FORMELSAMLING 1 for Ventilations-KURSUS

Transkript

1 Beregning af luftstrøm q v i rektangulær kanal: q V A v 3600 [m 3 /h] A = Indvendig tværsnitsareal [m 2 ] (side 1 x side 2) [m *m] for rektangulær kanal) v = middel-lufthastighed [m/s] (se placering i vent.ståbi) Beregning af luftstrøm q v i cirkulær kanal, simpel metode: q V A v 3600 [m 3 /h] qv= * v*d 2 *3600 [m 3 /h] Eller qv = 0,785*v* d 2 * 3600 m 3 /h] v [m/s] og d = diameter i [m] Da centerhastigheden er større en middelhastigheden bør qv multipliceres med 0,9 Beregning af lufthastighed v i kanaler ved hastigheder over ca 2 m/s: Hvis der måles med pitotrør, omregnes dynamisk tryk (målt i pascal) til hastighed ved stuetemperatur som: v 1, 29 [m/s] p d p d = Dynamisk tryk [Pa] Måling med pitotrør giver den fordel at forekomst af tilbagestrømmende luft i forhold til hovedretningen afsløres. Pitotrøret viser da negativt tal. Måletværsnittet kan ikke anvendes. De fleste instrumenter med mikromanometer har en pitotrørsomsætter der giver hastigheden ud fra målte eller indtastede værdier for tryk og temperatur for luft Nedre grænse for v er bestemt af mikromanometerts kvalitet og opgives af fabrikanten. 02_2 Formelsamling 1ventilation ehh juni 2017.docx 1

2 Beregning af lufthastighed når luftstrømmen er kendt: qv v [m/s] A 3600 q V = Luftstrøm [m 3 /h] Luftstrøm i cirkulære kanaler når hastigheden måles i centrum, der måles mindst 5 x diameter efter sammenløb og bøjninger, (længere efter halvlukkede spjæld), tilnærmet: q V A v 0, [m 3 /h] A = Indvendig tværsnitsareal [m 2 ] v = Lufthastighed [m/s] 0,9 = Metodekonstant Beregning af målt hastighed i cirkulære kanaler: qv v [m/s] A 0, Afvigelse for luftstrøm: qv målt Procent afvigelse [ %] q V proj 02_2 Formelsamling 1ventilation ehh juni 2017.docx 2

3 Luftskifte: qv n [h -1 ] Lokalerumf ang Lokalerumfang [m 3 ] q v = Luftstrøm [m 3 /h] Luftstrøm til hver enkelt armatur: Ved hastighed q k [m 3 /h] V v 1 k = målekonstant prop. Med luftstrøm. Ved tryk q k [m 3 /h] V p 1 (ikke samme k som ved hastighed) (oplyses af fabrikant) Varmeafgivelse fra én person: M [W] pers A o pers 58 M = Personens stofskifte [Met] A o pers = Personens overfladeareal [m 2 ] Typisk værdi for en person ved stillesiddende arbejde er 1,2 Met Typisk overfladeareal for en standard voksen er 1,8 m 2 02_2 Formelsamling 1ventilation ehh juni 2017.docx 3

4 Omregning af luftstrømme: (der skal tit omregnes fra opgivet enhed til den enhed beregningsudtrykket anvender, Der anvendes normalt SI enheder i beregninger, hvorefter der ofte omregnes til m3/h) m 3 / h 3600 [m 3 /s] m 3 / h 3,6 [l/s] m 3 / sek 3600 [m 3 /h] / sek 3, 6 l [m 3 /h] Eksempel: 20 l/s = 20 x 3,6 = 72 m 3 /h 72 m 3 /h = 72 / 3,6 = 20 l/s CO 2 afgivelse fra person: CO 2 0,017 M [m 3 /h] M = Personens stofskifte [met] Typisk afgivelse fra en person i hvile er 20 l/h= 0,02 m3/h (ved en udelufttilførsel på 36 m3/h = person iht DS/EN 1752, vil dette give en konc. stigning på 0,02/36 * = 556 ppm over udekoncentration. (ppm er parts per million) 02_2 Formelsamling 1ventilation ehh juni 2017.docx 4

5 Total virkningsgrad af en ventilator η = q v p P η = totale virkningsgrad [-] q v Δp P = luftstrøm [m 3 /s] = tryktab over ventilatoren [Pa] = effektbehov [W] Effektbehov til ventilatordrift P = q v p η P q v Δp = effektbehov [W] = luftstrøm [m 3 /s] = trykydelse af ventilator eller tryktab over komponent [Pa] η = virkningsgrad [-] Eksempel: for en ventilator med en totalvirkningsgrad på 0,5 og en luftstrøm på m3/h forårsager et tryktab i kanalsystemet på 250 Pa et samtidigt effektbehov på 10000/3600 *250/0,5= 1389 Watt. Hvis dette tryktab kan fjernes spares denne effekt på el-siden. SFP = SEL (Specific fan power) SFP = P ind + P ud q total SFP P ind P ind q total = Specifikt elforbrug [W/m 3 /s] = samlet effektbehov for ventilatoren til indblæsning [W] = samlet effektbehov for ventilatoren til udsugning [W] = den største af luftstrømmene til indblæsning og udsugning [m 3 /s] 02_2 Formelsamling 1ventilation ehh juni 2017.docx 5

6 Heraf fås: (Pind+Pud) maks tilladt = q*sfp Eksempel: et boligventilationsanlæg på 126 m3/h og SFP på højest 1000 må højest bruge 126/3600*1000= 35 Watt. Effekt af varme køleflade P = 0,34 q v t P = effektbehov [W] 0,34 = konstant 0,34 = 1,2 kg/m J/kgK 3600 qv Δt = luftstrøm [m 3 /h] ved stuetemperatur = temperaturændring af luftstrøm [ C] Effekt (øjebliksværdi) til opvarmning af ventilationsluft uden varmegenvinding P = c ρ q v t P = effektbehov [W] c = luftens varmefylde, c = 1007 J/(kg o C) ρ = luftens massefylde, ρ = 1,19 kg/m 3 qv Δt i [ C] = luftstrøm [m 3 /s] = temperaturforskellen mellem inde (T 2) og ude (T 1) ændring af luftstrøm Effekt til opvarmning af ventilationsluft med varmegenvinding P = c ρ q v t (1 η) Effekt af varmeflade eller køleflade ud fra temperaturændringen. Bemærk at her tales der ved køling om tør køling, dvs uden kondensation. Det kolde rørs vandtemperatur skal ligge over luftens dugpunktstemperatur. (Hvis der sker kondensation vil en del af køleeffekten anvendes til at udkondensere vand af luften uden at lufttemperatuen derved reduceres. Resten af køleeffekten anvendes til at sænke luftens temperatur. Der skal ikke regnes på disse størrelser her). 02_2 Formelsamling 1ventilation ehh juni 2017.docx 6

7 Luft-luftvarmeveksler med ens massestrømme ind og ud og uden kondensation. Måling af temperaturvirkningsgrad. Beregn temperaturvirkningsgraden ud fra temperaturmålinger lige omkring veksler, evt. varmeflade slukket og ens massestrømme ind-ud. Lufttemperaturen må ikke være påvirket af ventilatorvarme, lækager og lækkende bypass spjæld. Der bør under målingen være mindst 10 grader køligere udenfor end i udsugningsluften. η = t 2 t 1 t 3 t 1 (gammel betegnelse, se nedenfor) η = t 22 t 21 t 11 t 21 (ny betegnelse) Forsyningsluft= udeluft t1= udelufttemperatur = indløbstemperatur til veksler t2= middeltemperatur umiddelbart efter udløb af veksler Udsugningsluft: t3 temperatur af luft umiddelbart før t4 middeltemperatur af udsugningsluft efter passage af veksler Andre beregninger: middeltemperatur t2 efter veksler= t2 =t1+ *(t3-t1). (pas på fortegn). (ved udløb vil temperaturen variere alt efter hvor man måler Check ud fra måling: t2-t1 bør være = t3-t4 Årsenergiforbrug af eftervarmeflade E = 36,11 q v (1 η) E qv = Årsenergiforbrug [kwh pr år] = luftstrøm [m 3 /h] η = temperaturvirkningsgrad [-] Gælder for boligventilation med lave luftskifter t ind = 20 C, t ud = 20 C Er beregnet ud fra et dansk referenceår og gælder konstant drift (8760 timer /år) Eks: et boligventilationsanlæg på 126 m3/h og η= 0,8 bruger 36,11*126*0,2 =910 kwh per år til opvarmning af luften, der regnes her ikke med tilskudsvarm. 02_2 Formelsamling 1ventilation ehh juni 2017.docx 7

8 J.C.Sørensen Proportionalitetslovene.energi Proportionalitetslovene.energibesparelser.jan.11 Proportionalitetslovene Energibesparelser - gældende for ventilations- og pumpeanlæg Ved måling (flow, tryk, effekt eller o/min.) på ventilations-, pumpe- og varmeanlæg kan man via proportionalitetslovene få et hurtigt overblik over potentialer for realisering af store energibesparelser Volumen: Luft-/vandmængde = q (fx: l/s m 3 /s m 3 /h) q1 n o/min ---- = ---- = = 50 % = 0,5 (halvering) q2 n o/min 2880 o/min = 200 % = 2 (fordobling) 1440 o/min Halveres hastigheden halveres volumen og fordobles hastigheden øges volumen til det dobbelte. Tryk: Luft-/vandtryk = p (fx: pascal) p1 n o/min ---- = ---- = = 25 % = 0,25 (fjerdedel) p2 n o/min 2880 o/min = 400 % = 4 (firdobling) 1440 o/min Halveres hastigheden falder trykket til en fjerdedel og fordobles hastigheden øges trykket det firdobbelte. Effekt: Effekt (kw) P1 n o/min ---- = ---- = = 12,5 % = 0,125 (ottendedel) P2 n o/min 2880 o/min = 800 % = 8 (ottedobling) 1440 o/min Halveres hastigheden falder effekten til en ottendedel og fordobles hastigheden øges effekt til det ottedobbelte. 02_2 Formelsamling 1ventilation ehh juni 2017.docx 8

9 Bestemmelse af luftstrømme og kanaldimensionering mht udelufttilførsel C:\Users\ehh\Desktop\[kanalhastigheder1.xlsx]Ark1 Dimensioneringsskema for kanaler der alene dækker friskluftbehovet IHT DS/EN 1752 klasse A maks Antal personer a 36 m3/h hast m/s> m/s pd: 5,4 9, ,6 29,4 38,4 Kanaldimensioner Diam flow flow flow flow flow flow Diam [mm] [m] [m3/h] [m3/h] [m3/h] [m3/h] [m3/h] [m3/h] 1*) 63 0, , , , , , , , , , , , , , , , , *) , , , , *) 2*) henh. mindste og største standard dim i Lindab spiro kanaler 02_2 Formelsamling 1ventilation ehh juni 2017.docx 9

10 Bilag til Teknologisk Instituts Ventilationskurser Hurtig luftstrømsmåling for Cirkulære kanaler, orienterende målinger ud fra centerhastighed med formfaktor formfaktor 0,95 0,9 ref centerhast: 1 m/s Dimension centerhast centerhast normtal [mm] q [m3/h] q [m3/h] 63 10,7 10, ,2 16, ,9 25, Eksempel: for en ø 160 kanal og en center hastighed på 3.4 m/s er luftstrømmen = 69 * 3.4 = 235 m3/h Målingen skal ske mindst 5*d efter en bøjning. Formfaktoren 0,95 er en tilnærmelse der kan gå ned til 0,9, (diameter afhængigt) (vælg 0,9 hvis flovet skal være på den sikre side) 02_2 Formelsamling 1ventilation ehh juni 2017.docx 10

11 02_2 Formelsamling 1ventilation ehh juni 2017.docx 11

12 Fremgangsmåde ved indregulering af et ventilationsanlæg Fremgangsmåden er beskrevet som en principbeskrivelse opbygget om anlæg på figur 6.3a. Figur 6.3a - Principtegning Hvor skal indreguleringen starte? På grundlag af resultaterne af de orienterede målinger udarbejdes et arbejdsprogram for indreguleringen. 1. Indreguleringen bør normalt begynde på en grenkanal eller delsystem, som har højeste procentdel af den projekterede værdi, dvs. den af grenkanalerne, som har højest forholdstal. På figur 6.3a har grenkanal C højeste forholdstal (f = 1,1 dvs. 10% større luftmængde end projekteret for afgreningen). Hvis procentdelen for afgreningen er højere end 50% af den projekterede værdi (f 1,5), bør grenkanalspjældet lukkes ned, så luftmængden bliver lavere end dette niveau. Ved at starte balanceringen der hvor man har det højeste forholdstal, reduceres luftforbruget i disse grene, hvorved luftydelsen i de lavest forsynede grene samtidig stiger. Luftydelserne nærmer sig med andre ord de korrekte værdier. 2. Næste opgave er at finde frem til den bi-grenkanal på grenkanal C, som har de højeste forholdstal. På figur 6.3a har bi-grenkanal CE højeste forholdstal. Indreguleringen bør starte på denne bi-grenkanal. Det første som skal gøres, er at indregulere armaturerne på en bi-grenkanal, således at disse får samme forholdstal. 02_2 Formelsamling 1ventilation ehh juni 2017.docx 12

13 3. Efter at armaturerne på bi-grenkanal CE er indreguleret til at give samme procentandel af den projekterede luftmængde, skal man finde frem til den bi-grenkanal på gren C, som har det næsthøjeste forholdstal. Efter at armaturerne er indreguleret, fortsættes systematisk med indregulering af armaturerne på den bigrenkanal som har højeste forholdstal osv. Skal indreguleringen første begynde på udsugningsanlægget eller indblæsningsanlægget? I princippet bør det anlæg, som har størst trykfald over armaturet indreguleres først, fordi det er mindst påvirket af de trykvariationer som ofte forekommer mellem rummene. I et lavtryksanlæg vil man derfor oftest starte med at indregulere udsugningsanlægget først. Indregulering af hovedluftmængden Efter at hele systemet er indreguleret, mangler man kun at justere hovedluftmængden, sådan at alle armaturer får forholdstallet 1, hvilket vil sige den projekterede værdi tilladte afvigelse. Før justeringen af hovedluftmængden foretages bør bygningen være klar til brug. Anlægget bringes op til de beskrevne referencetilstand og udeforholdene registreres. Den absolutte værdi af hovedluftmængden måles med pitotrør og manometer, se afsnit 1 Måleteknik og udstyr Målingen bør foretages i hovedkanalen. Hvis der ikke opnås en pålidelig måling af hovedkanalen, kan den totale luftmængde bestemmes ved at lægge luftmængderne sammen i grenkanalerne. Sammenlign den målte hovedluftmængde med den projekterede værdi. Hvis det er nødvendigt, må ventilatorens omdrejningstal justeres indtil hovedluftmængden ligger indenfor den specificerede tolerance. Resultatet fra den sidste måling noteres og indføres i skema/tabel, se under afsnittet Indreguleringsskema. Strømningstyrken for ventilatormotoren, samt ventilatorens omdrejningstal måles samtidig med at måling af hovedluftmængden bliver udført. Måling over eventuelle fastmonterede måleblænder/målebøjninger registreres. I praksis har det vist sig, at blandt andet lækagen i anlægget ofte har en størrelse, således at man ikke kan opnå forholdstallet 1, det vil sige den projekterede værdi ved armaturerne i anlægget, selv om hovedluftmængden indstilles til den projekterede værdi. Følgende fremgangsmåde må da benyttes: Som punkt 1 ovenover Vælg typiske armaturer i anlægget ud. En af disse bør være armaturet længst væk fra ventilatoren. Indstil hovedluftmængden således, at forholdstallet bliver 1 for de udvalgte armaturer. Mål hovedluftmængden med pitotrør og manometer i hovedkanalen for ventilatoren samtidig med at målingen af hovedluftmængden bliver foretaget. Når reguleringen af hovedluftmængden er færdig, vil alle afgreninger og armaturer i anlægget give de projekterede luftmængder inden for de aftalte tolerancer. Slutresultaterne noteres i skema. 02_2 Formelsamling 1ventilation ehh juni 2017.docx 13

14 Følgende bør bemærkes ved regulering af hovedluftmængden: I anlæg med filtre, bør det kontrolleres, om det er rent, da snavs kan have indflydelse på hovedluftmængden. Anlæg med rent filter er de eneste tilstand som kan identificeres ude på anlægget. Derfor bør hovedluftmængden måles med rent filter. De opnåede resultater sammenlignes med et specificerede filtertrykfald. Det statiske trykfald over filteret skal måles og noteres på sammen tidspunkt som sidste måling af hovedluftmængden bliver foretaget. Kontrollér samtidig eventuelt måleinstrument for differensmåling over filteret. I det tilfælde hvor anlægget har automatisk reguleringsspjæld for regulering af fordelingen imellem hovedluftmængden og by-pass luftmængder skal regulering og måling af hovedluftmængden udføres med de automatiske spjæld i en af yderstillingerne. Fordelinger og hovedluftmængde med de automatiske spjæld i andre yderstillinger må også undersøges. Karakteristikken for reguleringsspjældene vil nødvendigvis afgøre, hvilken ændring der sker i hovedluftmængden ved de forskellige spjældindstillinger. Indreguleringsprocedure Indreguleringsarbejdet inddeles i uafhængige operationer og børe være: 1. Indregulering af armaturer på hver bi-grenkanal 2. Indregulering af bi-grenkanaler 3. Indregulering af grenkanaler 4. Indstilling af totalluftmængden Under indreguleringen skal også armaturerne på hver bi-grenkanal behandles, som en uafhængig gruppe. På samme måde skal bi-grenkanalerne og grenkanalerne betragtes som armatur på gren-respektiv hovedkanal og indreguleres indbyrdes, som om de var en gruppe armaturer. 02_2 Formelsamling 1ventilation ehh juni 2017.docx 14