1 (11) Ventilations- och uppvärmn.system, optimering, 7,5 hp Provmoment: Tentamen Ladokkod: 41N06B Tentamen ges för: En2, allmän inriktning Tentamensdatum: 2012-06-01 Hjälpmedel: Miniräknare Tentamen består av två delar, den ena med 15 mindre omfattande uppgifter om 2 poäng vardera och den andra med 6 mer omfattande uppgifter om 5 poäng vardera. Totalt kan maximalt 60 poäng erhållas. Under förutsättning att minst 10 poäng erhålls på vardera tentamensdelen ges följande betyg: 0 29 poäng: U 30 39 poäng: 3 40 49 poäng: 4 50 60 poäng: 5 Allmänna anvisningar Var noga med att redovisa eventuella antaganden och arbetsgången vid beräkningar. Rättningstiden beräknas till som längst tre veckor. Viktigt! Glöm inte att skriva namn på alla blad du lämnar in. Tentamenstesen återlämnas. Lycka till! Ansvarig lärare: Per Andersson, tel 0707-41 77 41
Del 1, bestående av 15 mindre omfattande frågor om 2 poäng vardera 2 (11) 1 Redogör för två olika huvudtyper av varmvattenberedare (förväxla ej med värmeväxlare) och deras kännetecknande egenskaper. 2 Redogör för utförande och funktion hos två olika huvudtyper av återströmningsskydd i tappvattensystem. 3 Skissa ett varaktighetsdiagram för utetemperaturen och redogör för hur detta i samband med bivalenta värmesystem kan användas för att bestämma energitäckningsgrad för bas- och spetsproduktion. 4 En värmepump i en värmeproduktionsanläggning dimensioneras ofta för en relativt låg temperaturändring av värmebäraren (över kondensorn). Redogör för motiv till detta. 5 Teckna ett uttryck för teoretisk energibesparing (för uppvärmning) vid fönsterbyte i en byggnad. Diskutera även åtgärdens lönsamhet. 6 Skissa ett principflödesschema för en 2-stegskopplad undercentral för fjärrvärme och redogör för funktionen. Använd sedvanliga symboler och beteckningar. 7 Redogör principiellt för hur energimätning i undercentraler för fjärrvärme sker. Diskutera/motivera även lämpligt val (utförande) av en av huvudkomponenterna (väljes fritt) i mätsystemet. 8 Redogör för utförande och funktion hos ett kompressormatat expansionskärl. 9 Redogör för nuvärdemetoden vid lönsamhetskalkylering. 10 Diskutera metodik för optimal dimensionering av VVS-system (t ex isolertjocklek vid rörisolering, rörledningsdimensioner etc). 11 Redogör för funktion och kännetecknande egenskaper hos en PI-regulator. 12 Skissa en godtycklig insignal i form av ett reglerfel till en PID-regulator och visa regulatorns utsignal. Insignalen skall vara av sådan art att regulatorns olika arbetssätt framgår. 13 Redogör för AMA-s roll i bygghandlingarna.
14 Redogör för sorptiv kyla i luftbehandlingssystem. Mollierdiagram, se bilaga. 15 Redogör för flödesmätning i kanalsystem med Prandtlrör. 3 (11)
4 (11) Del 2, bestående av 6 mer omfattande frågor om 5 p vardera 1 Skall ej göras om Projektarbete 1 är godkänt. Markera detta i Nedanstående figur visar en spillvatteninstallation (från diskbänkar). Varje våningsplan har samma utförande. Följande rörlängder på delsträckor gäller: 14: 1,8 m; 15-18: 3,0 m; 19: Stående 2,5 m, liggande 4 m Dimensionera rörledningar 14 20. Beräkningsgång, se bilaga.
5 (11) 2 Skall ej göras om Projektarbete 2 är godkänt. Markera detta i En villa har för att täcka transmissions- och ventilationsförluster ett årsvärmebehov på 23 000 kwh. Byggnaden har vattenburet värmesystem med elpanna och ett självdragssystem för ventilation. Tappvarmvattenbehovet kan sättas till 4500 kwh. Som en energibesparande åtgärd skall villan förses med en bergvärmepump. Beräkna värmepumpens energitäckningsgrad om dess effekttäckningsgrad är 50 %. För orten gäller DUT = -20 C och specifikt värmebehov 94 000 o h. Eget varaktighetsdiagram skissas. 3 Skall ej göras om Projektarbete 3 är godkänt. Markera detta i Beräkna riktade operativa temperaturen, vid utetemperaturen 20 C, 1 m framför fönstrets mittpunkt i rummet enligt figuren nedan. Lufttemperaturen kan sättas till 20 C, radiatortemperaturen till 50 C. För byggnadsdelarna gäller följande: Byggnadsdel U (W/(m 2 K) α insida (W/(m 2 K) Yttervägg 0,20 6 Fönster 1,70 8 Övriga byggnadsdelar är mot uppvärmt utrymme och har temperaturen 20 C. Givna vinkelkoefficienter: Radiator 0,06 Tak 0,135 Golv 0,074 Innervägg 0,063 resp 0,02 Yttervägg 0,29
6 (11) 4 Skall ej göras om Projektarbete 4 är godkänt. Markera detta i Figuren nedan visar ett flödesschema i en undercentral för fjärrvärme. a) Beräkna styrventilens k vs -värde för radiatorvärmeväxlaren under följande förutsättningar: - VVX, sek.sida 60 40 C; 2,0 m vp - VVX, prim.sida 100 43 C; 1,5 m vp - Effekt 400 kw - Tillgängligt differenstryck 2,5 bar Övriga tryckfall erforderliga för beräkningen uppskattas (med motivering). b) Upprätta funktionsbeskrivning för anläggningen.
7 (11) 5 Skall ej göras om Projektarbete 5a är godkänt. Markera detta i Skissa flödesschema och upprätta funktionsbeskrivning för ett bivalent värmesystem med vätskekylaggregat för värmeåtervinning ur frånluft som basproduktion och fjärrvärme som spetsproduktion. Vätskekylaggregatet arbetar med flytande kondensering. Använd sedvanliga symboler och beteckningar. Det behöver endast medtagas rörledningar, apparater och komponenter nödvändiga för att förståelse för systemet skall erhållas. 6 Skall ej göras om Projektarbete 5b är godkänt. Markera detta i Antag att ett 80 60 C radiatorsystem på grund av överdimensionering i praktiken kan arbeta med 60 C i framledningstemperatur (vid DUT och vid samma värmebärarflöde). Överdimensioneringsfaktorn (β) anger förhållandet mellan verklig och dimensionerande effektavgivning. Den beräknas genom att teckna uttryck för en radiators värmeavgivning baserat på logaritmisk medeltemperaturdifferens (med rotapproximation och radiatorexponent n = 4/3) respektive värmebärarens temperaturdifferens (temp.ändring). Låt index (1) beteckna 80 60 C systemet, index (2) systemet med framledningstemperatur 60 C och returledningstemperatur t vb, 2. Rumstemperatur 20 C förutsättes. β =,, 4/3 = 49 40, 20 4/3 β = 20 60, Passningsräkning ger β = 1,66 för t vb, 2 = 48 C (båda ekv ger då β = 1,66) Ovanstående förutsätter att systemet klarar sig med framledningstemperatur 60 C vid DUT och att rumstemperaturen är 20 C. Antag nu istället att det konstaterats att systemet klarar sig med framledningstemperatur 60 C vid utetemperatur t u och att rumstemperaturen är t i. Teckna då ett uttryck för överdimensioneringsfaktorn β (inga siffervärden behöver räknas fram).
8 (11) Bilaga Dimensionering spillvatten
9 (11)
10 (11)
11 (11)