Średnie miesięczne temperatury powietrza dla sezonu ogrzewczego wentylacji

    Zasady określania sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynków mieszkalnych i zamieszkania zbiorowego podaje norma PN-B-02025 [1]. Jednakże w normie tej podane są tylko średnie miesięczne temperatury powietrza zewnętrznego, odniesione do doby.






    W przypadku wentylacji, średnie dobowe (miesięczne) temperatury powietrza można zastosować tylko do tych przypadków, w których wentylacja czynna jest w sposób ciągły w czasie doby i o stałej wartości strumienia objętościowego powietrza.    W większości obiektów zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej,    wentylacja lub klimatyzacja stosowana jest w okresie krótszym od doby. Ustalenie dla tych okresów zapotrzebowania na ciepło do ogrzania powietrza wentylacyjnego jest obecnie niemożliwe, ponieważ w okresach tych średnie temperatury powietrza zewnętrznego są inne od wartości dobowych podanych w normie [1].  Rozpatrzmy, jakie są możliwości ustalenia średnich miesięcznych temperatur powietrza zewnętrznego dla czasookresu, w którym działają urządzenia wentylacyjne w budynku.
CZAS    PRACY    URZĄDZEŃ WENTYLACYJNYCH I KLIMATYZACYJNYCH    W obiektach zamieszkania zbiorowego i większości budynków użyteczności publicznej,   urządzenia   wentylacyjne obsługiwać będą pracę personelu zatrudnionego na jedną lub dwie zmiany. Zgodnie z wymaganiami rozporządzenia [2], urządzenia wentylacyjne powinny zachować warunek normalnej pracy przez co najmniej jedną godzinę przed i po ich użytkowaniu. W zależności od pracy personelu, czas pracy urządzeń wentylacyjnych wyniesie zatem:

• dla jednozmianowej pracy personelu    z1 =   8 + 2 = 10 godz.
• dla dwuzmianowej pracy personelu z1 = 16 + 2 = 18 godz.   
• praca w zakładzie gastronomicznym z =16 h [3]    z1 = 16 + 2 = 18 godz.

ZAPOTRZEBOWANIE NA CIEPŁO DO PODGRZANIA POWIETRZA WENTYLACYJNEGO    W rozpatrywanych obiektach zapotrzebowanie na ciepło do podgrzania powietrza wentylacyjnego należy przewidywać dla wentylacji:

• działającej w sposób ciągły przez całą dobę (np. wentylacja grawitacyjna),
• działającej w czasie użytkowania pomieszczeń (przez czas z1) o obliczeniowym strumieniu powietrza wentylacyj nego,
• działającej poza czasem użytkowania pomieszczeń o zredukowanym strumieniu powietrza wentylacyjnego dla (z2 = 24 - z1).

Podany w normie [1] wzór: w postaci Dla wyżej podanych okresów czasowych wzór ten będzie miał postać trójczłonową (przed nawiasem podano wartości stale):


    Podane we wzorze (3) strumienie objętości powietrza wentylacyjnego V1, V2 i V3 określać należy zgodnie z wymaganiami normy PN-83/B-03430/Az3; 2000 [4] oraz zaleceniami „Warunków technicznych..." [2]. Średnie miesięczne temperatury powietrza zewnętrznego, podane są w normie PN~B-02025:2001 [1]. Ustalono je zgodnie z obowiązującą w Polsce zasadą pomiaru temperatur powietrza zewnętrznego:



    Ze względu na podawanie w literaturze niemieckiej innej postaci wzoru: zwracam uwagę, że uzyskiwane z powyższych wzorów temperatury średnie dobowe, nie są sobie równe.
  ŚREDNIE MIESIĘCZNE TEMPERATURY POWIETRZA ZEWNĘTRZNEGO     Średnie miesięczne temperatury powietrza zewnętrznego, odniesione do doby zostały określone na podstawie pomiarów punktowych tempera tur odczytywanych w godzinach 700, 1300 i 2l00. Do wyznaczenia średnich temperatur dla części doby, niezbędna jest znajomość rozkładów dobo wych temperatur. Rozkład dobowy średnich miesięcznych temperatur powietrza zewnętrznego jest zmienny i zbliżony do nieregularnego rozkładu sinusoidalnego, co jest widoczne na rysunku 1.   Jeżeli urządzenie wentylacyjne lub klimatyzacyjne jest czynne w określonym zakresie godzin, dla zakresu tego można wyznaczyć tempera turę średnią (dobową, średnią miesięczną) i będzie to wartość różna od wartości podanej w normie [l]. Wyznaczenie wycinkowych średnich miesięcznych temperatur powietrza zewnętrznego dla warunków krajowych jest możliwe tylko przez zlece nie opracowania Instytutowi Meteorologii i Gospodarki Wodnej, gdyż instytut ten pomiarów godzinowych w publikacjach nie udostępnia. W obecnych warunkach, dobowe rozkłady temperatur powietrza zewnętrznego są podane tylko w literaturze niemieckiej i mają charakter orientacyjny. Posłużę się więc tymi materiałami, aby wykazać, że wycinkowe i dobowe temperatury średnie powietrza, różnią się między sobą.    Aby zorientować się w wielkości tego zróżnicowania, wykorzystałem do analizy wykresy przebiegu temperatur powietrza zewnętrznego w podstawowych miesiącach sezonu grzewczego (X - IV) podane dla Berlina przez Recknagelá-Sprengerá [5] oraz dla Poczdamu k/Berlina, podane przez Rietschela [6]. Na rysunkach 1 i 2 oznaczyłem temperatury dla godzin, w których dokonuje się pomiaru temperatur (patrz wzory (4) i (5)) oraz wartości temperatur skrajnych, maksymalnych i minimalnych. W pierwszej kolejności, w tabeli 1 obliczono średnie dobowe temperatury powietrza zewnętrznego określone wzorami (4) i (5). Z uzyskanych wartości wynika, że średnie miesięczne temperatury powietrza określone różnymi wzorami, nie wykazują dużego zróżnico wania.     Znając rzeczywisty rozkład średnich miesięcznych temperatur powietrza dla doby, z rozkładu tego wyznaczyć można średnie temperatury dla wybranego odcinka czasowego tej doby. Do dalszej analizy wybrano więc następujące odcinki czasowe w czasie doby:
a)   dla pracy jednozmianowej personelu w budynku ( 700 - 1500):

• czas pracy urządzeń wentylacyjnych o obliczeniowym strumieniu     powietrza z1 = 10 godz. [z = (6 - 16)h],
• czas pracy wentylacji „dyżurnej" poza godzinami pracy personelu z2 = 24 - z1   [z = (l6 - 6) h];

b)   dla pracy dwuzmianowej personelu w budynku (600 - 2200):

• czas pracy urządzeń wentylacyjnych o obliczeniowym strumieniu powietrza z1 = 18 godz. [z = (5 - 23)h ,
• czas pracy wentylacji „dyżurnej" poza godzinami pracy personelu z2 = 24 - z1 [z = (23 - 5)h].

    Z obliczeń podanych w tabeli 2 (dla rys. 1) wyciągnąć można następujące ważniejsze wnioski:

• średnie dobowe temperatury powietrza, określone na podstawie rozkładów średnich miesięcznych, podanych na rys.1, są o ok. 5% mniejsze od wartości średnich dobowych określonych wzorem (4), którym to wzorem wyznaczone zostały temperatury Te (m) podane w normie [1];
• dla czasokresów krótszych od doby, średnie temperatury Te (m) różnią się od wartości średnich Te (m) określonych (dla z = 24h) zarówno z rysunku 1, jak i ze wzoru (4);
• do czasu wyznaczenia przez IMiGW danych, umożliwiających określenie średnich miesięcznych temperatur powietrza zewnętrznego dla czasoo kresu mniejszego od doby, średnie te proponuję określać za pomocą współczynników C, które stanowią stosunek średnich odcinkowych temperatur do średnich temperatur dobowych rozpatrywanego miesiąca. Współczynniki     (mnożniki)     te oznaczono ze wzorów:

 
  Średnie miesięczne temperatury powietrza zewnętrznego dla rozpatrywanych odcinków czasowych z1 i z2 zostały we wzorze (3) zapisane w postaci: C1 Te (m) oraz C2 Te (m).
   Proponowane wartości współczynników C1 i C2, określone w tabeli 2, zestawiono w tabeli 3.
WNIOSKI
    Podane w normie [1] wartości średnich miesięcznych temperatur powietrza zewnętrznego Te (m) mogą być stosowane do określania sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania powietrza wentylacyjnego tylko wówczas, gdy urządzenia wentylacyjne pracują całą dobę o obliczeniowym strumieniu powietrza. Jeżeli urządzenia wentylacyjne o obliczeniowym strumieniu powietrza wentylacyjnego działaj ą w krótszym od doby odcinku czasu, średnie temperatury miesięczne tych odcinków czasu, można wstępnie określać wzorami (6), przyjmując do nich wartości współczynników C1 i C2podane w tabeli 3.
  LITERATURA: [1] PN-B-02025; 2001. Obliczanie sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynków mieszkalnych i zamieszkania zbiorowego.
[2] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12.04.2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. Dz. U. Nr 75 poz. 690.
[3] Normatyw techniczny projektowania zakładów gastronomicznych. Zarządzenie Nr 140 - 148 Ministra Budownictwa i PMB z dnia 27.03.1965. Dz. Bud. Nr 13.
[4] PN/83/B-03430/Az3;2000.Wentylacja w budynkach mieszkalnych, zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej. Wymagania.
[5] Recknagel-Sprenger: Ogrzewanie i klimatyzacja. Poradnik. Arkady, Warszawa 1976.
[6] Rietschel-Raiss: Poradnik ogrzewania i wietrzenia. Wyd. 14, Arkady, Warszawa 1963.     Dr inż. Edmund NOWAKOWSKI 11/06