Υπολογισμός θερμικών φορτίων

 Πριν από κάθε μελέτη ηλιακής εγκατάστασης (ενεργητική, παθητική) κρίνεται απαραίτητως ο υπολογισμός των θερμικών φορτίων του κτιρίου ή της εγκατάστασης. Η πορεία υπολογισμού παρουσιάζεται αναλυτικά παρακάτω.

1.     Θέρμανση χώρων

Το φορτίο που απαιτείται για την κάλυψη των απωλειών του κτιρίου στη διάρκεια του μήνα δίνεται από τη σχέση:

Lx=24∙(Km∙A)∙D∙fe

όπου:

D:   αριθμός βαθμοημερών του μήνα της περιοχής που εξετάζουμε

(Km∙A): το γινόμενο του μέσου συντελεστή θερμοπερατότητας και της περιβάλλουσας επιφάνειας του κτιρίου

fe:     ο συντελεστής εξοικονόμησης ενέργειας

• Για διακοπή λειτουργίας 16 ωρών είναι 0,70
• Για διακοπή λειτουργίας  8 ωρών είναι 0,85
• Για διακοπή λειτουργίας  0 ωρών είναι 1,00 (συνεχής θέρμανση)

Ορίζουμε σαν μέσο συντελεστή θερμοπερατότητας του κτιρίου Κm, το συντελεστή που προκύπτει από τη σχέση:

 

όπου:  Κw: o συντελεστής θερμοπερατότητας των τοίχων

Kr: o συντελεστής θερμοπερατότητας της οροφής

Kg: o συντελεστής θερμοπερατότητας των ανοιγμάτων

Kf: o συντελεστής θερμοπερατότητας του δαπέδου

Aw: η επιφάνεια των τοίχων

Ar: η επιφάνεια  της οροφής

Ag: η επιφάνεια των ανοιγμάτων

Af: η επιφάνεια του δαπέδου

  

Το απαιτούμενο θερμικό φορτίο λόγω αερισμού στη διάρκεια του μήνα δίνεται από τη σχέση: 

 

όπου:

C_pα: η ειδική θερμοχωρητικότητα του αέρα, μέση για τις θερμοκρασίες Τi και Τα

ρ_α:     η πυκνότητα του αέρα

Ν:     ο αριθμός των ημερών του μήνα

Τ_i:  η επιθυμητή σταθερή θερμοκρασία του αέρα του κτιρίου (συνήθως 18ºC)

Τ_α:  η μέση θερμοκρασία του αέρα του περιβάλλοντος κατά τη διάρκεια του μήνα

V:    ο όγκος του εισερχόμενου αέρα υπό θερμοκρασία Τα στη μονάδα του χρόνου

        (Εμπειρικά δεχόμαστε μιάμιση αλλαγή του όγκου αέρα την ώρα για παλιές μονοκατοικίες και ηλιακά σπίτια και μια αλλαγή την ώρα για νέες κατοικίες, πολυκατοικίες και κτίρια γραφείων).

Επομένως, το μηνιαίο φορτίο L για τη θέρμανση του χώρου δίνεται από τη σχέση:

Lθ=Lx+LA

Βαθμοημέρες θέρμανσης με θερμοκρασία βάσης 18ºC

ΣΤΑΘΜΟΣ	Ι	Φ	Μ	Α	Μ	Ι	Ι	Α	Σ	Ο	Ν	Δ	ΣΥΝΟΛΟ
ΑΘΗΝΑ	264	224	196	85	10					29	96	206	1110
ΑΛΙΑΡΤΟΣ	349	285	256	125	17					81	198	318	1629
ΑΡΑΞΟΣ	>>	>>	>>	>>	>>					>>	>>	>>	>>
ΑΡΓΟΣΤΟΛΙ	211	174	134	82						25	98	166	890
ΑΡΤΑ	>>	>>	>>	>>	>>					>>	>>	>>	>>
ΗΡΑΚΛΕΙΟ	188	156	143	104	9					9	50	123	782
ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ	396	313	268	130	23					70	187	338	1725
ΙΕΡΑΠΕΤΡΑ	165	140	143	56	6					5	39	120	674
ΙΩΑΝΝΙΝΑ	405	349	300	189	69					73	276	404	2065
ΚΑΛΑΜΑΤΑ	229	204	169	97						19	87	178	983
ΚΕΡΚΥΡΑ	263	224	260	114	23					22	125	214	1185
ΚΟΜΟΤΙΝΗ	417	351	303	160	40					98	208	349	1926
ΚΟΝΙΤΣΑ	>>	>>	>>	>>	>>					>>	>>	>>	>>
ΚΟΡΙΝΘΟΣ	249	164	189	65	7					32	117	200	1023
ΚΥΘΗΡΑ	237	197	229	110	22					26	85	184	1090
ΛΑΜΙΑ	333	280	244	112	11					73	175	299	1527
ΛΑΡΙΣΑ	424	318	294	152						84	214	369	1855
ΜΕΘΩΝΗ	207	166	164	106	19					15	61	146	884
ΜΗΛΟΣ	251	226	201	104	18					35	106	201	1142
ΜΥΤΙΛΗΝΗ	281	225	205	151	14					46	129	246	1297
ΝΑΞΟΣ	198	155	156	82	11					18	68	147	835
ΠΑΡΟΣ	>>	>>	>>	>>	>>					>>	>>	>>	>>
ΠΑΤΡΑ	244	213	184	93	14					37	116	223	1124
ΠΥΡΓΟΣ	>>	>>	>>	>>	>>					>>	>>	>>	>>
ΡΕΘΥΜΝΟ	>>	>>	>>	>>	>>					>>	>>	>>	>>
ΡΟΔΟΣ	>>	>>	>>	>>	>>					>>	>>	>>	>>
ΣΑΜΟΣ	236	197	168	80	7					26	93	201	1008
ΣΕΡΡΕΣ	>>	>>	>>	>>	>>					>>	>>	>>	>>
ΣΗΤΕΙΑ	172	147	131	78						10	52	130	720
ΣΚΥΡΟΣ	242	209	201	102	24					38	130	211	1157
ΣΟΥΔΑ	>>	>>	>>	>>	>>					>>	>>	>>	>>
ΣΥΡΟΣ	>>	>>	>>	>>	>>					>>	>>	>>	>>
ΤΥΜΠΑΚΙ	203	168	151	69						10	69	160	830
ΧΑΝΙΑ	>>	>>	>>	>>	>>					>>	>>	>>	>>
ΧΙΟΣ	248	219	198	101	16					36	109	223	1150
ΛΗΜΝΟΣ	310	263	251	128	25					65	166	277	1485

 

 

 

2. Παραγωγή ζεστού νερού

 Για την παραγωγή ζεστού νερού απαιτείται ενέργεια αφ’ ενός για να ανέβει η θερμοκρασία του κρύου νερού μέχρι την επιθυμητή θερμοκρασία και αφ’ ετέρου για να καλυφθούν οι απώλειες του δικτύου διανομής του ζεστού νερού.

L = Lw + Lp

 

Το μέσο μηνιαίο φορτίο για τη θέρμανση νέρου Lw, υπολογίζεται ως εξής:

L_w=N·V_w·ρ·C_p·(T_w-T_m)

όπου:

Ν  : ο αριθμός ημερών του μήνα

V_w: η μέση ημερήσια κατανάλωση ζεστού νερού θερμοκρασίας Τw (lt)

ρ   : το ειδικό βάρος του νερού (1kg/lt)

C_p : η ειδική θερμότητα του νερού (1,16W/kgºC)

T_w: η επιθυμητή θερμοκρασία του ζεστού νερού

T_m: η θερμοκρασία του κρύου νερού

 

Οι μέσες μηνιαίες απώλειες του δικτύου Lp υπολογίζονται ως εξής:

  

Lp=N·t·Kσ·l         ή        Lp=N·t·Σ(Kd∙ld)

όπου:

Ν  : ο αριθμός ημερών του μήνα

t   : η ημερήσια διάρκεια χρήσης του δικτύου (h)

Kd : συντελεστής απωλειών σωλήνων ονομαστικής διαμέτρου

        d (W/m)

ld  : μήκος σωλήνων με ονομαστική διάμετρο d (m)

Kσ : o μέσος συντελεστής απωλειών σωλήνων (W/m)

l    : το συνολικό μήκος του δικτύου (m)

 Για σωλήνες με ένα μονωτικό υλικό, ο συντελεστής απωλειών δίνεται από τη σχέση:

 

όπου:

λ   : ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας του μονωτικού υλικού

Τe:  η θερμοκρασία περιβάλλοντος του σωλήνα

D  :  η εξωτερική διάμετρος του μονωτικού υλικού

δ  :   η διάμετρος του σωλήνα

Για σωλήνες με περισσότερα μονωτικά υλικά ο συντελεστής απωλειών δίνεται από τη σχέση:

όπου:

λ       : ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας του  εκάστοτε μονωτικού υλικού

Τe      :  η θερμοκρασία περιβάλλοντος του σωλήνα

Dn     :  η εξωτερική διάμετρος του εκάστοτε μονωτικού υλικού

Dn-1  :   η εσωτερική διάμετρος του εκάστοτε μονωτικού υλικού

 

Απώλειες σωλήνων σε δίκτυα διανομής ζεστού νερού

Διάσταση	Σωλήνες γυμνοί	Σωλήνες μονωμένοι λ=0,035 W/mºC πάχος μόνωσης 13mm
½”	0.66	0.37
¾”	0.81	0.42
1”	0.98	0.49
1 ¼”	1.20	0.57
1 ½”	1.34	0.62
2”	1.62	0.73
2 ½”	1.99	0.87
3”	2.28	0.98
4”	2.84	1.21

 

Χρήση ζεστού νερού σε διάφορα κτίρια

Νοικοκυριά (μέγεθος θερμοσίφωνα 80-100 λίτρα ανά άτομο)
Δουλειές νοικοκυριού ανά άτομο	περ. 12-15l/50ºC  ή 10l/60ºC
Προσωπικό πλύσιμο (οποιοδήποτε)	περ. 3-5l/37ºC ή 1,5-2,5l/60ºC
1 μπάνιο	περ. 150l/37ºC ή 75l/60ºC
1 ντουζ	περ. 30-45l/37ºC ή 10-23l/60ºC
Γεωργικές επιχειρήσεις – φάρμες (μέγεθος θερμοσίφωνα 300-400 λίτρα )
Μαγείρεμα ανά μέρα ανά άτομο	περ. 8l/60ºC
1 ντουζ και καθαρισμός ντουζ	περ. 25l/60ºC
1 μπάνιο και καθαρισμός μπάνιου	περ. 80l/60ºC
Άρμεγμα ανά μέρα ανά αγελάδα	περ. 6l/60ºC
Τροφή αγελάδας ανά μέρα	περ. 8l/60ºC
Κρεοπωλεία (μέγεθος θερμοσίφωνα  600-2000 λίτρα ή περισσότερο)
Για κάθε κιλό πωλούμενου κρέατος	περ. 9l/60ºC
Μεγάλες κουζίνες νοσοκομείων, εστιατορίων, ξενοδοχείων, κυλικείων
Για κάθε γεύμα	περ. 2.5-3l/60ºC
Ξενοδοχεία (θερμοσίφωνες 80 λίτρων ανά πελάτη)
Νιπτήρας ανά πελάτη ανά μέρα	περ. 12l/37ºC ή 6l/60ºC
Καθαρισμός δωματίου ανά πελάτη ανά μέρα	περ. 6l/37ºC ή 3l/60ºC
Μπάνιο (ανά πελάτη) ανά μέρα	περ. 160l/37ºC ή 80l/60ºC
Καθαρισμός μπάνιου ανά πελάτη ανά μέρα	περ. 6l/37ºC ή 3l/60ºC
Ντουζ ανά πελάτη ανά μέρα	περ. 45l/37ºC ή 23l/60ºC
Καθαρισμός ντουζ ανά πελάτη ανά μέρα	περ. 5l/37ºC ή 2.5l/60ºC
Κομμωτήρια (θερμοσίφωνες 80-100 λίτρων ανά θέση)
Ένα λούσιμο	περ. 10-15l/37ºC ή 5-8l/60ºC
Ντουζ και χώροι μπάνιου
Για το εργοστάσιο ανά εργαζόμενο	περ. 60l/37ºC ή 30l/60ºC
Για το γυμναστήριο ανά γυμναζόμενο	περ. 70l/37ºC ή 35l/60ºC
Νιπτήρες σε νηπιαγωγεία ανά παιδί	περ. 5l/37ºC ή 2.5l/60ºC
Νοσοκομεία, γηροκομεία, ξενώνες
Για κάθε ασθενή ή ένοικο	περ. 50-60l/60ºC