2) in na

drugi strani od odvedenega zraka (indeks 1).

2111

2122

2tt

tt

oz.

2111

1211

2tt

tt

(4.1)

22

11

2

2

cm

cm

(4.2)

2111

1211

1xx

xx

oz.

2111

2122

2xx

xx

(4.3)

Slika 12: Rekuperator s spremembo temperature [14]

4.3 Deli za prezračevanje in klimatizacijo

4.3.1 Zajem in odvod zraka

Zajem sveţega zraka izvedemo tam, kjer je zrak najbolj čist skozi zaščitne rešetke. Odprtine

za zajem zraka lahko izvedemo skozi steno, streho ali prezračevalni stolp. Na dovodnih in

odvodnih elementih se namestijo rešetke, ki omogočajo zaščito pred zunanjimi vplivi

(deţjem, pticami, večjimi insekti in podobno). Pri sesanju hladnega zraka, ki potuje skozi

ogret prostor do naprave za prezračevanje, je potrebno zračni kanal izolirati in s tem preprečiti

pojav kondenzacije na hladnih površinah [17].


- 17 -

Slika 13: Rešetka za zajem in odvod zraka [11]

Izračun velikosti rešetke za zajem in odvod zraka:

2

11 1670 mnHBAef (4.4)

B1 ... širina rešetke

H1 ... višina rešetke

n ... število lamel

Hitrost zraka na preseku rešetke:

efAVv 3600 (4.5)

V ... pretok zraka [m3/h]

22 47,0463200916706001200 mmmAef

smv 9,247,036004900

Δpcel iz diagrama:

- dovod 30 Pa

- odvod 24 Pa


- 18 -

Slika 14: Diagram za določitev celotnega tlačnega padca [11]

4.3.2 Ventilator

V tehniki prezračevanja se uporabljajo aksialni in centrifugalni ventilatorji, ki s svojim

delovanjem s pomočjo lopatic pretvarjajo mehansko energijo v kinetično. S centrifugalnimi

ventilatorji premagujemo večje pretoke in tlake kot z aksialnimi ventilatorji, zato se ti v praksi

pogosteje uporabljajo. Ventilatorji morajo premagovati tlačne padce v razvodnih kanalih,

skozi filtre in dušilnike zvoka.

Slika 15: Karakteristika naprave [12]

Delovanje ventilatorja se grafično prikaţe s pomočjo krivulje karakteristik (slika 15). Vsak

ventilator ima svojo krivuljo delovanja. Delovna točka ventilatorja se nahaja na presečišču


- 19 -

krivulj karakteristike ventilatorja in karakteristike razvoda kanalov. Ventilatorje poganjajo

elektromotorji, ki so lahko neposredno na gredi rotorja, ali pa poganjamo rotor z jermenskim

prenosom. Za preprečitev prenosa vibracij pri delovanju elektromotorja se pod sklop

elektromotorja vgrajuje posebne blaţilnike. [17]

4.3.3 Dušilnik zvoka

Dušilnik zvoka je naprava, ki preprečuje oz. zmanjšuje širjenje zvoka (šuma) na nekem

mestu. Za dušenje zvoka se uporabljajo absorpcijski dušilniki zvoka, katerih delovanje temelji

na absorbiranju (dušenju) zvočnih valov. Osnovni del je sestavljen iz ohišja iz kovine in jedra

iz absorpcijskih pregrad (kulis). Pregrade so najpogosteje iz poroznih struktur, kot npr.

mineralne ali steklene volne. Dušilnike zvoka montiramo takoj za napravo in s tem

preprečimo širjenje zvoka v okolico oz. prostore.

Slika 16: Dušilnik zvoka [11]

4.3.4 Filtri za zrak

Filter za zrak je osnovni del sistema za pripravo zraka, katerega osnovna naloga je

odstranjevanje trdnih delcev (prahu) iz zraka. Filtri so podani s svojo karakteristiko in

sposobnostjo ločevanja delcev različne velikosti. Po standardu DIN EN 779 se filtre deli na

17 skupin, ki jih delimo štiri glavne skupine in jih označimo z G, F, H in U. Filtri za čiščenje

zraka so iz plastičnih snovi, platna, kovine in drugih materialov. Kovinske filtre lahko tudi

čistimo, medtem ko druge zamenjujemo na določeno obdobje. V filtrih se močno povečujejo

tlačne izgube, zato je potrebno izbrati dovolj velike filtre oz. povečati moč ventilatorja. Upori

v filtru se povečujejo, ko so le-ti umazani, zato je priporočljivo da za filtri vgradimo tipala, ki

merijo pretok zraka. [18]


- 20 -

Slika 17: Različni tipi filtrov [13]

4.3.5 Razvodni kanali za zrak

Kanali za zrak predstavljajo zelo vaţen sestavni del postrojenja. Razvodni kanali sluţijo za

dovajanje zraka v prostor in njihovo odvajanje. Kanali za prezračevanje so najpogosteje

izdelani iz pocinkane pločevine ali okroglih plastičnih cevi. Zaradi preprečevanja

kondenzacije, toplotnih izgub in dušenja zvoka, je potrebno kanale izolirati. Za izoliranje se

uporabljajo predvsem izolacijske plošče ustrezne debeline. Pri manjših prezračevalnih

sistemih so kanali izvedeni tudi s plastičnimi cevmi. Kanali morajo imeti gladke notranje

površine, odporni morajo biti na korozijo in omogočen mora biti dostop za njihov čiščenje.

Pri dimenzioniranju kanalov je potrebno izračunati lokalne upore, ki se pojavljajo v ceveh.

Upori so odvisni od srednje hitrosti zraka in jih je potrebno izračunati za najdaljšo vejo v

sistemu. Lokalne upore predstavljajo naprave, dušilci zvoka in vibracij, kanali, kolena,

zoţitve in filtri [18].

Slika 18: Elementi za razvod zraka [12]

Skupni padec tlaka je sestavljen iz notranjega in zunanjega padca tlaka:

zunnotsk ppp (4.6)


- 21 -

Notranji padec tlaka povzročajo padci tlaka na vseh napravah od vstopa zunanjega zraka do

ventilatorja (npr. padec tlaka na vstopni loputi, med mešanjem zraka, na filtru,...). Njihove

številčne vrednosti dobimo od proizvajalcev naprave. Zunanji padec tlaka pa povzročajo upori

v razvodnih kanalih med ventilatorjem in prostorom, ki se deli na linijske (upornost pihanja)

in lokalne odpore (upori oblike):

ZLRpzun

(4.7)

LR vsota linijskih odporov na odseku [Pa]

R posamični linijski odpor na odseku [Pa/m]

L ... dolţina odseka kanala [m]

Z ... vsota vseh lokalnih odporov na odseku za posamezno vejo odseka [Pa]

Posamični linijski upori na odseku so odvisni od hitrosti zraka skozi odsek, premera in

koeficienta hrapavosti odseka. Izračunamo jih po enačbi:

2

2v

dR

h

(4.8)

hd hidravlični premer odseka [m]

koeficient hrapavosti

gostota za zrak [kg/m3]

v hitrost zraka [m/s]

Lokalne odpore izračunamo po enačbi:

2

2vZ

(4.9)

koeficient oblike posameznega elementa kanalnega razvoda

Presek kanala je odvisen od pretoka in hitrosti zraka. Izračunamo ga po sledeči enačbi:

v

VA s

3600 (4.10)


- 22 -

A... presek kanala [m2]

v... hitrost zraka [m/s]

Hidravlični premer kanala izračunamo po spodnji enačbi:

ba

badh

2

(4.11)

a,b... dolţina stranic [m]

Dimenzioniranje kanalov

Spodaj je prikazan izračun za dovodni kanal, ki je speljan po vertikali v instalacijskem jašku.

Po vertikali se dovodnemu kanalu v vsakem nadstropju spremeni presek, kar je prikazano v

spodnjem izračunu. Prezračevana naprava dovaja 4.900 m3/h zraka, pri čemer je hitrost zraka

5 m/s.

Presek glavnega kanala A1 :

2

1

11 27,0

53600

4900

3600m

v

VA s

Določitev velikost stranic kanala a in b:

mb

ma

baA

675,0

400,0

Glede na omejitve pri umestitvi kanala lahko stranice poljubno spreminjamo. Določili smo, da

bodo dovodni kanali pravokotne oblike z dolţino stranice:

mba 52,052,0

V kleti se kanal odcepi na odsek A2 in A3. V delovni prostor v kleti dovajamo 300 m3/h

sveţega zraka.

mbamv

VA s 130,0130,0017,0

53600

300

3600

2

2

22


- 23 -

mbamv

VA s 450,0450,020,0

53600

4600

3600

2

3

33

V pritličju se kanal odcepi na odsek A4 in A5. V pritličje dovajamo 1400 m3/h sveţega zraka.

mbamv

VA s 280,0280,0078,0

53600

1400

3600

2

4

44

mbamv

VA s 450,0450,018,0

53600

3200

3600

2

5

55

V nadstropju se kanal odcepi na odsek A6 in A7. V nadstropje dovajamo 1200 m3/h sveţega

zraka.

mbamv

VA s 275,0275,007,0

53600

1200

3600

2

6

66

mbamv

VA s 350,0350,011,0

53600

2000

3600

2

7

77

Slika 19: Shematski prikaz razvoda prezračevanja [10]

V spodnji tabeli so prikazani rezultati izračuna skupnega tlačnega padca na dovodu vertikale,

katerega smo izračunali s pomočjo programskega paketa IntegraCAD. Tlačni padec je

seštevek tlačnega padca v vertikali in tlačnega padca v horizontali.


- 24 -

Tabela 3: Izračun tlačnega padca za dovodni kanal - vertikala

Na podlagi tlačnega padca določimo moč ventilatorja prezračevalne naprave. Tlačni padec na

najdaljši veji znaša skupaj 140,00 Pa (vertikala = 40,0 Pa + horizontala = 100,0 Pa). Rezultati

preračuna ventilacije so prikazani v poglavju 6.3.

4.3.6 Elementi za dovod zraka v prostor

Elementi za dovod zraka spadajo med pomembne sestavne dele vsakega sistema za

prezračevanje, ki ga je potrebno dimenzionirati zelo previdno, da se prepreči pojav prepiha v

prezračevanih prostorih. Odprtine za zrak imajo precejšen vpliv na pretok zraka v prostor in

izmenjavo energije med zrakom, ki se dovaja in zrakom v prostoru. Primarni cilji za

zagotavljanje dobre kvalitete zraka so:

- zagotavljanje dobre kvalitete zraka v coni bivanja z odstranjevanjem onesnaţenega

zraka in dovodom sveţega zraka,

- vzdrţevanje toplotnega ugodja z enakomerno temperaturo in

- enakomerna temperatura pri ugodni hitrosti dovajanja prostorskega zraka (brez

prepiha).

Slika 20: Elementi za dovod zraka [13]

Ob pripravi zraka za doseganje udobja je pomembno na kakšen način zrak vpihujemo v

prostor in kako se le ta po prostoru razporedi. V osnovni ločimo vpihovanje zraka z mešanjem

in izpodrivno prezračevanje (slika 21).


- 25 -

Slika 21: Osnovni načini kroţenja vpihovanega zraka [2]

Za prezračevanje z mešanjem je značilno, da se zrak po vstopu meša z zrakom v prostoru.

Mešalno prezračevanje se uporablja za količine zraka do pribliţno 50 m3/hm

2. Pri tem

prezračevanju se zrak premeša z odpadnim zrakom, zato so potrebne večje količine zraka, da

se doseţe zahtevano ugodje v prostoru. Namen sodobnih prezračevalnih naprav je zamenjava

onesnaţenega zraka s sveţim. To nam omogoča izpodrivno prezračevanje, kjer sila vzgona

povzroča plastenje zraka. Zaradi razlike v gostoti se zrak razdeli na zgornjo onesnaţeno in

spodnjo čisto plast [2,6].

Izbira elementa za vpihovanje zraka

Na podlagi tehničnega lista proizvajalca Hidria (Priloga 1), smo določili prezračevalne

rešetke, skozi katere bomo odvajali odpadni zrak iz prostora. Iz diagrama smo na podlagi

podanega pretoka, dometne razdalje in hitrosti zračnega curka izbrali primerno rešetko.

Primer:

Iz prostora je potrebno odvesti 1980 m3/h zraka. Dimenzionirali smo, da se bo zrak odvajal

skozi devet prezračevalnih rešetk. Vsaka rešetka bo odvajala 220 m3/h zraka.

Podatki:

- količina zraka: Q = 220 m3/h

- dometna razdalja: L = 8 m

- hitrost zračnega curka: vL = 0,5 m/s


- 26 -

Rešitev:

- iz diagrama za oddaljenost od stropa ≤ 0,3 m izberemo rešetko AR/17 velikosti

325x75

- minimalna razdalja med rešetkama: A = L x 0,15 = 1,2 m

- širina zračnega curka: b0,2 = 0,9 m

4.4 Proces klimatizacije

S procesom klimatizacije vzdrţujemo ustrezno vlago in temperaturo v prostoru. Pri

klimatizaciji se zrak iz prostora (stanje 1) meša z zunanjim sveţim zrakom A v zmes s

stanjem 2. V poletnem delovanju ta zmes v hladilniku spremeni svoje stanje v stanje 3,

medtem ko v zimskem delovanju spremeni svoje stanje v grelniku in vlaţilniku na stanje 3. V

grelniku se zrak s stanjem 3 segreje do stanja 4, ki ga nato ventilator vpihuje v prostor [1].

Poletno delovanje

Pri poletnem delovanju je potrebno zrak hladiti in osušiti. Zato je glede na zgornjo sliko

vključen hladilnik, v katerem toplota zmesi stanja 2 prehaja na hladilno vodo s temperaturo

Tv, ki je pod temperaturo rosišča, pri čemer se ohladi in osuši, hladilna voda pa se segreje. V

grelniku 2 se osušena zmes segreje do ustrezne temperature (stanje 4), nato pa jo ventilator

vpihuje v prostor. Pri prehodu mase zmesi iz stanja 4 v stanje 2 prevzame zmes iz prostora

toploto in vlago [1].

41 hhmhmQ (4.12)

Slika 22: Shema klimatskega sistema [1]

MEŠALNIK

PROSTOR

HLADILNIK

VLAŢILNIK GRELNIK 1

GRELNIK 2

1

2

2'

3

4

A


- 27 -

Q toplota [kJ]

m masa zmesi [kg]

h specifična entalpija zmesi [kJ/kg]

41 xxmxmmv (4.13)

vm masa vlage [kg]

x relativna vlaţnost

Slika 23: Stanje zraka pri letnem delovanju v h-x diagramu [1]

Zimsko delovanje

V zimskem času je potrebno zunanji zrak segrevati in vlaţiti preko grelnika 1 in vlaţilnika. V

grelniku 1 se zrak segreje na stanje 2', v vlaţilniku pa se nato ovlaţi in ohladi do stanja 3.

Zmes se segreva v grelniku 2 do stanja 4, nato jo ventilator vpihuje v prostor.

Pri prehodu mase zmesi od stanja 4 do stanja 1 oddaja zmes prostoru toploto in od njega

odvzame vlago [1].

14 hhmhmQ (4.14)

Q toplota [kJ]

m masa zmesi [kg]

h specifična entalpija zmesi [kJ/kg]

41 xxmxmmv (4.15)


- 28 -

vm masa vlage [kg]

x relativna vlaţnost

Slika 24: Stanje zraka pri zimskem delovanju v h-x diagramu [1]

4.5 Hladilna naprava

Hladilna naprava omogoča hlajenje in razvlaţevanje stavb. Hladilne naprave s toplotno

črpalko vsebujejo kompresor in neposredno enoto za razvlaţevanje in hlajenje zraka. Takšne

naprave imenujemo tudi lokalne hladilne naprave. Lahko pa za hlajenje uporabljamo tudi

naprave z eno zunanjo enoto in več notranjimi enotami, ki jih postavimo v različne prostore.

Takšne sisteme imenujemo split sistemi. Za novejše stavbe so primernejši klimatski sistemi -

klimati, ki omogočajo centralno prezračevanje, hlajenje, ogrevanje in razvlaţevanje.


- 29 -

Slika 25: Prikaz centralne klimatske naprave [11]

4.6 Izračun hladilne obremenitve objekta

Da zagotovimo bivalno ugodje v prostoru je potrebno izračunati hladilno obremenitev, ki je

sestavljena iz notranjih in zunanjih dobitkov. Izračun bomo izvedli po pravilniku o hladilnih

obremenitvah VDI 2078. [2]

Hladilno obremenitev sestavlja:

- toplota ljudi,

- toplota naprav,

- prenos toplote skozi gradbeno konstrukcijo,

- prenos toplote skozi steklene površine,

- toplota od razsvetljave.

Toplota ljudi

Količina oddane toplote ljudi je odvisna od njihove fizične aktivnosti in časa zadrţevanja v

prostoru. Pri ljudeh ločimo občuteno in latentno toploto. To lahko določimo s pomočjo tabele

št. 4 ali spodaj navedene formule.


- 30 -

Tabela 4: Oddajanje toplote in vodne pare [2]

Aktivnost Temp. zraka °C 18 20 22 23 24 25 26

Brez telesne aktivnosti

Laţja telesna aktivnost

v stoječem poloţaju

Qtr (suha) W 100 95 90 85 75 75 70

Qf (vlaţna) 25 25 30 35 40 40 45

Qsk 125 120 120 120 115 115 115

Odd. vodne pare g/h 35 35 40 50 60 60 65

WSqNQ ipP (4.16)

N število ljudi

pq oddaja toplote človeškega telesa [W]

lS faktor akumulacije

Toplota naprav

Toploto, ki jo oddajajo električne naprave (računalnik, tiskalnik, kavni avtomat, projektor itd.)

izračunamo po enačbi:

WSlPQ siM 1 (4.17)

P priključna moč naprave [W]

l koeficient istočasnosti

lS faktor akumulacije

izkoristek

s faktor obremenitve

Prenos toplote skozi steklene površine

Prehod toplote skozi steklene površine je odvisen od intenzitete sončnega obsevanja, strukture

steklene površine in zunanje zaščite pred neposrednim sončnim sevanjem.

WSbIAAIAQ adifS max.1max1

(4.18)

1A steklena površina izpostavljena soncu [m2]

A skupna površina stekla [m2]

maxI najvišje skupno zračenje [W/ m2]


- 31 -

max,difI najvišja vrednost difuznega sevanja [W/ m2]

b faktor prepustnosti sevanja [%]

aS koeficient hladilne obremenitve

Prenos toplote skozi gradbeno konstrukcijo

Toploto, ki prodira skozi zunanje zidove in streho v notranjost prostora, izračunamo po

spodnji enačbi:

WAkQ iaW (4.19)

k koeficient prevodnosti

A površina gradbene konstrukcije

a zunanja temperatura

i notranja temperatura

Toplota razsvetljave

Energija razsvetljave se pretvarja v toploto in deluje kot hladilna obremenitev. Odvisna je od

priključne moči svetil, obratovalnega časa, faktorja istočasnosti in stopnje obremenitve

prostora. Izračunamo jo s pomočjo spodnje enačbe:

WslPQ BBB 1

(4.20)

Bs koeficient akumulacije

B stopnja obremenitve prostora

P skupna priključna moč razsvetljave [W]

1l koeficient istočasnosti

Povzetek izračuna hladilne obremenitve:

BWSMPK QQQQQQ (4.21)


- 32 -

Tabela 5: Povzetek izračuna hladilne obremenitve

Iz zgornje tabele je razvidno, da skupna hladilna obremenitev Galerije zanaša: 32,01 kW.

4.6.1 Tehnični izračun grelne in hladilne obremenitve

Prikaz termodinamičnega izračuna za objekt: Galerija Vetrinjski Dvor

Klimatski podatki za letni reţim:

- temperatura zraka zunaj: tz = 32 °C

- relativna vlaţnost zunaj: φz = 40 %

- temperatura zraka znotraj: tn = 26 °C

- relativna vlaţnost znotraj: φn = 55 %

Klimatski podatki za zimski reţim:

- temperatura zraka zunaj: tz = -13 °C

- relativna vlaţnost zunaj: φz = 90 %

- temperatura zraka znotraj: tn = 20 °C

- relativna vlaţnost znotraj: φn = 40 %


- 33 -

Hlajenje zunanjega zraka - letni reţim

hkgVm zzr 880.549002,1, (4.22)

hmV

mkg

3

3

900.4

2,1

Vlaţnost zunanjega zraka razberemo iz Mollierjevega h,x diagrama:

- temperatura zunanjega zraka 32 °C in vlaţnost zraka 40 %

kgkJhzx 621

0118,0zx

- temperatura notranjega zraka 26 °C in vlaţnost zraka 50 %

kgkJhzx 531

0108,0nx

Hlajenje zunanjega zraka in razvlaţevanje

WQ

hmhhmQ

AU

osebnxzxzzrAU

557.1624946,3

68,20,530,62

6,3

880.5

11,

(4.23)

hkgQNm foseb 68,24067 (4.24)

Količina dovedenega zraka:

hkgskg

ttc

Qm

dnp

Kzr 156.1493,3

)2632(013,1

9,23

(4.25)

Hlajenje ventilatorja:

Wpm

Q zrv 807.2

7,0

50093,3

(4.26)

Skupna obremenitev hladilnega sistema

WQQQQ vAUKKU 387.4028071368023900 (4.27)


- 34 -

Segrevanje zunanjega zraka - zimski reţim

Vlaţnost zunanjega zraka razberemo iz Mollierjevega h,x diagrama:

- temperatura zunanjega zraka -13 °C in vlaţnost zraka 90 %

kgkJhzx 101

00125,0zx

- temperatura notranjega 20 °C in vlaţnost zraka 40 %

kgkJhzx 7,431

00587,0nx

Toplota potrebna za vlaţenje zraka WQ

WQ

hmxxmQ

W

osebznzrW

577.1724946,3

68,200125,000587,0

6,3

072.6

(4.28)

Toplota potrebna za segrevanje zraka sQ

WQ

TTcmQ

S

znpzrS

251.10142010133600

072.6

(4.29)

hgQNm foseb 675,12567 (4.30)

Skupna grelna obremenitev sistema

WQQQQ SWTHL 044.39102511757711216 (4.31)


- 35 -

5 PROJEKTNA NALOGA ZA STROJNE INSTALACIJE

5.1 Splošno:

Potrebno je izdelati projekt strojnih instalacij v fazi PZI za objekt: GALERIJA VETRINSKI

DVOR v Mariboru. Načrt strojnih instalacij v fazi PZI obsega:

načrt vodovoda in kanalizacija,

načrt toplovodnega ogrevanja,

načrt prezračevanja,

načrt hlajenja.

5.2 Notranji vodovod in kanalizacija:

Notranji vodovod se bo priključil na javno omreţje preko vodomernega priključka in

vodomernega jaška. Vodomerni jašek se vgradi z vso pripadajočo opremo. Z javnim

vodovodnim omreţjem upravlja Javno komunalno podjetje Maribor. Razvod hidrantnega

omreţja ni predmet tega projekta. Dovod hladne vode v objekt se izvede z alkaten cevjo

ustrezne dimenzije. Razvodi tople in hladne vode do odjemnih mest se izvede z večplastnimi

polietilenskimi cevmi proizvajalca UPONOR. Razvod je do porabnikov speljan iz kotlovnice

po vertikali in naprej v tlaku. Izolacija cevi tople in hladne vode je izvedena iz penjenega

materiala z zaprtimi celicami ustrezne debeline, kot npr. Tubolit.

Za pripravo tople sanitarne vode se predvidi ogrevalnik sanitarne vode volumna 200 litrov, ki

se ga namesti v kotlovnici in zadostuje za normalno potrebo po topli vodi. Projekt obravnava

notranjo hišno kanalizacijo, ki sluţi za odvod fekalnih voda na javno omreţje s katerim

upravlja JKP Maribor. Horizontalna in vertikalna kanalizacija je v celoti izvedena iz PE

kanalizacijskih cevi. Vertikale so izvedene podometno. V kletnih prostorih je potrebno

zagotoviti črpanje odpadne vode, ker se odpadna voda zbira pod nivojem kanalizacije. To

bomo zagotovili z napravo za prečrpavanje Liftaway, ki se jo vbetonira v tla. Zračnik

kanalizacije je izpeljan v vertikali na streho. Oddušnik je izveden s tipskim strešnim kosom.

Za izvedbo 90 ° lokov obvezno koristimo dve 45 ° koleni.


- 36 -

5.3 Toplovodno ogrevanje:

Pri projektiranju ogrevanja naj se upošteva naslednje:

- srednja minimalna temperatura je -13 °C,

- temperatura notranjih prostorov naj ustreza standardu EN 12831,

- kot grelna telesa naj se predvidi talno ogrevanje,

- priprava toplote se zagotavlja iz toplotne postaje (strojnice).

Načrt toplovodnega ogrevanja naj obravnava razvode po celotnem objektu, vključno z vsemi

grelnimi telesi, vgradnim materialom in toplotno postajo. Za potrebe ogrevanja se predvidi

reverzibilna toplotna črpalka zrak/voda, s katero se bo v poletnih mesecih tudi hladilo. Kot

dodatni vir ogrevanja smo predvideli plinski kondenzacijski kotel, ki se ga namesti v strojnici

na steno. Za potrebe plinskega kotla je potrebno izvesti plinski priključek. Razvodi ogrevanja

do razdelilnih omaric se izvedejo z bakrenimi cevmi, ki so poloţene v tleh ter delno v steni.

Razdelilne omarice talnega ogrevanja so podometne izvedbe, ki jih v kompletu sestavljajo:

razdelilec z merilcem pretoka, krogelni zaporni ventil in izpustni ventil za vsako vejo.

Razvodi talnega ogrevanja se izvedejo iz večplastnih polietilenskih cevi proizvajalca

UPONOR. Vse cevi razvodov so izolirane z izolacijo ARMAFLEX debeline 13 mm.

5.4 Prezračevanje:

Glede na namembnost prostorov se izdela načrt prisilnega prezračevanja. Prezračevanje

objekta se izvede v skladu s pravilnikom o prezračevanju in klimatizaciji stavb (Ur. l. RS št.

42/02) in pravilnikom o zahtevah za zagotavljanje varnosti in zdravja delavcev na delovnih

mestih (Ur. l. RS št. 89/99, 39/05). Za prezračevanje objekta se predvidi kompaktna

prezračevalna naprava notranje izvedbe, ki se jo namesti v kletnih prostorih strojnice.

Naprava mora biti opremljena z rekuperatorjem toplote. Predvidi se prisilno prezračevanje

vseh sanitarnih prostorov, galerije, večnamenskega prostora, vstopnega foyerja in recepcije z

garderobo. Prezračevanje ostalih prostorov, kot so povezovalni most in trafika, se bo izvajalo

z odpiranjem oken.


- 37 -

5.5 Hlajenje:

Pripravo hladilne vode za potrebe hlajenja zagotavlja toplotna črpalka zrak/voda, ki je

nameščena ob zunanji steni objekta na betonskem podstavku. Toplotna črpalka bo

zagotavljala hladilno toploto prezračevalni napravi in konvektorjem. Prostori se bodo hladili s

stropnimi in stenskimi ventilatorskimi konvektorji.

Pri projektiranju hlajenja se upošteva:

- maksimalna letna zunanja temperatura znaša 32 °C,

- temperatura posameznih prostorov ustreza standardu EN 12831.


- 38 -

6 TEHNIČNO POROČILO IN IZRAČUNI

6.1 VODOVOD in KANALIZACIJA

Načrt vodovodne instalacije obsega:

a) razvod od zunanjega vodomernega jaška do objekta

b) notranjo napeljavo tople in hladne vode z vsemi sanitarnimi elementi in priključki

c) horizontalno in vertikalno kanalizacijo fekalnih odplak z vsemi priključki sanitarnih

elementov

d) pripravo sanitarne vode s toplovodnim grelnikom vode, ki je postavljen v strojnici

Vodomerno mesto

Razvod hladne vode je priključen na zunanje vodovodno omreţje. Vodomerni jašek se vgradi

ob objektu z vso pripadajočo opremo.

Notranji razvod tople in hladne vode

Dovod hladne vode do objekta poteka po alkaten cevi DN25, ki je vodena v zemlji. Napeljava

hladne in tople vode v objektu se izvede z večplastnimi polietilenskimi cevmi proizvajalca

UPONOR, ki se vodijo v tlaku in zidu. Razvod do porabnikov je speljan iz kotlovnice po

vertikali in naprej v tlaku. Izolacija cevi tople in hladne vode je izvedena iz penjenega

materiala z zaprtimi celicami ustrezne debeline, kot npr. Tubolit.

Priprava tople sanitarne vode

Za pripravo tople sanitarne vode je predviden stoječi kombiniran grelnik vode volumna 200

litrov. Opremljen mora biti s cevno kačo za toplovodno ogrevanje s centralno kurjavo, skupaj

s termostatom in stikalom za vklop električnega grelnika. Tega se namesti v kotlovnici. Za

kompenzacijo raztezkov ogrevanja sanitarne vode je potrebno na razvod mrzle sanitarne vode

vgraditi varnostni ventil ter raztezno posodo.

Sanitarna oprema

Sanitarni elementi so izdelani iz sanitarne keramike bele barve. WC školjke so predvidene

konzolne izvedbe s podometnimi kotlički. Opremljene morajo biti s tipko, ki omogoča dvo-


- 39 -

količinsko izplakovanje. Za umivalnike so predvidene senzorske armature, pred katere je

dovod tople in hladne vode izveden skozi kotne ventile s čistilnimi filtri.

Tlačni preizkus vodovodnega omreţja

Tlačni preizkus se izvede po standardu DIN 1988-2. Na najniţji točki instalacije priključimo

manometer z natančnostjo 0,1 bar. Vodovodna instalacije se preizkusi s tlakom, ki mora biti

minimalno 1,5 x delovni tlak, vendar ne manjši od tlaka p = 1,5 bar. Po izvedbi tlačnega

preizkusa se naredi tlačni zapisnik. Po opravljenem preizkusu je potrebno izpiranje vseh

cevovodov, izvedba fino-montaţe ter klornega šoka in pridobitev potrdila o neoporečnosti

vode.

Izvedba vertikalne in horizontalne fekalne kanalizacije

Kanalizacijska vertikala je priključena na horizontalno kanalizacijo v kleti objekta, ki poteka

pod stropom in se vodi v zunanje komunalno omreţje. Kanalizacijska vertikala se odzračuje

skozi oddušnik na strehi. Instalacija fekalne kanalizacije se izvede s polipropilenskimi cevmi,

s pripadajočimi fazonskimi kosi in tesnili. Cevi fekalne kanalizacije naj se poloţijo z

ustreznimi padci v tlaku ali stropu objekta. Vse cevi pod stropom morajo biti ustrezno

pritrjene z elastičnimi objemkami. Za izvedbo 90° lokov obvezno koristimo dve 45° koleni.

Za črpanje odpadne vode in kondenza v kletnih prostorih se predvidi črpalna naprava za

črpanje vode na višji nivo.

Tlačni preizkus fekalne kanalizacije

Po zaključku montaţe se celotno instalacijo preizkusi z vodo na tesnost s tlakom vodnega

stolpca 5m VS. Pod tlakom se drţi 15 min in nato se pregleda vsa mesta spojev. Po izvedbi se

sestavi tlačni zapisnik.

6.1.1 Dimenzioniranje vodovodne instalacije

Tehnični izračun vodovodne instalacije se izvede na osnovi instaliranih sanitarnih elementov

oz. izlivnih mest (po standardu DIN 1988):

Št. Vrsta porabnika Število

porabnikov

Hladna

voda

Skupaj Topla

voda

Skupaj

Qrk [l/s] Qrk [l/s] Qrw [l/s] Qrw [l/s]

1 WC 5 0,13 0,65


- 40 -

2 Umivalnik 8 0,07 0,56 0,07 0,56

3 Pisoar 3 0,30 0,90

Skupaj 16 2,11 0,56

Ob upoštevanju faktorja istočasnosti pretoka ( f = 0,7 ) je skupna obremenitev:

hladna voda: Qsk = 1,477 l/s

topla voda: Qsw = 0,392 l/s

Maksimalni pretok vode v objektu z upoštevanjem faktorja istočasnosti znaša:

skupna obremenitev: Qs = 1,869 l/s (6,73 m3/h)

Poraba sanitarne vode

Obravnavani objekt je ne-stanovanjska stavba:

- poraba vode: 5 l/dan/osebo

- predvideno število oseb: 63

- skupna poraba vode na dan: V = 5 x 63 = 315 l/dan

Maksimalna urna poraba toplote za ogrevanje tople vode:

kW

TTV ht

99,10

163,130315

163,1

(6.1)

Segrevanje vode z akumulacijo

Akumulirana toplota v akumulatorju:

kWWQ 495,5109905,05,0 (6.2)

Določitev velikosti ekspanzijske posode za sanitarno vodo:

Velikost ekspanzijske posode za vodo je potrebno določiti na podlagi skupnega volumna vode

v sistemu, toplotne moči kotla, delovne temperature in statične višine naprave. [6]

Skupni volumen vode:


- 41 -

- grelnik vode: 200 lit

- razvodi: 33 lit

Toplotna moč kotla: 45 kW

Maksimalna delovna temperatura: 65 °C

Statična višina naprave: 3 m VS

litfVV adanad 8,80378,0233 (6.3)

barpp statgas 6,03,03,03,0 (6.4)

barp 5,2max

54,015,2

6,05,2

1max

max

p

ppf

gas (6.5)

litrovf

VV ad

gef 31,1654,0

8,8 (6.6)

Izberemo membransko ekspanzijsko posodo ZILMET HYDRO-PRO 18 litrov.

Maksimalna delovna temperatura 70 °C in maksimalni delovni tlak 10 bar.

Izračun varnostnega ventila za potrebe sanitarne vode:

Tabela za dimenzioniranje varnostnega ventila po DIN 4753:

Volumen grelnika

[l]

Dimenzije varnostnega ventila

[DN]

Maksimalna priključna moč

[kW]

≥ 200 15 [R1/2"] 75

> 200 ≥ 1000 20 [R 3/4"] 150

>1000 ≥ 5000 25 [R 1"] 250

Pri velikosti varnostnega ventila nad DN 25 se za izračun uporabi naslednja formula:

63,1 GQ (6.7)

Q...priključna moč toplotnega izmenjevalca [kW]

G...izračunan masni pretok sanitarne tople vode [kg/h]

Q priključna moč toplotnega izmenjevalca: Q = 6,0 kW

V sp volumen akumulacije: V sp = 200 lit


- 42 -

p st statični tlak v sistemu sanitarne vode: p st = 2,5 bar

p sv tlak odpiranja varnostnega ventila

barppbarp

p svsvst

sv 15,38,0

5,2

8,0

Izbran je varnostni ventil: DN 15 s tlakom odpiranja psv = 3,5 bar

6.1.2 Dimenzioniranje odtočne kanalizacije

Tehnični izračun dimenzioniranja odtočne kanalizacije se izvede na osnovi obremenilnih enot.

Izračun se izvede po standardu DIN 1986.

Št.

Vrsta

iztočnega

mesta

Število

porabnikov

Priključek

[mm]

Iztočna

vrednost

Aws

Iztok v kanalizacijo

Število Aws

1 WC 5 110 2,5 5 12,5

2 Umivalnik 8 50 0,5 8 4,0

3 Pisoar 3 50 0,5 3 1,5

Skupaj 16 16 17,0

Ob upoštevanju faktorja vršnega pretoka (K = 0,5) znaša skupna obremenitev oz. iztok v

javno kanalizacijo:

slAwsKQs 06,2175,0 (6.8)

Skupna obremenitev hišne kanalizacije znaša: Qs =2,06 l/s (7,39 m3/h)

Ustreza odtok - DN125 mm (padec 1 oz. 1,5 %)

6.2 OGREVANJE

Ogrevanje objekta bo v celoti izvedeno s talnim ogrevanjem. Strojnica (29,75 m2, višina 2,7

m) se nahaja v kletnih prostorih objekta. Za potrebe ogrevanja in hlajenja se ob objektu

namesti toplotna črpalka zrak/voda, ki bo pokrivala cca. 85 % vseh potreb po toploti. Napravo

se dobavi skupaj s hidravličnim modulom z energetsko učinkovito obtočno črpalko,

varnostnim ventilom in vsemi varnostno-tehničnimi komponentami. V sklopu naprave je tudi


- 43 -

vremensko vodena regulacija za optimalno delovanje naprave. V primeru padca temperature

pod 2 °C bo potrebo po dodatni energiji zagotavljal plinski kondenzacijski kotel, ki se ga

namesti v kletnih prostorih strojnice na steno. Preklop med ogrevanjem in hlajenjem se bo

vršil ročno preko stikalne omarice, preko katere sta vezana prehodna ventila za preklop

ogrevalne in hladilne vode. Razvod hladilne vode do prezračevalne naprave je voden preko

cevnega razdelilnika hladilne veje. Kotel je povezan s stenskim razdelilnikom v strojnici.

Odvod dimnih plinov plinskega kotla se izvede koaksialno, direktno skozi streho.

Temperaturni reţim ogrevanja je 45/35 °C pri zunanji temperaturi -13 °C. Po izvedenem

preračunu znaša toplotna obremenitev objekta 36,18 kW pri zunanji temperaturi -13 °C. Za

ogrevanje posameznih nadstropij so predvidene ločene ogrevalne veje.

Na kotlovski razdelilec stenske izvedbe so priključene sledeče ogrevalne veje:

- talno ogrevanje mansarde s temperaturnim reţimom 45/35 °C

- talno ogrevanje nadstropja s temperaturnim reţimom 45/35 °C

- talno ogrevanje pritličja s temperaturnim reţimom 45/35 °C

- talno ogrevanje kleti s temperaturnim reţimom 45/35 °C

- ogrevna voda za potrebe klimata s temperaturnim reţimom 45/20 °C

Varovanje kotla je izvedeno z varnostnim ventilom in zaprto membransko raztezno posodo

dimenzionirano za celoten ogrevalni sistem. Delovanje kotla in posamezne ogrevalne veje

talnega ogrevanja regulira vremensko vodena regulacija, ki deluje v odvisnosti od zunanje

temperature. Za potrebe regulacije je potrebno na osojni severni strani objekta namestiti

zunanje tipalo.

Talno ogrevanje

Celoten objekt se bo ogreval s toplovodnim talnim ogrevanjem, ki se ga poloţi v tlaku na

pritrdilne sevalne plošče proizvajalca UPONOR. Predviden je nizkotemperaturni reţim

ogrevanja 45/35 °C. Temperatura ogrevane vode je regulirana z regulacijskim sklopom s

tripotnim mešalnim ventilom in obtočno črpalko, ločeno za vsako nadstropje. Razvodi talnega

ogrevanja se poloţijo na pritrdilne plošče z utori, pod katerimi je nameščena izolacija ustrezne

debeline. Posamezne zanke so povezane na razdelilnike z merilci pretoka. V razdelilnih

omaricah podometne izvedbe se poleg razdelilnika na dovodu in povratku nahajajo tudi

zaporna ventila, avtomatska odzračevalna ventila in manometra. Vse omarice morajo biti

prašno pobarvane in imeti varnostne ključavnice. Za razvode se uporabljajo polietilenske cevi


- 44 -

z difuzno zaporo skladno z EN 1264. Razmiki med razvodi posameznih zank so razvidni v

tabeli z rezultati izračuna talnega ogrevanja.

Toplotna črpalka

Namestitev toplotne črpalke zrak/voda je predvidena ob zunanji strani objekta na predhodno

pripravljenem betonskem podstavku. Toplotna črpalka bo delovala v bivalentnem načinu

obratovanja do zunanje temperature 2 °C. Pod navedeno temperaturo bo ogrevanje objekta

prevzel plinski kondenzacijski kotel.

Predvidena je toplotna črpalka zrak/voda reverzibilne izvedbe z naslednjimi lastnostmi:

- hladivo: R410A

- hladilna moč: Qhl = 30,8 kW (A35/W7)

- električna moč: P = 7,4 kW

- grelna moč: Qg = 29,8 kW (A2/W45)

- grelno število (COP) = 4

Toplotna črpalka v prehodnem obdobju oskrbuje objekt s toploto, v poletnih mesecih pa ga

hladi.

Cevni razvodi od toplotne črpalke do razdelilnika ogrevalnih vej so izvedeni z bakrenimi

cevmi, ki potekajo po steni in stropu strojnice. Celotna instalacija, ki je vodena vidno, se

izolira z izolacijo Armaflex XG.

Odzračevanje

Odzračevanje dviţnih vodov se izvede v razdelilni omarici talnega ogrevanja, preko

avtomatskih odzračevalnih lončkov.

Zemeljski plin

Za potrebe plinskega kotla je potrebno izvesti plinski priključek na javno distribucijsko

omreţje s katerim opravlja Plinarna Maribor. Za potrebe plinskega kotla se izvede plinski

priključek zemeljskega plina moči 45 kW. Distributer plina izvede priključek do glavne

plinske omarice, ki je opremljena z glavno poţarno pipo in plinomerom G4 z regulatorjem

tlaka. Lokacija plinomera je določena glede na arhitekturno danost, ki pa se lahko spremeni

glede na zahtevo distributerja. Plinska instalacija se v celoti izvede z jeklenimi brezšivnimi


- 45 -

cevmi ustrezne kvalitete. Cevi medsebojno spajamo z varjenjem, armature pa se vgradijo z

vijačnimi spoji. Vsa instalacija je speljana vidno pod stropom, skozi shrambo v strojnico, kjer

je postavljeno plinsko trošilo. Pri preboju plinovoda skozi steno mora biti vgrajena zaščitna

cev, ki je na vsaki strani daljša za 5 cm od debeline zidu. Vmesni prostor med cevjo

zatesnimo s trajno plastičnim materialom. Pred zaščito cevi je potrebno izvesti kontrolo

tesnosti z zrakom. Cevi morajo biti korozijsko zaščitene in pobarvane z rumeno barvo.

6.2.1 Tehnični izračun

Izračun transmisije je izdelan po standardu SIST EN 12831 s pomočjo programskega paketa

IntegraCAD. Objekt leţi v Mariboru, zato je zunanja projektna temperatura -13 C in je tudi

določena po veljavni karti Agencije Republike Slovenija za okolje.

Notranje temperature prostorov so sledeče:

- sanitarije 20 °C

- spremljajoči prostori(hodnik, stopnišče) 20 °C

- skupni prostori, galerija, recepcija 20 °C

- shramba 15 °C

Koeficienti prehodnosti gradbene konstrukcije so podani s strani arhitekta. V transmisijskem

izračunu je upoštevana izmenjava zraka v vseh prostorih.

Koeficienti prehodnosti upoštevani v izračunu [10]:


- 46 -

Povzetek izračuna toplotnih izgub (SIST EN 12831)

Vhodni podatki za objekt:

Zunanja projektna temperatura: -13 °C

Srednja letna temperatura: 9,7 °C

Razred zaščite ovoja zgradbe: visoka

Tip zgradbe: nestanovanjski

Stopnja tesnosti: visoka

Število izmenjav zraka n50: 0,5

Parametra B':

o P = 62,0 m

o Ag = 226,9 m2

Normne toplotne izgube objekta po SIST EN 12831 znašajo: QN = 36,18 kW.


- 47 -

Povzetek izračuna talnega ogrevanja (EN 1264)

V objektu je predvideno 6 razdelilnih omaric s skupaj 46 krogotoki. Predviden temperaturni

reţim ogrevanja 45/35 °C. Dimenzioniranje talnega ogrevanja je bilo izvedeno s programskim

paketom IntegraCAD.


- 48 -

Določitev skupne potrebe po toploti:

Qn = 36,00 kW transmisijske izgube

QL = 9,00 kW prezračevalne izgube - klimat

Q = 45,00 kW skupaj

Izbira obtočne črpalke:

Na podlagi izračunanega pretoka in tlačnega padca za posamezno ogrevalno vejo, smo s

pomočjo diagramov proizvajalca izbrali ustrezno obtočno črpalko.

Talno ogrevanje - klet:

Slika 26: Delovni diagram obtočne črpalke [19]

hmV 352,06,3102,4

0,6

(6.9)

Izberemo obtočno črpalko Grundfos tip ALPHA2 15-40 130.

Talno ogrevanje - pritličje:


Talno ogrevanje - nadstropje:

Izberemo obtočno črpalko Grundfos tip: MAGNA 25-60.


- 49 -

Talno ogrevanje - mansarda:

Izberemo obtočno črpalko Grundfos tip: MAGNA 25-100.

Določitev velikosti ekspanzijske posode za ogrevanje:

Skupni volumen vode:

- ogrevalna naprava: 7 lit

- razvodi talnega ogrevanja: 33 lit

- cevni razvodi: 530 lit

- zalogovnik: 400 lit

Toplotna moč kotla: 45 kW

Maksimalna delovna temperatura: 45 °C

Statična višina naprave: 9 m VS

lfVV adanad 29,260271,0570 (6.10)

barpp statgas 2,13,09,03,0 (6.11)

barp 5,2max

37,015,2

2,15,2

1max

max

p

ppf

gas (6.12)

lf

VV ad

gef 05,7137,0

29,26 (6.13)

Izberemo membransko ekspanzijsko posodo ZILMET CAL - PRO 80 litrov. Maksimalna

delovna temperatura 99 °C in maksimalni delovni tlak 4 bar.

6.2.2 Določitev ogrevalne naprave

Dimenzioniranje toplotne črpalke:

Transmisijske izgube pri 2°C: Q = 20,0 kW

Prezračevalne izgube pri 2 °C:

kWQ

Q

ttcVQ

L

L

znL

00,5

220000279,083,012,14900

1

(6.14)


- 50 -

Skupna potrebna moč za ogrevanje pri 2 °C:

Q = 20,0 kW

QL = 5,0 kW

Q = 25,0 kW

Izberemo reverzibilno toplotno črpalko zrak/voda proizvajalca KRONOTERM TČZ ZVR

30/32 s sledečimi karakteristikami:

Medij: voda/glikol

Grelna moč: 29,8 kW (A2/W45)

Grelno število (COP): 4,0

Hladilna moč: 30,8 kW (A35/W7)

Napajanje: 380V - 50Hz

Zagonski tok: 78A

Dimenzije (ŠxVxG): 1900 x 1450 x 650 mm

Masa: 420 kg

Določitev plinskega kondenzacijskega kotla:

Pri temperaturi pod 2 °C, bo potrebno toploto zagotavljal plinski kondenzacijski kotel moči

45,0 kW. Iz kataloga proizvajalca smo določili plinski kondenzacijski kotel BUDERUS GB-

162 45 z nazivno močjo 10,4- 45, kW.

6.3 PREZRAČEVANJE

Prezračevanje objekta se izvede v skladu s pravilnikom o prezračevanju in klimatizaciji stavb

(Ur.list. RS 42/02). V prostorih, kjer z naravnim prezračevanjem ne doseţemo potrebne

izmenjave zraka, je predvideno prisilno prezračevanje.

Predvideni kanali za dovod in odvod zraka so iz okroglega in pravokotnega preseka iz

pocinkane pločevine. Na vseh elementih je potrebno namestiti regulacijske lopute za grobo

regulacijo količine zraka. Namen regulacijskih loput je, da ob nezasedenosti večnamenskega

prostora delujeta z manjšo količino dovedenega zraka. Za preprečitev prenosa zvoka


- 51 -

ventilatorjev je potrebno vgraditi dušilnik zvoka. Dovedeni zrak se v napravi filtrira, pozimi

dogreva in poleti hladi na ustrezno temperaturo. Instalacije prezračevanja se načrtujejo

skladno s standardom SIST EN 13779. Filtracija dovodnega zraka je predvidena v skladu s

kvaliteto zraka. Za prezračevanje objekta je predvidena prezračevalna naprava, ki se jo

namesti v kletnih prostorih strojnice. Krmilimo jo z elektronsko digitalno regulacijsko

opremo, ki je dobavljena skupaj z napravo.

Naprava ima naslednje funkcije:

- rekuperacijo toplote

- ventilacijski dovod in odvod pripravljenega zraka

- ogrevanje in hlajenje dovodnega sveţega zraka

- prosto nočno hlajenje - regenerator ustavljen

Pri dimenzioniranju naprave so upoštevani naslednji parametri:

- Temperatura ogrevne vode: 45/20 °C

- Temperatura hladilne vode: 8/12 °C

- Temperatura pozimi: 18-20 °C (glede na namembnost)

- Temperatura poleti: nekontrolirano

- Računska temperatura pozimi: -13 °C

- Računska temperatura poleti: 32 °C

- Zunanja relativna vlaţnost pozimi: 90 %

- Zunanja relativna vlaţnost poleti: 40 %

Dovodne elemente dimenzioniramo in postavimo tako, da v coni ne pride do prepiha. To

pomeni, da pri temperaturi 20 °C povprečna hitrost gibanja zraka ne preseţe 0,2 m/s.

Prezračevanje je izvedeno tako, da se sveţ zrak dovaja preko stropnih difuzorjev, odpadni

zrak pa se odvaja preko rešetk, ki so locirane ob steni pod stropom. Prezračevanje

večnamenskega prostora je predvideno glede na potrebo, saj se bodo v njem občasno odvijale

večje prireditve in seminarji, zato se bo prezračevalo po potrebi. Prezračevanje galerije in

vstopnega foyerja bo delovalo čez dan, zato je potrebno zagotoviti dovod sveţega zraka preko

stropnih difuzorjev. V pritličju bodo kanali prezračevanja potekali v spuščenem stropu,

medtem ko v nadstropju in mansardi potekajo vidno. Sanitarni prostori se prezračujejo ločeno

s prezračevalno napravo stenske izvedbe, ki je locirana v sanitarijah. Prezračevale se bodo


- 52 -

glede na potrebo in na način, da se ob delovnem času doseţejo projektne količine pri višji

hitrosti. V času ko galerija ne obratuje, prezračevanje deluje na niţji hitrosti in z manjšo

izmenjavo zraka.


Določitev toplovodnega grelca za prezračevalno napravo v strojnici:

kWQ

Q

ttcVQ

L

L

znL

17,9

1320000279,083,012,14900

1

(6.15)

V ... količina dovedenega zraka - klimat [m3/h]

ρ ... gostota zraka [kg/m3]

η ... izkoristek rekuperacije

c ... specifična toplota [J/kg K]

tn ... temperatura v prostoru [°C]

tz ... zunanja temperatura [°C]

Določitev obtočne črpalke:

hmV 380,06,3102,4

2,9

(6.16)



- 53 -

Določitev količine zraka in distribucijskih elementov:


- 54 -

Dimenzioniranje tlačnih padcev v prezračevalnih kanalih

dovod zraka - klet

odvod zraka - klet

dovod zraka - pritličje

odvod zraka - pritličje

dovod zraka - nadstropje


- 55 -

odvod zraka - nadstropje

dovod zraka - mansarda

odvod zraka - mansarda

odvod zraka - vertikala


- 56 -

Skupni tlačni padec v kanalih:

- dovod R*L+Z = 110,00 Pa

- odvod R*L+Z = 140,00 Pa

Tlačni padci naprav:

- filter = 60,00 Pa

- dušilec zvoka = 50,00 Pa

Skupni padec tlaka:

- dovod = 200,00 Pa

- odvod = 250,00 Pa

6.4 HLAJENJE

V kletnih prostorih strojnice imamo vgrajeno prezračevalno napravo s katero prezračujemo,

toplozračno ogrevamo in hladimo. Z njo pokrivamo samo prezračevalne izgube. Za hlajenje

prostorov se predvidi vgradnja konvektorjev stropne in stenske izvedbe. Za oskrbo s hladilno

vodo sluţi reverzibilna toplotna črpalka za ogrevanje in hlajenje. Temperaturni reţim hladilne

vode znaša 8/12 °C. Toplotna črpalka je moči: Qh = 30,8 kW ( 8/12 °C, tz = 35 °C).

Pripravljeni zrak dovajamo in odvajamo s pomočjo vrtinčnih difuzorjev, montiranih v coni,

kjer ni nevarnosti vpliva hitrosti vpihanega zraka. Dovod in odvod zraka izpeljemo s

pločevinastimi kanali pravokotne in okrogle izvedbe.

Izračun letne transmisije je izdelan po standardu VDI 2078. Pri izračunu znaša konstantna

notranja temperatura hlajenih prostorov 26 °C pri maksimalni zunanji temperatur 32 °C. V

izračunu so razvidni toplotni dobitki za vsak prostor posebej. Predvidi se, da bodo steklene

površine v obdobju intenzivnega sončnega obsevanja v celoti zasenčene z ustreznimi

zunanjimi senčili z maksimalno 30 % propustnostjo sončne energije.


- 57 -


Povzetek izračuna toplotnih dobitkov

Objekt: GALERIJA VETRINJSKI DVOR, MARIBOR

Maksimalna projektna temperatura: 32 °C

Za prostore, kjer je predvideno hlajenje, je izveden transmisijski izračun poletnih toplotnih

dobitkov po standardu VDI 2078 za zunanje računske pogoje 32 °C in 40 % relativne

vlaţnosti.

Rekapitulacija za objekt

Toplotni dobitki objekta po VDI 2078 znašajo: QN = 23,93 kW za dan 23. Julij ob 14.uri.

Natančnejši preračun toplotnih dobitkov je prikazan v prilogi številka 4.

Izbira obtočne črpalke - konvektorji:

hmV 306,26,3102,4

0,24

(6.17)



- 58 -

Povzetek izračuna prezračevalne naprave - gretje:


- 59 -

Povzetek izračuna prezračevalne naprave - hlajenje:

6.5 POPIS MATERIALA IN DEL

Popis materiala in del za obravnavani objekt je priloţen v prilogi št. 18.


- 60 -

7 SKLEP

Tema magistrskega dela je izvedba projekta strojnih instalacij - PZI za galerijo v Mariboru. V

objekt smo umestili instalacije vodovoda, ogrevanja, hlajenja in prezračevanja. Pri

dimenzioniranju vodovodnega omreţja smo izračunali vršni pretok, na podlagi katerega smo

izbrali ustrezen vodomer. Glede na število izlivnih mest in predvideno porabo tople vode smo

določili velikost grelnika sanitarne vode, ki bo zadostoval za nemoteno uporabo tople vode. V

kletnih prostorih je bilo potrebno zagotoviti črpanje odpadne vode in kondenza na nivo javne

kanalizacije. Slednje smo rešili z vgraditvijo prečrpovalne naprave, ki se jo namesti v

strojnico. Na osnovi podatkov o objektu, ki so bili dani s strani arhitekta, smo izračunali

transmisijske izgube objekta. Dimenzionirati je bilo potrebno sistem talnega ogrevanja.

Ogrevanje objekta se bo izvajalo s toplotno črpalko zrak/voda, ki bo delovala v bivalentnem

reţimu obratovanja - to pomeni, da bo v mrzli zimi delovanje prevzel plinski kondenzacijski

kotel. Plinski kotel smo umestili v strojnici na steno in dimenzionirali odvod dimnih plinov

skozi koaksialni dimnik nad streho. Izračunali smo toplotne dobitke, ki so nam v pomoč pri

določitvi hladilne naprave, v našem primeru toplotne črpalke. Prostori se bodo hladili s

stropnimi in stenskimi konvektorji. V objekt smo umestili prezračevalni sistem, ki ga sestavlja

prezračevalna naprava s prezračevalnimi kanali za dovod in odvod zraka. S prezračevalno

napravo se bodo pokrivale samo prezračevalne izgube. Dimenzionirati je bilo potrebno

preseke kanalov in na podlagi količine zraka določiti elemente za vpihovanje in odvod zraka.

Za prezračevanje sanitarij smo predvideli ločen sistem z manjšo prezračevalno napravo, ki se

jo namesti na steno v sanitarijah (za osebje), saj tako narekuje pravilnik o prezračevanju in

klimatizaciji stavb. Objekt se bo prezračeval s prezračevalno napravo s stopnjo rekuperacije

več kot 75 %, kar bo pripomoglo k manjši porabi energije. Pri dimenzioniranju prezračevanja

je bilo potrebno upoštevati tehnične smernice in predpise, s pomočjo katerih pripomoremo k

ugodni klimi in varovanju okolja.

Pri sami izdelavi projekta smo prišli do spoznanja, da je za kvalitetno izvedbo projekta

potrebno medsebojno usklajevanje s strani arhitekta in projektanta strojnih instalacij, saj se pri

umeščanju instalacij v prostor srečujemo z omejitvami, ki jih arhitekt ni mogel predvideti oz.

so odvisne od specifičnih zahtev izbrane strojne instalacije.


- 61 -

8 LITERATURA

[1] Kraut Bojan. Krautov strojniški priročnik. – 3. ponatis 12. slovenske izdaje / izdajo

pripravil Joţe Puhar. Tehniška zaloţba Slovenije, 1999.

[2] Recknagel, Spreger, Schramek. Grejanje i klimatizacija: sa pripremom tople vode i

rashladnom tehnikom. Vrnjačka Banja: Interklima, 2002.

[3] Labudovič Boris. Priročnik za ogrevanje. Energetika marketing. Ljubljana 2006.

[4] Tehnični priročnik. [svetovni splet]. Dostopno na WWW:

http://www.seltron.si/import/documents/2586.pdf [1.2.2014]

[5] Grobovšek Bojan. Sodobni plinski kotli [svetovni splet]. Dostopno na WWW:

http://www.gi-zrmk.si/ensvet.html [1.2.2014]

[6] Revija inštalater, številka izdaje 8, December 2008 [svetovni splet]. Dostopno na

WWW: http://www.instalater.si/clanek/49/Dovod-zraka-v-prostor [1.2.2014]

[7] Valenčič, Malovrh, Glušič, Zavrl, Šijanec Zavrl , Priročnik za povečanje energetske

učinkovitosti stavb. Gradbeni inštitut ZRMK. Ljubljana 2011

[8] Priročnik za projektiranje in instalacijo [svetovni splet]. Dostopno na WWW:

www.dimplex.de/si [1.2.2014]

[9] Warmepumpen-Guide. [svetovni splet]. Dostopno na WWW: www.alpha-innotec.de

[10] Kogelnik Gašper. Interpolacija na lokaciji nekdanjega Meljskega dvora v Vetrinjski

ulici v Mariboru. Diplomsko delo. Maribor: 2013

[11] Tehnični katalog - Hidria [svetovni splet]. Dostopno na WWW: www.hidria.com

[1.2.2014]

[12] Tehnični katalog - Duplex [svetovni splet]. Dostopno na WWW: www.atrea.cz

[1.2.2014]

[13] Tipi filtrov [svetovni splet]. Slika dostopno na WWW:

http://www.keepthecityout.co.uk/2012/04/page/2/ [1.2.2014]

[14] Rekuperator [svetovni splet]. Slika dostopno na WWW:

http://www.dasko.pl/new/en_recuperators,42.html [1.2.2014]

[15] Termično aktivni sistemi v zgradbah [svetovni splet]. Slika dostopno na WWW:

http://www.uponor.si/~/media/Files/Uponor/Slovenia/Brochures/2011/SF_TABS_nevt

ral_SI.pdf [1.2.2014]

[16] Grobovšek Bojan. Talno ogrevanje [svetovni splet]. Dostopno na WWW:

http://www.gi-zrmk.si/ensvet.html [1.2.2014]


- 62 -

[17] Japelj Tomaţ. Strojne instalacije. Tehniška zaloţba Slovenije. Ljubljana 1990.

[18] Labudovič Boris. Priručnik za ventilaciju i klimatizaciju. Energetika marketing.

Zagreb 2003

[19] Tehnični katalog - Grundfos WebCaps [svetovni splet]. Dostopno na WWW:

http://si.grundfos.com [1.2.2014]


- 63 -

9 PRILOGE

Priloga 1: Diagram za določitev nazivne velikosti prezračevalne rešetke

Priloga 2: Diagram za določitev nazivne velikosti difuzorja

Priloga 3: Izračun zimske transmisije - SIST EN 12831

Priloga 4: Izračun letne transmisije - VDI 2086

Priloga 5: Tloris kleti - vodovod

Priloga 6: Tloris pritličja - vodovod

Priloga 7: Shema razvodov - vodovod

Priloga 8: Tloris kleti - ogrevanje in hlajenje

Priloga 9: Tloris pritličja - ogrevanje in hlajenje

Priloga 10: Tloris nadstropje - ogrevanje in hlajenje

Priloga 11: Tloris mansarda - ogrevanje in hlajenje

Priloga 12: Shema razvodov - talno ogrevanje

Priloga 13: Shema razvodov - strojnica

Priloga 14: Tloris kleti - prezračevanje

Priloga15: Tloris pritličja - prezračevanje

Priloga 16: Tloris nadstropje - prezračevanje

Priloga 17: Tloris mansarda - prezračevanje

Priloga 18: Popis materiala in del

Priloga 19: Izkaz energijskih karakteristik prezračevanja stavbe


- 64 -

ŢIVLJENJEPIS

OSEBNI PODATKI

Ime in priimek: Leon Markl

Strokovni naziv: dipl. ing. str.

Rojen: 24.03.1985, Celje

Državljanstvo: slovensko

Naslov: Pod gozdom 4, 3230 Šentjur

ŠOLANJE

2011-2014 Univerza v Mariboru, Fakulteta za

strojništvo. Podiplomski študijski

program, smer: Energetika in procesno

strojništvo.

2006-2010 Univerza v Mariboru, Fakulteta za

strojništvo. Visokošolski študijski

program, smer: Energetika in procesno

strojništvo.

DELOVNE IZKUŠNJE

Do danes: Opravljal razna študentska dela. Obvezna

praksa: Tajfun d. o. o. Planina pri Sevnici,

Alpos d. d. Šentjur, Termo-tehnika d. o. o.

Braslovče.


- 65 -

UNIVERZA V MARIBORU

FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO

IZJAVA MAGISTRSKEGA KANDIDATA

Podpisani _________Leon MARKL________, vpisna številka ____S2001159____________

izjavljam,

da je magistrsko delo z naslovom:___Projekt strojnih instalacij za Galerijo_______________

___________________________________________________________________________

rezultat lastnega raziskovalnega dela,

da predloţeno delo v celoti ali v delih ni bilo predloţeno za pridobitev kakršnekoli

izobrazbe po študijskem programu druge fakultete ali univerze,

da so rezultati korektno navedeni in

da nisem kršil-a avtorskih pravic in intelektualne lastnine drugih.

Maribor,_____________________ Podpis: ___________________________

PROJEKT STROJNIH INSTALACIJ ZA GALERIJOTema magistrskega dela je izvedba projekta strojnih...

Documents

Transcript of PROJEKT STROJNIH INSTALACIJ ZA GALERIJOTema magistrskega dela je izvedba projekta strojnih...