325.01 Effekt- og energibehov – overslagsberegninger

325.01 Effekt- og energibehov – overslagsberegninger

Se også 325.02

Effektbehovsberegninger

Det må skilles mellom energi (kWh) og effekt (kW). For å finne ut størrelsen på et varmelegeme (radiator eller gulvvarme), må vi beregne effektbehovet for rommet. TEK17 og NS 3031 sier ikke noe om beregninger av effektbehov, men oppgir kun U-verdier for ulike bygningsdeler. Effektbehovet for et bygg er summen av varmetapene for hvert rom for:

• Transmisjon

Varmetap gjennom en flate av bygningskroppen

F = A · U · (Tr – Tu)

Hvor:

F = Effektbehov [W]
A = Areal av flaten [m2]
U = Varmegjennomgangstall [W/(m2K)]
(Tr – Tu) = Temperaturforskjell mellom innerflaten (rommet) og ytterflaten (?T)

Eksempel på beregningsark for transmisjonstap:

Beregning av transmisjonstapet for en yttervegg i stue med midtmål 6x2,8 m og med vindu på 1,2x1,2 m. DUT = -21 °C.

Tabell 1.

• Infiltrasjon

Uønsket luftstrøm/luftlekkasje til rommet (utilsiktet ventilasjon)

F = n · V · Cp · ? · (Tr – Tdut) [W]

Hvor:

F = Effektbehovet [W]
n = Antall luftvekslinger pr. time
V = romvolumet
Cp = luftas varmekapasitet (0,28) [Wh/(kg·K)]
? = luftas tetthet = 1,2 kg/m3
(Tr – Tdut) = Romtemperaturen minus dimensjonerende utetemperatur

For enkelhets skyld benyttes gjerne en faktor for varmekapasitet · tetthet = 0,28 · 1,2 = 0,33. For å finne n kan vi benytte et diagram som vist nedenfor:

Beregning av infiltrasjonsvarmetapet gjøres på bakgrunn av verdier for luftskifter pr. time. Verdiene hentes ut fra diagrammet som angir lekkasjetall og luftskifter for hus med balansert ventilasjon.

Lekkasjetall skal være mindre enn 2,5 utvekslinger pr. time for småhus. Av diagrammet ser vi at dette tilsvarer en infiltrasjon, ninf, på 0,18 luftskift pr. time. Vi pleier å regne med n = 0,2 i vanlige innlandsstrøk og opp til ninf = 0,5 for utsatte kyst- og høyfjellstrøk.

Eksempel:

Stua i Oslo er på 30 m2 med netto takhøyde på 2,4 m. Effektbehov for å dekke infiltrasjonstapet er qinf = 0,33 · 0,2 · 30 · 2,4 (22 – (-21)) = 204 W.

• Ventilasjon

Varme som går med til å varme opp ventilasjonsluften til rommet

F = V · Cp · ? · (Tr – Tdut) [W]

Hvor:
V = Luftmengden [m3/h]
Cp = Luftas egen varmekapasitet (0,28) [Wh/(kg · K)]
? = Luftas tetthet = 1,2 kg/m3
(Tr – Tdut) = Romtemperaturen minus dimensjonerende ­utetemperatur

Nye bygg har balansert ventilasjonsanlegg der en varmegjenvinner dekker opp til 70–80 % av ventilasjonstapet. Dekker varmegjenvinneren 70 % av ventilasjonstapet, fører vi inn en reduksjonsfaktor i formelen 1 – 0,7 = 0,3.

Eksempel:

Et boligbygg har et oppvarmet bruksareal på 250 m2, takhøyden er 2,4 m. Innetemperaturen er 20 °C og DUT er -20 °C. Antall luftvekslinger pr. time settes til 0,5 og varmegjenvinnerens virkningsgrad er 70 %.

Effektbehovet for å dekke ventilasjonstapet:
qv = 0,33 · 250 · 2,4 · 0,5 (20 – (-20))(1 – 0,7) W = 1188 W

Til fradrag (i enkelte perioder) kommer varmetilskudd fra

• Maskiner, lys, etc.: beregnes kun der internlasten er av betydning
• Personer: beregnes kun der mange mennesker samles ofte
• Solinnstråling: beregnes kun for yrkesbygg med dårlig solskjerming

For beregning av effektbehov i boliger, tas det sjelden hensyn til varmetilskuddene.

Det finnes programmer for utregning av effektbehov. Det kan også benyttes et enkelt Excel-ark som man kan lage selv for å lette utregningen.

For kontorbygg, næringsbygg og boliger med lav luftvekslingskapasitet, kan det være nødvendig å kjøle rommene istedenfor å varme dem opp. Formelverket og utregningene av effektbehovet er det samme som for oppvarming.

Forenklet metode for å finne effektbehov

For å raskt kunne lage et overslag over hvor stort effekttapet er, kan vi bruke tommelfingerregler basert på erfaringstall som for eksempel W/m2 (se tabellen på neste side).

Tabell 1.

NB!

Tallene i tabellen og beregningseksemplet nedenfor refererer seg til TEK07. For små boligbygg kan effektbehovet for romoppvarming etter TEK10 overslagsberegnes etter formelen

Q = 0,75 · DUT + 20 [W/m2]

Eksempel:

En eldre enebolig i Lillehammer med 200 m2 gulvareal for oppvarmede rom, har et maksimum effektbehov (ved DUT) på
ca. 200 · 64 W = 12 800 W = 12,8 kW.

Er huset utett og/eller ligger værutsatt til, kan effektbehovet være opptil 12,8 + 30 % = 16,6 kW.

I tillegg kommer effektbehovet til varmt tappevann.

En overslagsberegning er altså basert på erfaring, kan variere en god del fra bygg til bygg og fra sted til sted. Den skal kun være rettledende. Når anlegget skal prosjekteres og før varmelegemene bestemmes, må det legges nøyaktige effektbehovsberegninger til grunn.