R o t Beräkning av Riktad operativ temperatur Program S811 Software Engineering AB www.byggdata.se Software Engineering AB Hisingsgatan 28 tel 031 508330 www.byggdata.se 417 03 Göteborg fax 031 508333 Sweden
Innehållsförteckning Användningsområde..................................................... 3 Förutsättningar....................................................... 3 Begränsningar........................................................ 3 Programlayout........................................................ 3 Indata edigering...................................................... 4 Beräkningsmetod........................................................ 5 Indata................................................................. 8 Informationstext, rumsdimensioner........................................ 8 Uppvärmningssystem................................................... 9 Uppbyggnad av rummet................................................. 9 Beräkningspunkter.................................................... 12 Beräkningsplan...................................................... 13 Grafisk kontroll...................................................... 14 Resultat............................................................... 15 Enskilda beräkningspunkter............................................. 15 Beräkningsplan...................................................... 16 Kontrollzon......................................................... 17 Utskrifter............................................................. 20 Utskriftsformat....................................................... 20 Grafiska bilden...................................................... 20 Exempel.............................................................. 21 Grafiska bilden...................................................... 21
Användningsområde Förutsättningar Programmet beräknar den Riktade Operativa Temperaturen för godtyckligt belägna punkter eller plan i rummet. Programmet beräknar slutligen den största differensen i Riktad Operativ Temperatur. Programmet baseras på de normer som finns i SBN-80 angående Riktad Operativ Temperatur. Med beräkningen ges underlaget för en kontroll av det termiska inomhusklimatet och de rekommendationer som finns i normen. Den Riktade Operativa Temperaturen skall väl svara mot hur människan upplever det termiska inomhusklimatet. Begränsningar För programmet gäller följande restriktioner: - På rumssida kan maximalt ange 20 delytor som fönster, dörrar etc., inklusive huvudytan själv, t.ex. en hel vägg. - Antal egna beräkningspunkter är begränsat till 10 stycken. - I planberäkning är antalet beräkningspunkter begränsat till 21x21punkter (breddxhöjd) Det är viktigt att påpeka att beräkningsprogrammet saknar automatisk lagring av projektdata. Det är upp till användaren att själv spara projektdata efter införda ändringar. Spara ofta projektdata under arbetsgången. Efter avslutat projekt bör man arkivera indatafiler tillhörande projektet. Programlayout Följande kapitel av denna manual beskriver funktioner i ROT programmet. Alla arbetsfunktioner som aktiveras i programmet är anslutna till programmenyer och ikoner. I menysystemet visas alla funktionsingångar som en textrad, t.ex. funktionen Nytt under Arkiv som skapar ett nytt tomt projektdokument. Både ikoner, menyer och funktionsknappar har anslutna hjälptexter. Så fort musmarkören passerar över en ikon visas tillhörande hjälptexten på statusfältet, dvs nedersta raden i programmet. Om musmarkören stannar en stund över en ikon kommer funktionstexten att visas vid markörsymbolen.
Statusfältet är uppdelat i 3 informationsfält där 1-a fältet visar namn på projektfilen. Indata editering I programmet registreras projektdata i dialoger med enkla datafält eller i stora datatabeller. Varje redigering (ändring) av ett värde i ett fält bör avslutas med TAB- eller ENTER- tangenten. I tabeller kan man använda även - markör upp och - markör ner tangenterna. Vid editering av tal med decimalt komma (reella tal) får användaren använda en punkt- eller ett komma- tecken som decimalseparator. Avslutar man redigering av talet med TAB-tangenten kommer talet att korrigeras automatiskt och eventuellt kommatecknet ersättes med decimal punkten. Efter avslutat redigering av dialog data bör man klicka på OK knappen för att spara alla ändringar och lämna dialogen. Klickar man på knappen Avbryt lämnas dialogen utan att spara senaste ändringar.
Beräkningsmetod Beräkningen av den Riktade Operativa Temperaturen baseras på följande formler : 1. Beräkning av vinkelkoefficienten genom numerisk integration. = 1 A i $ Ai A b cos i $cos b r 2 da i da b B i da i ekv. 1 r A i Bb dab Ab 2. Analytisk lösning av ekv. 1 för det parallella fallet. H L D da = 1 2 L D 1+ L D 2 $ arctan D H 1+ L D 2 + H D 1+ H D 2 $ arctan D L 1+ H D 2
3. Analytisk lösning av ekv. 1 för det vinkelräta fallet. H L D da = 1 2 arctan ( L D ) 1 1+ H D 2 $ arctan D L 1+ H D 2 Vidare fås den Riktade Operativa Temperaturen med hjälp av ekv. 2 och 3. T m = i $ T yi ekv. 2 ROT = (T r+t m ) 2 ekv. 3 Beteckningar : A i delelementens area (m 2 ) A b betraktad area i beräkningspunkten (m 2 ) i, b r w T yi vinklarna (enheter ) mellan ytelementens normaler och sammanbindningslinjen mellan ytelementen. avståndet mellan ytelementen, vinkelkoefficienten, den betraktade delytans temperatur ( C)
T m T r den riktade strålningstemperaturen i kontrollpunkten mot rummets begränsningsytor ( C) luftens temperatur i beräkningspunkten ( C)
Indata Man kan skapa ett nytt projekt genom att klicka på ikonen Skapa nytt dokument och sedan steg för steg registrera projektet data, dvs indata för rumsdimensioner, uppvärmningssystem, uppbyggnad av rummets alla väggar och sidor, och slutligen områden där man vill bestämma temperaturer. Informationstext, rumsdimensioner Registrera en valfri text, t.ex. beräkningsförutsättningar, som skrivs ut i indatarapporten direkt under rubriken Indata. I dialogen registreras även rummets längd, bredd och höjd. Dessa dimensioner följer 3-dimensionellt koordinatsystem där : L-rummets längd anges i y-axelns riktning, H-rummets höjd i z-axelns riktning och B-rummets bredd i x-axelns riktning. Rummet vecklas ut till ett plan enligt figuren.
Uppvärmningssystem Man kan välja mellan 4 olika uppvärmningssystem, som överensstämmer med SBN-80. I alla fallen efterfrågas därefter Rummets temperatur. För Takvärme registreras även dess effekt (enhet: W/m 2 ). Godtagna värden vid beräkning av lufttemperaturen på olika höjder i rum med olika uppvärmningssystem (SBN 80). Godtagna Lufttemperaturen i förhållande till rumsluftens medeltemp. - MT ( C) Höjd över golv m Konvektor varmluftsuppvärmn. etc. Radiator uppvärmning Takvärme Golvvärme 0.5 1.0 1.5 1.8 MT-1.5 MT-0.5 MT+0.5 MT+1.1 MT-0.75 MT-0.25 MT+0.25 MT+0.55 MT-0.015 P MT-0.005 P MT+0.005 P MT+0.011 P MT MT MT MT Uppbyggnad av rummet I denna dialog skall man registrera hur rumssidorna 1 till 6, enligt figur ovan, är uppbyggda. En vägg kan t.ex. bestå av själva väggmaterialet, fönster och dörrar. OBS! Vid utplacering av sidans byggdelar som fönster, dörrar etc., används ett lokalt koordinatsystem på varje sida.
I figuren som visas i indatadialogen är origo för det lokala koordinatsystemet alltid placerat längst ner till vänster. Detta gäller alla sidor inklusive golv och tak. Väggarnas lokala koordinatsystems origo hamnar alltid längst ner till vänster om Du står inne i rummet och betraktar aktuell vägg. OBS! Glöm inte bort att registrera alla sidorna. Det är inget krav att alla sidor registreras, men i så fall dessa får automatiskt en yttemperatur på 0 (noll) Om Du ändå är osäker på placeringen av byggdelarna kan Du kontrollera din indata på grafiska 3D bilden. Placera in en byggdel nära origo, t.ex. 0.5 m/0.5 m med bredd och höjd 1.0 m/0.5 m och klicka på knappen Visa. Då får Du reda på i vilket hörn origo är placerat och kan enkelt placera ut Dina verkliga byggdelar. Första raden i tabellen innehåller alltid rumsdimensioner och anger sidans mått. Sidans mått kan endast ändras i dialogen Rumsdimensioner. Är sidan homogen utan ytterligare byggdelar eller något uppvärmningssystem, registreras endast sidans yttemperatur (sätts normalt till rummets temperatur). Är sidan inte homogen eller det finns fler byggdelar registreras istället temperaturen på utsidan av aktuell sida, dess U-värde samt Ri-värde (det inre övergångsmotståndet). Efter första raden registreras övriga delar av sidans byggdelar (fönster, dörrar etc.). För att kunna växla och registrera indata för alla sidor i rummet välj sidan genom att klicka på en av 6 ikoner placerade på blåa bilden längst nere i dialogen. Bilden visar även hur lokala koordinatsystemmet för sidorna är placerat.
OBS! Glöm inte bort att registrera alla sidorna. Det är inget krav att alla sidor registreras, men dessa får i så fall en yttemperatur på 0 (noll) Efter val av sida skall byggdelarna registreras. Första raden omfattar alltid hela sidan (vägg, tak eller golv). Kort genomgång av tabellkolumnerna. Delyta Första delytan registrerad på 1-a tabellraden är alltid hela sidan som vägg, tak eller golv. Övriga delytor, tabellrad 2,3,..6, består av avvikande sidytor eller övriga byggdelar såsom fönster, dörrar, radiatorer etc. Övriga delytor dras automatiskt från den första delytan. All måttsättning sker från lokala origo, dvs sidans nedre vänstra hörn, till byggdelens nedre vänstra hörn. Se föregående sidor om utplacering av byggdelar. Bredd och Höjd Bredd (x-riktn.) och Höjd (y-riktn.) på byggdelen (sidyta, fönster, dörrar etc.). Se även grafiken för kontroll av utplaceringen och area. TempY Registrera byggdelens/sidans yttemperatur inne i rummet, om den är känd. Kan förekomma vid homogen sida (utan ytterligare byggdelar) eller om ytan består av ett uppvärmningssystem t.ex. radiator. I fallet radiator skall systemets medeltemperatur användas, t.ex. för 80/60 C ange 70 C. I övriga fall skall efterföljande indatafält användas. TempU Temperaturen på utsidan av aktuell yta, t.ex. LUT - dimensionerande lägsta ute-temperatur. U-värde Värmegenomgångskoefficienten. Visar hur bra en byggnadsdel isolerar. Enhet: W/m 2 C. Ju lägre värde på U desto bättre isolerar konstruktionen. Ri-värde Det inre värmeövergångsmotståndet. Enhet: m 2 C/W. Godtagna värden på Ri vid beräkning av yttemperaturen för en byggnadsdel (SBN-80). Fönster Yttervägg med fönster Yttervägg utan fönster Golv Tak Byggnadsdel R j (m 2 C/W) 0.12 0.12 0.20 0.25 0.25 0.35 0.20 0.30 Anmärkning Övriga väggar mot uppvärmt utrymme. Fler än en vägg mot ouppvärmt utrymme eller det fria. En yttervägg med fönster. Fler än en vägg mot ouppvärmt utrymme eller det fria. En yttervägg med fönster. Fler än en vägg mot ouppvärmt utrymme eller det fria.
Registreras en yttemperatur ( TempY ) skall sidan bestå av endast en byggdel eller ett uppvärmningssystem (t.ex. radiator). I övriga fall skall TempY vara lika med 0 och värden registreras för TempU, U och Ri. Programmet räknar sedan ut aktuella yttemperaturer mm. Beräkningspunkter Du kan välja att beräkna den Riktade Operativa Temperaturen i ett antal givna punkter, maximalt 10 stycken. Då används koordinaterna för det globala koordinatsystemet. Du skall även ange mot vilken sida den Riktade Operativa Temperaturen skall beräknas. I tabellhuvudet står inom vilka mått beräkningspunkterna måste vara belägna. Detta räknas automatiskt ut av programmet utifrån rumsdimensionerna.
Beräkningsplan Som alternativ till beräkning av enskilda punkter kan Du välja ett beräkningsplan framför valfri rumssida. Programmet delar upp beräkningsplanet i 21x21 beräkningspunkter och beräknar den Riktade Operativa Temperaturen för alla punkterna. Bestäm mot vilken sida den Riktade Operativa Temperaturen skall beräknas. Sidorna identifieras/numereras på samma sätt som i punktberäkning. Ange avstånd från aktuell rumssida till beräkningsplanet. Programmet kan redovisa beräknat resultat både interaktivt och i en skriven rapport. Den interaktiva redovisningen visas i tabellform och som en bild, en färgskala. I tabellen visas alla 21x21st beräkningspunkter. Anger man i dialogen att programmet skulle färga temperaturer under t.ex. 18 grader, kommer alla värden under 18grader att blåmarkeras i den stora temperaturtabellen. Dessutom, endast beräkningspunkter med lägre temperatur än denna redovisas i resultatutskriften i sorterad form. Det är lämpligt att denna temperatur motsvarar det dimensionerande värdet för Riktad Operativ Temperatur. Färgbilden, färgskalan, visar beräkningsplan som en rektangel där färgen varierande från blått till röt. Blåa färgen avbildar det kalla området, medan varma området avbildas med röda färgen. Gränstalen för de blå och röda gränserna anges i dialogen ovan. Det är svårt att styra det visningsintervallet, i våra tester har vi kommit fram till att med värden 15 C och 22 C redovisas färgbilden bäst.
Grafisk kontroll För att kontrollera placering av byggdelar på respektive huvudyta kan man använda en funktion som visar rummet i 3 dimensioner. Man har direkt tillgång till denna funktion vid registrering av byggdelar, knappen Visa, eller genom ikonen Visa 3D rummet. I dialogen för 3D visning kan man markera/välja en eller flera sidor som skall kontrolleras. För att ha bättre insyn i 3D strukturen kan man rotera bilden runt X och Y axlar i det globala koordinat systemet..
Resultat Innan resultatredovisningen måste ett beräkningsval göras. Vill Du beräkna enskilda punkter eller ett helt plan. Det förutsätts att det finns indata för valt beräkningsalternativ. Enskilda beräkningspunkter I manualexemplet finns endast 5 punkter registrerade. Observera att det är globala koordinater som används för att bestämma beräkningspunkterna.
Beräkningsplan För att få en bättre överblick av beräkningsresultatet presenteras resultatet dels i form av en färgbild och dels i tabellform. På färgbilden ändras färger från blått till röd för att avbilda temperaturvariationer från lägre värde till högre. När musmarkören passerar en punkt på bilden visas i bildens överkant punktens koordinater med tillhörande temperaturen. Vill man göra om planberäkning på ett annat avstånd från sidan, får man ändra planavståndet och klicka på knappen Beräkna. Bilden ritas om map nya beräknade värde. Om man klickar på knappen Tabell, visas en tabell med 21x21 beräknade värde. Alla temperaturer som är mindre än angivna gränstemperaturen markeras i tabellen med blå färg vilket underlättar resultatgranskning. Man kan flyta om dialogerna och ha tabellen i bakgrunden med färgbilden placerad i förgrunden. Detta ger en bra avbild av den stora mängden av temperaturvärde. OBS! Man kan se på bilden att små kallare område upprepas periodiskt runt bildkanten, en svängning av värden. Den svängningen är karakteristisk för beräkningsmetoden i kanten (början) på beräkningsområde, men avtar djupare in på området. Man skulle kunna minska det fenomenet genom mycket finare
delning av beräkningsområde, vilket å andra sidan producerar flera gånger mer temperaturvärde. Dåligt isolerade byggdelar, t.ex. fönster, framstår väldigt tydligt i den grafiska redovisningen. Godtagna dimensionerande värden på Riktad Operativ Temperatur och Yttemperatur på golv enligt SBN 80 (förutsättning: lufthastigheten < 0.2 m/s). Rumstyp Lägsta ROT vid LUT ( C) Yttemp. På golv vid LUT ( C) Bostadsrum etc. Förskola,Fritidshem Ålderdomshem etc. Sjukvårdslokaler Skola, butik, kontor etc. Arbetslokal för fysiskt mindre ansträngande arbete. Arbetslokal för tyngre arbete. Bad- och Duschrum 18 20 20 se Spri råd 5:17 18 18 se ASS 20 16-27 20-27 16-27 16-27 16-27 18-27 Angivna värden är endast avsedda för kontroll genom beräkning och inte för kontroll genom temperaturmätning. Lägsta värdet godtas beräknat 0.5 meter från en ytterväggs insida. För bostäder etc., förskolor och fritidshem, skolor, kontor och butiker godtas att den Riktade Operativa Temperaturens differens i olika punkter och riktningar uppgår till ett värde av högst 5 C. Kontrollzon Godtagen kontrollzon i rummet. Denna zon begränsas av plan som går parallellt med rummets begränsningsytor. Byggdel / rumssida Yttervägg med fönster eller värmeyta (radiator etc.). Tak vid takvärme. Ytterdörr Ytter- och innervägg utan fönster eller värmeyta. Golv Golv vid tak med takvärme Placering från byggdel/rumssida ( m ) 1.0 1.0 1.5 0.5 0.1 och 1.8 0.1 och 1.0 Hänsyn behöver inte tas till värmestrålning från spis eller annan motsvarande värmekälla.
Vad skall kontrolleras? I minst 2 rum/byggnad eller i en enhetlig del av en byggnad förutsätts att den Riktade Operativa Temperaturen kontrolleras, liksom dess temperaturdifferens i punkterna P 1 och P 2. P 1 - vinkelrätt mot en fönsterytas mittpunkt; 1 m avstånd från fönstret. P 2 -vinkelrätt mot en värmeytas mittpunkt, t.ex. en radiator; 1 m avstånd från värmeytan. Välj sådana rum som kan förväntas vara mest klimattekniskt utsatta, t.ex. rum med två eller flera ytterväggar eller rum med stora fönster. Figurer nedan visar kontrollzonens storlek och placering av punkterna P 1 och P 2.
Utskrifter Programrapporter startas med en dialog där man kan välja rapportinnehåll. För planberäkning kan man utöver indatan välja en utskrift med temperaturer sorterade i växande ordning och en tabellutskrift av alla värde. Inga rapporter skrivs ut direkt till användarens skrivare, i stället visas utskrifter i ett ordbehandlingsprogram. Tack vore det kan användaren själv redigera rapporten innan slutliga utskriften. Om man vill kan man spara rapporten som en RTF-dokument och vidarebehandla den i eget ordbehandlingsprogram. Rapporter kan sparas bara i RTF-format vilket förekommer i alla ordbehandlare. Utskriftsformat För att förbättra visning av utskrifter kan användaren ställa in marginaler för sidformat, se Utskriftsformat under Arkiv. Det rekommenderas dock att nollställa marginaler om man vill vidarebehandla dokument i eget ordbehandlingsprogram. I annat fall kommer alla marginaler att kompletteras med tomma tecken, vilket kan vara besvärligt att ändra. Grafiska bilden Även kontrollbilden av 3D-rummet kan infogas i rapporten. För att importera den senast inspekterade bilden, placera musmarkören i rapportens valda ställe och i menyn: Redigera, Infoga objekt, välj Senast visade bilden. Importen av den grafiska bilden tar inte hänsyn till den skapade sidodelningen och sidan med bilden är för stor för att få plats på en A4 pappersark. För att korrigera rapporten bör man vidarebehandla dokumentet i annat ordbehandlingsprogram.
Exempel Manualexempel Förutsättningar Ett rum med endast en vägg mot det fria. Ytterväggen har fönster och radiator. Alla övriga rumsytor gränsar mot utrymmen med samma temperatur, som rummet i exemplet. De för beräkningen nödvändiga måtten framgår av figurer nedan. Punkt P 1 är belägen 1 m framför fönstrets mittpunkt. Punkt P 2 är belägen 1 m framför radiatorns mittpunkt. Övriga förutsättningar Geografisk belägenhet Sundsvall Lätt byggnad LUT enl. SBN figur 35:23a = 24 C Yttervägg U - 0.30 W/m 2 C Ri - 0.12 m 2 C/W enl. SBN tabell 35:23. Fönster U - 2.0 W/m 2 C Ri - 0.12 m 2 C/W enl. SBN tabell 35:23. Radiator Ingående vattentemp. = 80 C Utgående vattentemp. = 60 C Maximal ytmedeltemp.= 70 C Antagen luftmedeltemp. 20 C När man skall slå in alla koordinaterna för elementen 2 och 3 på 4:e sidan är det viktigt att man tänker på att sidan 4 viks ut. Se fig. sid.. Delelementens placering visas i figuren nedan.
Nedan följer resultat för beräkning i punkter: x=2.1, y=4.0, z=1.5 och x=2.1, y=4.0, z=0.4 mot sida 4 ger följande resultatrapporter :
Software Engineering AB 08-11-19 15.49 Hisingsgatan 28, 417 03 Göteborg Tel 031 508330, Fax 031 508333 Projekt D:/D/F/A811/_exe/Ex/ManEx_1_vg.811 Sida 1 Manualexempel. Vägg med fönster och radiator (80/60-system) Sektion med +---------+ globala xyz-system. Tak 5 +-------------------+---------+---------+ Vägg Vägg Vägg Vägg 1 2 z 3 4 H +---------------x<--o-->y-----+---------+ Golv B 6 +---------+ L RUMSDIMENSIONER Rummets Längd...L m = 5.00 Bredd...B m = 4.00 Höjd...H m = 2.40 TEMPERATURDATA Radiatorer...2 Rumstemperatur... C = 20.00 RUMSDATA Rumssidans geometri, uppbyggnad med delytor. Mått i lokala koord. Nollpunkt i sidans nedre vänstra hörnet. Sida Yta Nedre vä.hörnet Bredd Höjd Tempy Tempu U-värde Ri-värde nr nr x (m) y (m) b (m) h (m) C C W/m²/ C m²* C/W 1 1 0.000 0.000 5.000 2.400 20.00 0.00 0.000 0.000 2 1 0.000 0.000 4.000 2.400 20.00 0.00 0.000 0.000 3 1 0.000 0.000 5.000 2.400 20.00 0.00 0.000 0.000 4 1 0.000 0.000 4.000 2.400 18.42-24.00 0.300 0.120 2 1.200 0.800 1.800 1.300 9.44-24.00 2.000 0.120 3 1.200 0.100 1.800 0.500 70.00 0.00 0.000 0.000 5 1 0.000 0.000 5.000 4.000 20.00 0.00 0.000 0.000 6 1 0.000 0.000 5.000 4.000 20.00 0.00 0.000 0.000
Software Engineering AB 08-11-19 15.49 Hisingsgatan 28, 417 03 Göteborg Tel 031 508330, Fax 031 508333 Projekt D:/D/F/A811/_exe/Ex/ManEx_1_vg.811 Sida 2 BERÄKNINGSPUNKTER I RUMMET Pkt x-koord y-koord z-koord mot Riktad Operativ nr m m m sida Temperatur C 1 2.10 4.00 1.50 4 18.862 2 2.10 4.00 0.40 4 23.081 TEMPERATURDIFFERENS Största temperaturdiff : 4.22 C beräknad temp x y z C (m) (m) (m) max 23.08 2.10 4.00 0.40 min 18.86 2.10 4.00 1.50