Υπάρχουν
διάφορα πρότυπα με τα οποία ένας μηχανικός μπορεί να υπολογίσει το φορτίο
θέρμανσης ενός χώρου, ακινήτου ή κτιρίου. Τα σημαντικότερα είναι το DIN και
της ASHRAE. Σε
πάρα πολλές περιπτώσεις όμως ένας άνθρωπος μπορεί να κλιθεί να επιλέξει ένα θερμαντικό
σώμα ή ένα κλιματιστικό για το σπίτι του ή να θέλει να έχει μια τάξη μεγέθους
για τις θερμικές ανάγκες του διαμερίσματός του και του ακινήτου του. Σε αυτές
τις περιπτώσεις σπάνια θα υπολογίσει μηχανικός αναλυτικά τα θερμικά φορτία με
τα παραπάνω πρότυπα, έτσι θα χρησιμοποιηθούν κάποιες σχέσεις απλούστερες.
Από
μια αναζήτηση στο google
μπορούμε
να βρούμε διάφορες σχέσεις η οποίες αποτελούν ένα απλό γινόμενο και με τις
οποίες υπολογίζουμε με προσεγγιστικό τρόπο το θερμικό φορτίο. Το γινόμενο είναι
συνήθως η επιφάνεια επί έναν συντελεστή ενώ σε κάποιους άλλους μπορεί να δούμε
και τον όγκο επί έναν συντελεστή. Τέτοιους τύπους χρησιμοποιούν κατά κόρον οι
υδραυλικοί για διάφορα θέματα που τους απασχολούν και σχετίζονται με την
θέρμανση. Το μειονέκτημα είναι όμως πως σίγουρα θα υπάρξουν μεγάλες αποκλίσεις
διότι δεν γίνεται με έναν μόνο μαθηματικό τύπο να εκτιμήσεις έστω με 20%
απόκλιση το θερμικό φορτίο όλων των ακινήτων σε όλα τα γεωγραφικά μήκη και
πλάτη της Ελλάδας.
Έτσι
αποφάσισα να φτιάξω κάποιους προσεγγιστικούς τύπους οι οποίοι θα βασίζονται σε
μια κατά το δοκούν δική μου απλοποίηση των προτύπων DIN4701, 2427/86 ΤΟΤΕΕ και 20701-3 ΤΟΤΕΕ για
την θέρμανση και θα προσαρμοστούν για τα ελληνικά δεδομένα.
Κατάστρωση της μεθόδου και
θεωρητικό υπόβαθρο.
1.
Βασική σχέση υπολογισμού θερμικού φορτίου.
Οι
πλειοψηφία των απωλειών ενός ακινήτου είναι οι απώλειες θερμοπερατότητας από
διαφανή και αδιαφανή δομικά στοιχεία, αυτές δίνονται από την σχέση Q=k.A.ΔΤ όπου Α το εμβαδόν
όλων των χώρων με απώλειες k
ο
συντελεστές θερμοπερατότητας των δομικών στοιχείων και ΔΤ η διαφορά της
εσωτερικής επιθυμητής θερμοκρασίας χώρων και της εξωτερικής θερμοκρασίας
σχεδιασμού. Οι περισσότεροι εμπειρικοί προσεγγιστικοί τύποι που υπάρχουν
αποτελούν μια απλοποίηση της παραπάνω σχέσης. Εμείς θα την εμπλουτίσουμε ακόμη
περισσότερο.
2.
Θερμοκρασίες και κατάστρωση συντελεστή με βάση τις θερμοκρασιακές κλιματικές
ζώνες.
Η
μέση εσωτερική επιθυμητική θερμοκρασία ενός ακινήτου είναι οι 20 βαθμοί
κελσίου. Οι εξωτερικές θερμοκρασίες σχεδιασμού καθορίζονται από την ΤΟΤΕΕ
2427/86 και επαναλαμβάνονται και στην ΤΟΤΕΕ 20701-3 για τον ΚΕΝΑΚ. Για την
Αθήνα πχ έχουμε εξωτερική θερμοκρασία για 1% συνθήκες σχεδιασμού τον 1 βαθμό
κελσίου, άρα ΔΤ=20-1=19 βαθμούς. Η χαμηλότερη θερμοκρασία σχεδιασμού για
χειμώνα είναι -8 βαθμοί και η υψηλότερη θερμοκρασία είναι 5 βαθμοί, δηλαδή ένα
όριο 13 βαθμών. Αυτό το όριο θα χωριστεί σε 5 ίσα μέρη μέσων θερμοκρασιών
σχεδιασμού με βάση το γεωγραφικό πλάτος των Ελληνικών πόλεων. Θεωρώ
προσεγγιστικά λοιπόν: Για περιοχές από το βορειότερο μέρος της Ελλάδας (Έβρος)
μέχρι και την Πέλλα -6 βαθμοί θερμοκρασία σχεδιασμού, άρα ΔΤ=20-(-6) = 26, από
την Πέλλα μέχρι την Λάρισα -4 βαθμοί άρα ΔΤ=20-(-4) = 24, από την Λάρισα μέχρι
την Φθιώτιδα -2 βαθμοί άρα ΔΤ=22, από Φθιώτιδα μέχρι Αρκαδία 0 βαθμοί άρα
ΔΤ=20, και από Αρκαδία μέχρι την Κρήτη 3 βαθμοί άρα ΔΤ=17 βαθμοί.
(Για όποιον θέλει να δεί
μεταξύ ποιού κλιμακίου ανήκει το μέρος με ακίνητο που θέλει να υπολογίσει
θερμικές απώλειες μπορεί να αναζητήσει έναν χάρτη της Ελλάδας από το google).
3.
Συντελεστής θερμοπερατότητας, διάκριση συντελεστή βάσει παλαιότητας κτίσματος,
κανονισμών θερμομόνωσης ΚΕΝΑΚ.
Ο
συντελεστής θερμοπερατότητας μπορεί να ταξινομηθεί εύκολα σε 3 κατηγορίες. Τα
έτη κατασκευής προ κανονισμού θερμομόνωσης τα έτη κατασκευής επί της ισχύος του
κανονισμού αυτού και το έτος κατασκευής επί ισχύος ΚΕΝΑΚ. Επειδή δεν
εφαρμοζόταν θερμομόνωση τις δεκαετίες 1980-90 θα θεωρήσουμε εκείνη την δεκαετία
ως ανεπαρκής θερμομόνωση. Θεωρούμε ότι το ακίνητο είναι ελεύθερο από όλες τις
μεριές του και δεν εφάπτεται με άλλο κτίριο.
*Για ακίνητα από 2010 και
μετά κοιτάμε τον αναγραφόμενο μέσο συντελεστή θερμοπερατότητας του εκδιδόμενου
ΠΕΑ κατά την αγορά ή μίσθωση του ακινήτου. K σε W/m^2*C
Στους
παραπάνω συντελεστές κάνουμε μια προσαύξηση 10% λόγω ύπαρξης διαφανών δομικών
στοιχείων στο ακίνητο όπως τζάμια παράθυρα και υαλοπίνακες.
4.
Συντελεστές προσαύξησης λόγω προσανατολισμού (ΣΠ).
Λαμβάνονται
μόνο για τους 4 προσανατολισμούς χωρίς τους ενδιαμέσους προσανατολισμούς όπως
και στις ΤΟΤΕΕ.
Αν
θέλουμε να μελετήσουμε τις απώλειες για ολόκληρο διαμέρισμα ή ακίνητο, κοιτάμε
ποια εξωτερική πρόσοψη του ακινήτου έχει το μεγαλύτερο μήκος και επιλέγουμε τον
προσανατολισμό αυτής.
5.
Συντελεστής διακοπτόμενης λειτουργίας (ΣΔΛ).
Τα
πρότυπα διακρίνουν την επιλογή του συντελεστή συναρτήσει των ωρών λειτουργίας
του συστήματος θέρμανσης και του συντελεστή διαθέρμανσης D. Εμείς λαμβάνουμε υπόψη ότι σπάνια στην
Ελλάδα θα λειτουργούν καλοριφέρ πάνω από 12 ώρες/ημέρα και παίρνουμε τον μέσο
όρο για όλες τις διαθέσιμες τιμές του συντελεστή D, άρα έχουμε ΣΔΛ=1.23 (22.5%) σταθερό.
6.
Συντελεστής χαραμάδων (ΣΧ).
Λαμβάνουμε
σταθερή καθολική προσαύξηση +7% λόγω χαραμάδων σε όλα τα θερμικά φορτία άρα
ΣΧ=1.07.
7.
Συντελεστής ύψους (ΣΥ).
Στα
παλαιά πρότυπα του DIN
υπήρχαν
προσαυξήσεις λόγω ύψους ενώ στα νέα δεν λαμβάνονται υπόψη, εμείς μπορούμε
απλοποιητικά να θέσουμε έναν μέσο συντελεστή ΣΥ=1.05.
8.
Συντελεστής αφομοίωσης εμβαδού (ΣΑΕ).
Στον
τύπο για τις θερμικές απώλειες το Α δεν αντιπροσωπεύει μόνο εμβαδό επιφάνειας
δαπέδου αλλά και εμβαδό οροφής και τοίχων του ακινήτου. Έτσι λοιπόν αντικαταστούμε το Α από τον συντελεστή ΣΑΕ, ο οποίος ισούται με το άθροισμα των εμβαδών όλων των εξωτερικών αδιαφανών δομικών στοιχείων του ακινήτου είτε εξωτερικούς τοίχους είτε δάπεδο-οροφή. Για απλοποιητικούς λόγους δεν αφαιρείται από το εμβαδόν των τοίχων η επιφάνεια των ανοιγμάτων.
Έτσι λοιπόν αν έχουμε ακίνητο 90τμ διαστάσεων 9*10 μ με ύψος 3μ το οποίο έχει απώλειες μόνο από τις μεριές των τοίχων με μήκος 10μ. Έχουμε:
ΣΑΕ = 10μ*3μ + 10μ*3μ = 60τμ εξωτερικής επιφάνειας θερμικών απωλειών.
Έτσι λοιπόν αν έχουμε ακίνητο 90τμ διαστάσεων 9*10 μ με ύψος 3μ το οποίο έχει απώλειες μόνο από τις μεριές των τοίχων με μήκος 10μ. Έχουμε:
ΣΑΕ = 10μ*3μ + 10μ*3μ = 60τμ εξωτερικής επιφάνειας θερμικών απωλειών.
Εξαγωγή του τελικού
συντελεστή υπολογισμού.
Q=k.ΔΤ.ΣΠ.ΣΔΛ.ΣΧ.ΣΥ.ΣΑΕ
Έχουμε
κατευθείαν από το γινόμενο ΣΔΛ.ΣΧ.ΣΥ=1.38, άρα
Q=1.38*k.ΔΤ.ΣΠ.ΣΑΕ
Παραδείγματα υπολογισμών.
1.
Σπίτι 110τμ στην Αθήνα κατασκευής 1990, με μεγαλύτερη πρόσοψη στον βορρά. Με διαστάσεις 10χ11μ χωρίς απώλειες από δάπεδο και την μια πρόσοψη των 11μ. (Ύψος 3μ).
Για
Αθήνα ΔΤ=20, για 1990 k=0.96W/m^2*C, για βόρειο προσανατολισμό 1.05.
ΣΑΕ=110τμ+3μ*11μ+2*3μ*10μ = 110τμ+33τμ+60τμ = 203τμ.
ΣΑΕ=110τμ+3μ*11μ+2*3μ*10μ = 110τμ+33τμ+60τμ = 203τμ.
Q = 1.38*0.96W/τμ*C*20C*1.05*203τμ = 5.6 kW.
2.
Μονοκατοικία 75τμ στην Αθήνα κατασκευής 1970 με μεγαλύτερη πρόσοψη στον νοτιά, θερμικές απώλειες από όλες τις εξωτερικές επιφάνειες. Διαστάσεις 10χ7.5μ.
Αλλάζει
ο ΣΠ = 0.95 και k=3.2W/m^2*C.
ΣΑΕ = 2*75τμ+2*10μ*3μ+2*7.5μ*3μ = 255τμ.
ΣΑΕ = 2*75τμ+2*10μ*3μ+2*7.5μ*3μ = 255τμ.
Q = 1.38*3.2W/μ*C*20C*0.95*255τμ = 21.4 kW.
3.
Διαμέρισμα στο Ηράκλειο Κρήτης εμβαδό 150τμ, κατασκευής 1986 που δεν έχει
απώλειες μόνο από την οροφή. Διαστάσεις 10χ15μ.
ΔΤ=17,
k=2.8W/m^2*C, ΣΠ = 1.
ΣΑΕ = 150τμ + 2*10μ*3μ + 2*15μ*3μ = 300τμ επιφάνειας απωλειών.
ΣΑΕ = 150τμ + 2*10μ*3μ + 2*15μ*3μ = 300τμ επιφάνειας απωλειών.
Q=1.38*2.8W/m^2*C.17C.1*300τμ= 19.7 kW.
1 comment:
πολυ καλη δουλεια!
Post a Comment