Installationsteknik Provmoment: Tentamen 5,0 hp Ladokkod: 41B18I V18-3 Tentamen ges för: Byggingenjör åk 2 7,5 högskolepoäng TentamensKod: Tentamensdatum: 2018-03-15 Tid: 09.00 13.00, Sal C 208 Hjälpmedel: Skrivhjälpmedel, linjal, valfri räknare, Johannesson & Vretblad Byggformler och tabeller, valfri upplaga. Studenterna får skriva in viktiga matematiska samband inom Installationstekniken. Totalt antal poäng på tentamen: 70 För att få respektive betyg krävs: U: < 35 p; 3: 35 p; 4: 49: p; 5 p Allmänna anvisningar: Matematiska samband och mediadata som kan behövs återfinns sist i tentamenstesen Behandla bara en uppgift per lösningssida! Nästkommande tentamenstillfälle: vecka 35 2018 Rättningstiden är i normalfall 15 arbetsdagar, till detta tillkommer upp till 5 arbetsdagar för administration, annars är det detta datum som gäller: Viktigt! Glöm inte att skriva Tentamenskod på alla blad du lämnar in. Lycka till! Ansvarig lärare: Telefonnummer:
Uppgift 1. Termisk komfort A. Ange de sex klassiska inneklimatparametrarna och vilka faktorer de är beroende av. Ange även ytterligare parametrar om sådana finns. 4 p B. Definiera den operativa temperaturen. När och hur används denna? 2 p Luftkvalitet C. Vad används koldioxidhalten till i samband med luftkvalitet? 2 p D. Vilket är det uteluftsflöde som inte som får understigas enligt Arbetsmiljöverkets regelverk? 2 p 10 p Uppgift 2 Ett vardagsrum ligger i ett hörn på ett mellanplan i ett nytt flervåningshus med FTX-system. Rummets fasad vetter mot norr. Förutom fasadväggarna gränsar rummet invändigt i alla riktningar mot rum som har temperaturen +21 C. Följande data gäller: Rummet är 4,0 m djupt och 6,0 m brett. Takhöjden är 2,4 m. Rummet har tre fönster om 3,0 m² vardera. Ett fönster i hörnytterväggen och två i långfasadväggen Ytterväggarnas värmegenomgångskoefficient U vägg är 0,18 W/(m² K). Fönstrens värmegenomgångskoefficient U fönster är 0,8 W/(m² K). Rummets temperatur DVIT är +21 C. Tilluftens temperatur vid DVUT är ca +21 C. Aktuell dimensionerande vinterutetemperatur (DVUT) är -16 C. Antag att vid DVUT är den ofrivilliga ventilationen (läckaget) av uteluft, som läcker in och ut genom klimatskalet, 0,3 luftomsättningar per timme. Beräkna den dimensionerande värmeeffekten till radiatorn under de tre fönstren. Anta att varje radiator har samma värmeeffekt. 10 p 2 (10)
Uppgift 3. I klassrummet nedan sitter tre passiva kylbafflar, d.v.s. utan anslutning till tilluften. Vid dimensionerande tillstånd avger varje baffel 700 W kyla (d.v.s. negativ värmetillförsel). Då är köldbärartemperaturerna 12 C fram och 18 C retur. Kylbafflarna matas från höger på figuren nedan. Köldbafflarnas fram och returrör sitter på gavelsidan mot vägg A. De tre köldbafflarna sträcker sig över större delen av avståndet mellan väggarna A och B samt sitter ungefär jämnt fördelade på avståndet mellan de andra två väggarna. A. Dimensionera anslutningsrören av koppar till de tre köldbafflarna. Dimensionera även samlingsrören mellan köldbafflarna och köldbärarstammen vid vägg A. 5 p B. Rita in köldbafflarna och alla rör på både planritningen och sektionsritningen nedan. 5 p Vägg A A A Plan Vägg B Sektion A-A Tips Matematiska samband återfinns i slutet av tentamenstesen. Diagram för rörtryckfall återfinns också sist i tentamenstesen. Köldbärarrör vid vägg A 3
Uppgift 4. A. Skissa och förklara hur ett ventilationssystem typ F är uppbyggt och fungerar. Ange även vad bokstavsförkortningen står för. Beskriv vilka för- respektive nackdelar systemtypen har. 5 p B. Skissa och förklara hur ett ventilationssystem typ FTX är uppbyggt och fungerar. Ange även vad bokstavsförkortningen står för. Beskriv vilka för- respektive nackdelar systemtypen har. 5 p 10 p Uppgift 5 A. Skissa och förklara hur en vätskekopplad batterivärmeväxlare för värmeåtervinning fungerar (indirekt rekuperativ värmeåtervinnare). Beskriv vilka fördelar respektive nackdelar denna värmeåtervinnare har. Ange en ungefärlig temperaturverkningsgrad. Förklara hur temperaturverkningsgraden regleras för denna typ av värmeåtervinnare. 4 p Varför vill man kunna reglera temperaturverkningsgraden? 1 p B. För att deplacerande ventilation ska fungera hela året ställs ett speciellt krav på tilluften. Vilket är detta krav och varför är det viktigt? 2 p C. Varför behöver i regel spillvattenledningar vara luftade? 1 p D. Ange åtminstone en typ av vanligt återströmningsskydd i tappvattensystem. Vad är det dessa skydd ska förhindra? 2 p 10 p 4
Uppgift 6 Ett luftbehandlingsaggregat i Malmö försörjer ett museum. På grund av de antikvariska kraven på det termiska inneklimatet i huset behandlas tilluften så att den alltid har tilluftstemperaturen +17 C. Tilluftsflödet är 5,0 m³/s. Aggregatet består av följande delar på tilluftssidan, räknat från uteluften: Uteluftsintag i yttervägg, avstängningsspjäll, filter, värmeåtervinnare, luftvärmare, luftkylare, tilluftsfläkt, ljuddämpare. På frånluftssidan finns, räknat från inkommande frånluft: Filter, ljuddämpare, värmeåtervinnare, frånluftsfläkt, avstängningsspjäll och avluftshuv. A. Rita upp en principskiss på luftbehandlingsaggregatet med aggregatdelar enligt ovan 2 p B. Vid dimensionerande uteluftstillstånd sommartid kyls tilluften med ett direktexpansionsbatteri, d.v.s. ett kylbatteri i vilket ett köldmedium förångas vid en låg temperatur och ett lågt tryck. I detta fall kan antas att ytorna i kylbatteriet har temperaturen +5 C Dimensionerade uteluftstillstånd sommartid motsvarar torr temperatur +27 C och 60 % RH. Visa kylprocessen i Mollierdiagrammet. Vilken dimensionerande kyleffekt har luftkylaren vid dimensionerade uteluftstillstånd sommartid? 2 p 1 p Ange de fem övriga parameterar (förutom tilluftens temperatur, som är given), som kan utläsas ur ett Mollierdiagram för fuktig luft, för tilluftens tillstånd efter luftkylaren. 5 p Om studenten inte kan ta fram tillståndet efter luftvärmaren kan uteluftstillståndet före luftbehandlingsaggregatet användas, dock med avdrag för den givna relativa luftfuktigheten. Tips Matematiska samband återfinns i slutet av tentamenstesen. Glöm inte att lämna in Mollierdiagrammet på nästa sida 10 p 5
Tentamenskod: Uppgift 6 Sida... Poäng: Glöm inte att lämna in denna sida 6
Uppgift 7. Luftbehandlingsaggregatet i uppgift 6 har en roterande värmeåtervinnare. Årsmedelutetemperaturen i Malmö är +8 C. Tilluftsflödet är 5,0 m³/s. Aggregatet är i drift alla årets timmar. Tilluftstemperaturen är konstant 17 C. Frånluftstemperaturen under uppvärmningssäsongen är 23 C. Värmeåtervinnaren har en temperaturverkningsgrad om 0,75 så länge temperaturen efter värmeåtervinnaren underskrider tilluftstemperaturen. Beräkna hur mycket värmeenergi som årligen sparas p.g.a. värmeåtervinnaren. Visa i varaktighetsdiagrammet såväl den sparade värmeenergin som den energi som luftvärmaren tillför. Rätt areor 4 p Rätt energimängder 4 p Aggregatet har en specifik fläkteleffekt SFP på 1,5 kw/(m³/s) och är i drift alla årets timmar. Beräkna hur mycket elenergi som årligen används för fläktdriften. Rätt energimängd 2 p Tips Matematiska samband återfinns i slutet av tentamenstesen. 7
Tentamenskod: Uppgift 7 Sida... Poäng: +30 o C Varaktighetsdiagram för uteluft i Sverige +20 o C +10 o C 0 o C +8 o C +6 o C +2 o C +4 o C 0 o C -2 o C -10 o C -20 o C -30 o C 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 x 8760 timmar/år Glöm inte att lämna in varaktighetsdiagrammet 8
Matematiska samband Värmning eller kylning av luft P = q ρ(h efter h före ) Där: Värmeeffekt P [kw] Luftflödet q [m³/s] Luften densitet ρ = 1,2 [kg/m³] Luftens entalpi h [kj/kg] Varaktighetsdiagram E = q ρ c p Y f T f τ Där: Årsvärmeenergi E [kwh/år] Luftflöde q [m³/s] Luften densitet ρ = 1,2 [kg/m³] Luftens specifika värmekapacitet c p = 1,0 [ kws kg C ] Area i varaktighetsdiagrammet Y [cm²] Skalfaktor temperaturaxel f T [ C cm Skalfaktor tidsaxel f [ h/år cm Temperaturverkningsgrad η t = T e T u T f T u [1] Temperatur efter värmeåtervinnare T e [ C] Utetemperatur T u [ C] Frånluftstemperatur T f [ C] Fläktelenergi Specifik fläkteleffekt SFP = Fläktelenergi Värme- eller kylsystem med vatten P = q ρ c (T fram T retur ) P till + P från max av q till eller q från Där: Vattenflöde q [m³/s] Densitet = 1000 [kg/m³] Specifik värmekapacitet c = 4,18 [ kws kg C Framledningstemperatur T fram [ C] Returtemperatur T retur [ C] [ kw m³/s ] E fläkt = SFP q τ [ kw m3 h = kwh/år] m 3 /s s år 9
10 (10)